Protržný kotouč - Rupture disc
Prasknutí disk , známý také jako bezpečnostní tlakový kotouč , roztržení kotouče , průtržného kotouče , nebo roztržení membrány , je non-opětné Přetlakové bezpečnostní zařízení, které ve většině použití, chrání tlakové nádoby , zařízení nebo systému, z přetlaku nebo potenciálně škodlivým vakuové podmínky.
Prasklý disk je druh obětní části, protože má jednorázovou membránu, která selhává při předem určeném rozdílovém tlaku, ať už pozitivním nebo vakuovém. Membrána je obvykle vyrobena z kovu, ale pro konkrétní aplikaci lze použít téměř jakýkoli materiál (nebo různé materiály ve vrstvách). Roztržení disků poskytuje okamžitou odezvu (v milisekundách nebo mikrosekundách u velmi malých velikostí) na zvýšení nebo snížení tlaku v systému, ale jakmile se disk roztrhne, nebude se znovu uzavírat. Mezi hlavní výhody aplikace prasklých disků ve srovnání s použitím přetlakových ventilů patří těsnost, náklady, doba odezvy, omezení velikosti a snadná údržba.
Rupturové disky se běžně používají v petrochemickém , leteckém , leteckém , obranném, lékařském, železničním , jaderném , chemickém , farmaceutickém , potravinářském a ropném průmyslu. Mohou být použity jako jednotlivá ochranná zařízení nebo jako sekundární odlehčovací zařízení pro konvenční pojistný ventil ; pokud se tlak zvýší a pojistný ventil přestane fungovat nebo nedokáže dostatečně rychle dostatečně uvolnit tlak, praskne kotouč. Protržné disky se velmi často používají v kombinaci s bezpečnostními pojistnými ventily, které izolují ventily od procesu, čímž šetří údržbu ventilů a vytvářejí těsné řešení pro odlehčení tlaku. Někdy je možné a upřednostňované pro nejvyšší spolehlivost, i když s vyššími počátečními náklady, vyhnout se použití nouzových zařízení pro odlehčení tlaku vyvinutím jiskrově bezpečného mechanického provedení, které ve všech případech zajistí uzavření.
Přestože jsou tato zařízení běžně vyráběna v diskových formách, vyrábějí se také jako obdélníkové panely („protržní panely“, „větrací panely“ nebo výbušné otvory ) a používají se k ochraně budov, uzavřených dopravních systémů nebo jakéhokoli velmi velkého prostoru před přetlakem, typicky kvůli výbuchu . Velikosti trhlinových disků se pohybují od 3 mm do 0,125 palce, v závislosti na průmyslové aplikaci. Protržné disky a větrací panely jsou vyrobeny z uhlíkové oceli , nerezové oceli , hastelloy , grafitu a dalších materiálů, jak to vyžaduje konkrétní prostředí použití.
Protržné disky jsou široce přijímány v celém průmyslu a jsou specifikovány ve většině globálních návrhových kodexů tlakových zařízení ( American Society of Mechanical Engineers (ASME), Pressure Equipment Directive (PED) atd.). Protržné disky mohou být použity pro specifickou ochranu instalací před nepřijatelně vysokými tlaky nebo mohou být navrženy tak, aby fungovaly jako jednorázové ventily nebo spouštěcí zařízení pro vysokou spolehlivost a rychlost posloupnosti požadovaných akcí.
Dvě diskové technologie
U všech trhlinových disků se používají dvě technologie protržení disku, dopředný (tahem zatížený) a zpětný vzpěr (komprese). Obě technologie mohou být spárovány s indikátorem prasknutí disku, aby poskytly vizuální indikaci selhání.
V tradičním dopředně působícím provedení se zatížení aplikuje na konkávní stranu protržného kotouče, čímž se kupole natáhne, dokud tahové síly nepřekročí mezní tahové napětí materiálu a disk nepraskne. Plochý roztrhávací kotouč nemá kopuli, ale je-li vyvíjen tlak, je stále vystaven silám zatíženým tahem, a je tedy také kotoučem působícím vpřed. Tlak při roztržení určuje tloušťka použité suroviny a průměr disku. Většina dopředu působících disků je instalována v systémech s provozním poměrem 80% nebo nižším.
