CN105026287B - 带具有盘打开和防碎裂控制结构的激光形成的弱化线的破裂盘 - Google Patents

带具有盘打开和防碎裂控制结构的激光形成的弱化线的破裂盘 Download PDF

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Abstract

提供一种破裂盘(10)，包括形成在其至少一个表面内的打开线(16)。打开线(16)通过盘表面的激光加工而形成，并包括至少一个盘打开控制特征(20)。盘打开控制特征(20)可以是构造成辅助盘(10)的初始破裂的打开启动特征。或者，打开控制特征(20)可以是防碎裂特征，该防碎裂特征构造成分散作用在盘(10)上的能量，从而防止盘打开时形成的瓣片的分离。

Description

带具有盘打开和防碎裂控制结构的激光形成的弱化线的破 裂盘
发明背景
发明领域
本发明总体涉及具有激光形成的打开线的破裂盘，激光形成的打开线包括一个或多个盘打开控制结构。各盘打开控制结构可包括防碎裂特征或打开启动特征。这些结构提供对盘的打开特性的更大控制。具体来说，打开启动特征提供对破裂盘的发生初始破裂的部分增加的控制，并可利用防碎裂特征来降低盘打开时所形成的瓣片分离的可能性。
现有技术的描述
有时也称为刻痕线的打开线已经被用于破裂盘一段时期，以限定盘在暴露于预定过压条件时打开的区域。打开期间，破裂盘在打开线处撕裂，以形成在过压条件的力下绕一个或多个相应的铰链区域枢转的一个或多个瓣片，从而允许受压流体流过打开的盘。
刻划线通常通过使用金属刻划模具形成。当使用金属刻划模具形成刻划线时，模具挤压并加工硬化盘金属，因此改变金属的晶粒结构。该加工硬化可增加金属的脆性并形成应力区域。脆性和应力区域由于疲劳裂纹和应力腐蚀而限制压力释放装置的寿命。此外，如果在刻痕过程期间盘本身磨损且必须定期更换，则难以在盘制造时对刻痕深度实现高度控制。缺少控制给予盘打开性能一定程度的不可预测性。
为了避免模具刻划的问题，已经设计了替代工艺来形成破裂盘绕其打开的线。美国专利第7,600,527号中描述了一种这样的工艺，其公开了通过电解抛光法形成弱化线。在该工艺中，破裂盘设有一层抗蚀材料。然后使用激光去除抗蚀材料的对应于所需弱化线的部分。接着，盘经受电解抛光操作以从盘的表面去除金属，由此形成具有所需深度的弱化线。但是，控制电解抛光弱化线的宽度会有困难，尤其是如果盘材料相对厚且需要延长的电解抛光时间以实现所需的线深度时。该特性会限制使用该方法形成更复杂结构的能力，更复杂结构包括彼此靠近的多条沟道。
还已提出直接使用激光来在破裂盘内加工弱化线。美国专利申请公开2010/0140264和2010/0224603是这方面的示例。但这些文献采用常规的弱化线构造，只要弱化线包括可限制对于特定厚度的盘可形成的破裂压力范围的、形成在盘的一面内的相对长、连续的沟道即可。
发明内容
本发明克服多个上述缺点并提供打开线的形成，该打开线包括盘打开控制特征，该盘打开控制特征旨在增强对诸如破裂盘的压力释放装置的打开特性的控制。根据本发明的一实施例，提供一种包括破裂盘的过压释放装置。该破裂盘包括具有相对表面的中央部分以及与中央部分为围绕关系的外部凸缘部分。激光形成的打开线形成在破裂盘内、特别是在某些实施例中在中央部分中，该激光形成的打开线至少部分地限定过压释放区域。激光形成的打开线包括一个或多个打开线部段和一个或多个激光形成的打开控制特征。一个或多个打开线部段包括从两表面中的一个朝向另一个表面穿入盘的沟槽。一个或多个打开控制特征至少部分地由一对激光形成的侧边缘限定。这些激光形成的侧边缘沿打开线部段中至少一个的方向朝向彼此会聚。
根据本发明的另一实施例，提供一种在压力释放装置内形成打开线的方法。提供压力释放装置，该压力释放装置包括包括具有相对表面的中央部分以及与中央部分为围绕关系的外部凸缘部分。通过将激光束在多次激光穿过时在中央部分上经过而在中央部分内形成打开线。每次经过遵循预定激光路径，且每次经过可操作成通过激光消融从中央部分选择性地移除材料，由此形成沟道。所形成的打开线包括一个或多个打开线部段和一个或多个打开控制特征。多个激光路径中的每个的至少一部分与至少一个另一激光路径的至少一部分间隔开，以使得通过激光消融在每个路径上形成的沟道至少部分地或完全重叠在通过激光消融在另一激光路径上形成的沟道上。多个激光路径保持大致恒定间隔和沟道重叠程度的各部分对应于一个或多个打开线部段。至少一个激光路径的至少一部分从一个或多个其它激光路径发散。各激光路径的发散部分对应于一个或多个打开控制特征。
附图说明
图1是具有激光加工的打开线的反向作用破裂盘的凸面的等轴立体图，激光加工打开线包括激光形成的打开控制特征；
图2是图1的反向作用破裂盘的凸面的等轴立体图；
图3是图1的反向作用破裂盘的凸面的平面图；
