파열판

Rupture disc
"버스트 디스크"는 여기서 리디렉션된다. 인간의 허리 질환은 척추 디스크 탈염을 참조하십시오.
파열 디스크(버스트)
파열판 디스크에서 작용하는 압력 효과

압력 안전 디스크, 파열 디스크, 파열 디스크 또는 파열 다이어프램이라고도 하는 파열 디스크는 대부분의 경우 압력 용기, 장비 또는 시스템이 과압력화 또는 잠재적으로 진공 조건을 손상시킬 수 있는 것으로부터 보호하는 비반복 압력 경감 안전 장치다.

파열 원반은 양압 또는 진공에서 미리 정해진 차압에서 고장 나는 1회용 막이 있기 때문에 희생부위의 일종이다. 이 막은 보통 금속으로 만들어지지만,[1] 거의 모든 물질(또는 층으로 된 다른 물질)을 특정 용도에 적합하게 사용할 수 있다. 파열 디스크는 시스템 압력의 증가 또는 감소에 대한 즉각적인 응답(매우 작은 크기에서 밀리초 또는 마이크로초 이내)을 제공하지만 디스크가 파열되면 다시 절취되지 않는다. 압력 릴리프 밸브 사용과 비교했을 때 파열판 디스크 적용의 주요 이점은 누수밀도, 비용, 응답시간, 크기 제약, 유지관리 용이성 등이다.

파열 디스크는 석유화학, 항공, 항공, 국방, 의료, 철도, 원자력, 화학, 제약, 식품 가공 및 유전 분야에 일반적으로 사용된다. 단일 보호장치 또는 기존 안전밸브의 2차 완화장치로 사용할 수 있다. 압력이 증가하여 안전밸브가 작동하지 못하거나 충분한 압력을 빠르게 완화하지 못하면 파열판 디스크가 터진다. 파열 디스크는 안전 릴리프 밸브와 함께 매우 자주 사용되며, 프로세스로부터 밸브를 격리시켜 밸브 유지보수를 절약하고 누출 방지 솔루션을 만든다. 모든 경우에 격납을 제공하는 본질적으로 안전한 기계적 설계를 개발함으로써 비상 압력 경감 장치의 사용을 피하는 것은 더 높은 초기 비용이 들더라도 최고 신뢰도를 위해 때로는 가능하고 선호된다.

일반적으로 디스크 형태로 제조되지만 장치는 직사각형 패널('파열 패널', '벤트 패널' 또는 폭발 환기구)로도 제조되며 일반적으로 폭발로 인한 과압으로부터 건물, 밀폐된 컨베이어 시스템 또는 매우 큰 공간을 보호하는 데 사용된다. 파열 디스크 크기는 업계 용도에 따라 0.125인치(3mm)부터 4피트(1.2m) 이상까지 다양하다. 파열판 디스크와 환기구 패널은 탄소강, 스테인리스강, 해스텔로이, 흑연 및 기타 재료로 구성된다.

파열 디스크는 산업 전반에 걸쳐 광범위하게 수용되며 대부분의 글로벌 압력 장비 설계 코드(ASME(American Society of Mechanical Engineers, ASME), 압력 장비 지침(PED) 등에 명시되어 있다. 파열판 디스크는 수용 불가능한 고압으로부터 설비를 특별히 보호하는 데 사용될 수 있으며, 또는 높은 신뢰도로 시작하고 필요한 일련의 조치들을 가속화하기 위한 일회용 밸브 또는 트리거 장치로 작동하도록 설계될 수 있다.

두 개의 디스크 기술

모든 파열판에는 전진 작용(장력 부하)과 역좌굴(압축)의 두 가지 파열판 디스크 기술이 사용된다. 두 기술 모두 고장 시각적 표시를 제공하기 위해 파열 디스크 표시기와 결합할 수 있다.[2]

전통적인 전방 작용 설계에서는 파열 원반의 오목한 쪽에 하중을 가하여 인장력이 재료의 궁극적인 인장응력을 초과하고 원반이 터질 때까지 돔을 스트레칭한다. 플랫 파열 디스크는 돔이 없지만 압력이 가해질 때 여전히 장력 부하에 노출되므로 전방 작동 디스크도 있다. 사용한 원료의 두께와 원반의 직경이 버스트 압력을 결정한다. 대부분의 전진 작동 디스크는 작동 비율이 80% 이하인 시스템에 설치된다.[3]

이후 전진 작용 디스크 설계에 대한 반복에서 제조 중 재료의 정밀도 컷 또는 레이저 점수를 사용하여 재료가 정밀하게 약해져 더 많은 변수가 버스트 압력을 제어할 수 있었다. 이 파열판 디스크 접근법은 효과적이긴 하지만 한계가 있다. 전방 작동 디스크는 압력 주기 및 디스크의 권장 한계치를 지나 스파이크할 수 있는 작동 조건으로 인해 금속 피로가 발생하기 쉬우며, 디스크는 표시된 버스트 압력보다 낮게 버스트된다. 낮은 버스트 압력도 이 디스크 기술에는 문제가 된다. 버스트 압력이 낮아질수록 재료 두께는 감소한다. 이는 손상되기 쉽고 부식으로 인해 핀홀 누수가 발생할 가능성이 높은 극도로 얇은 디스크(주석박과 유사)로 이어질 수 있다. 이 디스크들은 오늘날에도 성공적으로 사용되고 있으며 어떤 상황에서는 선호된다.

