專利名稱：用于可燃氣體壓力容器的防爆裝置的制作方法
用于可燃氣體壓力容器的防爆裝置技術領域概括而言，本發明涉及一種防爆裝置。更具體地說，本發明涉及 一種用于可燃氣體壓力容器的防爆裝置。
背景技術：
在壓力容器的設計、制造以及使用過程中，壓力容器的安全性是 一個不可忽略的方面。具體對于可燃氣體壓力容器而言，其安全性更 是一個首要方面。隨著人類生產和生活活動的日益頻繁多樣，對能源的需求量越來 越大。然而，隨之而來的現象卻是例如煤炭、石油、天然氣等的礦石 能源的日漸枯竭。而且，礦石能源的生產和使用對環境造成的負面影 響也越來越引起廣泛的關注和焦慮。可喜的是，加快開發使用清潔的 非礦石能源已然成為當今有識之士的共識。"氫燃料"能源由于其制 備和貯存相對容易和穩定，且使用領域相對廣泛，因而其工業化應用 的深度和廣度在主動性意義上領先于風能、太陽能等清潔能源。目前對氫燃料能源的推廣使用造成制約的一個重大因素是氫燃 料能源的安全性問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導管導向燃燒裝置進行燃 燒，進而對燃燒獲得的熱能加以直接利用，或者再對燃燒獲得的熱能 進行相應轉換而獲得機械能等其它類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氣體燃料的燃燒類似，氫燃料能 源的燃燒也受到回火問題的困擾。這里所說的"回火"是指當容納在 可燃氣體燃料的壓力容器中的可燃氣體燃料的壓力變化或者該壓力容 器與燃燒裝置之間的導管中的壓力變化時，燃燒裝置上的火焰沿逆向 導入導管甚至是壓力容器，導致危險甚至壓力容器的爆炸。氫燃料能 源的回火比其它可燃氣體燃料的回火更為危險，這是因為由于氫氣的 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，在現有技術中，燃氣(例如乙炔氣)利用裝置通常使用盡可能長的燃氣導管(例如，至少30米)，從而在發現回火時通過彎折燃氣導管的方法來中斷回火。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 般設置于靠近氫燃料能源壓力容器出口處，與導管相連接。從而，一 旦發生回火，回火火焰在將要進入壓力容器之前被該逆火防止器所抑 制而熄滅，從而保護壓力容器使之免于爆炸。然而，上述盡可能長的燃氣導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。發明內容有鑒于上述現有技術領域中的困擾，本發明人把在可燃氣體燃料 的壓力容器發生爆炸時將爆炸造成的危害降至最低作為其力圖達成的 目標甚至是使命。為實現上述目標，本發明人在此提供一種用于可燃氣體壓力容器 的防爆裝置，所述可燃氣體壓力容器具有罐體，所述罐體的下端為一 體封閉端，所述罐體的上端設有一法蘭，所述法蘭的上側設有一密封 圈，所述密封圈的上側設有一防爆膜，在正常使用狀態下，所述防爆 膜與所述密封圈緊密配合而形成密封，從而所述可燃氣體壓力容器中 的可燃氣體通過其另外設置的出口管道而供向用氣點，所述防爆膜的 上側設有一頂蓋，所述頂蓋的中央設有一貫穿孔，所述貫穿孔與一消 音器相連，當可燃氣體壓力容器中發生爆炸時所述防爆膜可被破碎， 從而定向地釋放所述可燃氣體壓力容器內的爆破壓力，保護所述可燃 氣體壓力容器的其余部分使其免于被破壞，且爆炸產生的聲響被所述 消音器所大大削弱。 '可以看出，本發明的防爆裝置實際上是對爆炸進行定向疏導，將 破壞局限于在可燃氣體壓力容器上特別設置的一個特定的可更換的可
破碎零件上，從而保護所述可燃氣體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，而且不會形成碎片也就不會帶來碎片可能形 成的對周圍環境甚至是人的傷害。而且，爆炸產生的聲響被所述消音 器所大大削弱，這使得事故對周圍環境的影響進一步減小。本發明人在此提供的用于可燃氣體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還設有一個刀口環，從所述刀口環的徑向剖 面看，所述刀口環的下表面為平面，所述刀口環的上表面的內環區域 從外到內為逐漸下行而接近所述下表面的斜面，從而所述刀口環從外 邊緣向內其厚度逐漸減小，在其內邊緣處形成當可燃氣體壓力容器中 發生爆炸時用于切割所述防爆膜的刀口 。-所述可燃氣體為下列選項中的一種乙炔、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，所述金屬 承壓薄膜的材質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氣體壓力容器中發生 爆炸時便于使所述金屬或塑膠承壓薄膜發生破碎的凹線或凹槽。-所述凹線或凹槽的數量為多條，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。在一個實施例中，該凹線為米字形 或者網格形。-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選為0.05至0.15毫米。-所述刀口環的內邊緣的直徑小于所述可燃氣體壓力容器的內徑。 -所述頂蓋的內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。下面結合附圖和實施例，對本發明的組成、結構、工作原理以及 有益效果作進一步的說明。


