爆破片在汽車覆蓋件上的應(yīng)用

爆破片在汽車覆蓋件上的應(yīng)用

安全脫壓裝置是化工過程中不可或缺的安全附件。當(dāng)受保護(hù)系統(tǒng)的內(nèi)部壓力超過規(guī)定值時，壓壓裝置動作并將其排放到外部，以防止壓力繼續(xù)上升，并損壞制造設(shè)備。泄壓裝置的設(shè)計應(yīng)包括:概念設(shè)計,即如何確定安全泄壓裝置的型式;設(shè)計計算,即確定安全泄壓裝置的尺寸。很多設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和文獻(xiàn)都對安全泄壓裝置的設(shè)計和正確選用有規(guī)定,但均未給出詳細(xì)的設(shè)計指南。對某些具體條件,設(shè)計者仍然感到迷惑。為此筆者在歸納總結(jié)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上,就安全泄壓裝置的概念設(shè)計提出具體步驟,形成設(shè)計樹。1安全生產(chǎn)類型(1)彈簧力+介質(zhì)壓力安全閥它是目前使用量最大的安全閥,其工作原理見圖1。在正常工作條件下,彈簧力應(yīng)大于介質(zhì)壓力作用在閥瓣上的合力,以保證密封。當(dāng)該合力大于彈簧力時,閥瓣與閥座分離,介質(zhì)就會從出口側(cè)出去,只要泄放面積夠大,容器內(nèi)壓力不會繼續(xù)升高。當(dāng)容器內(nèi)壓力降低到一定值時,在彈簧力的作用下,閥瓣與閥座會重新接觸并實(shí)現(xiàn)密封,生產(chǎn)可繼續(xù)進(jìn)行?？梢?這種安全閥的最大優(yōu)點(diǎn)就是結(jié)構(gòu)簡單,在不發(fā)生銹蝕的條件下,能在規(guī)定壓力下開啟。但它也有以下缺點(diǎn),一是在臨界開啟時,彈簧力與介質(zhì)壓力近似相等,密封比壓近似為0,泄漏難免。二是為了達(dá)到規(guī)定的起跳高度,通常裝有反沖盤,從而導(dǎo)致回座壓力很低。(2)流量控制回路其工作原理見圖2。正常工作時,先導(dǎo)閥的閥1和閥2處于開通狀態(tài),閥3處于關(guān)閉狀態(tài),活塞腔內(nèi)充入介質(zhì)壓力。這樣,作用在閥瓣上向下的力遠(yuǎn)大于向上的力,密封性能非常好。當(dāng)介質(zhì)壓力達(dá)到規(guī)定的開啟壓力時,閥2關(guān)閉,同時閥1和閥3導(dǎo)通,活塞腔內(nèi)的介質(zhì)全部排出,作用在閥瓣上向上的力大于向下的力,主閥開啟,保證容器內(nèi)的介質(zhì)壓力不再升高。這種安全閥的致命缺點(diǎn)是,一旦先導(dǎo)閥失靈,活塞腔內(nèi)的介質(zhì)就無法泄放出去,主閥也就無法打開。因此,與普通彈簧直接載荷式安全閥相比,其動作可靠性降低了一半,即先導(dǎo)閥和主閥之一出現(xiàn)故障,就達(dá)不到保護(hù)容器的目的。(3)壓壓缸遺壓封的關(guān)閉它的工作原理見圖3。當(dāng)安全閥處于關(guān)閉狀態(tài)時,球形控制閥芯在先導(dǎo)彈簧力作用下,與控制腔中的下密封面建立起密封,而與上密封面脫離,使主閥加壓氣缸與先導(dǎo)閥高壓腔隔絕而與泄壓腔導(dǎo)通,主閥加壓氣缸中的壓力介質(zhì)由此而泄放至安全閥的排放側(cè)。在安全閥的開啟壓力下,球形控制閥芯在介質(zhì)壓力作用下克服先導(dǎo)彈簧力向上移動,使得球形控制閥芯與上密封面建立密封而與下密封面脫離,使主閥加壓氣缸與泄壓腔隔絕而與高壓腔導(dǎo)通被加壓,主閥閥芯在主閥加壓氣缸中受到1個附加的開啟力而迅速開啟至規(guī)定高度,使安全閥處于排放狀態(tài)。在回座壓力下,先導(dǎo)式彈簧將球形控制閥推回到下密封面的密封位置,并與該密封面建立密封,使主閥加壓氣缸與高壓腔隔絕而與泄壓腔導(dǎo)通被泄壓,此時主閥閥芯由于撤掉了在主閥氣缸中的這部分附加開啟力,在主閥彈簧作用下,迅速回座,恢復(fù)到關(guān)閉狀態(tài)。這種安全閥的顯著優(yōu)點(diǎn)是:①密封性好。公稱直徑與開啟壓力相同的雙作用先導(dǎo)式安全閥,在正常工作壓力下,主閥座與閥瓣密封面上的密封力為普通彈簧直接載荷安全閥密封力的6倍。②啟閉壓差小?，F(xiàn)有彈簧全啟式安全閥啟閉壓差大是由反沖機(jī)構(gòu)造成的,而雙作用先導(dǎo)安全閥的啟跳與回座,取決于先導(dǎo)閥的動作,而先導(dǎo)閥的啟跳高度很小,因此其啟閉壓差可設(shè)計得很小。③動作可靠性高。雙作用先導(dǎo)式閥并不因先導(dǎo)閥的存在而降低其動作可靠性。因?yàn)槿绻葘?dǎo)閥失靈,主閥仍可象1只普通彈簧直接載荷式安全閥一樣動作。