图4是图1的破裂盘的激光形成的打开控制特征的放大局部视图；
图5是沿线5-5截取的图4的破裂盘的隆起部的局部剖视图；
图6是激光形成的打开控制特征的替代实施例的放大局部视图；
图7是沿线7-7截取的图6的破裂盘的隆起部的局部剖视图；
图8是图1的破裂盘和具有盘打开齿的示例破裂盘支承环的放大立体图，盘打开齿构造成与打开线的打开启动特征配合；
图9是具有大致C形打开线的破裂盘的凹面的等轴立体图，该打开线包括打开启动特征和形成在打开线的端部区域内的一对防碎裂特征；
图10是图9的破裂盘、且具体是防碎裂特征的放大剖视图；
图11是具有交叉图案的打开线的破裂盘的另一实施例的立体图，交叉图案的打开线具有设置在靠近凸缘部分的、打开线部段的端部区域处的防碎裂特征；
图12是反向作用破裂盘的另一实施例的凹面的局部立体图，反向作用破裂盘包括反向启动特征以及类似于图1所示的激光形成的打开线；
图13是图12的破裂盘、且具体是图12的打开启动特征的放大局部视图；
图14是穿过剖面线14截取的图13的破裂盘的剖视图；
图15是沿线15截取的图13的破裂盘的剖视图；
图16是沿线16截取的图13的破裂盘的剖视图；
图17是沿线17截取的图13的破裂盘的剖视图；
图18是根据本发明替代实施例的破裂盘的凸面的平面图；
图19是图18的破裂盘的打开启动特征的放大局部视图；
图20是图18的破裂盘的防碎裂特征的放大局部视图；
图21是具有交叉图案的打开线的另一破裂盘实施例的立体图，交叉图案的打开线具有设置在打开线部段的端部区域处的防碎裂特征；
图22是位于盘的隆起部分顶点处的多边形凹陷区域的放大局部视图；
图23是具有5瓣式打开线构造的另一破裂盘实施例的立体图，5瓣式打开线构造具有设置在打开线部段的端部区域处的防碎裂特征；
图24是位于盘的隆起部分顶点处的多边形凹陷区域的放大局部视图；以及
图25是根据本发明另一实施例制造的打开启动特征的放大局部视图；
图26和27是根据本发明形成的替代的防碎裂特征实施例的放大剖视图；
图28是具有交叉图案的打开线的另一破裂盘实施例的立体图，交叉图案的打开线包括位于盘的中央部分中心处的打开启动特征；以及
图29是图28的破裂盘的中央部分的沿打开线部段之一的切开图。
具体实施方式
以下详细描述涉及本发明的各示例实施例。各实施例用于足够详细地描述本发明的各方面以使本领域的技术人员能够实践本发明。可利用其它各实施例并可进行更改而不偏离本发明的范围。因此，不应以限定的意义来理解以下详细描述。
本发明总体涉及压力释放装置、具体是破裂盘，包括激光加工出的打开线，该打开线包括至少一种类型的盘打开控制特征。该盘打开控制特征可用于辅助盘打开启动或防止盘打开时形成的瓣片的碎裂。
现转向附图，且具体是图1，反向作用的破裂盘10具有由外部凸缘部分14所围绕的中央隆起部分12。但应理解，盘10可以是任何类型的破裂盘，包括隆起的向前作用的破裂盘或平坦或未隆起的破裂盘。盘10可由包括各种金属在内的任何材料构成，诸如不锈钢、哈氏合金、因科镍合金、钛和镍。打开线16使用激光加工方法形成在隆起部分12内。本领域技术人员能够根据诸如盘材料、盘厚度和所需处理时间的多个变量选择适当的激光器和激光操作参数。在某些实施例中，理想的是选择激光器和激光操作参数来避免在隆起部分12内形成热影响区域，因为这会导致不可预测的盘反向和打开特性。因此，激光形成的打开线16内或邻近打开线的金属的晶粒结构与隆起部分12的其余部分基本相同。
如图2和3所示，打开线16呈大致C形并形成在隆起部分12的凹面18内。但应理解，本发明的其它各实施例可包括打开线16的其它图案。这种替代图案包括交叉图案(见图13)，以及包括2012年10月31日提交的美国专利申请第61/720,800号中所描述构造的不连续或“虚线”打开线，上述专利申请全文以参见的方式纳入本文。打开线16用于至少部分地限定过压释放区域，在破裂盘10打开时，过压释放区域允许加压流体流过该盘。打开线16包括与由间隔开的终端区域24、25限定的铰接区域22相对定位的激光形成的打开控制特征20。在盘10打开时，通过在打开线16处撕开隆起部分12而形成的所得瓣片绕铰接部分22枢转，以允许过压状态的释放。盘10包括过渡区域27，过渡区域27将隆起部分12与外部凸缘部分14互连。在某些实施例中，且具体在各图中所示那些实施例中，打开线16位于过渡区域27内侧。但打开线16全部或部分地形成在盘10的任何部分上、包括在过渡区域27和外部凸缘部分14上和/或横跨这些部分也在本发明的范围内。打开线16的具体位置可根据盘10的具体应用而变化。
