РАЗРЫВНОЙ ДИСК, ИМЕЮЩИЙ ОБРАЗОВАННЫЕ ЛАЗЕРОМ ЭЛЕМЕНТЫ ИНИЦИИРОВАНИЯ РЕВЕРСИРОВАНИЯ И КОНТРОЛЯ ДЕФОРМАЦИИ Российский патент 2018 года по МПК F16K17/40 F16K17/16 

Предпосылки изобретения

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение в целом направлено к реверсивно-изгибающимся разрывным дискам, имеющим элементы инициирования реверсирования и контроля деформации на их куполообразных участках, образованных удалением металла посредством лазера с диска. Элементы инициирования реверсирования и контроля деформации обеспечивают исключительный контроль над характеристиками открытия диска, в частности, давлением, при котором инициируется реверсирование диска, направлением, в котором происходит реверсирование куполообразного участка диска, и формой, образованной лепестком при разрыве.

Описание предшествующего уровня техники

Разрывные диски реверсивного действия используются, как предохранительные устройства в технологическом оборудовании, где могут встретиться относительно низкие условия избыточного давления, такого как от 7 до 10 фунтов на квадратный дюйм, и относительно высокие условия избыточного давления, такие как 600 фунтов на квадратный дюйм. В то время как общепринято использовать реверсивно-изгибающиеся разрывные диски для применений при низких давлениях, было обнаружено, что трудно обеспечить ограниченный диапазон допустимого давления разрыва при низких давлениях. Для достижения надежного разрыва диска при низком перепаде давления, производители дисков включают структуры в диск для обеспечения ослабленной зоны, в которой начинается реверсирование купола под давлением, значительно более низком, чем то, которое необходимо, если купол не был бы намеренно ослаблен.

Контроль прогрессии в случае реверсирования, как было показано, желателен для облегчения оптимизации открывающих характеристик, например, для достижения полного открывания при условиях низкого уровня энергии и для предотвращения фрагментации в условиях высокого уровня энергии. Кроме того, при надлежащем контроле энергия, воплощенная в реверсирование и открывание, может быть использована для оптимизации характеристик потока открытого разрывного диска. Таким образом, желательно, воплотить такой контроль в конструкцию разрывного диска.

С этой целью элементы инициирования реверсирования (RIFs) были включены в конструкцию разрывного диска, как правило, в центре купола или смещены немного в сторону или по направлению от стороны зубца купола (обращаясь к конструкции зубца опорного кольца, расположенного смежно с диском), так что реверсирование будет действовать от элемента инициирования реверсирования через купол достаточно сбалансированным образом, собирая энергию пока зубец не зацеплен.

В прошлом некоторые конструкции разрывного диска добились контроля реверсирования использованием множества линий в качестве элементов инициирования реверсирования. Другой конструкцией, которая была использована ранее в инициировании реверсирования и, таким образом, контроле давления разрыва, является выемка или другое углубление, образованное в куполе разрывного диска. Это углубление стратегически расположено так, что куполообразная часть диска будет выходить из строя сначала в области ослабления. Патент США N 6494074 раскрывает диски, несущие углубления в куполообразном участке, и способы создания углублений путем механической деформации купола.

Патент США N 6945420 раскрывает создание участка в куполе диска, имеющего измененную металлическую зернистую структуру. В частности, во время предварительного выпучивания заготовки диска, участок, который станет куполообразной областью диска, выгибается штырем. После этого первоначального выгибания, штырь удаляется, а предварительно выпученный диск подвергается окончательному выпучиванию для образования законченного разрывного диска. Во время окончательного выпучивания углубление, ранее образованное во время предварительного этапа выпучивания, возвращается в свое исходное положение в отношении остальной части тела диска до образования углубления выгибанием штырем. В результате, выступающие и вогнутые участки диска являются гладкими и свободными от выступающих поверхностей или углублений. Действие по созданию и реверсированию углубления образует упроченный участок в куполе диска, имеющий более высокое остаточное напряжение, чем остальная часть окончательно выпученного участка. При столкновении с условием избыточного давления достаточной величины, выступающий участок диска начинает реверс в этом упрочненном участке. Было обнаружено, что изменение зернистой структуры участка купола является эффективным в обеспечении широкого спектра давления разрыва при данной толщине диска, в частности, когда диск выполнен из нержавеющей стали марки 316. Тем не менее, с различными металлами и металлическими сплавами, такая же ширина диапазона разрывного давления не всегда соблюдается из-за присущих кристаллографических характеристик материала.

Международная публикация заявки на патент WO 2008/155783 раскрывает использование лазера для создания области инициирования деформации. В одном варианте осуществления, область инициирования деформации является углублением, созданным путем нагревания участка купола диска и остаточной деформацией под действием силы тяжести, давления излучения, ударов или других методов. В качестве альтернативы, область инициирования деформации образовывается путем модификации кристаллической металлургической структуры, обусловленной тепловым изменением, индуцированным лазерным излучением.

Заявка на патент США № 12/331611 описывает создание одного или нескольких неразрывных "контрольных надрезов", которые вместе контролируют инициирование реверсирования. Эти "контрольные надрезы" расположены где-то между вершиной и периферией купола, но не продолжаются через центр купола, и не предназначены для направления деформации диска в оптимальную форму во время и после реверсирования и открывания диска. Эти "контрольные надрезы" являются также отличающимися от "надрезов разрыва", они не предназначены для того, чтобы быть частью открывания диска.

