РАЗРЫВНОЙ ДИСК ОБРАТНОГО ДЕЙСТВИЯ С ПРИЗНАКОМ КОНТРОЛЯ ИЗГИБА Российский патент 2018 года по МПК F16K17/16 F16K17/40 

По настоящей заявке испрашивается приоритет на основании ранее поданной предварительной заявки на патент США №61/980,730, поданной 17 апреля 2014, содержание которой полностью включено здесь в качестве ссылки.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится в целом к разрывным дискам обратного действия с выполненными в них конструкциями контроля изгиба. Обычно конструкции контроля изгиба содержат одну или более ленточных зон из материала большей толщины, окруженных карманными зонами из материала меньшей толщины, в этих зонах материал диска был удален, предпочтительно путем процесса лазерной абляции. Ленточные зоны вместе с другими зонами большей толщины создают зоны с усиленными механическими свойствами, которые способствуют контролю давления внутреннего разрыва, а также выполнению реверсирования и разрыва диска после инициирования реверсирования изогнутой секции. Своды купола таких разрывных дисков являются независимыми, обеспечивая относительно простую конструкцию.

ОПИСАНИЕ ПРЕДШЕСТВУЮЩЕГО УРОВНЯ ТЕХНИКИ

Разрывные диски долгое время использовались для защиты трубопроводов и технологического оборудования от неблагоприятных с точки зрения давления условий, которые, не будучи проверенными, могли приводить к повреждению или выходу из строя оборудования. Разрывные диски изготавливали в широком диапазоне размеров и номинальных значений давления. Даже для разрывных дисков обычного размера, обычно обозначаемых диаметром изогнутой секции в случае дисков обратного действия, может потребоваться наличие диапазона эксплуатационных давлений внутреннего разрыва, чтобы отвечать требованиям различных конкретных применений. Например, для одно дюймового разрывного диска обратного действия в некоторых применениях может потребоваться значение давления внутреннего разрыва, составляющее 75 psi(фунтов на квадратный дюйм) (517,1 кПа). Однако, для других применений одно дюймового дискового разрывного диска обратного действия может понадобиться давление в 50 psi (344,7 кПа).

В традиционных разрывных дисках обратного действия имеются проблемы с надежным отключением в низкоэнергетических средах, особенно тех, в которых имеется соприкосновение диска с вязкими текучими средами. Цикл разрыва разрывного диска обратного действия начинается с реверсирования вогнутости изогнутой секции и продолжается разрывом или вырыванием материала диска, начинаясь в одной или более точке (точках), который распространяется вдоль заданной траектории, часто определенной линией разрыва. Прохождение по этим этапам требует постоянного подвода энергии. Обычно, исходный подвод энергии, приводящий к реверсированию вогнутости, осуществляется с помощью процесса нагнетания давления текучей среды в куполе диска до тех пор, пока он не станет механически неустойчивым. Как только диск начинает переворачиваться, он может продолжать получать энергию от текучей среды. Между тем энергия упругой деформации, сохраняемая в находящемся под давлением материале самого диска, может увеличить и ускорить переворачивание диска. Высвобождение и передача сохраненной энергии внутри металла, в свою очередь, может сильно повлиять на характеристики разрыва диска. Это высвобождение сохраненной энергии было названо эффектом «хлопка». Для того чтобы создать внутренние напряжения, чтобы произошел этот эффект «хлопка», изогнутая секция диска должна обладать формой, которая позволит диску деформироваться, одновременно сохраняя и затем высвобождая энергию, переданную ему от акта давления, не поглощая и не рассеивая эту энергию особенно за счет излишней пластической деформации. Как можно ожидать, в случаях с низким давлением, энергия, доступная для инициирования и поддержания полного цикла разрыва диска, является достаточно малой, что представляет собой весьма трудную задачу для проектирования разрывных дисков обратного действия, которые полностью разрываются в условиях низкого давления.

С точки зрения изготовления, достижение все более низких и низких давлений внутреннего разрыва для заданного размера дискового прерывателя может быть трудной задачей. В некоторых случаях низкие номинальные значения давления внутреннего разрыва могут быть достигнуты путем использования более тонких материалов диска или путем создания разрывных дисков из более мягких материалов, таких как никель или серебро. Более тонкие и более мягкие материалы более подвержены послепроизводственному повреждению за счет относительно осторожного обращения, такого какое может встретиться при упаковке и установке дисков.

Кроме того, использование более тонких и более мягких материалов может приводить к созданию дисков с более слабыми шарнирными зонами, то есть, зоны диска, которая закрепляет лепесток, созданный при разрыве изогнутой секции, к оставшейся изогнутой секции или фланцевой секции. Ослабленные шарнирные зоны увеличивают возможность нежелательней лепестковой фрагментации. Поэтому использование в какой-то момент более тонких и более мягких материалов для получения более низких давлений внутреннего разрыва становится в некоторой степени непрактичным.

Были предложены различные альтернативные способы для снижения давления, при которых диск определенного размера и толщины разрывается. Эти способы обычно включают в себя ослабление конструкционной целостности изогнутой секции диска. Например, в патенте США № 6,494,074 описан разрывной диск в сборе, у которого в выпуклой поверхности диска имеется углубление. Углубление создано путем деформирования изогнутой секции диска с использованием инструмента, которым с усилием надавливают на оборотную выпуклую поверхность разрывного диска. Форма, площадь и глубина углубления может быть избирательно изменена, для того чтобы достигнуть требуемой потери конструкционной целостности. Однако, при использовании этого способа диапазон давлений, который достигается для заданной толщины, с хорошим контролем и предсказуемостью давления внутреннего разрыва, является довольно ограниченным. В поисках достижения более низких давлений результат заключается в том, что используются более тонкие материалы, с вышеперечисленными проблемами, связанными с обращением и механическими характеристиками.