在图1-5所示的实施例中，打开控制特征20包括打开启动特征，该打开启动特征构造成在暴露于过压条件时辅助隆起部分12的打开。如下文更详细解释的，打开控制部分20尤其适于结合构造成在隆起部分12反向时触发盘材料撕裂的设备、诸如具有盘配合齿的支承环来使用，但并不总是需要如此。如图4和5清楚示出的，打开控制特征20包括多个间隔开的激光形成的沟道26-36。沟道26、28、30朝向彼此会聚(沿朝向端部区域25的方向)并最终并入打开线部段38。沟道26和30分别包括部分地限定打开控制特征20的边缘29、31。同样，沟道32和36分别包括部分地限定打开控制特征20的边缘33、35。部段38包括从凹面18朝向凸面42延伸的单个沟槽40。同样，沟道32、34、36朝向彼此会聚(沿朝向端部区域24的方向)到打开线部段44内。部段44也包括类似于沟槽40的单个沟槽46。
在图4所示的实施例中，构成打开控制特征20的各沟道是不连续的，每个沟道具有相应的端部48-58。每个端部与另一相应的端部由未受激光作用的区域60分开。例如，端部48与端部54直接相对定位，两个端部由未受激光作用的区域60分开。对于端部对50、56以及52、58亦然。
图6和7示出具有稍微更改构造的打开控制特征20a。沟道48和54与图4的实施例基本上相同。但，其余的沟道对28、34和30、36通过相应的弯形部分62、64互连。弯形部分62、64具有沿隆起部分12的中心方向延伸的曲率，大致与打开线部段38、44的曲率相反。
在某些实施例中，破裂盘10构造成与图8中的支承环66一起使用。支承环66包括具有中央孔70的环形体68。环形体68还包括齿72和铰接支承部74，两者都朝向孔70大致向内突出。齿72构造成在暴露于过压条件之后隆起部分12反向时与打开控制特征20配合。具体来说，齿72构造成在一个或多个沟道26-36处或紧邻处与隆起部分12接触。对于特定的过压事件，隆起部分12的反向前进会难以预测或精确控制，对常规的单沟道打开线，不能总是确保齿72在打开线处与隆起部分12形成初始接触。打开控制特征20通过扩大盘反向期间各齿72可能与隆起部分12初始配合的面积来缓解该问题。因此，可确保各齿72在易于产生盘撕裂的点与隆起部分12接触。一旦在打开控制特征20处开始隆起部分的撕裂，撕裂沿着打开线部段38、44朝向端部区域24、25行进。由隆起部分12的撕裂形成的瓣片绕铰接区域22枢转，铰接区域22与铰接支承部74接触从而防止瓣片的碎裂。
图9和10示出根据本发明制成的破裂盘的替代实施例。该替代实施例在很多方面类似于图1的破裂盘。因而，使用相同的附图标记来标示这些类似结构。现转向图9，盘10是反向作用破裂盘，它包括形成在隆起部分12的凹面18内的打开线16。打开线16包括：用作打开启动特征的打开控制特征20、从打开控制特征20分别朝向端部区域25、24延伸的打开线部段38、44。端部区域24、25分别包括附加的盘打开控制特征76、78。打开控制特征76、78用作防碎裂特征，这些防碎裂特征用于在盘10打开期间将作用在打开线16上的撕裂力扩散开，由此防止盘材料跨越铰接部分22撕裂并避免盘瓣片的碎裂。
如图10所示，打开控制特征76包括沿朝向铰接部分22的方向从打开线部段44的沟槽46延伸的多个间隔开的沟道80、82、84。沟道80、82、84也沿大致不同的方向从沟槽46延伸，但并不总是需要如此。例如，沟道80沿打开线16内侧的方向从沟槽46延伸，沟道82沿与打开线部段44大致相同的行进路径延伸，而沟道84沿朝向凸缘部分14的方向延伸。沟道80和84还包括用于部分地限定打开控制特征76的相应边缘81、85。
图11示出本发明的又一实施例，其中盘打开控制特征用作防碎裂特征。破裂盘86构造成向前作用盘，该盘包括由外部凸缘部分90围绕的中央隆起部分88。隆起部分88的凹面92内形成具有交叉图案构造的打开线94。但应理解，打开线94也可形成在隆起部分88的凸面内。打开线94大致包括四个打开线部段96、98、100、102。部段96和100示出为连续的，在隆起部分88的顶点104处相交。部段98和102示出为接近顶点106，但并不彼此相交或与部段96、100相交。该构造防止激光两次穿过顶点104，从而导致去除多于所需的盘材料，并相当可能形成穿过盘的针孔。每个打开线部段包括设置在其邻近外部凸缘部分90的相应端部区域处的打开控制特征106。在该实施例中，打开控制特征106用作防碎裂特征。应认识到本文描述的包括一个或多个打开控制特征的其它打开线构造在本发明的范围内且前述各实施例仅是示例性的。例如，具有产生两个、三个或五个或更多瓣片的打开线的、向前打开或反向打开盘适合本文所示的改进。
