发明领域
[0001] 本发明总体上涉及压力泄放装置，所述压力泄放装置包括直接印刷在其上、用于感测与所述装置相关联的运行状况的
电路。具体地，所述电路包括通过也直接涂覆在所述装置上的非导电材料与金属压力泄放装置电绝缘的导电油墨。防护性表涂层可选地涂覆在导电油墨上，不仅保护电路的完整性，而且还准许多个单独电路层叠在装置上。
背景技术
[0002] 爆裂指示器常常与爆破片监测系统结合使用，以便当片爆破时警告操作员，使得可以调查引起爆破的超压状况和替换爆破片。常规地，爆裂指示器包括被包在非导电材料(诸如Kapton
薄膜)中的简单电气电路，并且靠着或邻近爆破片放置，使得当片爆裂时，电路将被切断，从而引起监测系统警告操作员。美国
专利号8,354,934展示了这样一种常规爆裂指示器。
[0003] 这些传统爆裂指示器设计具有限制它们在某些系统中使用的缺点。首先，常规设计在将爆裂指示器结合爆破片安装时需要多个安装步骤，从而需要多个安装技术员。例如，需要管工将爆破片安装到
管道系统中，同时需要电工安装爆裂指示器。第二，常规爆裂指示器通常在
粘合剂帮助下被构造为层状结构。经常，粘合剂对
温度敏感并且当暴露在略微提高的温度状况下时可能开始退化。例如，某些常规爆裂指示器包括夹在使用粘合剂紧固在一起的多层Kapton薄膜之间的电路。在200°F或更高温度下，组成爆裂指示器的粘合剂可能分解，从而引起Kapton薄膜脱层和露出组成电路的导电材料。此外，当在低压系统中使用时，由爆破片瓣传递的
能量可能不足以将形成为包括Kapton薄膜的爆裂指示器撕开以及发出片已爆破的
信号。而且，涉及到包在非导电薄膜中的简单电路的常规设计局限于仅检测片爆破事件。然而，在许多实例中将令人期望的是，监测系统警告操作员过程状况的其他变化。因此，需要一种能够在极高温度和低压下运行并且检测片爆破事件和其他过程状况变化的一件式爆裂指示器。
发明内容
[0004] 在根据本发明的一个
实施例中，提供了一种超压泄放装置，所述超压泄放装置包括金属构件。所述金属构件包括中心可爆破区段和与所述中心区段成包围关系的外凸缘区段。所述金属构件具有一对相
反面，并且将非导电涂层涂覆到所述面之一的至少一部分上。所述超压泄放装置还包括涂覆在所述非导电涂层的至少一部分上的导电油墨迹线。所述导电油墨迹线通过所述非导电涂层与所述金属构件电绝缘。所述导电迹线限定能够传导
电信号的电气电路，并且所述电路可操作用于检测与所述超压泄放装置相关联的过程状况的变化。
[0005] 在根据本发明的另一个实施例中，提供了一种超压泄放装置，所述超压泄放装置包括金属构件。所述金属构件包括中心可爆破区段和与所述中心区段成包围关系的外凸缘区段。所述金属构件还包括一对相反面。所述金属构件承载至少第一和第二导电电路，所述电路形成在所述相反面之一上。所述导电电路中的每一者能够传导电信号并且可操作用于检测与所述超压泄放装置相关联的过程状况的变化。所述第一导电电路包括直接涂覆到所述金属构件的相反面之一的至少一部分上的非导电涂层。第一导电油墨迹线涂覆在所述非导电涂层的至少一部分上并且通过所述非导电涂层与所述金属构件电绝缘。所述第二导电电路包括与所述金属构件并且与其他导电电路中的至少一条导电电路电绝缘的第二导电油墨迹线。
[0006] 在根据本发明的又另一个实施例中，提供了一种用于固持超压泄放装置的设备。所述设备包括被构型成用于接纳并将根据本发明的超压泄放装置紧固在其间的第一和第二固持器构件。所述固持器构件中的至少一者包括开路的电气电路，所述电气电路被构型成当所述超压泄放装置被紧固在所述固持器构件之间时通过所述超压泄放装置闭合。