Диски с очень низкими давлениями были также разработаны как «композитные» конструкции, сделанные из двух или более элементов с образованием эффективного единого целого, сочетающего преимущества более тонких и более толстых, и/или более мягких и более твердых материалов для достижения требуемых характеристик. Например, тонкая не независимая уплотнительная мембрана может быть размещена в соединении с более толстой несущей мембраной, снабженной сквозными вырезами для выполнения разрыва. Эти диски обычно являются трудными для изготовления и установки по сравнению с дисками, конструкционным элементом которых является также уплотнительный элемент.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения предложено предохранительный ограничитель давления обратного действия. Предохранительное устройство, которое может быть в форме разрывного диска, содержит центральную изогнутую секцию, имеющую противоположные выпуклую и вогнутую стороны, и внешнюю фланцевую секцию, распложенную по периферии центральной изогнутой секции. По меньшей мере, одна из вогнутой и выпуклой сторон центральной изогнутой секции содержит, по меньшей мере, две карманные зоны. По меньшей мере две карманные зоны разделены, по меньшей мере, одной ленточной зоной, имеющей толщину материала больше, чем толщина материала, по меньшей мере, двух карманных зон. Ленточная зона включает в себя сегмент сужения, на котором начинается инициирование реверсирования вогнутости центральной изогнутой секции при помещении устройства в условия заданного избыточного давления. Сегмент сужения образован по меньшей мере частично соответствующими карманными сегментами карманных зон. Сегмент сужения имеет ширину, которая меньше, чем комбинированная ширина этих карманных сегментов. Согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения предложен способ снижения давления внутреннего разрыва предохранительного ограничителя давления обратного действия, такого как разрывной диск. Способ включает в себя создание предохранительного ограничителя давления обратного действия, включающего в себя центральную изогнутую секцию и наружную фланцевую секцию, расположенную на периферии центральной изогнутой секции. Центральная изогнутая секция содержит противоположные вогнутую и выпуклую стороны. Центральная изогнутая секция выполнена с возможностью реверсирования и разрыва при помещении устройства в условия первого избыточного давления. По меньшей мере две карманные зоны выполнены по меньшей мере на одной из выпуклой и вогнутой сторон, используя лазер для удаления из нее материала. По меньшей мере две карманные зоны разделены по меньшей мере одной ленточной зоной, у которой толщина материала больше, чем толщина материала у по меньшей мере двух карманных зон. Ленточная зона включает в себя сегмент сужения, на котором начинается инициирование реверсирования вогнутости центральной изогнутой секции при помещении устройства в условия избыточного давления. Сегмент сужения образован по меньшей мере частично соответствующими карманными сегментами карманных зон. Сегмент сужения имеет ширину, которая меньше, чем комбинированная ширина эти карманных сегментов. Предохранительное устройство, содержащее по меньшей мере две карманные зоны и ленточную зону ( зоны), выполненные в упомянутой центральной секции, сконфигурировано с возможностью реверсирования и разрыва при помещении устройства в условия второго избыточного давления, которое имеет меньшую магнитуду, чем при условии первого избыточного давления.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фигура 1 представляет собой вид в перспективе разрывного диска, имеющего признак контроля изогнутости согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;

Фигура 2 представляет собой вид крупным планом вогнутой стороны разрывного диска по фигуре 1, на которой был создан признак контроля вогнутости;

Фигура 3 представляет собой вид сверху разрывного диска по фигуре 1, на котором показана его вогнутая сторона;

Фигура 4 представляет собой вид разрывного диска по фигуре 3 в разрезе по линии 4-4;

Фигура 5 представляет собой вид разрывного диска по фигуре 4 в разрезе по линии 5-5;

Фигура 6 представляет собой вид сверху разрывного диска согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, в котором два лепестка образовались из изогнутой секции при разрыве диска;

Фигуры 7-12 представляют собой фрагментарные виды сверху разрывных дисков с признаком контроля изогнутости согласно альтернативным вариантам осуществления настоящего изобретения; и

Фигуры 13 и 14 представляют собой фрагментарные виды сверху разрывных дисков с признаком контроля изогнутости, содержащим множество ленточных сегментов, продолжающихся через вогнутую сторону изогнутой секции диска.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНОГО ВАРИАНАТА ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Как отмечено выше, диски с определенной минимальной толщиной материала обладают преимуществами с точки зрения изготовления и обращения. Для того чтобы воспользоваться выгодой, по отношению к этому компромиссный вариант был в отношении диапазона давлений внутреннего разрыва, который мог бы быть предложен для диска заданных размеров и толщины, и в частности минимального давления внутреннего разрыва диска. Варианты осуществления настоящего изобретения позволяют использовать преимущество от характеристик предпочтительного изготовления и обращения с более толстыми материалами диска, хотя в то же время позволяя достигнуть более широкого диапазона давлений разрыва. Кроме того, отмечено, что диски или другие описанные здесь предохранительные ограничители давления могут быть образованы единственным слоем по существу одинакового материала, в противоположность многоэлементным композитным или ламинированным конструкциям, изготовленным из двух или более слоев одного и того же материала или из различных материалов.

Возвращаясь опять к фигуре 1, проиллюстрирован предохранительный ограничитель 10 давления согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения. В частности, устройство 10 представляет собой разрывной диск обратного действия, имеющий центральную изогнутую секцию 12 и относительно плоскую внешнюю фланцевую секцию 14, расположенную по периферии изогнутой секции. Как наилучшим образом показано на фигурах 4 и 5, изогнутая секция 12 содержит вогнутую сторону 16 и выпуклую сторону 18. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предохранительный ограничитель 10 давления выполнен из относительно тонкого металлического листового материала, имеющего начальную толщину материала, до создания изогнутой секции, находящуюся в интервале от примерно 0,001 до примерно 0,008 дюймов (0,0254 мм до 0,2032 мм), в интервале от примерно 0,0015 до примерно 0,005 дюймов (от 0,0381 мм до 0,127 мм), или в интервале между примерно 0,002 до примерно 0,004 дюймов (от 0,0508 до 0,1016 мм). В конкретны вариантах осуществления настоящего изобретения предохранительный ограничитель 10 давления имеет центральную изогнутую секцию, диаметр которой составляет от примерно 0,5 до примерно 2 дюймов (от 12,7 мм до 50,8 мм), между от примерно 0,75 до примерно 1,5 дюймов (19,05 мм до 30,1 мм) или около 1 дюйма (25,4 мм).