图12和13示出本发明的另一实施例，其中破裂盘10还包括反向启动特征108和弱化线110，诸如2012年7月18日提交的美国专利申请第13/552,165号中所公开的，该申请全文以参见的方式纳入本文。反向启动特征108通常包括第一激光区域112和第二激光区域114，第一激光区域112从围绕该激光区域的隆起部分12的其余部分凹陷并与该区域部分相比具有减小的厚度，第二激光区域114位于第一激光区域112的边缘之内。激光区域114通常具有与激光区域112相比减小的厚度，并提供对隆起部分12反向的压力进行精调控制的附加装置，该控制可能否则通过具有单个深度的反向启动特征来实现。如'165申请中所公开的，反向启动特征108可能包括多个交替构造。弱化线110通常包括激光形成的沟道并辅助引导隆起部分12的反向，该反向在反向启动特征108内开始朝向打开控制特征20，且可选地朝向支承环齿72，从而确保隆起部分12的打开在与铰接区域22相对的某些点处发生。如图13所示，弱化线110接近沟道26-36但不与沟道26-36相交。
图14-17是沿图13的相应剖面线截取的剖视图，并示意性地示出打开线16怎样随着沿打开控制特征20的行进而在深度上变化。图14示出就在沟道26和30从沟道28发散之前的点处的打开线部段38和沟槽40。在某些实施例中，打开线16通过使激光束在多次激光经过中在隆起部分12上经过而形成。每次激光经过遵循预定激光路径穿过隆起部分12并通过消融产生盘材料的去除。激光路径的各部分间隔开，使得由每次消融经过所形成的沟道至少部分地或完全重叠。此外，激光路径的其它各部分间隔开，使得通过每次消融经过所形成的沟道从至少一个其它沟道发散。相继各次激光束经过的重叠程度越大，通常该区域上打开线16的深度越大。沟槽40通常包括激光加工区域，其中两次或更多次激光经过的激光路径重叠到大致恒定的程度。
如图15所示，相继激光穿过的激光路径开始发散，表示各个沟道26、28和30的产生。此时，朝向该特征的中心，由激光消融沿光束路径产生的各沟道的较大部分继续交叠，由此产生对应于沟道28的较深部分的形成，而朝向该特征的边缘有更少交叠，从而产生对应于沟道26和30的较浅部分。对称截面形状绝不是由该方法可能形成的仅有形状，因为跨越该特征在任何位置的深度可通过调整激光路径而增加或减小沟道交叠以及调整熟悉激光操作的人员可用和熟知的其它参数，例如脉冲能量、重复率、扫描速度和光点大小来控制。
图16示出随着远离沟槽40，沟道26、28和30的持续发散。尽管持续有沟道之间的交叠，但这种交叠的程度小于图15中所示的程度。于是，沟道28处的深度小于图15，因为来自激光的更少能量聚焦在盘的该区域上。
图17示出各激光路径已经充分发散，使得各沟道26、28和30变得不同且由未受激光作用的部段116、118彼此分开。如图所示，沟道26、28和30现在具有大致相同的深度，但并不需要总是如此。各沟道26、28和30具有不同的深度也在本发明的范围内。但通常来说，给定减小程度的沟道叠置，各沟道26、28和30中的每个的平均深度小于沟槽40的平均深度。
对于用作防碎裂特征的打开控制特征76、78和106，通常适用同样的概念。由于激光路径的发散，这些打开控制特征中的每个沟道的平均深度小于沟槽40的平均深度。
回到图12和13，在一种制造方法中，激光束在打开控制特征20的形成过程中不连续操作，由此致使未受激光作用的区域60的形成。例如，激光路径可在端部区域24处开始。消融操作在隆起部分12的由打开线部段44所占据的部分内沿激光路径持续进行。在打开控制特征20的区域内，激光路径可在隆起部分12的由沟道32所占据的部分上引导。在到达端部部分54时，激光束可中断(例如使用快门)，使得其不撞击在盘10的表面上，同时激光器调整其焦点到目标端部部分48，在该点处允许激光再次撞击在盘10的表面上。然后，激光束沿对应于沟道26和打开线部段38的激光路径连续操作，直到到达端部区域25为止。在其它各实施例中，激光可编程为加工单个连续的激光区域(例如部段38、沟道26-30)，激光束中断，焦点重新定位，以及再次允许激光束撞击在盘10上来加工另一单个连续激光区域(例如部段44、沟道32-36)。
图18示出隆起破裂盘120，其具有由外部凸缘部分121所围绕的隆起部分119，并包括形成在其凹面123内的交替的打开线构造。打开线122呈大致C形，且如图所示包括三个打开控制特征：打开启动特征124，以及两个防碎裂特征126、128。打开启动特征124通过打开线部段130与防碎裂特征126互连，并通过打开线部段132与防碎裂特征128互连。防碎裂特征126、128分别包括相应的端部区域134、136，端部区域134、136协作限定位于它们之间的铰接区域138。应理解，图18所示的各打开控制特征不一定一起使用或作为所示打开线构造的一部分。这些特征可单独使用或以任何数量的组合使用，或者可形成交替打开线构造的一部分。