Особая проблема встречается в реверсивном действии разрывных дисков одно-лепесткового типа, имеющих образованную лепестком форму "колпачка" после разрыва в случаях с жидким открыванием. Энергия, выделяемая во время события открывания, как правило, намного ниже, чем та, которая участвует в ситуации сброса давления только газа, и не всегда достаточна для выпрямления лепестка назад против выхода, вместо оставления лепестка в форме колпачка, образованного во время реверсирования. Эта форма колпачка, в свою очередь, приводит к менее желательным значениям потока для разрывного диска. Поэтому желательно включить функциональные средства внутрь элементов диска, которые могут привести к выпрямлению лепестка, даже при событии открывания с низким уровнем энергии.

Сущность изобретения

Во время реверсирования диска, форма реверсированного участка купола, как правило, приближается к правильному многоугольнику с 4, 5 или 6 сторонами и вершинами. Расширение этой формы реверсирования является несколько хаотичным. Многоугольник имеет тенденцию к вращению, в то время как степень его правильности сильно изменяется до такой степени, что число вершин иногда изменяется во время события. Варианты осуществления настоящего изобретения направлены на контроль и упорядочение формы расширения при реверсировании так, что зубец, открывающий диск, может быть зецеплен к желаемой частью этой формы, что приводит к лучшей оптимизации открывающих характеристик.

В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения предусмотрено устройство для сброса избыточного давления, содержащее разрывной диск реверсивного действия и, в частности одно лепестковый разрывной диск. Разрывной диск включает в себя центральный выступающий участок, имеющий вогнутую поверхность и выступающую поверхность, и внешний фланцевый участок в окружающем отношении к выступающему участку.

Выступающий участок включает в себя образованный лазером элемент, который контролирует давление, которому разрывной диск должен быть подвергнут для того, чтобы инициировать реверсирование вогнутости выступающего участка, а также контролирующий как материал диска деформируется, до, во время и после разрыва.

Этот элемент содержит подвергнутые воздействию лазера области, расположенные на выступающем участке, имеющие результирующую толщину, которая может отличаться от точки к точке, но является в среднем меньшей, чем толщины выступающего участка, окружающего подвергнутую воздействию лазера область. Подвергнутый воздействию лазера элемент может включать в себя первый подвергнутый воздействию лазера участок и второй подвергнутый воздействию лазера участок, где, по меньшей мере, часть второго подвергнутого воздействию лазера участка, расположена в пределах границ первого подвергнутого воздействию лазера участка и имеет глубину, которая больше глубины первого подвергнутого воздействию лазера участка. В конкретных вариантах осуществления элемент продолжается через купол как линия надреза, расширенная на каждом конце, первый из которого является смежным с периферийной линией ослабления (ЛНС), предназначенной как линия открывания, а второй конец, центрированный точно к противоположной стороне вершины купола.

В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения предусмотрено устройство для сброса избыточного давления, содержащее разрывной диск реверсивного действия. Как и в предыдущем варианте осуществления, разрывной диск включает в себя центральный выступающий участок, имеющий вогнутую поверхность и выпуклую поверхность, и внешний фланцевый участок в окружающем отношении к выступающему участку. Выступающий участок также включает в себя образованный лазером элемент, который контролирует давление, которому разрывной диск должен быть подвергнут для того, чтобы инициировать реверсирование вогнутости выступающего участка, а также контролирующий как материал диска деформируется как до, так и после разрыва. Этот элемент содержит подвергнутую воздействию лазера область, расположенную на выступающем участке, имеющую толщину, которая меньше, чем толщина выступающего участка, окружающего подвергнутую воздействию лазера область. Подвергнутая воздействию лазера область может пролегать через центр купола, но имеет геометрический центр, который смещен от вершины выступающего участка. Этот элемент дополнительно включает в себя подвергнутую воздействию лазера линию ослабления, которая продолжается от подвергнутой воздействию лазера области по направлению к фланцевому участку, тем самым улучшая контроль над открыванием диска, обеспечивая путь для направления деформации материала диска как во время реверсирования и разрыва, а также после разрыва.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения предусмотрено устройство для сброса избыточного давления, содержащее выпуклый разрывной диск, в котором значительный участок, по меньшей мере, одной из выпуклой и вогнутой поверхностей подвергнут лазерному фрезерованию для того, чтобы уменьшить толщину материала диска. Лазерный луч пропускается, по меньшей мере, над одной поверхностью выступающего участка для получения подвергнутой воздействию лазера области. Подвергнутая воздействию лазера область обычно содержит, по меньшей мере, 75% поверхности от общей площади поверхности, в которой она образована. В других вариантах осуществления подвергнутая воздействию лазера область, содержит, по существу, всю, по меньшей мере, одну из поверхностей выступающего участка и, возможно, даже продолжается на участок внешнего фланцевого участка диска.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 представляет изометрический вид разрывного диска реверсивного действия, имеющего многоугольный элемент инициирования реверсирования, образованный в вогнутом участке диска;

Фиг. 2 представляет альтернативный изометрический вид разрывного диска согласно фиг. 1, показывающий элемент инициирования реверсирования, образованный в вогнутом участке диска;

Фиг. 3 представляет собой вид в плане вогнутого участка выступающего участка диска, показывающий элемент инициирования реверсирования;