Вогнутая сторона 16 содержит выполненные в ней две карманные зоны 20,22. В рамках объема данного изобретения находится также вариант выполнения карманных зон 20,22 на выпуклой стороне 18. Также в объем изобретения входит вариант выполнения изогнутой секции 12, содержащей множество карманных зон, выполненных на любой или обеих сторонах 16,18. Карманные зоны 20,22 содержат площадки на соответствующей стороне изогнутой секции 12, которые имеют уменьшенную среднюю толщину материала по сравнению со средней толщиной материала некоторых площадок, не включенные в карманные зоны.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения карманные зоны 20,22 содержат обработанные лазером площадки, на которых материал был удален из центральной изогнутой секции 12 посредством механической обработки лазером. Однако, в рамках объема настоящего изобретения находится вариант использования альтернативных средств для того чтобы достичь относительной разницы в толщине материала между карманными зонами и другими площадками изогнутой секции 12, которые лежат вне карманных зон. В особенно предпочтительных вариантах осуществления настоящего изобретения механическую обработку лазером осуществляют путем выбора рабочих параметров лазера, так что абляция материала диска происходит без изменения металлической зерновой структуры материала диска остающейся после операции, такой как зона термического влияния. Специалисты в данной области техники могут выбрать соответствующий лазер и рабочие параметры лазера в зависимости от многочисленных переменных, таких как состав материала диска, толщина диска, требуемое время обработки. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения используется пикосекундный лазер или фемтосекундный лазер, имеющие длину волны в части электромагнитного спектра, приближающейся к ультрафиолетовой части или рядом с инфракрасной частью спектра. В конкретных вариантах осуществления настоящего изобретения карманные зоны, из которых имеется по меньшей мере две, которые в сумме занимают больше, чем 5%,10%,15%,20%,25%,30%,50%,70%,80% или 90% площади по меньшей мере одной из вогнутой или выпуклой сторон 16,18.

Изогнутая секция 12 дополнительно содержит ленточную зону 24, расположенную в промежутке между и разделяющую карманные зоны 20,22. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения ленточная зона 24 содержит необработанную лазером площадку, на которой материал не был удален из изогнутой секции 12. Однако, объем настоящего изобретения охватывает вариант, в котором ленточная зона 24 является сама по себе обработанной лазером площадкой, из которой был удален материал, хотя и в меньшей степени по сравнению с карманными зонами 20,22. Таким образом, ленточная зона 24 обычно представляет собой среднюю толщину материала, которая больше, чем средняя толщина карманных зон 20,22. Эти разницы в толщинах материала наилучшим образом показаны на фигурах 4 и 5. Отмечено, что толщина материала в любой заданной точке внутри конкретной зоны на изогнутой секции 12 обычно может изменяться в зависимости от ее относительного положения по отношению к вершине изогнутой секции. Хотя изготовление предохранительного ограничителя 10 давления обычно начинается с заготовки относительно одинаковой толщины, создание изогнутой секции 12 может приводить к растягиванию и утончению материала, даже хотя не было никакого удаления материала. Обычно, материал диска бывает более тонким на вершине и будет слегка увеличиваться по толщине по мере приближения фланца 14. Поэтому всякий раз, когда речь идет о толщине материала в любой конкретной зоне или площадке устройства 10, средняя толщина материала на протяжении всей зоны обычно учитывает изменения, которые являются результатом операции изгиба. Кроме того, создание карманных зон 20,22 таким образом, чтобы избежать образования зон термического влияния, приводит в результате к карманным зонам с металлической зерновой структурой, которая по существу является такой же, что и металлическая зерновая структура ленточной зоны 24. Таким образом металлическая зерновая структура изогнутой секции 12 может быть по существу единообразной, при этом избегают создания зон с избыточной зерновой деформацией и остаточным напряжением, которые могут сократить срок службы устройства 10.

Как отмечено выше, в настоящем изобретении предложены пути расширения диапазона давлений внутреннего разрыва для предохранительных ограничителей давления определенного размера и толщины материала. В частности, в настоящем изобретении предложены способы уменьшения давления разрыва в предохранительном ограничителе давления обратного действия. Используя вариант осуществления настоящего изобретения по фигуре 1 в качестве примера, предложен предшественник устройства 10, который содержит необработанную лазером центральную изогнутую секцию 12, которая выполнена с возможностью реверсирования и разрыва при помещении устройства в условия первого избыточного давления. Различные карманные зоны 20,22 выполняют затем в изогнутой секции 12, в соответствии с описанной здесь операцией обработки лазером. Во время операции обработки лазером материал, образующий изогнутую секцию 12, удаляют посредством абляционного действия, приводящего в результате к созданию карманных зон, которые в свою очередь образуют, по меньшей мере частично, ленточную зону 24. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения операция обработки лазером уменьшает среднюю толщину материала устройства внутри карманных зон 20,22 до меньше чем 90%, меньше чем 75%, меньше чем 50% или меньше чем 35% от средней толщины ленточной зоны 24. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, особенно в тех, где устройство 10 выполнено из очень тонких материалов, операция лазерной обработки может приводить к образованию отметок на стороне диска, противоположной той, на которую лазер воздействовал. Получившееся в результате устройство 10 теперь содержит центральную изогнутую секцию 12, которая выполнена с возможностью реверсирования и разрыва при помещении устройства в условия второго избыточного давления, которое имеет более низкую магнитуду, чем условие первого избыточного давления.

