專(zhuān)利名稱(chēng)：用于可燃?xì)怏w壓力容器的防爆裝置的制作方法
用于可燃?xì)怏w壓力容器的防爆裝置技術(shù)領(lǐng)域概括而言，本發(fā)明涉及一種防爆裝置。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及 一種用于可燃?xì)怏w壓力容器的防爆裝置。
背景技術(shù)：
在壓力容器的設(shè)計(jì)、制造以及使用過(guò)程中，壓力容器的安全性是 一個(gè)不可忽略的方面。具體對(duì)于可燃?xì)怏w壓力容器而言，其安全性更 是一個(gè)首要方面。隨著人類(lèi)生產(chǎn)和生活活動(dòng)的日益頻繁多樣，對(duì)能源的需求量越來(lái) 越大。然而，隨之而來(lái)的現(xiàn)象卻是例如煤炭、石油、天然氣等的礦石 能源的日漸枯竭。而且，礦石能源的生產(chǎn)和使用對(duì)環(huán)境造成的負(fù)面影 響也越來(lái)越引起廣泛的關(guān)注和焦慮?？上驳氖牵涌扉_(kāi)發(fā)使用清潔的 非礦石能源已然成為當(dāng)今有識(shí)之士的共識(shí)。"氫燃料"能源由于其制 備和貯存相對(duì)容易和穩(wěn)定，且使用領(lǐng)域相對(duì)廣泛，因而其工業(yè)化應(yīng)用 的深度和廣度在主動(dòng)性意義上領(lǐng)先于風(fēng)能、太陽(yáng)能等清潔能源。目前對(duì)氫燃料能源的推廣使用造成制約的一個(gè)重大因素是氫燃 料能源的安全性問(wèn)題尚未得到根本解決。氫燃料能源的一般存在方式 是容納于壓力容器中的氫氣，或者是容納于壓力容器中的氫氣和氧氣 混合氣體(以下稱(chēng)為氫氧混合氣)。氫燃料能源的使用一般是將容納 于壓力容器中的氫氣或者氫氧混合氣通過(guò)導(dǎo)管導(dǎo)向燃燒裝置進(jìn)行燃 燒，進(jìn)而對(duì)燃燒獲得的熱能加以直接利用，或者再對(duì)燃燒獲得的熱能 進(jìn)行相應(yīng)轉(zhuǎn)換而獲得機(jī)械能等其它類(lèi)型的能量以用于各種用途。與容納于壓力容器中的其它可燃?xì)怏w燃料的燃燒類(lèi)似，氫燃料能 源的燃燒也受到回火問(wèn)題的困擾。這里所說(shuō)的"回火"是指當(dāng)容納在 可燃?xì)怏w燃料的壓力容器中的可燃?xì)怏w燃料的壓力變化或者該壓力容 器與燃燒裝置之間的導(dǎo)管中的壓力變化時(shí)，燃燒裝置上的火焰沿逆向 導(dǎo)入導(dǎo)管甚至是壓力容器，導(dǎo)致危險(xiǎn)甚至壓力容器的爆炸。氫燃料能 源的回火比其它可燃?xì)怏w燃料的回火更為危險(xiǎn)，這是因?yàn)橛捎跉錃獾?易燃易爆特性以及其爆炸的劇烈性，氫燃料能源的回火一般都會(huì)釀成 劇烈爆炸和各種資源(甚至包括人的生命)的重大損失。鑒于上述情況，在現(xiàn)有技術(shù)中，燃?xì)?例如乙炔氣)利用裝置通常使用盡可能長(zhǎng)的燃?xì)鈱?dǎo)管(例如，至少30米)，從而在發(fā)現(xiàn)回火時(shí)通過(guò)彎折燃?xì)鈱?dǎo)管的方法來(lái)中斷回火。在氫燃料能源利用裝置中，還 附加使用一種名為"逆火防止器"的回火防止裝置，該逆火防止器一 般設(shè)置于靠近氫燃料能源壓力容器出口處，與導(dǎo)管相連接。從而，一 旦發(fā)生回火，回火火焰在將要進(jìn)入壓力容器之前被該逆火防止器所抑 制而熄滅，從而保護(hù)壓力容器使之免于爆炸。然而，上述盡可能長(zhǎng)的燃?xì)鈱?dǎo)管以及逆火防止器的使用并不能保 證百分之百地有效。 一旦其失效，仍將釀成爆炸和損失，而這是不能 接受的從而也是不允許的。