Фиг. 4 представляет собой вид сечения разрывного диска по фиг. 3 по линии 4-4;

Фиг. 5 представляет собой изометрический вид разрывного диска по фиг. 1, показанный в сочетании с опорным кольцом разрывного диска;

Фиг. 6 представляет собой изометрический вид альтернативного варианта осуществления разрывного диска в соответствии с настоящим изобретением, при этом разрывной диск имеет линию открывающей канавки, образованную в вогнутом участке диска;

Фиг. 7 представляет собой изометрический вид альтернативного варианта осуществления разрывного диска в соответствии с настоящим изобретением, при этом разрывной диск имеет переходную область треугольной формы, соединяющую линию ослабления и линию открывающей канкавки;

Фиг. 8 представляет изометрический вид альтернативного варианта осуществления разрывного диска в соответствии с настоящим изобретением, при этом разрывной диск, имеет элемент инициирования реверсирования в форме звезды, образованной в вогнутом участке диска;

Фиг. 9 представляет изометрический вид альтернативного варианта осуществления разрывного диска в соответствии с настоящим изобретением, при этом разрывной диск, имеет элемент инициирования реверсирования в форме капли, образованной в вогнутом участке диска;

Фиг. 10 представляет собой вид диска, изготовленного в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения, который претерпел реверсирование и разрыв;

Фиг. 11 представляет собой вид сечения разрывного диска, в котором, по существу, вся выпуклая поверхность материала была удалена с диска путем лазерной обработки; и

Фиг. 12 представляет собой вид сечения разрывного диска, в котором, по существу, вся вогнутая поверхность материала диска удалена путем лазерной обработки.

Подробное описание предпочтительного варианта осуществления

Настоящее изобретение относится к элементам инициирования реверсирования (изменения направления) и контроля деформации, которые обеспечивают широкий диапазон контроля давления разрыва над разрывными дисками реверсивного действия заданной толщины. В частности, элементы инциирования реверсирования образовываются использованием технологии лазерной обработки для удаления материала (например, металла) с диска, например, с помощью одного или более механизмов удаления, для образования ослабленной области, где начинается реверсирование (изменение направления) диска, и через которую развивается реверсирование, разрыв и образование лепестка.

Обращаясь к фиг. 1 и 2, представлен разрывной диск 10 реверсивного действия. Диск 10 включает в себя центральный выступающий участок или купол 12 и внешний, кольцевой фланцевый участок 14. Диск 10 может состоять из любого материала, в том числе различные нержавеющие стали, Хастеллой, Инконель, титан, и никель. Элемент 16 инициирования реверсирования образован в выступающем участке, в частности, в вогнутой его поверхности 18.

Это находится, однако, в пределах объема настоящего изобретения для элемента 16 также образованного в выпуклой поверхности 20, хотя в некоторых вариантах, особенно для санитарных применений, предпочтительно, чтобы элемент 16 был образован в вогнутой поверхности 18, так как эта выпуклая поверхность 20 подвергается воздействию технологических жидкостей или материалов в оборудовании, защищенном диском 10. Выпуклая поверхность 20 представляет гладкую поверхность, свободную от углублений или других деформаций, которые в противном случае могут накапливать материал и создавать антисанитарные условия.

Элемент 16 инициирования реверсирования обычно содержит первую подвергнутую воздействию лазера область 22, которая является углубленной от и имеет уменьшенную толщину по сравнению с остальным выступающим участком 12, окружающим подвергнутую воздействию лазера область. Это уменьшение толщины легко наблюдается на Фиг.4. Элемент инициирования реверсирования создается путем удаления металла с выступающего участка 12 с помощью лазера. Специалист в данной области техники способен выбрать соответствующий лазер и рабочие параметры лазера в зависимости от многочисленных переменных, таких как материал диска, толщина диска, и требуемая продолжительность обработки. В некоторых вариантах осуществления желательно выбрать лазер и рабочие параметры лазера таким образом, чтобы избежать создания зон термического влияния внутри области 22, подвергнутой воздействию лазера, так как это может привести к непредсказуемому реверсированию диска и открывающим характеристикам. Таким образом, зернистая структура металла внутри и рядом с подвергнутой воздействию лазера областью, по существу, такая же, как в остальном выступающем участке 12.

В некоторых вариантах осуществления элемент 16 инициирования реверсирования также содержит вторую подвергнутую воздействию лазера область 24, расположенную внутри первой подвергнутой воздействию лазера области 22. Как представлено на фиг.4, подвергнутая воздействию лазера область 24, является углубленной от и имеет уменьшенную толщину по сравнению с подвергнутой воздействию лазера областью 22. Подвергнутая воздействию лазера область 24, обеспечивает дополнительное средство точного контроля давления, при котором выступающий участок 12 реверсирует, чем могло бы быть достигнуто с помощью элемента инициирования реверсирования, имеющего одну глубину. Хотя объем настоящего изобретения не ограничивается какими-либо конкретными глубинами подвергнутой воздействию лазера области или другими относительными пространственными показателями между подвергнутыми воздействию лазера областями 22 и 24, соотношение этих элементов может быть проиллюстрировано посредством следующих примеров осуществления.