На приводимой в качестве примера иллюстрации устройство 10 выполнено из исходного металлического листа толщиной примерно 0,002 дюйма (0,0508мм). Круглые заготовки вырезаны из этого исходного материала и затем изогнуты для создания предшественника устройства 10, имеющего центральную изогнутую секцию с диаметром 1 дюйм(25.4 мм). Изогнутая секция этого предшествующего устройству 10 устройства будет надежно реверсировать и разрываться (с помощью или без помощи сопровождающего ножа или зубчатой конструкции) при 50 psi (344,7 кПа). Однако, после создания карманных зон 20,22 и ленточной зоны 24 посредством операции лазерной обработки, приводящей к удалению материала из изогнутой секции 12, изогнутая секция будет надежно реверсировать и разрываться при уменьшенном давлении, таком как 2 psi (13,79 кПа). В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения есть возможность уменьшить давление внутреннего разрыва конкретного разрывного диска посредством способа по настоящему изобретению по меньшей мере на 25%,40%,50%,60% или 75%.

Карманные зоны 20,22 содержат множество удлиненных пальцев 26, которые продолжаются от центральных карманных сегментов 28, расположенных по соседству с ленточной зоной 24 по направлению к фланцевой секции 14. Пальцы 26 обычно имеют форму усеченного конуса, так что их ширина уменьшается по мере приближения фланцевой секции 14, и они заканчиваются концевыми сегментами 30. Два краевых сегмента 32, также продолжающиеся от каждого центрального карманного сегмента 28, взаимодействуют с образованием по меньшей мере частично краев ленточной зоны 24 и в промежутке между которым пальцы 26 продолжаются от центрального карманного сегмента 28. В отличие от пальцев 26, краевые сегменты 32 обычно увеличиваются по ширине от центрального карманного сегмента 28 по направлению к фланцу 14.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения карманные зоны 20,22 симметричны относительно линии симметрии, которая проходит через ленточную зону 24. Такая линия симметрии обычно обозначена линией 5-5 на фигуре 3. Линия симметрии в данном конкретном варианте осуществления настоящего изобретения проходит через вершину изогнутой секции 12. Ленточная зона 24 содержит расположенный на вершине или около вершины изогнутой секции 12 сужающийся сегмент 34 сужения, который связан или по меньшей мере частично образован карманными сегментами 28. В конкретных вариантах осуществления настоящего изобретения сегмент 34 сужения имеет ширину, которая меньше чем совокупная ширина карманных сегментов 28. Ширина сегмента 34 сужения определяется как самое узкое расстояние между карманными сегментами 28. Ширина карманных сегментов 28 определяется перпендикулярной к сегменту 34 сужения и ко-линеарной с измерением ширины сегмента сужения.

В других вариантах осуществления настоящего изобретения ширина сегмента 34 сужения составляет меньше чем 100%, меньше чем 75%, меньше чем 50%, меньше чем 25%, или меньше чем 10% от ширины по меньшей мере одного из карманных сегментов 28.

Ленточная зона 24 дополнительно содержит пару расширенных сегментов 36, распложенных с боков от сегмента 34 сужения. Расширенные сегменты 36 образованы по меньшей мере частично участками краевых сегментов 32. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения соотношение между сегментом 34 сужения и расширенными сегментами 36 составляет в пределах от 1:10 до примерно 1: 1,25, или между примерно от 1:5 до примерно 1:,1,5, или между от примерно 1:3 до примерно 1:2. Наличие сегмента 34 сужения на вершине или рядом с вершиной обеспечивает ослабленную зону на изогнутой секции 12, где может начинаться реверсирование диска при помещении изогнутой секции 12 в условия заданного избыточного давления. Однако, расширенные сегменты 36 обеспечивают усиленные механические свойства ленточной зоны 24, чтобы обеспечить достаточный «хлопок» изогнутой секции 12 во время реверсирования диска и процесса разрыва. Множество промежуточных сегментов 38, расположенных в промежутках между соседними пальцами 36 и в промежутках между пальцами 36 и краевым сегментами 32, также обеспечивают конструкционную целостность изогнутой секции 12. Промежуточные сегменты 38 обычно содержат зоны с увеличенной толщиной материала по сравнению с пальцами 36, которые могут быть обработаны лазером или не обработаны лазером. После реверсирования изогнутой секции 12 промежуточные сегменты 38 способствуют направлению и концентрированию энергии разрыва диска по направлению к концевым сегментам 30, обеспечивая посредством этого создание, насколько это возможно, широкой площади разрыва диска.

Как наилучшим образом показано на фигуре 2, линия разрыва 40, содержащая выемку 42 линии разрыва, выполнена в изогнутой секции 12, чтобы дополнительно содействовать разрыву диска. Однако, следует понимать, что линия разрыва 40 не обязательно присутствует во всех вариантах осуществления изобретения согласно настоящему изобретению и может быть опущена, если не будет являться необходимой для достижения полного разрыва диска. Линия 40 разрыва представляет собой С-образную конфигурацию и содержит два противоположных конца 44,46, которые образуют между собой шарнирную зону 48. Ленточная зона 24 пересекает и объединена с шарнирной зоной 48.

В проиллюстрированном на фигуре 2 варианте осуществления изобретения каждый из пальцев 26 заканчивается на концевом сегменте 30, расположенном по соседству с линией разрыва 40. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения концевые сегменты 30 не пересекаются с выемкой 42 линии разрыва. Другими словами, чтобы это обеспечить, во время обработки лазером вогнутой стороны 16, лазер не делает больше, чем это требуется, проходов по одной единственной точке на изогнутой секции 12. Однако в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения концевые сегменты 30 могут пересекаться с выемкой 42 линии разрыва, так что никакая не обработанная лазером зона не разделяет две конструкции. Во время разрыва устройства 10 путем разрывания изогнутой секции 12 вдоль линии разрыва образуется лепесток. Лепесток затем поворачивается вокруг шарнирной зоны 48, чтобы завершить разрыв устройства.