[0007] 在根据本发明的又另一个实施例中，组合地提供了超压泄放装置和第一和第二固持器构件，所述第一和第二固持器构件被构型成用于接纳并将所述超压泄放装置紧固在其之间。所述超压泄放装置包括金属构件，所述金属构件具有中心可爆破区段和与所述中心区段成包围关系的外凸缘区段。所述金属构件具有一对相反面，并且将非导电涂层涂覆到所述相反面之一的至少一部分上。导电油墨迹线涂覆在所述非导电涂层的至少一部分上并且通过所述非导电涂层与所述金属构件电绝缘。所述油墨迹线限定能够传导电信号的电气电路。所述电路可操作用于检测与所述超压泄放装置相关联的过程状况的变化。而且，所述固持器构件中的至少一者包括开路的电气电路，所述电气电路被构型成当所述超压泄放装置被紧固在所述固持器构件之间时通过所述超压泄放装置闭合。
附图说明
[0008] 图1是根据本发明的一个实施例的压力泄放装置的透视图；
[0009] 图2是图1的装置的替代透视图，展示了非导电涂层和导电油墨迹线；
[0010] 图3是图2的金属构件在打开线区中的特写横截面视图，展示了非导电涂层、导电油墨迹线、和打开线凹陷的相对
定位；
[0011] 图4是金属构件的凹面的平面图，其中导电油墨迹线被构型为穿越打开线一次；
[0012] 图5是包括两条导电油墨迹线的替代压力泄放装置的透视图；
[0013] 图6是图2的金属构件的特写横截面视图，所述金属构件还包括涂覆在导电油墨迹线上的防护性表涂层；
[0014] 图7是本发明的另一个实施例的透视图，其中所述金属构件包括两条层叠的导电油墨迹线；
[0015] 图8是图7的金属构件在这些层叠迹线的交叉区中的特写横截面视图；
[0016] 图9是根据本发明制造的正向作用压力泄放装置的透视图；
[0017] 图10是具有集成电路部件的压力泄放装置固持器的横截面视图；并且[0018] 图11是图10的设备中所利用的压力泄放装置的透视图。
具体实施方式
[0019] 在本发明的一个实施例中，提供了一种超压泄放装置10，如图1中所示。所述装置包括由导电油墨形成的电路，所述电路可操作用于检测与所述超压泄放装置相关联的状况。能够被这个电路检测的此类状况包括但不限于片或通
风孔面板破裂、泄放装置中存在
泄漏、装置温度、压力施加在装置上、和装置暴露在压力循环下。在某些实施例中，与超压泄放装置相关联的状况可以通过切断由导电油墨形成的电气电路、或通过特定状况引起的电路的电
阻变化或装置的状况变化来进行检测。
电阻的变化改变电路携带的电信号，这可以通过适当的信号检测设备检测到。
[0020] 转到图1，超压泄放装置10包括具有中心可爆破区段14和外凸缘18的金属构件12，所述中心可爆破区段包括相反面16、17。金属构件12可以由任何合适的金属或适合于具体应用的
合金形成。在某些实施例中，将在高温或高度
腐蚀性的应用中采用超压泄放装置10。在那些应用中，构件12可以由诸如不锈
钢、INCONEL或HASTALLOY的
耐热合金形成。金属构件
12还包括从中心可爆破区段14向外径向突出的接片19。金属构件12被描绘为反向作用爆破片，其中可爆破中心区段14包括鼓起区域15。在这样的实施例中，中心区段14的所述相反面包括凹面16和凸面17。然而，应理解，在不脱离本发明的概念的情况下，可以采用其他类型的超压泄放装置。例如，在某些实施例中，金属构件12可以是鼓起的正向作用爆破片(如图9中所描绘的)或
通风孔面板、或平坦的爆破片或通风孔面板。