發(fā)明內(nèi)容有鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)領(lǐng)域中的困擾，本發(fā)明人把在可燃?xì)怏w燃料 的壓力容器發(fā)生爆炸時(shí)將爆炸造成的危害降至最低作為其力圖達(dá)成的 目標(biāo)甚至是使命。為實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明人在此提供一種用于可燃?xì)怏w壓力容器 的防爆裝置，所述可燃?xì)怏w壓力容器具有罐體，所述罐體的下端為一 體封閉端，所述罐體的上端設(shè)有一法蘭，所述法蘭的上側(cè)設(shè)有一密封 圈，所述密封圈的上側(cè)設(shè)有一防爆膜，在正常使用狀態(tài)下，所述防爆 膜與所述密封圈緊密配合而形成密封，從而所述可燃?xì)怏w壓力容器中 的可燃?xì)怏w通過(guò)其另外設(shè)置的出口管道而供向用氣點(diǎn)，所述防爆膜的 上側(cè)設(shè)有一頂蓋，所述頂蓋的中央設(shè)有一貫穿孔，所述貫穿孔與一消 音器相連，當(dāng)可燃?xì)怏w壓力容器中發(fā)生爆炸時(shí)所述防爆膜可被破碎， 從而定向地釋放所述可燃?xì)怏w壓力容器內(nèi)的爆破壓力，保護(hù)所述可燃 氣體壓力容器的其余部分使其免于被破壞，且爆炸產(chǎn)生的聲響被所述 消音器所大大削弱。 '可以看出，本發(fā)明的防爆裝置實(shí)際上是對(duì)爆炸進(jìn)行定向疏導(dǎo)，將 破壞局限于在可燃?xì)怏w壓力容器上特別設(shè)置的一個(gè)特定的可更換的可
破碎零件上，從而保護(hù)所述可燃?xì)怏w壓力容器的其余部分(例如罐壁)， 使其免于被破壞。如此，罐體部分不會(huì)由于爆炸造成變形或成碎片， 從而罐體部分得以保全，而且不會(huì)形成碎片也就不會(huì)帶來(lái)碎片可能形 成的對(duì)周?chē)h(huán)境甚至是人的傷害。而且，爆炸產(chǎn)生的聲響被所述消音 器所大大削弱，這使得事故對(duì)周?chē)h(huán)境的影響進(jìn)一步減小。本發(fā)明人在此提供的用于可燃?xì)怏w壓力容器的防爆裝置還可包括 以下可選特征的一種或多種或它們的各種組合。-在所述防爆膜的上側(cè)還設(shè)有一個(gè)刀口環(huán)，從所述刀口環(huán)的徑向剖 面看，所述刀口環(huán)的下表面為平面，所述刀口環(huán)的上表面的內(nèi)環(huán)區(qū)域 從外到內(nèi)為逐漸下行而接近所述下表面的斜面，從而所述刀口環(huán)從外 邊緣向內(nèi)其厚度逐漸減小，在其內(nèi)邊緣處形成當(dāng)可燃?xì)怏w壓力容器中 發(fā)生爆炸時(shí)用于切割所述防爆膜的刀口 。-所述可燃?xì)怏w為下列選項(xiàng)中的一種乙炔、天然氣、液化石油氣、 氫氣、氫氣和氧氣的混合氣。-所述防爆膜是易碎的金屬或塑膠承壓薄膜，具體地說(shuō)，所述金屬 承壓薄膜的材質(zhì)可以是不銹鋼或者黃銅。-所述金屬或塑膠承壓薄膜上形成有在可燃?xì)怏w壓力容器中發(fā)生 爆炸時(shí)便于使所述金屬或塑膠承壓薄膜發(fā)生破碎的凹線或凹槽。-所述凹線或凹槽的數(shù)量為多條，所述多條凹線沿著所述金屬或塑 膠承壓薄膜的徑向成放射狀分布。在一個(gè)實(shí)施例中，該凹線為米字形 或者網(wǎng)格形。-所述金屬或塑膠承壓薄膜的厚度為0.03至1.5毫米。-所述金屬或塑膠承壓薄膜的厚度優(yōu)選為0.05至0.15毫米。-所述刀口環(huán)的內(nèi)邊緣的直徑小于所述可燃?xì)怏w壓力容器的內(nèi)徑。 -所述頂蓋的內(nèi)壁在徑向剖面中成下寬上窄的錐形，所述錐形的母線與水平線的夾角為30至75度。-所述頂蓋的內(nèi)壁在徑向剖面中成下寬上窄的錐形，所述錐形的母 線與水平線的夾角為35至50度。下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的組成、結(jié)構(gòu)、工作原理以及 有益效果作進(jìn)一步的說(shuō)明。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的用于可燃?xì)怏w壓力容器的防 爆裝置的示意圖，圖中的大部分內(nèi)容以剖視圖形式給出，小部分(消 音器部分)未予剖示。
具體實(shí)施方式
圖1以例示性的方式示出了本發(fā)明的用于可燃?xì)怏w壓力容器的防爆裝置。所述壓力容器的安全工作壓力為<0.35 MPa。所述可燃?xì)怏w 壓力容器具有罐體，該罐體優(yōu)選是細(xì)長(zhǎng)圓柱形的，其罐壁1繞其中心 軸旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)。罐壁1的內(nèi)徑為山。所述細(xì)長(zhǎng)形罐體的下端(未示出) 為與罐壁1 一體成型的封閉端，所述罐體的上端則設(shè)有一法蘭2。所述法蘭2的下側(cè)可設(shè)有一凸緣3，該凸緣3從罐壁1的頂部向下 延伸一定距離，從而可在該凸緣3的下端平面與罐壁1內(nèi)表面之間進(jìn) 行焊接。所述法蘭2的外徑可大于罐壁1的外徑，從而在法蘭2的下表面 與罐壁1上端的外側(cè)表面之間進(jìn)行焊接。如此，可以在法蘭2與罐壁1之間形成兩道焊縫，使其間的連接 足夠牢固。所述法蘭2的上側(cè)可以凸伸出來(lái)一個(gè)環(huán)邊21，該環(huán)邊21的內(nèi)側(cè)設(shè) 置有內(nèi)螺紋。所述法蘭2的上側(cè)設(shè)有一密封圈槽， 一密封圈4設(shè)置在該密封圈所述密封圈4的上側(cè)設(shè)有一防爆膜5，該防爆膜是一圓片，其外徑 大于密封圈4的外徑。在所述防爆膜5的上側(cè)還設(shè)有一個(gè)刀口環(huán)6。從所述刀口環(huán)6的徑向剖面看，所述刀口環(huán)6的下表面為平面， 所述刀口環(huán)6的上表面的內(nèi)環(huán)區(qū)域從外到內(nèi)為逐漸下行而接近所述下 表面的斜面，從而所述刀口環(huán)6從外邊緣向內(nèi)其厚度逐漸減小，在其內(nèi)邊緣處形成當(dāng)可燃?xì)怏w壓力容器中發(fā)生爆炸時(shí)用于切割所述防爆膜 5的刀口。所述刀口環(huán)6的上側(cè)可設(shè)置一調(diào)整環(huán)7，該調(diào)整環(huán)7為一簡(jiǎn)單環(huán)狀體。所述調(diào)整環(huán)7的上側(cè)可設(shè)有一壓緊環(huán)8，該壓緊環(huán)8具有一平面部 分81，該平面部分81外周的下側(cè)可設(shè)置一向下凸伸的環(huán)邊82，該環(huán) 邊82的外周表面設(shè)有外螺紋。所述壓緊環(huán)8的環(huán)邊82的外周表面的外螺紋可以與設(shè)置在所述法 蘭2的上側(cè)凸伸出來(lái)的環(huán)邊21的內(nèi)側(cè)所設(shè)置的內(nèi)螺紋相互配合，從而 固定在法蘭2上。