專利名稱：磁力型爆破片安全裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種爆破片安全裝置，具體地說是一種磁力型爆破片安全裝置。
背景技術(shù)：
爆破片安全裝置類別包括正拱形、平板形、反拱形和石墨型，目前在石油、化工、能源、電力、冶金、消防、制藥及國防等行業(yè)有廣泛的應(yīng)用。正拱形爆破片安全裝置和平板形爆破片安全裝置都屬于拉伸型破壞，其工作原理都是材料受力后發(fā)生拉伸變形，當(dāng)達(dá)到材料或材料設(shè)置的薄弱點的強度極限時爆破片發(fā)生破壞，打開通道，泄放介質(zhì)。反拱形爆破片安全裝置屬于失穩(wěn)型破壞，是一種形狀破壞，也就是當(dāng)預(yù)先設(shè)置的材料結(jié)構(gòu)或尺寸承受壓力達(dá)到極限壓力時，爆破片形狀突然遭受破壞，在形狀突然變化的過程中爆破片沿著打開結(jié)構(gòu)破壞，打開通道，泄放介質(zhì)。石墨型爆破片安全裝置屬于拉伸和剪切綜合破壞類型，當(dāng)達(dá)到爆破壓力時，石墨材料發(fā)生拉伸或剪切破壞，打開通道，泄放介質(zhì)。上述類型爆破片安全裝置最終檢驗只能通過抽樣爆破試驗(破壞試驗)判斷產(chǎn)品的性能是否滿足要求。抽樣存在風(fēng)險，也就可能存在部分產(chǎn)品不能滿足性能要求但沒有被抽到而被判定為合格產(chǎn)品的情況，給被保護設(shè)備的安全運行帶來隱患。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)上述提出的技術(shù)問題，而提供一種磁力型爆破片安全裝置。本發(fā)明利用磁環(huán)I和磁環(huán)II產(chǎn)生的磁力控制爆破片安全裝置的爆破壓力，當(dāng)工作壓力小于爆破壓力時，爆破片安全裝置不發(fā)生任何變形；當(dāng)工作壓力達(dá)到爆破壓力時，下夾持器設(shè)置的密封結(jié)構(gòu)失效，保護膜片受壓面積突然增大，開孔強度板被迅速抬起，保護膜片迅速雙向拉伸破壞，超壓介質(zhì)通過開孔強度板的篩孔安全泄放。本發(fā)明采用的技術(shù)手段如下:—種磁力型爆破片安全裝置，包括下夾持器組件、上夾持器組件和固定在所述下夾持器組件和所述上夾持器組件之間的保護膜片，其特征在于:所述下夾持器組件包括下夾持器、磁環(huán)I和定位環(huán)I ;所述下夾持器上表面設(shè)有凹臺I ;所述下夾持器下表面設(shè)有用于容納所述磁環(huán)I的凹槽I，所述磁環(huán)I通過所述定位環(huán)I與所述下夾持器下表面固定封閉在所述凹槽I內(nèi)；所述上夾持器組件包括上夾持器、定位環(huán)I1、磁環(huán)II和開孔強度板；所述定位環(huán)II固定在所述上夾持器的上表面；所述上夾持器的下表面設(shè)有與所述凹臺I相匹配的凸臺I ;所述上夾持器下表面的內(nèi)壁側(cè)還設(shè)有用于限位的變徑凸臺；所述開孔強度板設(shè)有多個均勻分布的篩孔，所述開孔強度板上表面設(shè)有用于固定所述磁環(huán)II的凹臺II，所述開孔強度板的下表面設(shè)有與所述變徑凸臺相匹配的凹臺III ；所述保護膜片置于所述凹臺I和所述凸臺I之間，通過所述磁環(huán)I和所述磁環(huán)II產(chǎn)生的吸引磁力將所述保護膜片固定夾緊于所述上夾持器組件和所述下夾持器組件之間。
優(yōu)選地，所述凹臺I上還設(shè)有用于容納O形密封圈的凹槽II。優(yōu)選地，所述凹槽II的內(nèi)壁兩側(cè)上端還設(shè)有用于加強密封的環(huán)狀圓凸臺I和環(huán)狀圓凸臺II，所述環(huán)狀圓凸臺I和所述環(huán)狀圓凸臺II的上表面與所述凹臺I的表面在同一水平線上。優(yōu)選地，所述凹臺I上還設(shè)有用于隔離出完全封閉的常壓空間的凹槽III。優(yōu)選地，所述開孔強度板上端面和定位環(huán)II下端面之間的距離為滿足屯>
