Safety - Cylinder pressure-relief devices

Význam tématu

Bezpečnost tlakových válců s plyny je klíčová v průmyslové i laboratorní praxi. Nevhodně chráněné válce mohou při vystavení ohni či nadměrnému zahřátí explodovat. Použití správně navržených tlakových pojistných zařízení minimalizuje riziko prasknutí válců, chrání majetek, životní prostředí i zdraví personálu.

Cíle a přehled studie / článku

Safetygram 15 definuje standardizované typy tlakových pojistek pro stlačené plyny podle doporučení Compressed Gas Association (CGA) a předpisů Ministerstva dopravy USA (DOT). Cílem je přehledně popsat konstrukci, funkci a aplikaci jednotlivých typů zařízení (CG-1 až CG-7) a přiřadit je k nejběžnějším průmyslovým a lékařským plynům.

Použitá instrumentace

Seznam základních typů tlakových pojistných zařízení:

• CG-1: Rupturální disk – jednorázový disk z korozivzdorné oceli tvarovaný ke kontrole prasknutí při definovaném přetlaku.
• CG-2/CG-3: Fusibilní pojistky – tavné vložky z legur tavících se při 157–170 °F (165 °F) nebo 208–220 °F (212 °F).
• CG-4/CG-5: Kombinovaný disk s tavnou zarážkou – disk s kovovou zábranou, která se nejprve roztaví a umožní následné prasknutí disku.
• CG-7: Pružinový ventil – opakovatelně otevíratelný ventil uzavřený pružinou, působí při překročení nastaveného tlaku.

Standardy a předpisy:

• CGA Pamphlet S-1.1 „Pressure‐Relief Device Standards Part 1: Cylinders for Compressed Gases“
• DOT CFR (Code of Federal Regulations) – výběr a použití pojistek

Hlavní výsledky a diskuse

Rozbor konstrukčních parametrů:

• CG-1 disk: praská při 100–150 % servisního tlaku, max. 4500 psig pro některé specifikace.
• Fusibilní pojistky CG-2/CG-3: chrání před přetlaky způsobenými vysokou teplotou, nevhodné pro běžné přeplnění válců.
• Kombinované CG-4/CG-5: zajišťují dvojí kritérium (teplota i tlak) a aplikují se např. na lékařské plynné směsi.
• Pružinové CG-7: vhodné pro hořlavé kapalné plyny (propan, APACHITM), uvedený ventil získá sekundární tepelnou pojistku tavnou vložkou CG-3 u acetylenových válců.

Aplikace na konkrétní plyny:

• Inertní plyny (N₂, O₂, Ar, He): převážně CG-1 disky.
• Lékařské plyny (CO₂, N₂O): CG-1 nebo kombinované CG-4.
• Acetylén: CG-3 tavná pojistka (212 °F), často integrovaná v hlavici ventilu.
• Vodík: ruční volba mezi CG-4/CG-5 a CG-1 podle délky a průměru válce.

Přínosy a praktické využití metody

Implementace těchto zařízení:

• Zajišťuje kontrolované uvolňování plynu při havarijním zahřátí.
• Minimalizuje riziko explozivního prasknutí válce.
• Umožňuje bezpečnou manipulaci i skladování v chemických provozech, nemocnicích či výzkumných laboratořích.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekávané směry vývoje:

• Nové slitiny s přesnější tavicími teplotami a vyšší korozní odolností.
• Inteligentní ventily se senzory tlaku a teploty pro aktivní monitoring.
• Standardizace podle globálních norem (EN/ISO, JIS, KSB) a harmonizace s CGA/DOT.

Závěr

Správný výběr a pravidelná údržba tlakových pojistek je nepostradatelná pro bezpečnost provozu válců s plyny. Dodržování norem CGA S-1.1 a předpisů DOT zaručuje spolehlivou ochranu před přetlakem způsobeným požárem, ohněm či nadměrným plněním.

Reference

• Compressed Gas Association, Pamphlet S-1.1: Pressure-Relief Device Standards Part 1: Cylinders for Compressed Gases
• DOT Code of Federal Regulations (CFR) – Title 49, Parts 100–185
• Air Products and Chemicals, Inc., Safetygram 15, 2013