2爆破片的材質(zhì)及特點(diǎn)化工設(shè)備使用的爆破片按工作狀態(tài)分為正拱型、平板型和反拱型,見圖4。正拱型爆破片工作時凹面受到介質(zhì)壓力的作用,爆破片壁內(nèi)應(yīng)力為拉應(yīng)力。當(dāng)這個應(yīng)力達(dá)到材料的抗拉強(qiáng)度時,爆破片爆破并泄放出介質(zhì)。由于受拉應(yīng)力的元件不能長期在高應(yīng)力狀態(tài)下工作,正拱型爆破片的工作壓力應(yīng)低于其爆破壓力的85%,某些條件下應(yīng)更低。另外,對于有背壓的情況,由于凸面受壓時爆破片容易失穩(wěn),所以抵抗背壓能力較弱。按結(jié)構(gòu)型式,正拱型爆破片又可分為普通正拱(LP)型、正拱帶槽(LC)型和正拱開縫(LF)型。LP型爆破片是結(jié)構(gòu)最簡單、問世最早的爆破片,適用范圍較寬,缺點(diǎn)是爆破后有碎片飛出,抗疲勞能力較差。LC型爆破片是性能最好的正拱型爆破片,適合于中小直徑及中低壓力情況。爆破后沿槽開裂成規(guī)則形狀,在0～0.85pb(pb為爆破壓力)的循環(huán)載荷作用下,壽命達(dá)25000次。正拱開縫型爆破片適合中大直徑及低壓場合,缺點(diǎn)是密封膜容易損壞,使用壽命低。平板型爆破片有平板帶槽型和平板開縫型2種,這種爆破片綜合性能較差,主要用于壓力很低的場合。反拱型爆破片工作時凸面受到介質(zhì)壓力的作用,其壁內(nèi)為壓應(yīng)力,當(dāng)壓應(yīng)力達(dá)到爆破片的臨界失穩(wěn)應(yīng)力時,爆破片失穩(wěn)翻轉(zhuǎn)。如果爆破片下游側(cè)有刀稱為反拱帶刀(YD)型爆破片,有腭齒稱為反拱腭齒(YE)型爆破片,有減弱槽稱為反拱帶槽(YC)型爆破片,翻轉(zhuǎn)后爆破片被刀、腭齒刺破或沿減弱槽自動破裂。反拱型爆破片有其他型式無法比擬的3個特性:①因拱型元件的失穩(wěn)壓力遠(yuǎn)低于其拉伸破壞壓力,所以承受背壓能力很強(qiáng)。②失穩(wěn)前壁內(nèi)應(yīng)力始終低于材料的屈服點(diǎn),不產(chǎn)生縮性變形,故疲勞性能優(yōu)異,在0～0.85pb的循環(huán)載荷作用下,壽命超過100000次。③工作壓力可以達(dá)到其爆破壓力的90%。反拱型爆破片的缺點(diǎn)是需要的爆破能量較高,故不適合于泄放液體的場合。只有幾種特殊的反拱型爆破片才能用于液體介質(zhì)的泄放。爆破片的爆破壓力通常隨爆破溫度的升高而降低。反拱型爆破片比正拱型的變化幅度低,鎳制比不銹鋼制爆破片的變化幅度低,鋁制爆破片隨溫度的變化幅度最大。3長使用壽命的技術(shù)措施隔離式安全閥是近年來發(fā)展起來的1種爆破片串接于安全閥入口側(cè)的串聯(lián)結(jié)構(gòu),集中了爆破片與安全閥的優(yōu)點(diǎn),避免了各自的缺點(diǎn)。其特點(diǎn)是:①在正常的工作壓力下,安全閥處于閑置狀態(tài),不受介質(zhì)的壓力、溫度以及腐蝕作用,從而可節(jié)約貴重材料,延長使用壽命。②介質(zhì)超壓致使安全泄放裝置動作后,容器內(nèi)介質(zhì)壓力若降低,安全閥可以回座,介質(zhì)不會徹底泄放,也不中斷生產(chǎn)。③極大地改善了安全閥的密封性能,減少了泄漏。④可以實(shí)現(xiàn)安全閥的在線校驗(yàn)。應(yīng)該指出,爆破片與安全閥串接時,必須選擇合適的爆破片。第一,爆破片爆破后不能產(chǎn)生碎片,否則容易損傷安全閥的密封面。第二,爆破片的泄放直徑不得小于安全閥的入口直徑,否則會影響泄放能力。通常要求爆破片的泄放能力為安全閥泄放能力的1.2倍。第三,爆破片與安全閥之間不能產(chǎn)生壓力積聚,通常要有卸零裝置,即爆破片與安全閥之間的空腔應(yīng)通過截止閥與大氣連通,連接管上應(yīng)安裝壓力表,若壓力表有指示值,表明空腔內(nèi)有壓力積聚,必須及時采取措施。第四,如果要實(shí)現(xiàn)安全閥的在線校驗(yàn),應(yīng)該選用反拱帶槽型爆破片。4超壓源設(shè)計的樹各種安全泄壓裝置都有其自身特點(diǎn),也適應(yīng)于不同的條件。因此,設(shè)計過程必須考慮到介質(zhì)性質(zhì)、操作條件、超壓原因或超壓源等情況。據(jù)此,筆者提出的設(shè)計樹見圖5。設(shè)計者可按設(shè)計樹有步驟地實(shí)現(xiàn)泄壓裝置型式的選擇。5爆破片的選擇概念該設(shè)計樹的總原則是,對密封要求很嚴(yán)的場合,例如有毒、昂貴的介質(zhì),應(yīng)優(yōu)先選用隔離式安全