圖1是根據本發明的一個實施方案的用于可燃氣體壓力容器的防 爆裝置的示意圖，圖中的大部分內容以剖視圖形式給出，小部分(消 音器部分)未予剖示。
具體實施方式
圖1以例示性的方式示出了本發明的用于可燃氣體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。所述可燃氣體 壓力容器具有罐體，該罐體優選是細長圓柱形的，其罐壁1繞其中心 軸旋轉對稱。罐壁1的內徑為山。所述細長形罐體的下端(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有一法蘭2。所述法蘭2的下側可設有一凸緣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內表面之間進 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上端的外側表面之間進行焊接。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的上側可以凸伸出來一個環邊21，該環邊21的內側設 置有內螺紋。所述法蘭2的上側設有一密封圈槽， 一密封圈4設置在該密封圈所述密封圈4的上側設有一防爆膜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的上側還設有一個刀口環6。從所述刀口環6的徑向剖面看，所述刀口環6的下表面為平面， 所述刀口環6的上表面的內環區域從外到內為逐漸下行而接近所述下 表面的斜面，從而所述刀口環6從外邊緣向內其厚度逐漸減小，在其內邊緣處形成當可燃氣體壓力容器中發生爆炸時用于切割所述防爆膜 5的刀口。所述刀口環6的上側可設置一調整環7，該調整環7為一簡單環狀體。所述調整環7的上側可設有一壓緊環8，該壓緊環8具有一平面部 分81，該平面部分81外周的下側可設置一向下凸伸的環邊82，該環 邊82的外周表面設有外螺紋。所述壓緊環8的環邊82的外周表面的外螺紋可以與設置在所述法 蘭2的上側凸伸出來的環邊21的內側所設置的內螺紋相互配合，從而 固定在法蘭2上。而且，當所述壓緊環8的環邊82的外周表面的外螺紋與設置在所 述法蘭2的環邊21的內側所設置的內螺紋相互配合而向下旋入時，所 述壓緊環8的平面部分81的下表面向下壓緊調整環7,從而該調整環 7向下壓緊刀口環6，該刀口環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。可以在所述壓緊環8的平面部分81的上表面設置若千條凹槽或者 凸起，以方便所述壓緊環8向下旋轉的操作，并且使壓緊量的控制更 為方便精確。所述壓緊環8的上側設有一頂蓋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 的內壁設有內螺紋，該裙邊部分91的內壁所設置的內螺紋可與壓緊環 8的外壁設置的外螺紋相互螺紋連接，并從而與法蘭2進而與罐體的罐 壁1相連。所述頂蓋9的中央設有一貫穿孔93，所述貫穿孔與一消音器100 相連。消音器100可以類似于常規的汽車排氣消音器或者其它種類的消 音器，其尾部設有一排出口 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，從而所述可燃氣體壓力容器中的可燃氣體通過其另外設置的 出口管道而供向用氣點。當可燃氣體壓力容器中由于回火而發生燃燒爆炸時，所述防爆膜5 可由于瞬時受壓而破碎，從而釋放所述可燃氣體壓力容器內的爆破壓 力，保護所述可燃氣體壓力容器的其余部分(例如罐壁l)，使其免于 被破壞。如此，罐體部分不會爆炸而形成碎片，從而罐體部分得以保 全，而且不會形成碎片也就不會帶來碎片可能形成的對周圍環境甚至 是人的傷害。而且，爆炸產生的聲響被所述消音器所大大削弱，這使得事故對 周圍環境的影響進一步減小。發明人對安裝了本發明的裝置的可燃氣 體燃料的壓力容器進行了多次回火爆炸試驗，其聲響強度僅相當于敲 打三角鐵(一種通常在交響樂隊中使用的起裝飾效果的打擊樂器，其 音量很小，相當于管鐘型門鈴的音量)的強度，遠遠弱于未安裝本發 明的裝置的可燃氣體燃料的壓力容器在回火爆炸時所產生的震耳欲聾 的聲響。可以看出，本發明的技術方案可以完美地解決氫氧混合氣壓力容 器的回火爆炸問題。然而，本領域技術人員可以輕易了解的是，本發 明的裝置也可方便地適用于其它可燃氣體燃料的壓力容器中。所述可 燃氣體燃料可以是乙炔、天然氣、液化石油氣、氫氣。所述防爆膜5優選是易碎的金屬或塑膠承壓薄膜，具體地說，所 述金屬承壓薄膜的材質可以是不銹鋼或者黃銅或者其它適合的材料。 其中不銹鋼是優選的。 '所述防爆膜5上還可以形成有在可燃氣體壓力容器中發生爆炸時 便于使所述防爆膜5發生破碎的凹線或凹槽。所述凹線或凹槽的數量可以為多條，所述多條凹線沿著所述防爆 膜5的徑向成放射狀分布。在一個實施例中，凹線為米字形。在另一 個實施例中，凹線為網格形。上述凹線的設置所帶來的效果是使防爆膜5更易破碎，并進而 使爆破造成的聲響強度進一步減弱。在上述受壓標準(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選為0.05至0.15毫米。所述刀口環6的內邊緣的直徑d2優選小于所述可燃氣體壓力容器 的內徑(亦即罐壁1的內徑)山。