而且，當(dāng)所述壓緊環(huán)8的環(huán)邊82的外周表面的外螺紋與設(shè)置在所 述法蘭2的環(huán)邊21的內(nèi)側(cè)所設(shè)置的內(nèi)螺紋相互配合而向下旋入時(shí)，所 述壓緊環(huán)8的平面部分81的下表面向下壓緊調(diào)整環(huán)7,從而該調(diào)整環(huán) 7向下壓緊刀口環(huán)6，該刀口環(huán)6向下壓緊防爆膜5，從而使該防爆膜 5與密封圏4壓緊配合，在其間形成密封?？梢栽谒鰤壕o環(huán)8的平面部分81的上表面設(shè)置若千條凹槽或者 凸起，以方便所述壓緊環(huán)8向下旋轉(zhuǎn)的操作，并且使壓緊量的控制更 為方便精確。所述壓緊環(huán)8的上側(cè)設(shè)有一頂蓋9，所述頂蓋9具有一裙邊部分 91以及與該裙邊部分91的上緣相接的漏斗形部分92，該裙邊部分91 的內(nèi)壁設(shè)有內(nèi)螺紋，該裙邊部分91的內(nèi)壁所設(shè)置的內(nèi)螺紋可與壓緊環(huán) 8的外壁設(shè)置的外螺紋相互螺紋連接，并從而與法蘭2進(jìn)而與罐體的罐 壁1相連。所述頂蓋9的中央設(shè)有一貫穿孔93，所述貫穿孔與一消音器100 相連。消音器100可以類(lèi)似于常規(guī)的汽車(chē)排氣消音器或者其它種類(lèi)的消 音器，其尾部設(shè)有一排出口 101。所述頂蓋9與消音器100可以是一體成型的，也可以是分體的。 如果是分體的，則可通過(guò)一些常用的連接形式(如法蘭連接、螺紋連 接、插接連接等等)在其間連接。在正常使用狀態(tài)下，所述防爆膜5與所述密封圈4緊密配合而形 成密封，從而所述可燃?xì)怏w壓力容器中的可燃?xì)怏w通過(guò)其另外設(shè)置的 出口管道而供向用氣點(diǎn)。當(dāng)可燃?xì)怏w壓力容器中由于回火而發(fā)生燃燒爆炸時(shí)，所述防爆膜5 可由于瞬時(shí)受壓而破碎，從而釋放所述可燃?xì)怏w壓力容器內(nèi)的爆破壓 力，保護(hù)所述可燃?xì)怏w壓力容器的其余部分(例如罐壁l)，使其免于 被破壞。如此，罐體部分不會(huì)爆炸而形成碎片，從而罐體部分得以保 全，而且不會(huì)形成碎片也就不會(huì)帶來(lái)碎片可能形成的對(duì)周?chē)h(huán)境甚至 是人的傷害。而且，爆炸產(chǎn)生的聲響被所述消音器所大大削弱，這使得事故對(duì) 周?chē)h(huán)境的影響進(jìn)一步減小。發(fā)明人對(duì)安裝了本發(fā)明的裝置的可燃?xì)?體燃料的壓力容器進(jìn)行了多次回火爆炸試驗(yàn)，其聲響強(qiáng)度僅相當(dāng)于敲 打三角鐵(一種通常在交響樂(lè)隊(duì)中使用的起裝飾效果的打擊樂(lè)器，其 音量很小，相當(dāng)于管鐘型門(mén)鈴的音量)的強(qiáng)度，遠(yuǎn)遠(yuǎn)弱于未安裝本發(fā) 明的裝置的可燃?xì)怏w燃料的壓力容器在回火爆炸時(shí)所產(chǎn)生的震耳欲聾 的聲響?？梢钥闯觯景l(fā)明的技術(shù)方案可以完美地解決氫氧混合氣壓力容 器的回火爆炸問(wèn)題。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以輕易了解的是，本發(fā) 明的裝置也可方便地適用于其它可燃?xì)怏w燃料的壓力容器中。所述可 燃?xì)怏w燃料可以是乙炔、天然氣、液化石油氣、氫氣。所述防爆膜5優(yōu)選是易碎的金屬或塑膠承壓薄膜，具體地說(shuō)，所 述金屬承壓薄膜的材質(zhì)可以是不銹鋼或者黃銅或者其它適合的材料。 其中不銹鋼是優(yōu)選的。 '所述防爆膜5上還可以形成有在可燃?xì)怏w壓力容器中發(fā)生爆炸時(shí) 便于使所述防爆膜5發(fā)生破碎的凹線或凹槽。