V pozdějších iteracích na dopředu působící kotoučové konstrukce byly použity přesné řezané nebo laserové zářezy v materiálu během výroby k přesnému zeslabení materiálu, což umožňuje více proměnných pro kontrolu tlaku při roztržení. Tento přístup k roztržení disků, přestože je účinný, má svá omezení. Dopředu působící disky jsou náchylné k únavě kovu způsobené tlakovým cyklem a provozními podmínkami, které mohou narůst nad doporučené limity pro disk, což způsobí, že disk praskne při nižším tlaku, než je jeho výrazný tlak při roztržení. Nízké tlaky při roztržení také představují problém pro tuto diskovou technologii. Jak se tlak při roztržení snižuje, tloušťka materiálu klesá. To může vést k extrémně tenkým kotoučům (podobným cínové fólii), které jsou velmi náchylné k poškození a mají vyšší šanci na vytvoření netěsností dírky v důsledku koroze. Tyto disky se dodnes úspěšně používají a v některých situacích jsou upřednostňovány.
Reverzní kotouče se zpětným vzpěrem jsou inverzí dopředu působícího disku. Kopule je převrácena a tlak je nyní zaveden na konvexní stranu disku. Jakmile je práh obrácení splněn, kopule se zhroutí a protáhne, aby vytvořila kopuli v opačném směru. Zatímco se to děje, disk se otevírá čepelemi nožů nebo kovovými hroty umístěnými podél rýhy na spodní straně disku. Načtením zpětného vzpěrného disku v kompresi je schopen odolat cyklování tlaku nebo pulzujícím podmínkám. Tloušťka materiálu reverzního vzpěrného kotouče je výrazně vyšší než u dopředně působícího kotouče stejné velikosti a tlaku při roztržení. Výsledkem je delší životnost, přesnost a spolehlivost v průběhu času. Správná instalace reverzních vzpěrných disků je zásadní. Pokud je zařízení nainstalováno obráceně, bude fungovat jako dopředně působící kotouč a vzhledem k větší tloušťce materiálu praskne při mnohem vyšším tlaku, než je označený tlak při roztržení.
Vyfukovací panel
Vyfukovací panely , nazývané také odfukovací panely , oblasti se záměrně zeslabenou strukturou, se používají v krytech, budovách nebo vozidlech, kde může dojít k náhlému přetlaku. Tím, že selhávají předvídatelným způsobem, usměrňují přetlakovou nebo tlakovou vlnu ve směru, kde způsobuje řízené, směrované minimální poškození, místo aby způsobily katastrofické selhání struktury. Alternativním příkladem je záměrně oslabená zeď v místnosti sloužící k ukládání lahví se stlačeným plynem; v případě požáru nebo jiné nehody je obrovská energie uložená v (případně hořlavém) stlačeném plynu směrována do „bezpečného“ směru, místo aby potenciálně zhroutila konstrukci podobným způsobem jako termobarická zbraň .
Vojenské aplikace
Odfukové panely se používají v muničních oddílech některých tanků k ochraně posádky v případě výbuchu munice, čímž se katastrofické zabití změní na menší palebnou sílu .
Vyfukovací panely jsou instalovány v několika moderních tancích, včetně M1 Abrams , a byly v minulosti považovány za možné řešení výbuchů zásobníků na bitevních lodích .
Ve skladu vojenské munice jsou v konstrukci bunkrů obsaženy odpalovací panely, ve kterých jsou umístěny výbušniny. Takové bunkry jsou obvykle navrženy s betonovými stěnami na čtyřech stranách a střechou z lehčího materiálu pokrytého zeminou. V některých případech je tímto lehčím materiálem dřevo, ačkoli se používá také kovová fólie. Konstrukce je taková, že pokud by došlo k výbuchu nebo požáru v muničním bunkru (také nazývaném skříňka), síla výbuchu by byla směrována svisle a pryč od ostatních struktur a personálu.
Aplikace v biologii
Některé modely genové pušky také používají prasklý disk, ale ne jako bezpečnostní zařízení. Místo toho je jejich funkce součástí normálního provozu zařízení, což umožňuje přesné řízení aplikace částic na vzorek na základě tlaku. V těchto zařízeních je prasklý kotouč navržen tak, aby selhal v optimálním rozsahu tlaku plynu, který byl empiricky spojen s úspěšnou integrací částic do tkáně nebo buněčné kultury. U některých modelů genových zbraní mohou být k dispozici různé síly disků.
Reference
externí odkazy
- Kalkulačka velikosti prasklého disku pro výpočet požadavku na plochu výtlaku jednoduchého systému.