Дополнительно, элемент 16 инициирования реверсирования может содержать множество наложенных, подвергнутых воздействию лазера областей, глубина которых постепенно увеличивается от периферии элемента 16 по направлению к центру. Количество наложенных, подвергнутых воздействию лазера областей, может быть достаточно большим, так что точный переход между одной подвергнутой воздействию лазера областью и смежной подвергнутой воздействию лазера областью может быть трудно ощутимым. Таким образом, глубина элемента инициирования реверсирования выглядит плавно продвигающейся по направлению к центру.

Тем не менее, даже в таких вариантах осуществления все еще будут различимы подвергнутые воздействию лазера области с различными глубинами.

В одном примере осуществления первая подвергнутая воздействию лазера область 22, имеет толщину, которая находится между приблизительно от 5% до приблизительно 95%, от приблизительно 40% до приблизительно 90%, или от приблизительно 50% до приблизительно 80% от толщины неизменного или не подвергнутого воздействию лазера материала диска, непосредственно окружающего подвергнутую воздействию лазера область. Вторая подвергнутая воздействию лазера область 24, может иметь толщину, которая находится приблизительно от 1% до приблизительно 75%, от приблизительно 25% до приблизительно 70%, или от приблизительно 30% до приблизительно 60% от толщины материала диска, непосредственно окружающего подвергнутую воздействию лазера область 22.

Создание второй подвергнутой воздействию лазера области 24, которая имеет большую глубину, чем первая подвергнутая воздействию лазера область 22, также имеет ряд преимуществ с точки зрения изготовления. Образованием второй подвергнутой воздействию лазера области 24, эффекты отверстия малого диаметра, которые могут возникнуть как признак технологии полной сквозной генерации лазерного излучения, обусловленные тенденцией появления более углубленных канавок на периферии подвергнутых воздействию лазера областей, могут быть уменьшены или даже устранены. Меньшие размеры второй подвергнутой воздействию лазера области 24, позволяют фокусировке лазерного луча от периферийных областей первой подвергнутой воздействию лазера области 22, где эти канавки в противном случае будут увеличиваться.

Площадь выступающего участка 12, который занимает элемент 16 инициирования реверсирования, также может влиять на уровень контроля над давлением разрушения. В конкретных вариантах осуществления элемент 16 инициирования реверсирования занимает приблизительно от 1,5% до приблизительно 7%, от приблизительно 2% до приблизительно 6%, или от приблизительно 3% до приблизительно 5% от площади поверхности одной из двух, выпуклой поверхности 20, или вогнутой поверхности 18, в зависимости от того, в какой поверхности элемент 16 находится.

Элемент 16 инициирования реверсирования может принимать несколько геометрических форм. Как проиллюстрировано на фиг.3, первая подвергнутая воздействию лазера область 22, представляет собой многоугольник, а именно семиугольник, имеющий пять боковых граней (границ) (26, 28, 30, 32 и 34), по существу, одинаковой длины, и две укороченные боковые грани (границы) 36, 38. Вторая подвергнутая воздействию лазера область 24, содержит, по существу, такую же форму, только с меньшими общими размерами, чем первая подвергнутая воздействию лазера область 22. Это, однако, находится в пределах объема настоящего изобретения, что подвергнутые воздействию лазера области 22 и 24 могут иметь различную геометрию.

В некоторых вариантах осуществления, в то время как, подвергнутая воздействию лазера область 22, продолжается по вершине выступающего участка 12, она имеет геометрический центр, который смещен от нее. Размещение элемента 16 инициирования реверсирования на противоположной стороне выступающего участка 12 от зубца 54 опорного кольца 42, как было показано, улучшает контроль события открывания по сравнению с размещением элемента 16 на вершине выступающего участка 12. Это смещение помогает создать дисбаланс на выступающем участке, ведущий к более широкой степени контроля давления разрыва и улучшению протекания открывания. В конкретных вариантах осуществления, подвергнутая воздействию лазера область 24, также смещена от вершины выступающего участка 12 дополнительно повышая дисбаланс, создаваемый подвергнутой воздействию лазера областью 22.

Фиг. 8 и 9 иллюстрируют дополнительные примеры геометрии для элемента 16, такие как звездообразный рисунок 16а и каплевидный рисунок 16b. Обратите внимание, что это находится в пределах объема настоящего изобретения для элемента 16, содержать другие многоугольные и не-многоугольные формы, такие как треугольную, квадратную, прямоугольную, пятиугольную, шестиугольную, восьмиугольную, круглую, полумесяца или эллипса. Конкретная выбранная, подвергнутая воздействию лазера форма (формы), оказывает влияние на способ реверсирования и открывания диска.

Некоторые варианты осуществления изобретения также содержат подвергнутую воздействию лазера линию 40 ослабления, которая продолжается от подвергнутой воздействию лазера области 22 к фланцевому участку 14. В некоторых вариантах осуществления, линия 40 ослабления может содержать узкий канал или бороздку, образованную удалением дополнительного металла из выступающего участка 12. Канал или бороздка может быть непрерывным или прерывистым.

