CN106461104A - 具有屈曲控制特征的反向作用破裂盘 - Google Patents

Abstract

提供一种反向作用的压力释放装置(10)，该反向作用的压力释放装置包括具有不同材料厚度的屈曲控制结构、即凹穴区域(20、22)和条带区域(24)。这些凹穴区域(20、22)大体包括减小材料厚度的区域，并且用于弱化装置(10)的隆起部段(12)的结构完整性，以能在较低的压力下开始反转。条带区域(24)大体包括增强机械性能的区域，这些区域有助于隆起部段(12)的反向控制和打开，由此确保装置(10)的完整打开。

Description

具有屈曲控制特征的反向作用破裂盘

相关申请

本申请要求2014年4月17日提交的美国临时专利申请第61/980,730号的权益，该申请全部以参见的方式纳入本文。

发明的背景

技术领域

本发明总地涉及一种反向作用破裂盘，该反向作用破裂盘具有形成在其中的屈曲控制结构。该屈曲控制结构大体包括一个或多个较大厚度材料的条带区域，这些条带区域由较小厚度材料的凹穴区域所围绕，在这些凹穴区域中，已较佳地经由激光烧蚀工艺将盘材料移除。这些条带区域连同较大厚度的其它区域一起提供增强机械性能的区域，这些区域有助于在隆起部段开始反转时、对盘的爆裂压力进行控制和反转以及盘的打开性能。此种破裂盘的拱顶是自支承的，便于相对简单的构造。

背景技术

破裂盘长期以来用于保护管道和工艺设备免受不利的压力状况影响，而这些不利的压力状况如果未被检测到，则会导致设备损坏或损失。在较宽的尺寸范围和压力等级下制造这些破裂盘。甚至会需要具有通常尺寸的破裂盘也具有一定范围的操作爆裂压力来适应各种特定应用的需要，在反向作用盘的情形中该通常尺寸大体由隆起部段的直径所指示。例如，在一些应用中，一个英寸的反向作用破裂盘可能需要75psi(磅/平方英寸)的爆裂压力等级。然而，在其它应用中，一个英寸的反向作用破裂盘可能需要50psi(磅/平方英寸)的爆裂压力等级。

传统的反向作用破裂盘面临如下问题：在低能量环境、尤其是在那些涉及使得破裂盘与粘性流体接触的环境中，实现可靠地打开。反向作用破裂盘的打开顺序以隆起部段的凹度的反转开始，并且继续从一个或多个位点开始使得盘材料破裂或撕裂，这些位点沿着通常由打开线所限定的预定路径传播。贯穿这些阶段的进程需要持续的能量输入。一般而言，造成凹度反转的初始能量输入由工艺流体供给，该工艺流体将盘的拱顶(圆顶)加压至使得盘变得机械上不稳定的程度。随着盘开始反转，盘可继续接纳来自流体的能量。同时，存储在盘自身的受压材料中的弹性能量可增强并且加速盘反转。金属内存储能量的释放和传递又可很大程度地影响盘的打开性能。所存储能量的此种释放已被称为“跳跃(snap-through)”效应。为了减小此种跳跃效应所产生的内应力，盘的隆起部段须具有这样的形状，该形状允许该隆起部段在存储并随后释放由于压力事件而传递至该隆起部段的能量的同时变形，而不会尤其是通过过度的塑性变形而吸收和耗散该能量。例如能预期的是，在低压力事件中，启动并维持整个盘打开顺序可获得的能量是相当低的，这对于设计在低压力状况下完全地打开的反向作用破裂盘具有显著的挑战。

从制造的角度来看，对于给定的破裂盘尺寸实现越来越低的爆裂压力会是有挑战的。在一些情形中，通过使用较薄的盘材料或者通过由诸如镍和银之类较软的材料形成破裂盘能实现较低的额定爆裂压力。较薄且较软的材料更易于由于例如可能在盘的封装和安装中遭受的相对良性处理而受到制造后损坏。

此外，使用较薄且较软的材料会导致产生具有较弱铰接区域的盘；也就是说，盘的这样一个区域，该区域将在隆起部段打开时产生的瓣状物固定于剩余的隆起部段或带凸缘部段。弱化的铰接区域增大不期望的瓣状物破碎的可能性。因此，在某一部位(point)处使用较薄且较软的材料来实现较低的爆裂压力变得不实用。