所述凹線或凹槽的數(shù)量可以為多條，所述多條凹線沿著所述防爆 膜5的徑向成放射狀分布。在一個(gè)實(shí)施例中，凹線為米字形。在另一 個(gè)實(shí)施例中，凹線為網(wǎng)格形。上述凹線的設(shè)置所帶來(lái)的效果是使防爆膜5更易破碎，并進(jìn)而 使爆破造成的聲響強(qiáng)度進(jìn)一步減弱。在上述受壓標(biāo)準(zhǔn)(0.35 MPa)下，所述防爆膜的厚度可以為0.03 至1.5毫米。所述防爆膜的厚度優(yōu)選為0.05至0.15毫米。所述刀口環(huán)6的內(nèi)邊緣的直徑d2優(yōu)選小于所述可燃?xì)怏w壓力容器 的內(nèi)徑(亦即罐壁1的內(nèi)徑)山。
所述刀口環(huán)6的內(nèi)邊緣形成用于在可燃?xì)怏w壓力容器中發(fā)生爆炸時(shí)切割所述防爆膜5的刀口，該內(nèi)邊緣還將所述防爆膜5的可破碎區(qū) 域限定在直徑為d2的圓周之內(nèi)。這樣一來(lái)，進(jìn)一步縮小了可破碎區(qū)域， 使爆炸時(shí)作用于所述防爆膜5的壓強(qiáng)更大，從而使其破碎更加迅速。另外，該刀口與所述防爆膜5的上表面緊鄰，在可燃?xì)怏w壓力容 器中發(fā)生爆炸時(shí)，形成有放射狀刻痕的防爆膜5以該刀口為樞軸呈多 個(gè)花瓣?duì)钕蛏戏D(zhuǎn)，且容易因該刀口的切割作用而脫離防爆膜母體從 而落入頂蓋9中(甚至消音器100的內(nèi)腔中)，使泄壓效果更好。所 述頂蓋9的漏斗形部分92的內(nèi)壁在徑向剖面中成下寬上窄的錐形，所 述錐形的母線與水平線的夾角A可以為30至75度。該夾角A更優(yōu)選 為35至50度。由于采用上述結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的金屬承壓膜5在爆破破碎后被留置 于頂蓋9中，不會(huì)對(duì)周?chē)h(huán)境造成進(jìn)一步影響。如圖所示，在頂蓋9與法蘭2的環(huán)邊21之間可以留有一個(gè)縫隙， 在該縫隙中可以設(shè)置緩沖/密封墊圈。雖然上述已結(jié)合一個(gè)例示性的實(shí)施方案對(duì)本發(fā)明的理念進(jìn)行了例 示，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，在具體實(shí)施方式
中所例示的結(jié)構(gòu) 僅僅是可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的的一個(gè)優(yōu)選示例。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以 在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)精神的范圍內(nèi)作出各種等效的修改或變化。例如，頂 蓋9與壓緊環(huán)8 (甚至包括調(diào)整環(huán)7和刀口環(huán)6)可以做成一體的，從 而可以減少零件的數(shù)量。防爆膜5的凹線可以是刻制出來(lái)的，也可以 是與防爆膜5 —體成型的。與這些修改和變化類(lèi)似的修改和變化理應(yīng) 落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。
權(quán)利要求
1. 一種用于可燃?xì)怏w壓力容器的防爆裝置，所述可燃?xì)怏w壓力容器具有罐體，所述罐體的下端為一體封閉端，所述罐體的上端設(shè)有一法蘭，所述法蘭的上側(cè)設(shè)有一密封圈，所述密封圈的上側(cè)設(shè)有一防爆膜，所述防爆膜與所述密封圈緊密配合而形成密封，所述防爆膜的上側(cè)設(shè)有一頂蓋，所述頂蓋的中央設(shè)有一貫穿孔，所述貫穿孔與一消音器相連。