[0021] 金属构件12包括形成在凹面16中的打开线20，所述打开线限定中心可爆破区段14的爆裂区。打开线20包括打开线凹陷22，所述打开线凹陷具有从面16朝面17延伸的深度。打开线20可以包括几乎任何期望的构型。然而，在某些实施例中，打开线20可以是基本上C形的，从而在打开构件12时形成单瓣，或者具有被构型为当构件12打开时提供多个瓣的十字式样形状。金属构件12可以可选地包括打开起始点21，所述打开起始点沿着打开线20或在其近侧定位并且总体上在打开线20的两端23、25之间限定的
铰链区域13的对面。打开线20可以通过本领域内的技术人员已知的任何过程形成，包括模具划线、化学电
抛光、机械
研磨、或激光机加工。优选地，至少在预鼓起或最后鼓起操作之后，打开线20形成在中心可爆破区段14中。金属构件12还可以包括定位在中心可爆破区段14内、并且优选地在鼓起区域15的
顶点处或附近的反向开始特征(未示出)。
[0022] 装置10还包括涂覆到金属构件12的至少一个面的至少一部分上的非导电涂层24。通常，非导电涂层24直接涂覆到中心可爆破区段14的没有暴露在过程流的面上；然而，如果期望的话，在本发明的范围内还可以将非导电涂层24涂覆在中心可爆破区段14的过程侧上。在某些实施例中，涂层24作为液体或浆糊涂覆在区段14的面上并现场
固化，而没有中间粘合剂组合物。因此，涂层24没有通过诸如粘合剂或薄膜(例如，Kapton薄膜)的居间材料与区段14的面分开，涂层24本身也不包括粘合剂或预制薄膜。
[0023] 非导电涂层24可以包括非导电涂料、底漆或油墨。在某些实施例中，涂层24可以包括非导电蚀刻底漆。在其他实施例中，非导电涂层24包括涂覆到构件12上并且通过暴露在紫外
辐射而原位固化的紫外光固化材料。非导电涂层24可以被配制成将与金属构件12的表面的粘着力最大化，因为装置10的多次应用涉及到暴露于极端温度和压力状况、以及腐蚀环境。示例性非导电涂层24可以包括非导电金属
氧化物(诸如二氧化
钛化合物)、非导电
聚合物、陶瓷、基于环氧
树脂的组分、
硅酮弹性体、或PARYLENE(聚(对二
甲苯)聚合物)。在某些实施例中，使用喷墨印刷技术将非导电涂层24涂覆到金属构件12的表面上，但可以使用其他类型的印刷技术，诸如丝网印刷、平版印刷等等。涂层24可以涂覆到金属构件12的整个面上，如图中所示，或涂层24可以选择性地仅涂覆到稍后将会将导电油墨涂覆到其上的期望面的预定部分上。
[0024] 装置10还包括
覆盖在非导电涂层24上的导电油墨迹线26，所述非导电涂层将油墨迹线26与金属构件在物理上分开并与金属构件12电绝缘。导电油墨迹线26可以包括能够传输电信号的各种油墨或涂层。在某些实施例中，导电油墨可以包括尺寸被确定为能够通
过喷墨印刷头射出、优选地具有小于1微米粒径的金属微粒。这些金属微粒可以是任何过渡金属，诸如
银、金、
铜、
铝、
铁、钛、铂、或钨。除了这些材料，油墨还可以包括诸如
碳微粒的导电非金属、或诸如硅或掺杂硅的半导电的类金属物。导电聚合物油墨也可以用于这个目的。当选择有待用于油墨迹线26的特定导电油墨时要考虑的一个因素是当将装置10投入使用时油墨将需要承受住的温度。如果导电油墨在所需最大操作温度下仍然粘着在非导电涂层上并且保留某些导电特性，则认为油墨“承受住”某个温度。在优选实施例中，导电油墨能够承受住至少400°F、至少600°F或至少800°F的温度。在替代性实施例中，导电油墨能够承受住从约400°到约1200°F、从约500°到约1000°F、或从约600°到约900°F的温度。当然，下述非导电涂层24和可选表涂层还应能够承受住特定应用的类似温度状况。取决于油墨迹线26的期望功能，导电油墨迹线26的厚度可以不同。例如，油墨迹线26的厚度可以不同以便提供检测油墨迹线26所携带的信号的变化所需的期望灵敏度