В некоторых вариантах осуществления, диск 10 установлен с опорным кольцом 42. Лепесток 44 на разрывном диске 10 может быть расположен совмещенным с лепестком 46 на опорном кольце 42 для обеспечения надлежащего выравнивания диска 10 и кольца 42 в процессе установки. Кольцо 42 имеет кольцеобразную конфигурацию, имеющую центральное отверстие 48. Шарнирный опорный элемент 50 продолжается внутрь отверстия 48 и выполнен с возможностью поддержки шарнирной области 52 диска 10 и для предотвращения фрагментации лепестка, образующегося при открывании диска. Кольцо 42 также может быть обеспечено зубцом 54, который также продолжается внутрь отверстия 48. Зубец 54 также может быть слегка приподнятым, с тем, чтобы облегчить взаимодействие с и открывание выступающего участка 12 при его реверсировании.

Суженная подвергнутая воздействию лазера область, например линия 40 ослабления, оказывает помощь в направлении реверсирования выступающего участка 12, которое начинается внутри элемента 16 инициирования реверсирования к определенной точке или области на выступающем участке 12. В конкретных вариантах осуществления, линия 40 ослабления помогает направлять реверсирование выступающего участка 12 по направлению к зубцу 54, таким образом, обеспечивая открывание диска 10. Боковые грани 32 и 34 элемента 16 инициирования реверсирования (а также соответствующие участки 32а, 34а элемента 16а, и 32b и 34b, элемента 16b вариантов осуществления, проиллюстрированные на фиг. 8 и 9, соответственно) сходятся к линии 40 ослабления, таким образом, фокусируя силы, генерируемые реверсированием выступающего участка 12, по линии 40 ослабления. В то время как элемент 16 инициирования реверсирования и линия 40 ослабления, представлены на фиг.5, как выровненные в продольном направлении с лепестком 46 и зубцом 54, это находится в пределах объема настоящего изобретения для элемента 16 и линии 40, чтобы быть отклоненными по отношению к этой продольной оси таким образом, что реверсирование диска направлено к любой точке на выступающем участке 12, прилегающем к фланцу 14.

В конкретных вариантах осуществления, хотя это может повлиять на структурную целостность выступающего участка 12, линия 40 ослабления может быть, но не обязательно, решающим фактором давления, необходимого для инициирования реверсирования выступающего участка 12. Эта характеристика в основном контролируется элементом 16 инициирования реверсирования, а линия 40 ослабления, главным образом, направляет продвижение реверсирования диска. В некоторых вариантах осуществления, линия 40 ослабления имеет глубину, которая не больше, чем глубина первой подвергнутой воздействию лазера области 22, и может иметь глубину меньше, чем у первой подвергнутой воздействию лазера области 22, но это не всегда обязательно должно быть так. В альтернативных вариантах осуществления линия 40 ослабления может иметь большую глубину вблизи периферии выступающего участка 12, где металл, вероятно, будет толще, чем у первой подвергнутой воздействию лазера области 22. Глубина линии 40 ослабления будет затем уменьшаться ближе к вершине выступающего участка 12, где металл, вероятно, будет тоньше. Изменяя глубину линии ослабления, таким образом, линия 40 ослабления может быть полностью использована, чтобы принять как избыточную энергию при высокоэнергетическом событии открывания, тем самым устраняя фрагментацию, так и при низкоэнергетическом событии открывания для образования складки после открывания, которая устраняет "колпачок" и снижение значения потока, обсуждаемое ранее. Образование этой складки проиллюстрировано на фиг. 10, и рассматривается ниже.

Как представлено на фиг. 6, выступающий участок 12 также может быть снабжен линией 56 открывающей канавки, которая ограничивает площадь 58 открывания диска. В конкретных вариантах осуществления, линия 56 открывающей канавки имеет С-образную форму и имеет концы, которые ограничивают шарнирную область 60, хотя это находится в пределах объема настоящего изобретения для линии 56 открывающей канавки содержать другие формы и конфигурации. Так как выступающий участок 12 переворачивает вогнутость, материал диска устремляется вдоль линии 56 открывающей канавки и диск открывается. Диск 10 выполнен таким образом, что область 58 открывания остается прикрепленной к диску 10 в шарнирной области 60.

В некоторых вариантах осуществления, линия 40 ослабления продолжается между и связана с элементом 16 инициирования реверсирования и линией 56 открывающей канавки. Линия 56 открывающей канавки не контролирует давление разрыва диска 10, даже если она может быть, в целом, большей глубины, чем первая подвергнутая воздействию лазера область 22. Линия 56 открывающей канавки, как правило, испытывает менее концентрированную нагрузку сил, может быть образована в более толстой области диска, и находиться в большей зависимости от жесткости, предусмотренной установочной конфигурацией диска 10. Линия 40 ослабления соединяется с упомянутой линией 56 открывающей канавки через промежуточный участок 62. В конкретных вариантах осуществления, например, как изображено на фиг. 6, промежуточный участок 62 образуется, по меньшей мере, частично с помощью пары скошенных боковых граней 64, 66, и имеет, как правило, стреловидную форму. Промежуточный участок 62 является подвергнутой воздействию лазера областью выступающего участка вблизи периферии диска, и имеет глубину, как правило, меньше, чем у линии 56 открывающей канавки. Таким образом, он также не влияет на давление разрыва диска 10. Фиг. 7-9 изображают альтернативный промежуточный участок 62а, аналогичный промежуточному участку 62, который образован, по меньшей мере, частично парой скошенных боковых граней, но который, по существу, имеет треугольную форму.