0.35d6，其中，d6為所述變徑凸臺的內(nèi)徑；所述凹臺III的內(nèi)徑為d4，高度為h3，山和h3滿足:d4 < d6，h3 > h2，其中，h2為所述變徑凸臺的高度。優(yōu)選地，所述保護膜片為金屬或非 金屬耐腐蝕性材料，所述磁力型爆破片安全裝置的爆破壓力為P1，所述保護膜片沿d6雙向拉伸爆破壓力為P2，P2滿足如下關(guān)系:Sd5P1Zd6 < P2 < ((!/+ndX) P1Ad62其中，Cl1為下夾持器的內(nèi)徑，所述變徑凸臺的內(nèi)徑d6等于所述凹槽III的外徑d2，d5為所述篩孔的內(nèi)徑，η為所述篩孔的數(shù)量。優(yōu)選地，所述磁環(huán)I和所述磁環(huán)II為尺寸相同的耐高溫永磁磁鐵，所述磁環(huán)I和所述磁環(huán)II產(chǎn)生的吸引磁力為F，F(xiàn)滿足^ -nd/) JIP/4。優(yōu)選地，所述下夾持器、定位環(huán)1、上夾持器、定位環(huán)I1、開孔強度板和保護膜片均為非磁性材料。本發(fā)明所述的磁力型爆破片安全裝置是靠分別設(shè)置在下夾持器組件和上夾持器組件內(nèi)的磁環(huán)I及磁環(huán)II產(chǎn)生的磁力控制爆破片安全裝置的爆破壓力的。其中，下夾持器中設(shè)置的O型密封圈的作用是當(dāng)磁力傳遞給開孔強度板后，開孔強度板傳遞到保護膜片壓緊O型密封圈，實現(xiàn)軟密封；環(huán)狀圓凸臺I和環(huán)狀圓凸臺II的作用是當(dāng)磁力傳遞給開孔強度板后，開孔強度板傳遞到保護膜片壓緊環(huán)狀圓凸臺I和環(huán)狀圓凸臺II，實現(xiàn)硬密封；所述保護膜片為金屬或非金屬耐腐蝕性材料，且強度適中，當(dāng)工作壓力達(dá)到爆破壓力時保護膜片能迅速雙向拉伸破壞，但正常工作時又不會沿著開孔強度板的篩孔破壞；所述開孔強度板上的篩孔以最大利用有效面積的擺布方式設(shè)置，加大泄放面積，達(dá)到泄放要求。較現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:1、可逐套調(diào)試及檢驗，安全系數(shù)高。2、保護膜片結(jié)構(gòu)簡單，選擇范圍寬，更換時只更換保護膜片，使用成本低。3、適用于氣相、液相、氣液混合及粉塵工況。4、動作準(zhǔn)確靈敏、耐疲勞性能好，工作壓力可達(dá)最小爆破壓力的90%?；谏鲜隼碛稍摯帕π捅破踩b置適于在石油、化工、能源、電力、冶金、消防等安全防爆領(lǐng)域廣泛推廣。


下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明中下夾持器組件的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明中下夾持器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是圖3中I處的局部放大圖。
圖5是本發(fā)明中上夾持器組件的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是本發(fā)明中上夾持器的示意圖。圖7是本發(fā)明中開孔強度板的結(jié)構(gòu)示意圖。圖8是本發(fā)明中開孔強度板的俯視圖。圖9是本發(fā)明工作壓力小于爆破壓力時的示意圖。圖10是本發(fā)明工作壓力等于爆破壓力時的示意圖。圖11是單位面積磁力與距離的關(guān)系曲線圖。圖中:1、下夾持器組件11、下夾持器111、環(huán)狀圓凸臺I 112、環(huán)狀圓凸臺II 113、凹槽II 114、凹槽III 115、凹臺I 116、凹槽I 12、磁環(huán)I 13、定位環(huán)I 2、保護膜片3、上夾持器組件31、定位環(huán)II 32、上夾持器321、變徑凸臺322、凸臺I 33、磁環(huán)II 34、開孔強度板341、篩孔342、凹臺III 343、凹臺II 4、O形密封圈5、法蘭6、緊固件