역좌굴 파열 디스크는 전진 작용 디스크의 역방향이다. 돔은 반전되어 압력이 이제 디스크의 볼록한 면에 적재된다. 역전 문턱에 도달하면 돔이 무너지고 돔이 뚫고 들어가 반대 방향으로 돔을 만들게 된다. 그렇게 되는 동안 디스크는 디스크의 다운스트림 측면에 있는 점수선을 따라 위치한 칼날이나 금속 지점에 의해 개방된다. 압축에 역좌굴 디스크를 넣음으로써 압력 순환이나 맥동 조건에 저항할 수 있다. 역좌굴 디스크의 재료 두께는 동일한 크기와 버스트 압력의 전방 작동 디스크 두께보다 상당히 높다. 그 결과 시간이 지남에 따라 더 많은 수명, 정확성, 신뢰성이 향상된다. 역좌굴 디스크의 올바른 설치가 필수적이다. 거꾸로 설치할 경우 장치는 전방 작동 디스크 역할을 하며, 재료 두께가 더 크기 때문에 표시된 버스트 압력보다 훨씬 높은 곳에서 폭발한다.[4]

블로아웃 패널

주요기사 : 폭발환기구

Blow-off panel이라고도 불리는 Blow-out panel은 구조물이 의도적으로 약화된 구역으로, 갑작스런 과압이 발생할 수 있는 인클로저, 건물 또는 차량에 사용된다. 예측 가능한 방식으로 실패함으로써, 그들은 과압 또는 압력 파동을 구조물의 치명적인 고장을 야기하는 대신 제어되고 지시된 최소한의 위해를 야기하는 방향으로 전환한다. 다른 예로 압축 가스 실린더를 보관하기 위해 사용되는 방의 의도적으로 약화된 벽이 있다. 화재나 다른 사고가 발생했을 때, (가연성 가능성이 있는) 압축 가스에 저장된 엄청난 에너지는 열전 무기와 유사한 방식으로 구조물을 잠재적으로 붕괴시키는 것이 아니라 "안전한" 방향으로 향한다.

군 신청서

일부 탱크의 탄약 구획에는 발사 패널이 사용돼 탄약 폭발 시 승무원을 보호하고 있어 대참사 킬을 화력이 떨어지는 킬로 바꿔놓는다.

블로아웃 패널은 M1 에이브람스를 포함한 몇몇 현대식 탱크에 설치되어 있으며, 과거에는 전함에서의 잡지 폭발에 대한 가능한 해결책으로 여겨져 왔다.

군 탄약창고에서는 폭발물을 보관하는 벙커 설계에 폭파 패널이 포함되어 있다. 그러한 벙커는 일반적으로 4면에 콘크리트 벽이 있고, 흙으로 덮인 가벼운 재질로 만들어진 지붕으로 설계된다. 어떤 경우에는 금속 시트를 사용하기도 하지만, 이 가벼운 재료는 목재다. 탄약 벙커(로커라고도 함)에서 폭발이나 화재가 발생할 경우 폭발력이 수직으로, 다른 구조물이나 인력으로부터 멀리 떨어지도록 설계한 것이다.

생물학에서의 응용

유전자총의 일부 모델도 파열 디스크를 사용하지만 안전장치로는 사용하지 않는다. 대신에, 그들의 기능은 샘플에 대한 입자 적용의 정밀한 압력 기반 제어를 가능하게 하는 장치의 정상적인 작동의 일부분이다. 이러한 장치들에서 파열 디스크는 조직이나 세포 배양으로의 성공적인 입자 통합과 경험적으로 관련이 있는 가스 압력의 최적 범위 내에서 고장 나도록 설계된다. 몇몇 유전자 건 모델에는 다른 디스크 강점을 사용할 수 있다.

참조

  1. ^ 미국 특허 2,630,939
  2. ^ "Bursting Disc Indicator". Continental Disc Corporation. CDC. Retrieved 15 July 2020.
  3. ^ Nwaoha, Chikezie. Process Plant Equipment: Operation, Control, and Reliability (First ed.). y John Wiley & Sons, Inc. p. 665. doi:10.1002/9781118162569.app4.
  4. ^ Hedlund, FH; Selig, RS; Kragh, EK (2016). "Large Steel Tank Fails and Rockets to Height of 30 meters - Rupture Disc Installed Incorrectly". Saf Health Work. 7 (2): 130–7. doi:10.1016/j.shaw.2015.11.004. PMC 4909846. PMID 27340600.

외부 링크