На фигуре 6 проиллюстрировано устройство 10 с отличающейся конфигурацией линии разрыва, выполненной с возможностью образования в результате многочисленных лепестков после разрыва изогнутой секции 12. Устройство 10 по существу идентично варианту осуществления изобретения, изображенному на фигурах 1-5, за исключением расположения и конфигурации линии разрыва. Линия разрыва 50 выполнена на вогнутой стороне 16 и содержит два дугообразных канала 52,54, расположенных снаружи карманных зон 20,22, и поперечный канал 56, который продолжается между ними. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения канал 56 может быть выполнен непрерывным с дугообразными каналами 52,54, хотя, как отмечено выше, следует принимать меры предосторожности, чтобы избегать непреднамеренного наложения проходов лазерного луча в точках пересечения между каналами, чтобы предотвратить удаление большего количества материала диска, чем это требуется. В других вариантах осуществления настоящего изобретения этот риск можно устранить путем конфигурирования линии разрыва 50 таким образом, чтобы радиальные концы 58,60 канала 56 были разнесены в пространстве от каналов 52,54 с помощью маленькой площадки обработанного лазером или необработанного лазером материала, имеющей большую толщину, чем толщина любого из соседних каналов.

Поперечный канал 56 продолжается вдоль ленточной зоны 24 и в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения проходит поверх вершины изогнутой секции 12. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения канал 56 делит пополам ленточную зону 24 и может выступать как линия симметрии по отношению к карманным зонам 20,22. Каналы 52,54 включают в себя разнесенные в пространстве концы 62,64, соответственно, которые образуют между собой шарнирные зоны 66. После реверсирования изогнутой секции 12 в ответ на неблагоприятные, с точки зрения давления, условия изогнутая секция 12 рвется вдоль линии разрыва 50, образуя таким образом два лепестка, каждый из которых поворачивается вокруг соответствующей шарнирной зоны 66 во время разрыва устройства 10.

Устройство 10 может быть выполнено с другими конфигурациями линии разрыва, что приводит после разрыва к образованию многочисленных лепестков. Например, линия разрыва может быть в форме двух или более пересекающихся линий, приводя в результате после разрыва к образованию трех, четырех, пяти или шести лепестков, каждый из которых поворачивается вокруг своей собственной соответствующей шарнирной зоны. Также в рамках объема изобретения по настоящему изобретению находится вариант выполнения линии разрыва, с целью избежать непосредственного наложения или пересечения с любой из карманных зон, образованных в соответствующих выпуклой или вогнутой стороне изогнутой секции. Таким образом, в таких вариантах осуществления настоящего изобретения каждый получающийся в результате лепесток может содержать свою собственную карманную зону или совсем не содержать таковой. В других вариантах осуществления настоящего изобретения линия разрыва может проходить или пересекать карманную зону. В таких вариантах осуществления настоящего изобретения сегмент канала линии разрыва, который перекрывает карманную зону, может иметь уменьшенную толщину по сравнению с толщиной карманной зоны.

На фигурах 7-14 проиллюстрированы дополнительные варианты осуществления настоящего изобретения. В целом эти варианты осуществления настоящего изобретения разделяют с описными выше вариантами осуществления настоящего изобретения по фигурам 1-6, многочисленные признаки, такие как наличие по меньшей мере одной ленточной зоны и по меньшей мере двух карманных зон. В целях простоты описания предполагается, что все проиллюстрированные конструкции выполнены на выгнутой стороне изогнутой секции предохранительного ограничителя давления; однако понятно, что конструкции могут быть выполнены и на выпуклой стороне, если потребуется. Кроме того, описание этих вариантов осуществления настоящего изобретения в большой степени направлено на признаки соответствующих вариантов осуществления изобретении, которые являются специфическими для вариантов осуществления настоящего изобретения по фигурам 1-6. Относительно признаков по фигурам 7-14, которые являются общими с вариантами осуществления изобретения по фигурам 1-6, вышеприведенные описания этих признаков могут быть применены и к вариантам осуществления настоящего изобретения по фигурам 7-14.

Возвращаясь к фигуре 7, проиллюстрирован предохранительный ограничитель давления 68 с единственным лепестком. Устройство 68 показано без отдельной линии разрыва. Каждая карманная зона 70,72 включает в себя описанный сегмент 74,76, соответственно, который объединен с каждым карманом. Каждая карманная зона включает в себя множество радиально продолжающихся пальцев 78, некоторые из которых пересекаются с сегментами 74,76. После реверсирования изогнутой секции устройства 68, устройство разрывается вдоль сегментов 74,76 и поворачивается вокруг шарнирной зоны 80. Каждая карманная зона 70,72 содержит карманные сегменты 71, которые образуют по меньшей мере частично сегмент сужения 73 ленточной зоны 75.

На фигуре 8 также показан одно лепестковый предохранительный ограничитель 82 давления обратного действия, имеющий выполненные в нем карманные зоны 84,86, которые образуют между собой ленточную зону 88. Карманные зоны 84,86 обычно окружают множество необработанных лазером зон 90, которые имеют круглую форму. Зоны 90 продолжают друг друга и создают площадки повышенной жесткости для изогнутой секции устройства 82. Ленточная зона 88 содержит центрально расположенный сегмент сужения 92, который расположен рядом с вершиной, но не перекрывает вершину изогнутой секции. Кроме того, безопасная для зоны 94 круглой формы, которая перекрывает и может быть концентричной с вершиной изогнутой секции и сегментом 92 сужения, ленточная зона полосы обычно содержит конфигурацию усеченного конуса, который является самым широким рядом с шарнирной зоной 96 и самым узким в направлении движения от шарнирной зоны. Устройство 82 также включает в себя С-образную линию разрыва 95, концы которой помогают образовать шарнирную зону 96.