具體實施例方式如圖1所示，一種磁力型爆破片安全裝置，包括下夾持器組件I (如圖2所示)、上夾持器組件3 (如圖5所示)和固定在所述下夾持器組件I和所述上夾持器組件3之間的保護膜片2，所述下夾持器組件I包括下夾持器11、磁環(huán)I 12和定位環(huán)I 13;所述下夾持器11 (如圖3、圖4所示)上表面設(shè)有凹臺I 115，所述凹臺I 115上還設(shè)有用于容納O形密封圈4的凹槽II 113，磁力通過開孔強度板34傳遞到所述保護膜片2壓緊O型密封圈4，實現(xiàn)軟密封；所述凹槽II 113的內(nèi)壁兩側(cè)上端還設(shè)有用于加強密封的環(huán)狀圓凸臺I 111和環(huán)狀圓凸臺II 112，所述環(huán)狀圓凸臺I 111和所述環(huán)狀圓凸臺II 112的上表面與所述凹臺I 115的表面在同一水平線上，磁力通過開孔強度板34傳遞到保護膜片2壓緊環(huán)狀圓凸臺I 111和環(huán)狀圓凸臺II 112，實現(xiàn)硬密封；所述凹臺I 115上還設(shè)有凹槽III114，當(dāng)工作壓力小于爆破片安全裝置的爆破壓力時，凹槽III114和保護膜片2形成密封結(jié)構(gòu)，凹槽III114內(nèi)為封閉的常壓空間；當(dāng)工作壓力等于爆破片安全裝置的爆破壓力時，密封結(jié)構(gòu)失效，進(jìn)入凹槽III114中的介質(zhì)可以起到向上的輔助推力的作用；所述下夾持器11下表面設(shè)有用于容納所述磁環(huán)I 12的凹槽I 116，所述磁環(huán)I 12通過所述定位環(huán)I 13與所述下夾持器11下表面螺釘固定，將磁環(huán)I 12封閉在所述凹槽I 116內(nèi)。如圖5所示，所述上夾持器組件3包括上夾持器32(如圖6所示)、定位環(huán)II 31、磁環(huán)II 33和開孔強度板34(如圖7、圖8所示);所述定位環(huán)II 31通過螺釘固定在所述上夾持器32的上表面；所述上夾持器32的下表面設(shè)有與所述凹臺I 115相匹配的凸臺I 322，即凹臺I 115的內(nèi)徑屯等于凸臺I 322的外徑d7;所述上夾持器32下表面的內(nèi)壁側(cè)還設(shè)有用于限位的變徑凸臺321 ;所述開孔強度板34設(shè)有多個均勻分布的篩孔341，所述開孔強度板34上表面設(shè)有用于固定所述磁環(huán)II 33的凹臺II 343，所述磁環(huán)II 33與所述凹臺II 343為過盈配合，所述開孔強度板34的下表面設(shè)有與所述變徑凸臺321相匹配的凹臺III 342 ；所述開孔強度板34上端面和定位環(huán)II 31下端面之間的距離為滿足屯> 0.35d6，其中，(16為所述變徑凸臺321的內(nèi)徑；所述凹臺III 342的內(nèi)徑為d4，高度為h3，d4和h3滿足:d4 < d6，h3 > h2，其中，h2為所述變徑凸臺321的高度。所述磁環(huán)I 12和所述磁環(huán)II 33為尺寸相同的耐高溫永磁磁鐵，裝配時，S、N極相匹配，產(chǎn)生的吸引磁力作用在開孔強度板34上，開孔強度板34受力后和下夾持器組件I夾緊保護膜片2，所述磁環(huán)I 12和所述磁環(huán)II 33產(chǎn)生的吸引磁力為F，F(xiàn)滿足^ -nd/)η Ρ!/^。所述下夾持器11、定位環(huán)I 13、上夾持器32、定位環(huán)II 31、開孔強度板34和保護膜片2均為非磁性材料。所述保護膜片2置于所述凹臺I 115和所述凸臺I 322之間，通過所述磁環(huán)I 12和所述磁環(huán)II 33產(chǎn)生的吸引磁力將所述保護膜片2固定夾緊于所述上夾持器組件3和所述下夾持器組件I之間。所述保護膜片2為金屬或非金屬耐腐蝕性材料，所述磁力型爆破片安全裝置的爆破壓力為P1，所述保護膜片2沿d6雙向拉伸爆破壓力為P2，P2滿足如下關(guān)系:Sd5P1Zd6 < P2 < ((!/+ndX) P1Ad62其中，Cl1為下夾持器11的內(nèi)徑，所述變徑凸臺321的內(nèi)徑d6等于所述凹槽III 114的外徑d2，d5為所述篩孔341的內(nèi)徑，η為所述篩孔341的數(shù)量。磁環(huán)I 12和磁環(huán)II 33產(chǎn)生的吸引磁力F和磁環(huán)的尺寸及兩個磁環(huán)的距離有關(guān)，設(shè)計制造時可以調(diào)節(jié)磁環(huán)的尺寸及兩個磁環(huán)之間的距離來控制爆破壓力滿足要求。如圖9所示，使用時通過緊固件6和法蘭5對上夾持器組件和下夾持器組件進(jìn)行緊固。當(dāng)工作壓力小于爆破壓力P1時，磁環(huán)I 12和磁環(huán)II 33之間產(chǎn)生的磁力F大于介質(zhì)推力Fw，下夾持器11、0型密封圈4、保護膜片2之間形成完全密封結(jié)構(gòu)，保護膜片受力范圍為直徑Cl1的范圍內(nèi)，爆破片安全裝置不發(fā)生任何變形。