На фиг. 10, диск 10 показан после реверсирования и открывания выступающего участка 12. Лепесток 68 был образован разрыванием выступающего участка 12 по линии 56 открывающей канавки и складыванием лепестка вокруг шарнирной области 60. Складка 70 в лепестке 68 была образована вдоль линии 40 ослабления. Дополнительно там был, достигнут некоторый разрыв лепестка 68 вдоль линии 40 ослабления к центру лепестка, о чем свидетельствует V-образная форма разрыва 72. Такой разрыв не всегда должен сопровождать реверсирование и открывание диска 10. В некоторых вариантах осуществления может не быть какого-то разрывания лепестка 68 вдоль линии 40 ослабления, а в других вариантах осуществления, не будет значительного разрывания, которое может приближаться к центру лепестка.

Это находится в пределах объема настоящего изобретения для значительной части поверхности диска, быть фрезерованной лазером таким образом, чтобы уменьшить толщину выступающего участка 12. Возможность удаления материала на больших участках поверхности выступающего участка 12 позволяет большему контролю над открывающими характеристиками диска. Например, лазерная обработка значительных участков или вогнутой поверхности 18 или выпуклой поверхности 20, или обеих, позволяет изготавливать разрывные диски из обыкновенного сырьевого материала, который имеет больший диапазон разрывного давления.

В конкретных вариантах осуществления, по меньшей мере, одна из вогнутой поверхности 18 или выпуклой поверхности 20 подвергается лазерному фрезерованию для образования подвергнутой воздействию лазером области, имеющей площадь, занимающую, по меньшей мере, 75%, по меньшей мере, 85%, или, по меньшей мере, 90% общей площади поверхности этой конкретной поверхности. В крайнем случае, вся или по существу вся поверхность купола может быть фрезерована, по меньшей мере, до некоторой степени и подвергнутая воздействию лазера область, может даже продолжаться на участках фланца 14.

Примеры осуществления этих типов фрезерованных куполов показаны на фиг. 11 и 12.

Обратимся сначала к фиг. 11, изображающей разрывной диск 10а, в котором, по существу, вся выпуклая поверхность 20а является фрезерованной лазером для того, чтобы уменьшить толщину выступающего участка 12а и создать подвергнутую воздействию лазером область 22а. Уменьшенную толщину выступающего участка 12a можно видеть путем непосредственного сравнения с внешним фланцевым участком 14. В этом конкретном варианте осуществления, подвергнутая воздействию лазера область 22а, продолжается за переходную зону 23 (то есть, область, которая соединяет выступающий участок 12а и фланцевый участок 14) и, по меньшей мере, на часть фланцевого участка 14. Тем не менее, это не всегда должно быть так.

Обращаясь к фиг. 12, изображающей разрывной диск 10b, в котором, по существу, вся вогнутая поверхность 18b является фрезерованной лазером с тем, чтобы уменьшить толщину выступающего участка 12b и создать подвергнутую воздействию лазера область 22b. Как показано, диск 10b, по существу, аналогичен диску 10а, с тем исключением, что фрезерование было выполнено на вогнутой поверхности, в отличие от выпуклой поверхности, а параметры пространственной конфигурации для подвергнутой воздействию лазером области 22b, по существу, такие же, как описано выше по отношению к подвергнутой воздействию лазера области 22а. В конкретных вариантах осуществления, где диск 10b включает в себя линию открывающей канавки, образованную в выступающем участке 12b (например, "C-образную" линию открывающей канавки), подвергнутая воздействию лазера область 22b может занимать, по существу, всю область поверхности 18b, расположенную к центру от линии открывающей канавки.

Также дополнительно следует отметить, что элементы, подвергнутые воздействию лазера, в дополнение к линии 56 открывающей канавки, включающие в себя элемент 16 инициирования реверсирования и линию 40 ослабления, также могут быть образованы в разрывных дисках 10а или 10b. Кроме того, эти дополнительные, подвергнутые воздействию лазера элементы, могут быть образованы в одной и той же поверхности, содержащей подвергнутую воздействию лазера область 22а или 22b, или в поверхности, противоположной от подвергнутой воздействию лазера области 22а или 22b. Обработка лазером значительных частей выступающего участка 12a или 12b не ограничивается при изготовлении разрывных дисков реверсивного действия, но может быть использована также в дисках прямого действия.

Разрывной диск (10) реверсивного действия, имеющий элемент (16) инициирования реверсирования, образованный лазером, предусмотренный в выступающем участке (12) диска. Элемент инициирования реверсирования содержит, по меньшей мере, первую подвергнутую воздействию лазера область (22), которая имеет уменьшенную толщину относительно остального выступающего участка. Вторая подвергнутая воздействию лазера область (24) предусмотрена внутри границ первой, подвергнутой воздействию лазера области. Вторая подвергнутая воздействию лазера область имеет глубину, которая является меньше, чем глубина первой подвергнутой воздействию лазера области. Линия (40) ослабления может быть образована в выступающем участке, которая действует для направления реверсирования выступающего участка по направлению к специфической области диска, такой как линия (56) открывающей канавки. Техническим результатом изобретения является контроль и упорядочивание формы расширения при реверсировании. 5 н. и 35 з.п. ф-лы, 12 ил.