如图19中所示，打开启动特征124通常由一对激光形成的侧边缘140、142限定，并包括位于它们之间的激光形成的打开启动区域144。激光形成的侧边缘140、142构造成沿远离区域144中心、朝向打开线部段130、132的方向朝向彼此会聚。与上述其它各实施例一样，各打开线部段130、132包括朝向隆起部分119的相对凸面穿透凹面123的相应沟槽146、148。如图所示，打开启动特征124用侧边缘140、142与各打开线部段130、132连续，最终限定沟槽146、148的边界。但可以理解，特征124和各部段130、132不连续、由一个或多个未受激光作用的区域分隔开也在本发明的范围内。
打开启动特征124通常以类似于上述打开控制特征20的形成的方式而形成。但是，各激光路径构造并间隔成由激光器沿预定激光路径的操作而形成的每个沟道的至少某些部分与另一相邻沟道的至少某些部分交叠。因此，避免各未受激光作用的部段116、118(参见例如图17)的形成，且盘120处理期间由激光发出的能量在比有更大程度沟道交叠的实施例更宽的区域上传递。结果是激光形成的打开启动区域144具有比沟槽146、148中的任一个更浅的深度。随着各部段130、132靠近，沟道交叠的程度逐渐增加，直到达到沟槽146、148的全部深度。
转向图20，更详细地示出防碎裂特征126。防碎裂特征126在很多方面类似于打开启动特征124。具体地，特征126通常由沿打开线部段130的方向朝向彼此会聚的一对激光形成的侧边缘150、152限定。但是，随着侧边缘150、152靠近端部区域134，侧边缘之间的间距基本上保持恒定。特征126还包括位于侧边缘150、152之间的激光防碎裂区域154。与打开启动特征124一样，防碎裂特征126通过改变通过相继几次激光束经过所形成的沟道之间的交叠程度而形成。当靠近端部区域134时，相邻沟道之间的交叠程度减少，从而由激光器发出的能量跨越更宽区域进行输送，由此产生比沟槽146更浅深度的区域154。因此，当盘120打开且沿打开122撕裂时，在防碎裂特征126处遇到盘材料的加厚区域，其撕裂吸收更大能量直到撕裂停止为止，较佳地在端部区域134附近停止。
图21和23示出打开时形成多个瓣片的破裂盘的其它各示例实施例。首先转向图21，破裂盘156包括由环形凸缘部分160围绕的隆起部分158。打开线162形成在盘156的凹面164内。打开线162构造为交叉图案，并包括打开线部段166、168、170和172以及从每个打开线部段的外端延伸的多个防碎裂特征174。各防碎裂特征174与上述防碎裂特征126类似地构造。
如图22中更清楚示出的，每个打开线部段朝向隆起部分158的中央部分176向内延伸。中央部分176通常包括具有与隆起部分158的紧挨围绕部分相比减小厚度的激光区域。如图所示，中央部分176呈多边形，具体是八边形，具有用四条短边180互连的四条长边178。应注意，各打开线部段166-172不与中央部分178相交，但这些特征由窄的未受激光作用的区域分开。与图11的破裂盘一样，该构造避免如果激光两次穿过盘的一个区域可能产生的针孔问题。但是，打开线部段166-172根据盘的激光处理期间所使用的激光路径的构造而与中央部分176连续或者互连也在本发明的范围内。
图23示出类似于图21的实施例的本发明的另一实施例，除了采用稍微不同的打开线构造。具体来说，破裂盘182示出具有由环形凸缘部分186所围绕的隆起部分184。打开线188形成在隆起部分184的凹面190内，并构造成使得破裂时形成五个瓣片。打开线188包括各打开线部段192、194、196、198、200以及从每个部段的外端朝向凸缘部分186延伸的防碎裂特征202。各防碎裂特征202的构造类似于图21所示实施例的防碎裂特征174。中央部分204的构造不同于图21实施例中的其对应部分。如图24所示，中央部分204包括十边形，该十边形具有用五条短边208互连的五条长边206。在所有其它方面，盘182与图21的盘156基本上相同。
图25示出根据本发明的另一可能打开启动特征210构造。打开启动特征210在多个概念方面类似于图19的打开启动特征124。但，特征210具有主要由形成该特征的激光加工过程所产生的某些独特特征。应指出，在某些实施例中，较佳地是特征210形成C形打开线的一部分并定位在与盘的铰接区域相对的、盘的中央部分上。但，并不总是需要如此。在一实施例中，形成包括沟槽214的打开线部段212。如前文所解释的，沟槽214可通过使激光沿紧密间隔开的激光路径在多次经过中在盘上经过而形成，由此形成沟槽214。沟槽214由一对沟槽边缘216、218限定。边缘216、218之间的最大宽度由此表示为WC。沟槽214还包括最大深度，这里表示为DC。在某些实施例中，沟槽214的深度相对恒定。但是，沟槽214的深度沿其长度可变也在本发明的范围内。在任何情况下，在沿其长度的某点处，沟槽214具有最大深度，其中其余盘材料在该点处的厚度最小。