На фигурах 9 и 10 показаны альтернативные варианты осуществления настоящего изобретения. Эти варианты являются очень похожими один на другой с несколькими вариациями в конфигурациях карманных зон и ленточной зоны. Возвращаясь сначала к фигуре 9, предохранительный ограничитель 97 давления содержит карманные зоны 98,100, включающие в себя карманные сегменты 99. Внутри каждой карманной зоны содержится множество необработанных лазером площадок или островов 102. Острова 102 имеют форму груши, при этом сужающийся участок груши указывает в направлении центра изогнутой секции, а самый широкий участок расположен по направлению к внешней фланцевой секции устройства. Ленточная зона 104 сконфигурирована подобным образом что и ленточная зона 88 варианта осуществления изобретения, показанного на фигуре 8; однако края карманных зон 98,100 создают четко очерченный сегмент 106, который продолжается в направлении шарнирной зоны 108. Дополнительно, карманные сегменты 99 образуют, по меньшей мере частично, сегмент сужения 109. С-образная линия разрыва 110 также выполнена и способствует образованию шарнирной зоны 108.

Вариант осуществления настоящего изобретения, показанный на фигуре 10, как отмечено выше, имеет много общего с вариантом осуществления изобретения по фигуре 9. На фигуре 10 проиллюстрирован предохранительный ограничитель 112 давления, содержащий карманные зоны 114,116, причем каждая содержит множество островов 118. Карманные зоны 114,116 также содержат центральные карманные сегменты 119. Однако, острова 120, которые расположены самыми ближними к шарнирной зоне 122, не полностью окружены своими соответствующими карманными зонами. Наоборот, острова 120 содержат необработанные лазером площадки, которые прилегают к шарнирной зоне 122. Ленточная зона 124 также имеет 2 «моркововидную» форму с сегментом сужения 125, который образован по меньшей мере частично карманными сегментами 119. Устройство 112 также показано, как имеющее С-образную линию разрыва 125, концы которой помогают образовать шарнирную область 122.

Варианты осуществления настоящего изобретения по фигурам 11 и 12, дополнительно разработанные на основе варианта осуществления настоящего изобретения, изображенного на фигуре 10. На фигуре 11 предохранительный ограничитель 126 давления содержит карманные зоны 128,130, выполненные в его центральной изогнутой секции. Эти карманные зоны почти идентичны карманным зонам 114,116 по варианту осуществления настоящего изобретения, показанному на фигуре 10, за исключением того, что края, образующие ленточную зону 132, были модифицированы, так что ленточная зона полосы более близко напоминает ленточную зону 24 варианта осуществления изобретения по фигурам 1-6. В частности, суженный сегмент сужения 134 ленточной 132 был расположен на вершине или ближе к вершине изогнутой секции, чем сегмент сужения 92 в варианте осуществления настоящего изобретения, показанном на фигуре 8.

Вариант осуществления настоящего изобретения по фигуре 12 также очень похож на вариант осуществления настоящего изобретения, показанный на фигуре 11. Предохранительный ограничитель 136 давления содержит карманные зоны 138,140, выполненные в его центральной изогнутой секции. Эти карманные зоны почти идентичны карманным зонам 128,130 варианта осуществления настоящего изобретения, показанного на фигуре 11, за исключением того, что края карманных зон были модифицированы, с тем чтобы создать клинообразные разрывные островные конструкции 142, расположенные проксимально к шарнирной зоне 144. Ленточная зона 146 также очень похожа по конфигурации на ленточную зону 132, как проиллюстрировано на фигуре 11, за исключением того, что ширина ее была в целом сужена по существу вдоль всей длины, включая самый узкий сегмент 147 сужения.

На фигурах 13 и 14 проиллюстрированы дополнительные варианты осуществления предохранительного ограничителя давления в соответствии с настоящим изобретением, имеющие разные конфигурации карманных зон карманов и ленточной зоны, по сравнению с вариантами осуществления настоящего изобретения, описанными выше. На фигуре 13 показан предохранительный ограничитель давления 148 обратного действия, содержащий внешнюю фланцевую секцию 150 и центральную изогнутую секцию 152. На стороне, например, на вогнутой стороне, изогнутой секции 152 выполнены три дугообразных ленточных зоны 154,156,158 и множество карманных зон 160,162,164,166. Понятно, что эти ленточные и карманные зоны могут быть размещены другим образом, не выходя за рамки объема настоящего изобретения. Например, изогнутая секция может содержать единственную дугообразную (на виде сверху) ленточную зону или она может содержать две или более дугообразных ленточных зоны. Подобным образом, изогнутая секция может содержать некоторое число карманных зон. Однако, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, каждая ленточная зона образована, по меньшей мере частично, краями двух соседних карманных зон. Кроме того, как и в описанных выше вариантах осуществления настоящего изобретения, карманные зоны обычно содержат площадки предохранительного ограничителя давления, которые имеют среднюю толщину материала, которая меньше, чем средняя толщина материала ленточных зон.

Каждая из ленточных зон 154,156,158 содержит два разнесенных в пространстве концевых сегмента 168, связанных между собой центральной кривой секцией 170, которая продолжается по направлению к вершине центральной изогнутой секции 152. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения кривая секция 170 по своей конфигурации подобна описанным выше сегментам сужения, поскольку он тоже представляет собой суженный сегмент соответствующей ленточной зоны и образует точку, в которой начинается инициирование реверсирования изогнутой секции. Ленточные зоны 154,156,158 содержат площадки с усиленными механическими свойствами внутри изогнутой секции 152, которые обеспечивают эффект «хлопка» после разрыва изогнутой секции. Карманная зона 160 содержит самую широкую карманную зону с точки зрения площади и включает в себя три плечевых сегмента 172,174,176, которые продолжаются радиально от центрального сегмента 178, который проходит через вершину и накрывает вершину изогнутой секции 152. Карманные зоны 162,164,168 расположены в целом снаружи соответствующих ленточных зон и имеют отдельные площадки, меньше чем площадки центральной карманной зоны 160. Как проиллюстрировано, карманные зоны 162,164,166 имеют продолговатую форму, заканчивающуюся на краевых зонах 180,182, соседних с концевыми сегментами 168.