所述刀口環6的內邊緣形成用于在可燃氣體壓力容器中發生爆炸時切割所述防爆膜5的刀口，該內邊緣還將所述防爆膜5的可破碎區 域限定在直徑為d2的圓周之內。這樣一來，進一步縮小了可破碎區域， 使爆炸時作用于所述防爆膜5的壓強更大，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，在可燃氣體壓力容 器中發生爆炸時，形成有放射狀刻痕的防爆膜5以該刀口為樞軸呈多 個花瓣狀向上翻轉，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的內腔中)，使泄壓效果更好。所 述頂蓋9的漏斗形部分92的內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更優選 為35至50度。由于采用上述結構，本發明的金屬承壓膜5在爆破破碎后被留置 于頂蓋9中，不會對周圍環境造成進一步影響。如圖所示，在頂蓋9與法蘭2的環邊21之間可以留有一個縫隙， 在該縫隙中可以設置緩沖/密封墊圈。雖然上述已結合一個例示性的實施方案對本發明的理念進行了例 示，本領域技術人員可以理解的是，在具體實施方式
中所例示的結構 僅僅是可以實現本發明的目的的一個優選示例。本領域技術人員可以 在本發明的實質精神的范圍內作出各種等效的修改或變化。例如，頂 蓋9與壓緊環8 (甚至包括調整環7和刀口環6)可以做成一體的，從 而可以減少零件的數量。防爆膜5的凹線可以是刻制出來的，也可以 是與防爆膜5 —體成型的。與這些修改和變化類似的修改和變化理應 落入本發明的保護范圍之中。
權利要求
1. 一種用于可燃氣體壓力容器的防爆裝置，所述可燃氣體壓力容器具有罐體，所述罐體的下端為一體封閉端，所述罐體的上端設有一法蘭，所述法蘭的上側設有一密封圈，所述密封圈的上側設有一防爆膜，所述防爆膜與所述密封圈緊密配合而形成密封，所述防爆膜的上側設有一頂蓋，所述頂蓋的中央設有一貫穿孔，所述貫穿孔與一消音器相連。
2. 如權利要求1所述的用于可燃氣體壓力容器的防爆裝置，其特征在于在所述防爆膜的上側還設有一個刀口環，從所述刀口環的徑 向剖面看，所述刀口環的下表面為平面，所述刀口環的上表面的內環 區域從外到內為逐漸下行而接近所述下表面的斜面，從而所述刀口環 從外邊緣向內其厚度逐漸減小，在其內邊緣處形成當可燃氣體壓力容 器中發生爆炸時用于切割所述防爆膜的刀口。
3. 如權利要求1或2所述的用于可燃氣體壓力容器的防爆裝置， 其特征在于所述可燃氣體為下列選項中的一種乙炔、天然氣、液 化石油氣、氫氣、氫氣和氧氣的混合氣。
4. 如權利要求1或2所述的用于可燃氣體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. 如權利要求4所述的用于可燃氣體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氣體壓力容器中發 生爆炸時便于使所述金屬或塑膠承壓薄膜發生破碎的凹線或凹槽。
6. 如權利要求5所述的用于可燃氣體壓力容器的防爆裝置，其特征在于所述凹線或凹槽的數量為多條，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. 如權利要求2至6中的任一項所述的用于可燃氣體壓力容器的防爆裝置，其特征在于所述刀口環的內邊緣的直徑小于所述可燃氣 體壓力容器的內徑。
8. 如權利要求1所述的用于可燃氣體壓力容器的防爆裝置，其特 征在于所述頂蓋的內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. 如權利要求1所述的用于可燃氣體壓力容器的防爆裝置，其特 征在于所述頂蓋的內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
本發明公開了一種用于可燃氣體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，而上端設有一法蘭，該法蘭的上側設有一密封圈，該密封圈的上側設有一防爆膜，在正常使用狀態下，該防爆膜與密封圈緊密配合而形成密封，從而該可燃氣體壓力容器中的可燃氣體通過其另外設置的出口管道而供向用氣點，該防爆膜的上側設有一頂蓋，該頂蓋的中央設有一貫穿孔，該貫穿孔與一消音器相連，當可燃氣體壓力容器中發生爆炸時該防爆膜可被破碎，從而定向釋放該可燃氣體壓力容器內的爆破壓力，保護該可燃氣體壓力容器的其余部分使其免于被破壞，且爆炸產生的聲響被該消音器所大大削弱。
文檔編號F17C13/12GK101210650SQ20061015658
公開日2008年7月2日 申請日期2006年12月28日 優先權日2006年12月28日
發明者楊炳霖 申請人:楊炳霖