然后，打开启动特征210可通过将激光束沿多个激光路径在多次经过中跨越盘的表面经过而形成。但与打开启动特征210重合的各激光路径比用于形成打开线节段212的激光路径间隔开更远。因此，特征210制造期间形成的各沟道重叠较少，且与打开线部段212相邻定位的、所得的凹腔220、222通常平均比DC浅。凹腔220、222的平均深度这里定义为DP。此外，基于沟道数量和沟道重叠程度，各凹腔220、222可具有最大宽度WP，该最大宽度WP可定义为特征210的最大宽度(即、特征侧边缘224、226之间的最大距离)，该最大宽度大于WC。
应指出，像打开启动特征124的边缘140、142，边缘224、226沿朝向打开线部段212的方向朝向彼此会聚。但是，与图19的实施例相反，形成特征210的各激光路径与跨越其整个长度的打开线部段212大致同心。在图19的实施例中，各激光路径往往远离各打开线部段130、132“减弱”。
现转向图26和27，示出根据本发明的防碎裂特征的替代实施例。在图26中，示出防碎裂特征228与打开线部段230相邻。与上述其它实施例相同，打开线部段230包括从两面中的一面朝向另一面穿入盘的沟槽232。沟槽232由一对沟槽边缘234、236限定，具有位于它们之间的最大宽度WC和最大深度DC。防碎裂特征228包括通过盘的中央部分242的未受激光作用的区域240与打开线部段230分开的激光形成的凹腔238，但凹腔与打开线部段连续也在本发明的范围内。凹腔238通常呈矩形形式(但任何多边形或非多边形构造时可能的)并由限定特征长度的侧边缘244、246以及限定特征宽度WP的侧边缘248、250限定。本身使用的术语“长度”是指特征的最大尺寸，术语“宽度”是指沿大致垂直于长度方向特征的接下来的最大尺寸(可小于或等于长度)。与上述防碎裂和打开启动特征相同，防碎裂特征228通常通过将各激光路径充分间隔开、从而减少沟槽重叠程度、由此相对于沟槽232形成深度减小的沟道来形成。因此，特征228具有小于DC的平均深度DP。在某些实施例中，特征228的最大值WP也大于WC。
图27示出又一防碎裂特征实施例。特征252具有与特征228相似的多个特性。但是，特征252包括通过未受激光作用的区域240与打开线部段230分开且彼此分开的一对凹腔254、256。在该实施例、或者防碎裂特征包括多个凹腔的任何其它实施例中，WP的值可计算为沿大致垂直于特征长度方向得到的激光形成的凹腔各宽度的总和。
图28示出替代打开线构造，该构造尤其适用于预期在打开时形成多个瓣片的盘。具体来说，在这些实施例中，打开线包括多个打开线部段260、262、264、266。在某些实施例中，且如图所示，各打开线部段大致成对布置，各对通过相应的打开启动特征268、270互连。例如，部段260、264形成由第一打开启动特征270互连的第一对部段；而部段262、266形成由第二打开启动特征268互连的第二对部段。打开线根据盘打开时所需的瓣片数量而包括其它部段对和打开启动特征也在本发明的范围内。打开启动特征268、270在隆起部分272的中心处或附近彼此相交以形成中央凹腔274。
打开启动特征268、270可形成或构造成上述打开控制特征中的任一个(包括打开启动和防碎裂特征)。但在图28所示的实施例中，打开启动特征268、270与图19的打开启动特征124类似之处在于它们表示远离其相应打开线部段移动的沟道重叠程度逐渐减小。因而，各特征268、270至少部分地分别由一对激光形成的侧边缘276、278和280、282限定。各侧边缘通常沿它们互连的打开线部段方向朝向彼此会聚。与前述其它实施例相同，各打开线部段中的每个包括从两面中的一面朝向另一面穿入盘的沟槽。
打开线的制造可以类似于上述打开线122制造的方式进行。中央凹腔274表示中央部分272的、比打开启动特征268、270的其它部分有更大程度激光路径重叠的区域。因而，在对于特征268、270的产生凹腔274的增加深度的其它部分的任何给定点处，从中央凹腔274已去除更多盘材料。图29中示出所形成结构的形状图。
各打开线部段260、264处净材料的上表面表示包括这些部段的沟槽的底板。在从部段260到特征268的过渡部中，净材料厚度由于沟道重叠的减少而逐渐增加。然后，材料厚度随着接近中央凹腔274而减小，因为隆起部分272的该部分已经由于交叉激光路径的重叠而与特征268的其它各部分相比接收来自激光器的额外消融能量。材料厚度随着朝向特征268的相对部分、远离凹腔274而增加。最后，在到打开线部段264的过渡期间，材料厚度再次减小，从而表示沟道重叠增加，直到达到沟槽全深为止。

Claims (35)

1.一种过压释放装置，包括：
破裂盘，所述破裂盘包括具有相对表面的中央部分以及与所述中央部分为围绕关系的外部凸缘部分，
激光形成的打开线，所述激光形成的打开线形成在所述破裂盘内，并至少部分地限定所述破裂盘的过压释放区域，