水平。
[0025] 如图2中所示，油墨迹线26可以在可爆破区段14的外缘处或附近涂覆在非导电涂层24上，以便覆盖打开线20的全部或至少一部分。涂层24还可以涂覆在接片19的至少一部分上，使得油墨迹线26可以构型有电引线27。如所示，迹线26延伸穿过接片19，通过铰链区域13朝打开线20延伸。迹线26接着沿打开线20朝铰链区域13返回并穿过接片19。应理解，在不脱离本发明的范围的情况下，迹线26的替代性构型是有可能的。以下描述了示例性替代迹线构型。
[0026] 转到图3，示出了构件12、打开线凹陷22、和导电油墨迹线26的关系的特写视图。在这个具体实施例中，迹线26的至少一部分直接覆盖在凹陷22上并通过非导电涂层24与构件12分开。在某些实施例中，油墨迹线26可以驻留在凹陷22的边缘之内，在面16下方延伸。在具体实施例中，迹线26基本上填满凹陷22，因此提供了用于检测透过可爆破区段14的裂纹或针孔泄漏的器件。由于打开线20通常包括弱化区，所以在这个区域有可能发生装置10的过早失效。这样的失效可能导致迹线26的完全切断，这将被检测为包括迹线26的电路所携带的信号中断。可替代地，失效可能导致迹线26
变形和电路电阻的对应变化，所述变化可以由适当的感测设备检测。可以接着对操作员警告失效并派遣操作员替换装置10。
[0027] 图4展示了油墨迹线26的另一种构型。在这个具体实施例中，油墨迹线26与打开线20相邻布置并且仅在一个
位置穿过打开线凹陷22。如所示，迹线26在打开起始点21处或附近穿过凹陷22。因此，当沿着打开线20打开可爆破区段14时，迹线26将被切断，从而导致其携带的信号中断。迹线26根据期望在额外点处穿过凹陷22属于本发明的范围。然而，为了将对可爆破区段14的打开特征的任何影响最小化，可能期望将迹线26需要被切断的次数最小化。尽管如此，可以采用具有极小撕裂耐受性的迹线构型，因此对区段14的打开特征具有几乎可忽略不计的影响。这在低压应用中使用装置的背景下非常重要。在低压应用中，从过程
流体可获得的能量较低，并且可能不足以撕开由诸如Kapton的聚合物薄膜组成的传感器。
因此，或者装置将打开，但不切断传感器电路，或者聚合物薄膜所赋予的额外撕裂耐受性将完全阻止装置有意义地打开。通过选择适当的非导电涂层和导电油墨、及其相应的构型，本发明可以避免这样的问题。
[0028] 图5展示了本发明的另一个实施例，其中，可爆破区段14包括至少两条分开的电路迹线26、30，每条电路迹线被构型成用于执行单独的功能。以与图1至图3中的构型类似的泄漏检测构型示出了迹线26。然而，迹线30包括更复杂得多的构型并且可以用于基于电阻的变化来检测与装置10相关联的状况(诸如温度或压力)。为了最大化所述状况对迹线30的物理影响，由此引起其所携带的电信号的变化最大，与迹线26相比，迹线30可以构型有更大的长度。因为迹线26和30不需要重叠或覆盖在可爆破区段14的相同部分上，所以这些迹线可以简单地彼此侧向间隔开，从而覆盖在相同的非导电涂层24上。然而，如以下更详细解释的，在某些应用中，可能期望这些迹线延伸穿过区段14上的相同点。这可以通过使这些迹线“层叠”，即通过在其之间插入第二非导电层，来完成。
[0029] 这个另外的非导电层可以是表涂层28的形式。如图6中所示，表涂层28可以涂覆在油墨迹线26上以便使另外的导电油墨迹线能够涂覆在其上，同时确保每个电路的电绝缘。在某些实施例中，迹线26与表涂层28之间没有居间粘合剂层或薄膜。甚至在没有迹线“层叠”的实施例中，可能仍然期望将表涂层28用作防护层，保护迹线26不被氧化或不受其他类型的破坏。在某些实施例中，表涂层28包括为了其承受住高温的能力而选择的且与涂层24和迹线26粘合或粘结的材料。因此，表涂层26可以包括与用于涂层24的那些材料类似的材料。