Хотя изогнутая секция 152 не показана как снабженная линией разрыва, она находится в рамках объема настоящего изобретения для некоторого числа конфигураций линии разрыва, таких как те, что описаны ранее, и подлежат добавлению, если будет сочтено целесообразным для достижения определенных характеристик разрыва. Такие линии могут быть ограничены необработанными лазером площадками изогнутой секции 152 или могут продолжаться полностью или частично через различные карманные зоны.

На фигуре 14 проиллюстрирован еще другой вариант осуществления настоящего изобретения, в котором предохранительный ограничитель давления 184 содержит множество дискретных карманных зон 186,188,190, выполненных в центральной изогнутой секции 192 устройства. Карманные зоны отделены друг от друга посредством ленточной зоны 194, содержащей ленточные сегменты 196,198,200, продолжающиеся от центральной ленточной зоны 201, расположенной на вершине или рядом с вершиной изогнутой секции 192. Каждый из ленточных сегментов отделяет одну из карманных зон от другой карманной зоны, и они расходятся от центральной ленточной зоны 202 по направлению к внешней фланцевой секции 204. Каждый из ленточных сегментов 196,198,200 содержит сегмент сужения 205, который представляет собой суженный участок ленточного сегмента и, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, образует точку, в которой начинается инициирование реверсирования изогнутой секции.

Карманные зоны 186,188,190 разделяют некоторые общие признаки с карманными зонами 20,22 на фигуре 1. Например, каждая из карманных зон 186,188,190 содержит множество пальцев 206, продолжающихся от центрального карманного сегмента 108 наружу по направлению к фланцевой секции 204. Пальцы 206 также отделены друг от друга с помощью необработанных лазером промежуточных сегментов 210. Центральные карманные сегменты 208 также служат для образования по меньшей мере частично сегментов 205 сужения.

Устройство 184 также показано снабженным С-образной линией разрыва 212, концы которой образуют шарнирную зону 214, которая обычно сосна с ленточным сегментом 198. В рамках объема настоящего изобретения находится выполнение устройства 184, которое содержит альтернативные конфигурации линии разрыва. Например, устройство 184 могло бы быть легко модифицировано, чтобы придать трех лепестковую конфигурацию путем размещения линии разрыва, содержащей три сегмента, каждый из которых продолжается через соответствующий ленточный сегмент. Соответствующие шарнирные зоны могут быть затем образованы между пальцами 206 соответствующей карманной зоны.

Ранее приведенное описание вариантов осуществления согласно настоящему изобретению было дано в качестве примера по своей природе и не предназначено ограничивать весь объем изобретения. Можно легко понять, что признаки из различных вариантов осуществления настоящего изобретения могут быть скомбинированы или адаптированы к функции вместе с признаками других вариантов осуществления настоящего изобретения. Кроме того, различные показанные карманные и ленточные зоны также могут быть модифицированы, чтобы обеспечить требуемые характеристики реверсирования и разрыва.

Группа изобретений относится к устройству сброса избыточного давления обратного действия и к способу уменьшения давления внутреннего разрыва заявленного устройства. Устройство содержит: центральную изогнутую секцию, имеющую противоположные вогнутую и выпуклую стороны; и внешнюю фланцевую секцию, расположенную вокруг периферии упомянутой центральной изогнутой секции. Одна из упомянутых вогнутой и выпуклой сторон центральной изогнутой секции содержит две карманные зоны. Две карманные зоны отделены с помощью ленточной зоны, имеющей толщину материала больше, чем толщина материала упомянутых двух карманных зон. Ленточная зона содержит сегмент сужения, в котором начинается реверсирование вогнутости упомянутой центральной изогнутой секции после помещения упомянутого устройства в условия заданного избыточного давления. Упомянутый сегмент сужения образован частично с помощью соответствующих карманных сегментов карманных зон, причем сегмент сужения имеет ширину, которая меньше, чем комбинированная ширина карманных сегментов. Техническим результатом является упрощение изготовления и установки, а также достижение более низкого диапазона давления. 2 н. и 25 з.п. ф-лы, 14 ил.

1. Устройство сброса избыточного давления обратного действия, содержащее: центральную изогнутую секцию, имеющую противоположные вогнутую и выпуклую стороны; и внешнюю фланцевую секцию, расположенную вокруг периферии упомянутой центральной изогнутой секции, причем по меньшей мере одна из упомянутых вогнутой и выпуклой сторон центральной изогнутой секции содержит по меньшей мере две карманные зоны; при этом по меньшей мере две карманные зоны отделены с помощью ленточной зоны, имеющей толщину материала больше, чем толщина материала упомянутых по меньшей мере двух карманных зон, при этом ленточная зона содержит сегмент сужения, в котором начинается реверсирование вогнутости упомянутой центральной изогнутой секции после помещения упомянутого устройства в условия заданного избыточного давления, причем упомянутый сегмент сужения образован по меньшей мере частично с помощью соответствующих карманных сегментов карманных зон, причем сегмент сужения имеет ширину, которая меньше, чем комбинированная ширина карманных сегментов.

2. Устройство по п.1, в котором по меньшей мере две карманные зоны содержат обработанные лазером площадки, на которых из центральной изогнутой секции был удален материал.