所述激光形成的打开线包括一个或多个打开线部段和一个或多个激光形成的打开控制特征，所述一个或多个打开线部段包括从所述表面中的一个朝向所述表面中的另一个穿入所述盘的沟槽，所述一个或多个打开控制特征中的每个至少部分地由一对激光形成的侧边缘限定，所述一对激光形成的侧边缘从对应的打开控制特征朝所述打开线部段中的至少一个朝向彼此会聚。
2.如权利要求1所述的过压释放装置，其特征在于，所述中央部分是隆起的，且所述相对表面包括凸面和凹面。
3.如权利要求2所述的过压释放装置，其特征在于，所述激光形成的打开线形成在所述中央部分的所述凹面内。
4.如权利要求1所述的过压释放装置，其特征在于，所述一个或多个打开控制特征包括打开启动特征，所述打开启动特征构造成在暴露于过压条件时辅助所述破裂盘的打开。
5.如权利要求4所述的过压释放装置，其特征在于，所述激光形成的打开线呈大致C形并包括一对间隔开的终端区域，所述终端区域限定位于它们之间的铰接部分。
6.如权利要求5所述的过压释放装置，其特征在于，所述打开启动特征在所述破裂盘暴露于过压条件时构造成与位于盘支承环上的齿配合，所述盘支承环与所述破裂盘相邻放置。
7.如权利要求5所述的过压释放装置，其特征在于，所述打开启动特征与所述铰接部分相对位于所述中央部分上。
8.如权利要求1所述的过压释放装置，其特征在于，所述一个或多个激光形成的打开控制特征包括多个间隔开的激光形成的沟道，所述沟道中的至少两个包括所述一对激光形成的侧边缘。
9.如权利要求8所述的过压释放装置，其特征在于，所述打开控制特征包括打开启动特征，且其中包括所述打开启动特征的所述激光形成的沟道中的至少一个是不连续的，并包括由所述中央部分的未受激光作用的区域互连的一对端部部分。
10.如权利要求9所述的过压释放装置，其特征在于，所述激光形成的沟槽中的至少一个包括弯形部分，所述弯形部分具有沿所述中央部分的中心方向延伸的曲率。
11.如权利要求8所述的过压释放装置，其特征在于，所述破裂盘是反向作用破裂盘，且其中所述中央部分包括反向启动特征。
12.如权利要求11所述的过压释放装置，其特征在于，所述打开控制特征包括打开启动特征，且其中所述中央部分还包括远离所述反向启动特征并朝向所述打开启动特征延伸的弱化线。
13.如权利要求8所述的过压释放装置，其特征在于，所述一个或多个打开控制特征包括防碎裂特征，所述防碎裂特征构造成分散在所述破裂盘打开期间在所述打开线处作用在所述破裂盘上的能量。
14.如权利要求13所述的过压释放装置，其特征在于，所述间隔开的激光形成的沟道中的至少一个沿朝向所述外部凸缘部分的方向从所述沟槽延伸。
15.如权利要求13所述的过压释放装置，其特征在于，所述间隔开的激光形成的沟道中的至少一个沿朝向所述外部凸缘部分的方向从所述沟槽延伸。
16.如权利要求8所述的过压释放装置，其特征在于，所述间隔开的沟道分别具有小于所述沟槽的平均深度的平均深度。
17.如权利要求1所述的过压释放装置，其特征在于，所述激光形成的打开线包括在所述中央部分的一面上布置成交叉图案的多个打开线部段。
18.如权利要求17所述的过压释放装置，其特征在于，所述打开线部段中的至少一个从所述中央部分的与所述外部凸缘部分相邻的区域朝向所述中央部分的中心延伸、但不与所述打开线部段中的任何其它部段相交。
19.如权利要求17所述的过压释放装置，其特征在于，所述多个打开线部段中的至少一个包括与所述外部凸缘部分相邻定位的端部区域，所述端部区域包括所述打开控制特征之一，所述端部区域打开控制特征为防碎裂特征。
20.一种在压力释放装置中形成打开线的方法，包括：
提供压力释放装置，所述压力释放装置包括具有相对表面的中央部分以及与所述中央部分为围绕关系的外部凸缘部分；以及
通过使激光束在多次激光经过中在所述压力释放装置上经过，各次经过中的每次遵循预定激光路径，并能操作成通过激光消融从所述压力释放装置选择性地去除材料由此形成沟槽，从而在所述压力释放装置中形成所述打开线，所述打开线包括一个或多个打开线部段和一个或多个打开控制特征，
多个所述激光路径中的每个的至少一部分与另一激光路径的至少一部分间隔开，以使得在每个路径上通过激光消融产生的沟道至少部分地重叠在通过激光消融在另一激光路径上产生的沟槽上，多个激光路径保持大致恒定分离和沟道重叠程度的所述各部分对应于所述一个或多个打开线部段，
每个激光路径的至少一部分从一个或多个其它激光路径分散，分散激光路径的所述各部分对应于所述一个或多个打开控制特征，并且对于所述一个或多个打开控制特征中的每个限定一对激光形成的侧边缘，所述一对激光形成的侧边缘从对应的打开控制特征朝所述打开线部段中的至少一个朝向彼此会聚。
21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述中央部分是隆起的，且所述相对表面包括凸面和凹面，所述打开线形成在所述中央部分的所述凹面内。
