[发明专利]安全头

说明书

相关申请的交叉援引

本申请要求由John Tomasko等人于2011年9月8日提交的名称为“SAFETY HEAD”(安全头)，申请号为61/573,126的美国临时申请的权益，特地通过援引将其公开内容结合于此。

技术领域

本公开大体涉及支撑结构及将插入装置安装在栓接法兰之间的相关方法。更具体地说，本公开涉及能密封地夹紧在栓接法兰之间的安全头设备。

背景技术

存在若干设计成插入增压系统中的插入装置。示例性的插入装置可包括诸如阀及爆破片之类的卸压装置。压力释放装置可构造成允许增压流体响应于危险过压情形而从增压系统的一部分排出。其它示例性的插入装置包括传感器及测量设备。通常，插入装置可在两个配对法兰之间安装到增压系统中，该配对法兰借助法兰螺栓保持在一起。

在增压系统领域中，给定标称尺寸的管存在若干不同法兰栓接型式。举例来说，就给定标称尺寸的管而言，不同栓接型式可由美国国家标准学会(“ANSI”)、美国机械工程师协会(“ASME”)、德国标准学会(“DIN”)及日本工业标准(“JIS”)规定的各个标准规定。此外，就给定标称尺寸及/或标准的管而言，不同栓接型式由不同压力等级规定。因此，期望插入装置可交换地配合在具有多种法兰栓接型式的增压系统中。

插入装置的性能依赖于两个主要因素：在增压系统中的适当对准及在增压系统中的适当密封。首先，如果插入装置例如是爆破片，那么期望爆破片尽可能靠近增压系统的流体流径的中心对准。爆破片的对中或对准使得在爆破片爆破的情况下流体阻力(K_r)稳定，这期望地提高(或者优化或稳定)了超压流体退出系统时的速率。第二，就任一插入装置而言，适当地密封会防止流体泄漏到环境中。

一种类型的插入装置通过利用法兰转接器而实现了适当对准。插入装置可与法兰转接器对准，该法兰转接器则构造成与一组法兰螺栓对准。最佳的是，法兰转接器构造成配合若干用于相同标称尺寸管的螺栓配置。申请号10/936,761的共有美国专利申请示出了提供此特征的一个法兰转接器，通过援引将该专利申请的全部内容合并于此。

公知的法兰转接器在增压系统中密封时可能会呈现劣势。法兰转接器的密封质量在很大程度上依赖于施加于法兰螺栓的扭矩值。安装者可能缺少向法兰螺栓提供最佳扭矩的工具或专门知识；因此，在实际操作中，许多插入装置会由于不当的安装而提供不佳的密封。此外，法兰转接器的密封会依赖其间安装该法兰转接器的配对法兰的对准。例如，匹配面的垂直度、平行度及同轴度可影响插入装置(例如爆破片)与其保持器之间的密封布置以及保持器与配对法兰之间的密封布置。在实际操作中，两个配对法兰很少相互准确对准。安装在这种不对准的法兰之间的法兰转接器或插入装置会提供不良密封。

另一类型的插入装置可借助支撑设备或安全头组件而安装到增压系统中。支撑设备可包括入口支撑构件及出口支撑构件。装配螺栓将两个支撑构件保持在一起，插入装置位于二者之间。支撑设备与插入装置安装在借助一组配对法兰螺栓结合在一起的两个配对法兰之间。支撑设备可构造成使在法兰螺栓之间适当定位的插入装置对准。此外，支撑设备能可交换地配合在几组对应不同压力等级及设计标准的法兰螺栓中，对于具有相同标称尺寸的管而言尤其如此。专利号4,751,938(“’938专利”)的共有美国专利公开了一个示例性支撑设备，通过援引将该专利的全部内容合并于此。

在实际操作中，两个支撑构件往往比两个配对法兰更准确地相互对准。因而，与直接安装在两个(有可能不对准的)配对法兰之间的情况相比，安装在支撑设备中的插入装置可提供更好地密封。为了确保插入装置在支撑设备中适当对准，能够以预装配配置向终端用户提供支撑设备。在预装配的情况下，支撑构件与在其间适当定位的插入装置松弛地栓接在一起。因而，终端用户仅需要在配对法兰之间安装预装配设备即可。呈预装配构造的插入装置借助施加至法兰螺栓的扭矩而被密封在设备及增压系统中。

公知支撑设备可由高成本的浸湿材料制成。可因其温度稳定性、抗腐蚀能力及导磁性而选择高成本材料。因材料昂贵，所以会期望减少材料的用量。