[0030] 在使中心可爆破区段14鼓起并且创造打开线20之后，非导电涂层24、导电油墨迹线25、和表涂层28全都可以涂覆到金属构件12上。优选地，使用喷墨印刷技术涂覆这些层中的一个或多个层。因此，这些材料中的至少一种材料的沉积发生在三维的形成的基底上而不是像喷墨印刷的典型情况那样沉积在平坦薄膜或表面上。
[0031] 图7和图8描绘了可爆破区段14，其中迹线30的至少一部分覆盖在迹线26的一部分上。在这个实施例中，迹线30包括基本上U形的构型，其中迹线延伸穿过接片19、穿过铰链区域13并在打开点21附近穿过打开线20。迹线30包括回线区段31，所述回线区段引导迹线返回穿过打开线20、穿过铰链区域13、并穿过接片19。在某些实施例中，迹线30可以包括例如在检测装置10的运行温度的变化时有用的
热电偶。如所示，迹线26和30通过表涂层28分开，以便隔离每个电路。迹线30本身可以被防护表涂层(未示出)覆盖。本发明的替代性实施例可以包括多个交替地导电层和非导电层，以便在构件12上提供多个层叠电路。
[0032] 图9展示根据本发明的另一个实施例构造的正向作用超压泄放装置10a。装置10a包括金属构件12a、和在中心可爆破区段14a中形成的打开线20a。打开线20a被构型为十字式样，所述十字式样具有的打开起始点21a定位在区段14a的顶点处或附近。并且，打开线20a形成在可爆破区段14a的凸面17a中，正如正向用作装置一样，凹面暴露于过程流体。构件12a包括以与前述方式类似的方式构型的两条导电迹线26a、30a。
[0033] 图10和图11展示了根据本发明的又另一个实施例。在某些应用中，超压泄放装置10b通过包括固持器构件42和44的固持设备40而被固持就位。在某些实施例中，超压泄放装置包括
支撑构件12b的凸缘18b并且与其一起插入
垫圈构件47中的支撑环45。支撑环45包括齿50，所述齿被构型成当装置10b爆破时与金属构件12b的第一打开点21b
接触。固持器构件
42和44中的至少一者构型有整体的、开路的电气电路，所述电路被构型成，当将装置10b紧固在固持器构件之间时，由金属构件12b承载的一条或多条迹线使电路闭合。因此，当安装装置10b时，感测电路自动连接至适当的电路，由此消除了在替换装置10b时另外的工作人员单独连接外围
电子部件的需要。
[0034] 在某些实施例中，固持器42包括电触头46、48，这些电触头被构型成用于接合金属构件12b上的对应
端子52、54以使电气电路闭合。在金属构件包括多条导电迹线的实施例中，可以采用类似的构型。在这样的实施例中，固持器42可以包括多条开路的电气电路和对应的触头，这些触头被构型成当将压力泄放装置紧固在这些固持器之间时闭合。
[0035] 固持器42携带的电触头46、48可以包括任意数目的替代性构型。然而，如所展示的，触头46、48包括一对从平坦泄放装置接合表面56突出的销。端子52、54包括一对穿过凸缘18b的开口，触头46、48插入所述开口中。因此，不仅触头46、48不仅提供接合端子52、54的器件，而且它们还确保当被安装在固持器构件42与44之间时装置10b取向正确。将电触头集成在固持器42、44之一内的其他器件是有可能的，并且前述说明不应被视为限制本发明的范围。替代性构型可以包括“斑
马”线的使用，所述“斑马”线包括
电路板或LCD显示器组件中常用的弹性体材料。