22.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述一个或多个打开控制特征包括多个间隔开的激光形成的沟道，所述激光形成的沟道朝向彼此会聚并且并入所述打开线部段中的至少一个内，所述一个或多个打开线部段包括从所述表面中的一个朝向所述表面中另一个穿入所述压力释放装置的沟槽。
23.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，所述一个或多个打开控制特征包括打开启动特征，所述打开启动特征构造成在暴露于过压条件时辅助所述压力释放装置的打开。
24.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，所述激光形成的打开线呈大致C形并包括一对间隔开的终端区域，所述终端区域限定位于它们之间的铰接部分。
25.根据权利要求24所述的方法，其特征在于，所述打开启动特征与所述铰接部分相对地位于所述中央部分上。
26.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，所述一个或多个打开控制特征包括防碎裂特征，所述防碎裂特征构造成分散在所述压力释放装置打开期间在所述打开线处作用在所述压力释放装置上的能量。
27.根据权利要求26所述的方法，其特征在于，所述间隔开的激光形成的沟道中的至少一个沿朝向所述外部凸缘部分的方向从所述沟槽延伸。
28.根据权利要求26所述的方法，其特征在于，所述间隔开的激光形成的沟道中的至少一个沿朝向所述外部凸缘部分的方向从所述沟槽延伸。
29.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，在所述激光束的至少一次经过期间，所述激光束在激光路径的对应于所述打开控制特征中的至少一个的部分内不连续地操作，由此致使形成不连续沟道，所述不连续沟道包括由所述中央部分的未受激光作用的区域互连的一对端部部分。
30.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，所述间隔开的沟道分别具有小于所述沟槽的平均深度的平均深度。
31.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述激光形成的打开线包括在所述中央部分的一面上布置成交叉图案的多个打开线部段。
32.根据权利要求31所述的方法，其特征在于，所述打开线部段中的至少一个从所述中央部分的与所述外部凸缘部分相邻的区域朝向所述中央部分的中心延伸、但不与所述打开线部段中的至少一个其它部段相交。
33.根据权利要求31所述的方法，其特征在于，所述多个打开线部段中的至少一个包括与所述外部凸缘部分相邻定位的端部区域，所述端部区域包括所述打开控制特征之一，所述端部区域打开控制特征为防碎裂特征。
34.一种过压释放装置，包括：
破裂盘，所述破裂盘包括具有相对表面的中央部分以及与所述中央部分为围绕关系的外部凸缘部分；
激光形成的打开线，所述激光形成的打开线形成在所述破裂盘内，并至少部分地限定所述破裂盘的过压释放区域，
所述激光形成的打开线包括一个或多个打开线部段和一个或多个激光形成的打开控制特征，所述打开控制特征中的至少一个包括防碎裂特征，所述防碎裂特征构造成在所述破裂盘打开期间分散在所述打开线处作用在所述破裂盘上的能量，
所述一个或多个打开线部段包括从所述表面中的一个朝向所述表面中另一个穿入所述盘的沟槽，所述沟槽由具有位于其间的最大宽度WC和最大深度DC的一对沟槽边缘限定，
所述防碎裂特征包括与所述打开线部段之一相邻定位的一个或多个凹腔，所述凹腔中的至少一个具有大于WC的最大宽度WP以及小于DC的平均深度DP
所述防碎裂特征中的每个至少部分地由一对激光形成的侧边缘限定，所述一对激光形成的侧边缘从对应的打开控制特征朝所述打开线部段中的至少一个朝向彼此会聚。
35.一种过压释放装置，包括：
破裂盘，所述破裂盘包括具有相对表面的中央部分以及与所述中央部分为围绕关系的外部凸缘部分；
激光形成的打开线，所述激光形成的打开线形成在所述破裂盘内，并包括由第一打开启动特征互连的第一对打开线部段和由第二打开启动特征互连的第二对打开线部段，所述第一打开启动特征与所述第二打开启动特征在所述中央部分的中心处或附近相交，由此形成中央凹腔，
所述打开线部段中的每个包括从所述表面中的一个朝向所述表面中的另一个穿入所述破裂盘的沟槽，
所述第一打开启动特征和所述第二打开启动特征中的每个至少部分地由一对激光形成的侧边缘限定，所述一对激光形成的侧边缘从对应的打开启动特征朝所述打开线部段朝向彼此会聚。
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