2. 如權(quán)利要求1所述的用于可燃?xì)怏w壓力容器的防爆裝置，其特征在于在所述防爆膜的上側(cè)還設(shè)有一個(gè)刀口環(huán)，從所述刀口環(huán)的徑 向剖面看，所述刀口環(huán)的下表面為平面，所述刀口環(huán)的上表面的內(nèi)環(huán) 區(qū)域從外到內(nèi)為逐漸下行而接近所述下表面的斜面，從而所述刀口環(huán) 從外邊緣向內(nèi)其厚度逐漸減小，在其內(nèi)邊緣處形成當(dāng)可燃?xì)怏w壓力容 器中發(fā)生爆炸時(shí)用于切割所述防爆膜的刀口。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的用于可燃?xì)怏w壓力容器的防爆裝置， 其特征在于所述可燃?xì)怏w為下列選項(xiàng)中的一種乙炔、天然氣、液 化石油氣、氫氣、氫氣和氧氣的混合氣。
4. 如權(quán)利要求1或2所述的用于可燃?xì)怏w壓力容器的防爆裝置， 其特征在于所述防爆膜是易碎的金屬或塑膠承壓薄膜。
5. 如權(quán)利要求4所述的用于可燃?xì)怏w壓力容器的防爆裝置，其特 征在于所述金屬或塑膠承壓薄膜上形成有在可燃?xì)怏w壓力容器中發(fā) 生爆炸時(shí)便于使所述金屬或塑膠承壓薄膜發(fā)生破碎的凹線或凹槽。
6. 如權(quán)利要求5所述的用于可燃?xì)怏w壓力容器的防爆裝置，其特征在于所述凹線或凹槽的數(shù)量為多條，所述多條凹線沿著所述金屬 或塑膠承壓薄膜的徑向成放射狀分布。
7. 如權(quán)利要求2至6中的任一項(xiàng)所述的用于可燃?xì)怏w壓力容器的防爆裝置，其特征在于所述刀口環(huán)的內(nèi)邊緣的直徑小于所述可燃?xì)?體壓力容器的內(nèi)徑。
8. 如權(quán)利要求1所述的用于可燃?xì)怏w壓力容器的防爆裝置，其特 征在于所述頂蓋的內(nèi)壁在徑向剖面中成下寬上窄的錐形，所述錐形的母線與水平線的夾角為30至75度。
9. 如權(quán)利要求1所述的用于可燃?xì)怏w壓力容器的防爆裝置，其特 征在于所述頂蓋的內(nèi)壁在徑向剖面中成下寬上窄的錐形，所述錐形 的母線與水平線的夾角為35至50度。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于可燃?xì)怏w壓力容器的防爆裝置，該壓力容器具有罐體，該罐體下端為一體封閉端，而上端設(shè)有一法蘭，該法蘭的上側(cè)設(shè)有一密封圈，該密封圈的上側(cè)設(shè)有一防爆膜，在正常使用狀態(tài)下，該防爆膜與密封圈緊密配合而形成密封，從而該可燃?xì)怏w壓力容器中的可燃?xì)怏w通過(guò)其另外設(shè)置的出口管道而供向用氣點(diǎn)，該防爆膜的上側(cè)設(shè)有一頂蓋，該頂蓋的中央設(shè)有一貫穿孔，該貫穿孔與一消音器相連，當(dāng)可燃?xì)怏w壓力容器中發(fā)生爆炸時(shí)該防爆膜可被破碎，從而定向釋放該可燃?xì)怏w壓力容器內(nèi)的爆破壓力，保護(hù)該可燃?xì)怏w壓力容器的其余部分使其免于被破壞，且爆炸產(chǎn)生的聲響被該消音器所大大削弱。
文檔編號(hào)F17C13/12GK101210650SQ20061015658
公開(kāi)日2008年7月2日 申請(qǐng)日期2006年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月28日
發(fā)明者楊炳霖 申請(qǐng)人:楊炳霖