3. Устройство по п.2, в котором по меньшей мере две карманные зоны содержат металлическую зерновую структуру, которая по существу является такой же, что и металлическая зерновая структура поясной зоны.

4. Устройство по п.1, в котором каждая по меньшей мере из двух карманных зон содержит один или более удлиненных пальцев, которые продолжаются от упомянутых карманных сегментов по направлению к внешней фланцевой секции.

5. Устройство по п.4, в котором по меньшей мере один из упомянутых пальцев уменьшается по ширине по мере приближения к внешней фланцевой секции.

6. Устройство по п.4, в котором по меньшей мере один из каждых упомянутых пальцев заканчивается рядом с линией разрыва, выполненной в изогнутой секции.

7. Устройство по п. 1, в котором по меньшей мере две карманные зоны являются симметричными относительно линии симметрии, которая продолжается через ленточную зону.

8. Устройство по п. 1, в котором сегмент сужения расположен на вершине или рядом с вершиной центральной изогнутой секции.

9. Устройство по п. 8, в котором по меньшей мере две скомбинированные карманные зоны занимают по меньшей мере 5% площади упомянутой по меньшей мере одной стороны.

10. Устройство по п.1, в котором каждая из упомянутых по меньшей мере двух карманных зон содержит два или более удлиненных пальца, которые продолжаются от карманного сегмента по направлению к внешней фланцевой секции.

11. Устройство по п.1, в котором ленточная зона содержит необработанную лазером площадку, в которой из центральной изогнутой секции не был удален материал.

12. Устройство по п.1, в котором центральная изогнутая секция содержит С-образную линию разрыва, выполненную в ней, причем упомянутая линия разрыва содержит противоположные концы, которые образуют между собой шарнирную область и вокруг которой лепесток, образовавшийся посредством разрывания центральной изогнутой секции вдоль линии разрыва, поворачивается во время разрыва упомянутого устройства.

13. Устройство по п.12, в котором ленточная зона пересекает шарнирную зону.

14. Устройство по п.1, в котором центральная изогнутая секция содержит линию разрыва, по меньшей мере один участок которой продолжается вдоль ленточной зоны и выполнен с возможностью образования по меньшей мере двух шарнирных зон, вокруг которых по меньшей мере два соответствующих лепестка, образованные посредством разрывания центральной изогнутой секции вдоль линии разрыва, поворачиваются во время разрыва упомянутого устройства.

15. Устройство по п. 14, в котором линия разрыва делит пополам ленточную зону.

16. Устройство по п.1, в котором центральная изогнутая секция содержит по меньшей мере три карманных зоны.

17. Устройство по п.16, в котором ленточная зона содержит по меньшей мере три ленточных сегмента, каждый из которых отделяет одну из упомянутых карманных зон от другой из упомянутых карманных зон.

18. Устройство по п.17, в котором ленточные сегменты расходятся от центральной ленточной зоны, расположенной на вершине или рядом с вершиной центральной изогнутой секции, по направлению к внешней фланцевой секции.

19. Устройство по п.16, в котором одна из упомянутых карманных зон перекрывает вершину центральной изогнутой секции.

20. Устройство по п.19, в котором центральная изогнутая секция содержит по меньшей мере две дугообразные ленточные зоны.

21. Устройство по п. 20, в котором каждая из упомянутых дугообразных ленточных зон содержит два разнесенных в пространстве на некоторое расстояние концевых сегмента, связанных между собой центральной кривой секцией, которая продолжается по направлению к вершине центральной изогнутой секции.

22. Способ уменьшения давления внутреннего разрыва устройства сброса избыточного давления обратного действия, в котором осуществляют: выполнение устройства сброса избыточного давления обратного действия, содержащего центральную изогнутую секцию и наружную фланцевую секцию, расположенную вокруг периферии центральной изогнутой секции, причем центральная изогнутая секция содержит противоположные вогнутую и выпуклую стороны, при этом центральная изогнутая секция выполнена с возможностью реверсирования и разрыва при помещении упомянутого устройства в условия первого избыточного давления; и выполнение по меньшей мере двух карманных зон по меньшей мере в одной из упомянутых вогнутой и выпуклой сторон, используя лазер для удаления из нее материала, причем упомянутые по меньшей мере две карманные зоны отделены ленточной зоной с толщиной материала, большей, чем толщина материала по меньшей мере двух карманных зон, причем упомянутая ленточная зона включает в себя сегмент сужения, в котором начинается инициирование реверсирования вогнутости центральной изогнутой секции после помещения устройства в условия заданного избыточного давления, причем сегмент сужения образован по меньшей мере частично с помощью соответствующих карманных сегментов, причем сегмент сужения имеет ширину, которая меньше, чем комбинированная ширина упомянутых карманных сегментов; в котором предохранительный ограничитель давления, содержащий по меньшей мере две карманные зоны и образованную в центральной секции ленточную зону, выполнен с возможностью реверсирования и разрыва после помещения упомянутого устройства в условия второго избыточного давления, которое имеет более низкую магнитуду, чем при упомянутом условии первого избыточного давления.

23. Способ по п.22, в котором дополнительно создают выемку линии разрыва в упомянутой центральной изогнутой секции с использованием лазера.

24. Способ по п.22, в котором этап создания упомянутых по меньшей мере двух карманных зон содержит уменьшение средней толщины материала устройства внутри упомянутых карманных зон до меньше чем 90% от средней толщины упомянутой ленточной зоны.

25. Способ по п.22, в котором этап создания по меньшей мере двух карманных зон не приводит в результате к образованию зон термического влияния внутри материала устройства.

26. Способ по п.22, в котором по меньшей мере две карманные зоны выполнены на вогнутой стороне центральной изогнутой секции.

27. Способ по п.22, в котором этап создания по меньшей мере двух карманных зон приводит в результате к образованию отметок на противоположной, необработанной лазером стороне центральной изогнутой секции.