如圖10所示，當(dāng)工作壓力達(dá)到爆破壓力P1時，下夾持器11設(shè)置的密封結(jié)構(gòu)失效，即O型密封圈4實現(xiàn)的軟密封和環(huán)狀圓凸臺I 111和環(huán)狀圓凸臺II 112實現(xiàn)硬密封失效；保護膜片2受力范圍由直徑Cl1變?yōu)橹睆絛2 (或d6)，保護膜片2受壓面積突然增大，此時的介質(zhì)推力Fb大于磁環(huán)I 12和磁環(huán)II 33之間產(chǎn)生的磁力F，開孔強度板34被迅速抬起，磁環(huán)I 12和磁環(huán)II 33之間產(chǎn)生的磁力也迅速降低，保護膜片2迅速雙向拉伸破壞，超壓介質(zhì)通過開孔強度板34的篩孔341安全泄放。實施例1磁力型爆破片安全裝置中的公稱直徑DN=IOOmm, P1=0.2MPa ;(I1=IOOmm,d2=d6=135mm, d3=d7=150mm, d4=134mm, d5=10mm, n=55, Ii1=SOmm,磁環(huán) I 和磁環(huán) II 白勺尺寸為Φ 140mm X Φ 110mm X 15mm ;通過計算得出:需要的磁力F= (d^-nd/) 31 P1^=TOe.86N ；磁環(huán)I 和磁環(huán) II 的受力面積為:(1402-1102) 31 /4=5890 (mm2)；磁環(huán)I和磁環(huán)II單位面積需求的磁力為:706.86N/5890mm2=0.12N/mm2 ；由單位面積磁力和距離關(guān)系曲線圖(圖11所示)查得組裝后磁環(huán)I和磁環(huán)II的距離為6.2mm (此尺寸為設(shè)計尺寸，實際情況通過調(diào)試可最終確定具體尺寸)。保護膜片沿d2=135mm (同d6)雙向拉伸爆破壓力P2滿足JcyVd6 < P2< (d62+nd52-d12)P1/2d62,即:0.0444MPa < P2 < 0.0752MPa ；最終選擇保護膜片材料為聚全氟乙丙烯(F46)，厚度為0.10mm，該保護膜片沿d2=135mm雙向拉伸爆破壓力為0.059MPa。密封結(jié)構(gòu)失效后介質(zhì)推力為Fb=(d22_nd52) 31 P1^=Igge.8N。此介質(zhì)推力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于磁力F=706.86N，所以開孔強度板被迅速抬起，保護膜片雙向拉伸破壞，泄放介質(zhì)。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種磁力型爆破片安全裝置，包括下夾持器組件(I)、上夾持器組件(3)和固定在所述下夾持器組件(I)和所述上夾持器組件(3 )之間的保護膜片(2 )，其特征在于: 所述下夾持器組件(I)包括下夾持器(11)、磁環(huán)I (12)和定位環(huán)I (13);所述下夾持器(11)上表面設(shè)有凹臺I (115);所述下夾持器(11)下表面設(shè)有用于容納所述磁環(huán)I (12)的凹槽I (116)，所述磁環(huán)I (12)通過所述定位環(huán)I (13)與所述下夾持器(11)下表面固定封閉在所述凹槽I (116)內(nèi)； 所述上夾持器組件(3)包括上夾持器(32)、定位環(huán)II (31)、磁環(huán)II (33)和開孔強度板(34);所述定位環(huán)II (31)固定在所述上夾持器(32)的上表面；所述上夾持器(32)的下表面設(shè)有與所述凹臺I (115)相匹配的凸臺I (322);所述上夾持器(32)下表面的內(nèi)壁側(cè)還設(shè)有用于限位的變徑凸臺(321);所述開孔強度板(34)設(shè)有多個均勻分布的篩孔(341)，所述開孔強度板(34)上表面設(shè) 有用于固定所述磁環(huán)II (33)的凹臺II (343)，所述開孔強度板(34)的下表面設(shè)有與所述變徑凸臺(321)相匹配的凹臺111(342)； 所述保護膜片(2)置于所述凹臺I (115)和所述凸臺I (322)之間，通過所述磁環(huán)I(12)和所述磁環(huán)II (33)產(chǎn)生的吸引磁力將所述保護膜片(2)固定夾緊于所述上夾持器組件(3 )和所述下夾持器組件(I)之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁力型爆破片安全裝置，其特征在于:所述凹臺I(115)上還設(shè)有用于容納O形密封圈(4)的凹槽II (113)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的磁力型爆破片安全裝置，其特征在于:所述凹槽II(113)的內(nèi)壁兩側(cè)上端還設(shè)有用于加強密封的環(huán)狀圓凸臺I (111)和環(huán)狀圓凸臺II (112)，所述環(huán)狀圓凸臺I (111)和所述環(huán)狀圓凸臺II (112)的上表面與所述凹臺I (115)的表面在同一水平線上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的磁力型爆破片安全裝置，其特征在于:所述凹臺I(115)上還設(shè)有用于隔離出完全封閉的常壓空間的凹槽111(114)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的磁力型爆破片安全裝置，其特征在于:所述開孔強度板(34)上端面和定位環(huán)II (31)下端面之間的距離為滿足屯> 0.35d6，其中，d6為所述變徑凸臺(321)的內(nèi)徑;所述凹臺111(342)的內(nèi)徑為d4，高度為h3，d4和h3滿足:d4 < d6，h3 >h2，其中，匕為所述變徑凸臺(321)的高度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的磁力型爆破片安全裝置，其特征在于:所述保護膜片(2)為金屬或非金屬耐腐蝕性材料，所述磁力型爆破片安全裝置的爆破壓力SP1，所述保護膜片(2)沿d6雙向拉伸爆破壓力為P2，P2滿足如下關(guān)系:Sd5P1Zd6 < P2 < (d62+nd52-d12)P1/2d62 其中，Cl1為下夾持器(11)的內(nèi)徑，所述變徑凸臺(321)的內(nèi)徑d6等于所述凹槽111(114)的外徑d2，d5為所述篩孔(341)的內(nèi)徑，η為所述篩孔(341)的數(shù)量。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的磁力型爆破片安全裝置，其特征在于:所述磁環(huán)I(12)和所述磁環(huán)II (33)為尺寸相同的耐高溫永磁磁鐵，所述磁環(huán)I (12)和所述磁環(huán)II (33)產(chǎn)生的吸引磁力為F，F(xiàn)滿足^ -nd/) π P/4。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁力型爆破片安全裝置，其特征在于:所述下夾持器(11)、定位環(huán)I (13)、上夾持器(32)、定位環(huán)II (31)、開孔強度板(34)和保護膜片(2)均為非磁性材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種磁力型爆破片安全裝置，包括下夾持器組件、上夾持器組件和固定在所述下夾持器組件和所述上夾持器組件之間的保護膜片，其特征在于所述保護膜片置于下夾持器的凹臺Ⅰ和上夾持器的凸臺Ⅰ之間，通過磁環(huán)Ⅰ和磁環(huán)Ⅱ產(chǎn)生的吸引磁力將所述保護膜片固定夾緊于所述上夾持器組件和所述下夾持器組件之間。本發(fā)明通過磁環(huán)Ⅰ和磁環(huán)Ⅱ產(chǎn)生的磁力控制爆破片安全裝置的爆破壓力，可逐套調(diào)試及檢驗，具有安全系數(shù)高、更換時只更換保護膜片，使用成本低、泄放動作準(zhǔn)確靈敏、耐疲勞性能好等優(yōu)點，工作壓力可達(dá)最小爆破壓力的90%，本發(fā)明適用于氣相、液相、氣液混合及粉塵工況。
文檔編號F16K17/16GK103090068SQ20131003607
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月30日
發(fā)明者李新東, 徐忠慧, 李岳, 溫殿江, 蘇貴宇, 許文斌, 吳昌巴妥, 宋辰, 肖飛, 王羽佳, 張粼粼, 于開順 申請人:大連理工安全裝備有限公司