1. Устройство для сброса избыточного давления, содержащее:

разрывной диск реверсивного действия, включающий в себя центральный выступающий участок, имеющий вогнутую поверхность и выпуклую поверхность, и внешний фланцевый участок, окружающий выступающий участок,

при этом выступающий участок включает в себя образованный лазером элемент инициирования реверсирования, который контролирует давление, при котором разрывной диск должен быть открыт для того, чтобы инициировать реверсирование вогнутости выступающего участка,

при этом элемент инициирования реверсирования содержит подвергнутую воздействию лазера область, расположенную на выступающем участке, имеющую толщину, которая является меньше, чем толщина выступающего участка, окружающего подвергнутую воздействию лазера область,

причем подвергнутая воздействию лазера область включает в себя первый подвергнутый воздействию лазера участок и второй подвергнутый воздействию лазера участок, причем второй подвергнутый воздействию лазера участок имеет глубину, которая больше, чем глубина первого подвергнутого воздействию лазера участка.

2. Устройство по п. 1, в котором упомянутый элемент инициирования реверсирования образован в упомянутой вогнутой поверхности упомянутого разрывного диска.

3. Устройство по п. 1, в котором упомянутый выступающий участок дополнительно включает в себя подвергнутую воздействию лазера линию ослабления, проходящую от упомянутой подвергнутой воздействию лазера области по направлению к упомянутому фланцевому участку.

4. Устройство по п. 3, в котором упомянутая линия ослабления выполнена с возможностью направлять реверсирование упомянутого выступающего участка от упомянутого элемента инициирования реверсирования по направлению к области инициирования открывания диска на упомянутом выступающем участке.

5. Устройство по п. 1, в котором, по меньшей мере, часть упомянутого второго подвергнутого воздействию лазера участка расположена внутри границ упомянутого первого подвергнутого воздействию лазера участка.

6. Устройство по п. 1, в котором упомянутый выступающий участок включает в себя линию открывающей канавки, которая ограничивает область открывания для упомянутого выступающего участка.

7. Устройство по п. 6, в котором упомянутая линия открывающей канавки имеет в целом С-образную форму и имеет пару противоположных концов, которые ограничивают шарнирную область упомянутого разрывного диска.

8. Устройство по п. 6, в котором упомянутый выступающий участок включает в себя линию ослабления, которая проходит между упомянутой подвергнутой воздействию лазера областью и упомянутой линией открывающей канавки.

9. Устройство по п. 8, в котором упомянутая линия открывающей канавки соединяется с упомянутой линией ослабления через переходный сегмент.

10. Устройство по п. 9, в котором упомянутый переходный сегмент имеет, по существу, треугольную форму и образован, по меньшей мере, частично парой скошенных боковых граней.

11. Устройство по п. 6, в котором упомянутая линия открывающей канавки имеет глубину, которая является меньше, чем глубина упомянутого второго подвергнутого воздействию лазера участка.

12. Устройство по п. 1, в котором упомянутая подвергнутая воздействию лазера область, имеет многоугольную форму.

13. Устройство по п. 1, в котором упомянутая подвергнутая воздействию лазера область имеет не многоугольную форму.

14. Устройство по п. 1, в котором упомянутые первый и второй подвергнутые воздействию лазера участки имеют, по существу, аналогичную форму.

15. Устройство для сброса избыточного давления, содержащее:

разрывной диск реверсивного действия, включающий в себя центральный выступающий участок, имеющий вогнутую поверхность и выпуклую поверхность, и внешний фланцевый участок, окружающий выступающий участок,

при этом выступающий участок включает в себя образованный лазером элемент инициирования реверсирования, который контролирует давление, при котором упомянутый разрывной диск должен быть открыт для того, чтобы инициировать реверсирование вогнутости выступающего участка,

причем упомянутый элемент инициирования реверсирования содержит подвергнутую воздействия лазера область, расположенную на выступающем участке, имеющую толщину, которая является меньше, чем толщина выступающего участка, окружающего подвергнутую воздействию лазера область,

при этом выступающий участок дополнительно включает в себя подвергнутую воздействию лазера линию ослабления, которая проходит от подвергнутой воздействию лазера области по направлению к фланцевому участку,

причем подвергнутая воздействию лазера область содержит первый подвергнутый воздействию лазера участок, окружающий второй подвергнутый воздействию лазера участок, причем второй подвергнутый воздействию лазера участок имеет глубину, большую, чем глубина первого подвергнутого воздействию лазера участка.

16. Устройство по п. 15, в котором упомянутый элемент инициирования реверсирования образован в упомянутой вогнутой поверхности упомянутого разрывного диска.

17. Устройство по п. 15, в котором упомянутые первый и второй подвергнутые воздействию лазера участки имеют, по существу, аналогичную форму.

18. Устройство по п. 15, в котором упомянутая подвергнутая воздействию лазера область имеет многоугольную форму.

19. Устройство по п. 15, в котором упомянутая подвергнутая воздействию лазера область имеет не многоугольную форму.

20. Устройство по п. 15, в котором упомянутая линия ослабления выполнена с возможностью направлять реверсирование упомянутого выступающего участка от упомянутого элемента инициирования реверсирования по направлению к области открывания диска на упомянутом выступающем участке.

21. Устройство по п. 15, в котором упомянутый выступающий участок включает в себя линию открывающей канавки, которая ограничивает область открывания для упомянутого выступающего участка.

22. Устройство по п. 21, в котором упомянутая линия открывающей канавки имеет в целом С-образную форму и имеет пару противоположных концов, которые ограничивают шарнирную область упомянутого разрывного диска.

