Płytka bezpieczeństwa, znana również jako „płytka bezpieczeństwa” lub „membrana tarczowa”, to element mechaniczny, który jest zwykle instalowany jako urządzenie zabezpieczające, aby zapobiec uszkodzeniom i obrażeniom spowodowanym przez problemy z ciśnieniem w maszynie lub innym urządzeniu. Jest to zasadniczo metalowy lub syntetyczny pierścień, który jest umieszczony w wewnętrznych komorach czegoś takiego jak zawór lub rurka ciśnieniowa. Jeśli i kiedy ciśnienie stanie się większe niż urządzenie może wytrzymać, dysk pęka lub pęka, skutecznie zatrzymując aktywność mechaniczną. W prawie wszystkich przypadkach dysk ma tylko jednorazowe użycie; gdy pęknie, nie można go ponownie zamknąć. Wymiana może zająć trochę czasu, ale zwykle oszczędza dużo pieniędzy i wysiłku w porównaniu z uszkodzeniami, które często zdarzają się, gdy ciśnienie wewnętrzne wymknie się spod kontroli. Wiele różnych urządzeń korzysta z tego rodzaju mechanizmu, chociaż najczęściej występuje on w przemyśle lotniczym i kosmicznym, produkcji farmaceutycznej i przetworzonej żywności oraz w urządzeniach medycznych.
Najpopularniejsze aplikacje
Tego typu urządzenia są bardzo powszechne w szeregu maszyn przemysłowych, zwykle w sytuacjach, gdy istnieje potrzeba regulacji wymuszonego ciśnienia w określonej komorze lub zaworze. Na przykład w lotnictwie dzieje się to w komorach paliwowych i systemach ciśnieniowych w kabinach samolotów i statków lecących wysoko w atmosferę lub poza nią. Są również często używane w kotłach i zbiornikach ciśnieniowych pary, które są powszechne w produkcji żywności i leków. Niektóre urządzenia medyczne, zwłaszcza te, które opierają się na hydraulice, również mogą z nich korzystać.
Chociaż większość maszyn i urządzeń w tych kategoriach jest dość duża, tarcze wydają się być mniejsze. Są one zwykle wykonane specjalnie dla urządzenia, w którym są instalowane, ale zazwyczaj są umieszczane w wewnętrznych częściach zaworów i innych punktach dystrybucji.
Kształt i charakterystyka
Ciśnieniowa strona większości dysków jest wklęsła i przypomina misę. Wraz ze wzrostem ciśnienia dysk doświadcza sił naprężających, gdy materiał rozciąga się lub wybrzusza na zewnątrz. Oryginalna płytka bezpieczeństwa została opracowana w 1931 roku przez BS&B Safety Systems i została ulepszona i nieznacznie zmodyfikowana w tak zwany „dysk typu B” począwszy od 1934 roku. Od tego czasu płytka typu B była używana w setkach tysięcy zastosowań, i jest prototypem większości nowoczesnych modeli.
Podstawowe kryteria projektowe i produkcja
Najważniejszym kryterium projektowym jest zwykle to, że tarcza ulega uszkodzeniu przy określonym ciśnieniu w zakresie określonym przez producenta. Różnice w granicach ciśnień są osiągane przez zmiany we właściwościach materiału, kształcie i rozmiarze tarczy oraz systemu mocowania. Dodatkowe kryteria projektowe mogą obejmować brak fragmentacji dysku, stosowanie w warunkach sterylnych lub biologiczne systemy zabezpieczające, które umożliwiają ujście ciśnienia, ale nie wszelkie materiały biologiczne lub inne.
Dyski przeznaczone do eksploatacji w środowisku jądrowym, takim jak atomowa łódź podwodna lub elektrownia, podlegają zwykle bardzo rygorystycznym wymogom projektowym. Właściwości materiału, w szczególności kruchość lub łatwość łamania, mogą ulec zmianie, jeśli dysk zostanie poddany promieniowaniu. W konsekwencji wyroby z tych kategorii powinny być regularnie testowane i kontrolowane w celu zapewnienia ich integralności.
W większości przypadków tego rodzaju urządzenia zabezpieczające przed upustem ciśnienia są produkowane jako system. Należy zastosować odpowiednie uchwyty, a także same właściwe części. Chociaż niewłaściwe komponenty mogą fizycznie pasować, tolerancje, odkształcenia projektowe lub inne parametry mogą się wystarczająco różnić i powodować niepotrzebnie awarie przy niskim ciśnieniu lub umożliwiać utrzymywanie się warunków nadciśnienia.
Konsekwencje awarii
Zazwyczaj, gdy dysk ulegnie awarii, nie można go zresetować i zamiast tego należy go wymienić. To wymaganie projektowe opiera się na rozumowaniu, że w celu utrzymania bezpiecznej pracy należy znaleźć przyczynę stanu nadciśnienia. Przedmiotowy sprzęt oraz otaczające go urządzenia i konstrukcje należy również sprawdzić przed ponownym użyciem.
Zastosowania specjalistyczne
Zastosowania specjalistyczne obejmują te przeznaczone do zbiorników w tranzycie, na przykład pociągiem lub ciężarówką. Ruch cieczy wewnątrz naczynia wymaga, aby płytka bezpieczeństwa nie reagowała z żadnym ze składników w cieczy. Niebezpieczne materiały mogą wymagać drugiej płytki bezpieczeństwa, która nie działa przy wyższym ciśnieniu, aby utrzymać materiał pomimo nadciśnienia.