23. Устройство по п. 22, в котором упомянутая линия ослабления проходит между упомянутой подвергнутой воздействию лазера областью и упомянутой линией открывающей канавки.

24. Устройство для сброса избыточного давления, содержащее:

разрывной диск реверсивного действия, включающий в себя центральный выступающий участок, имеющий вогнутую поверхность и выпуклую поверхность, и внешний фланцевый участок, окружающий выступающий участок,

при этом выступающий участок включает в себя образованный лазером элемент инициирования реверсирования, который контролирует давление, при котором упомянутый разрывной диск должен быть открыт для того, чтобы инициировать реверсирование вогнутости выступающего участка,

причем упомянутый элемент инициирования реверсирования содержит подвергнутую воздействия лазера область, расположенную на выступающем участке, имеющую толщину, которая является меньше, чем толщина выступающего участка, окружающего подвергнутую воздействию лазера область,

при этом выступающий участок дополнительно включает в себя подвергнутую воздействию лазера линию ослабления, которая проходит от подвергнутой воздействию лазера области по направлению к фланцевому участку, причем линия открывающей канавки соединена с линией ослабления через переходный сегмент.

25. Устройство по п. 24, в котором упомянутый переходный сегмент имеет, по существу, треугольную форму и образован, по меньшей мере, частично парой скошенных боковых граней.

26. Устройство по п. 15, в котором упомянутая подвергнутая воздействию лазера область имеет геометрический центр, который смещен от вершины выступающего участка.

27. Устройство для сброса избыточного давления, содержащее:

разрывной диск, включающий в себя центральный выступающий участок, имеющий вогнутую поверхность и выпуклую поверхность, и внешний фланцевый участок, окружающий выступающий участок, по меньшей мере, одна из вогнутой и выступающей поверхности

подверглась операции лазерного фрезерования, при которой, по меньшей мере, 75% от общей площади поверхности упомянутой, по меньшей мере, одной поверхности уменьшено за счет удаления материала диска с нее.

28. Устройство для сброса избыточного давления по п. 27, в котором упомянутая подвергнутая воздействию лазера область занимает, по существу, всю площадь поверхности упомянутой, по меньшей мере, одной поверхности.

29. Устройство для сброса избыточного давления по п. 27, в котором упомянутая подвергнутая воздействию лазера область проходит, по меньшей мере, на участок упомянутого внешнего фланцевого участка.

30. Устройство для сброса избыточного давления по п. 27, в котором упомянутый выступающий участок включает в себя С-образной формы линию открывающей канавки, образованную в нем, при этом упомянутая подвергнутая воздействию лазера область занимает, по существу, всю площадь упомянутой, по меньшей мере, одной поверхности, расположенной внутри от упомянутой линии открывающей канавки.

31. Устройство для сброса избыточного давления по п. 27, в котором упомянутый разрывной диск является разрывным диском реверсивного действия.

32. Устройство для сброса избыточного давления по п. 31, в котором упомянутый разрывной диск содержит элемент инициирования реверсирования, образованный в упомянутом выступающем участке, который контролирует давление, при котором упомянутый разрывной диск должен быть открыт для того, чтобы инициировать реверсирование вогнутости упомянутого выступающего участка.

33. Устройство для сброса избыточного давления по п. 32, в котором упомянутый элемент инициирования реверсирования образован внутри упомянутой подвергнутой воздействию лазера области.

34. Устройство для сброса избыточного давления по п. 32, в котором упомянутая подвергнутая воздействию лазера область образована только в одной из упомянутых вогнутой и выступающей поверхностях и упомянутый элемент инициирования реверсирования образован в противоположной поверхности от упомянутой подвергнутой воздействию лазера области.

35. Способ для производства устройства для сброса избыточного давления, содержащий этапы, в которых:

обеспечивают разрывной диск, сформированный из материала диска, и имеющий выступающий участок и внешний фланцевый участок, при этом выступающий участок включает в себя противоположные выпуклую и вогнутую поверхности;

проходят лазерным лучом по, по меньшей мере, одной из выпуклых и вогнутых поверхностей, таким образом, уменьшая толщину, по меньшей мере, 75% от общей площади поверхности упомянутой, по меньшей мере, одной поверхности за счет удаления материала диска с нее.

36. Способ по п. 35, в котором упомянутый разрывной диск является разрывным диском реверсивного действия.

37. Способ по п. 36, дополнительно содержащий образование элемента инициирования реверсирования в упомянутом выступающем участке, который контролирует давление, при котором упомянутый разрывной диск должен быть открыт для того, чтобы инициировать реверсирование вогнутости упомянутого выступающего участка.

38. Способ по п. 37, в котором упомянутый элемент инициирования реверсирования дополнительно образован внутри упомянутой подвергнутой воздействию лазера области.

39. Способ по п. 37, в котором упомянутая подвергнутая воздействию лазера область, образована только в одной из упомянутой вогнутой и выпуклой поверхностей и упомянутый элемент инициирования реверсирования образован в противоположной поверхности от упомянутой подвергнутой воздействию лазера области.

40. Способ по п. 35 дополнительно включает в себя образование линии открывающей канавки в упомянутом выступающем участке, причем упомянутая подвергнутая воздействию лазера область занимает, по существу, всю поверхность упомянутой, по меньшей мере, одной поверхности, находящейся внутри упомянутой линии открывающей канавки.