已提出各种替代的方法来减小具有特定尺寸和厚度的盘打开时的压力。这些方法通常包括使盘的隆起部段的结构完整性弱化。例如，美国专利6,494,074披露了一种破裂盘组件，该破裂盘组件在盘的凸面中具有凹陷部。该凹陷部通过使用工具将盘的隆起部段变形而产生，该工具被压抵于破裂盘的承靠凸面。凹口的形状、面积以及深度可选择性地变化，以实现期望的结构完整性损失。然而，使用该方法，在爆裂压力具有良好的控制和可预测性的情形下，对于给定的厚度可实现的压力范围相当受限。在试图实现较低的压力时，结果是在使用较薄的材料的情形下，会具有上文提及的操纵和机械性能问题。

也已将极低压力的盘开发为“复合”结构，该复合结构由两个或多个部件构成以形成有效的整体，将较薄和较厚和/或较软和较硬的材料的优点组合起来实现所需的性能。例如，薄的非自支承的密封隔膜可结合设有贯穿切口的较厚支承隔膜布置，以实现打开。与结构部件也是密封部件的盘相比，这些盘通常制作复杂并且难以安装。

发明内容

根据本发明的一个实施例，提供一种反向作用的过压释放装置。该释放装置可呈破裂盘的形式并且包括中心隆起部段和外部凸缘部段，该中心隆起部段具有相对的凹面和凸面，该外部凸缘部段围绕中心隆起部段的周界设置。中心隆起部段的凹面和凸面中的至少一个包括至少两个凹穴区域。至少两个凹穴区域由至少一个条带区域隔开，该至少一个条带区域所具有的材料厚度大于所述至少两个凹穴区域的材料厚度。该条带区域包括腰部区段，在该装置暴露于预定过压状况时，该中心隆起部段的凹度在该腰部区段处开始反转。该腰部区段至少部分地由凹穴区域的相应各凹穴区段所限定。该腰部区段所具有的宽度小于这些凹穴区段的组合宽度。

根据本发明的另一实施例，提供一种减小诸如破裂盘之类的反向作用过压释放装置的爆裂压力的方法。该方法包括提供一种反向作用的过压释放装置，该过压释放装置包括中心隆起部段和外部凸缘部段，该外部凸缘部段围绕该中心隆起部段的周界设置。该中心隆起部段包括相对的凹面和凸面。该中心隆起部段构造成在该装置暴露于第一过压状况时反转并打开。使用激光器将材料从凹面和凸面中的至少一个中移除来将至少两个凹穴区域形成在凹面和凸面中的至少一个中。至少两个凹穴区域由至少一个条带区域隔开，该至少一个条带区域所具有的材料厚度大于所述至少两个凹穴区域的材料厚度。该条带区域包括腰部区段，在该装置暴露于预定过压状况时，该中心隆起部段的凹度在该腰部区段处开始反转。该腰部区段至少部分地由凹穴区域的相应的凹穴区段所限定。该腰部区段所具有的宽度小于这些凹穴区段的组合宽度。该压力释放装置包括至少两个凹穴区域和形成在所述中心部段中的条带区域，该压力释放装置构造成在该装置暴露于第二过压状况时反转并打开，该第二过压状况比第一过压状况具有更低的压力大小。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的具有屈曲控制特征的破裂盘的立体图；

图2是图1所示破裂盘的凹面的放大视图，其中已产生屈曲控制特征；

图3是图1所示破裂盘的平面图，以示出该破裂盘的凹面；

图4是沿着剖线4-4剖取的图3所示破裂盘的截面视图；

图5是沿着剖线5-5剖取的图4所示破裂盘的截面视图；

图6是根据本发明一实施例的破裂盘的平面图，其中，在破裂盘打开时，两个瓣状物由隆起部段形成；

图7-12是根据本发明替代实施例的具有屈曲控制特征的破裂盘的部分平面图；以及

图13和14是具有屈曲控制特征的部分平面图，该屈曲控制特征包括横贯破裂盘的隆起部段的凹面延伸的多个条带区段。

具体实施方式

如上所述，从制造和操纵的角度来看，具有某个最小材料厚度的盘具有优点。为了获得这些益处，目前为止已关于对于给定盘尺寸和厚度能提供的爆裂压力范围且尤其是最低的盘爆裂压力进行折衷。本发明的各实施例允许能够利用较厚盘材料的较佳制造和操纵特征，且同时允许实现较宽的爆裂压力范围。此外，注意到的是，与由两层或更多层相同或不用材料构成的多元件式复合件或层压结构不同的是，这里所描述的盘或其它压力释放装置能由单层基本上均匀的材料形成。

现在转向图1，说明根据本发明的一个实施例的压力释放装置10。具体地说，该压力释放装置10是反向作用破裂盘，该反向作用破裂盘具有中心隆起部段12和围绕该隆起部段的周界设置的相对扁平的外部凸缘部段14。例如在图4和5中最佳示出的是，隆起部段12包括凹面16和凸面18。在某些实施例中，压力释放装置10由相对较薄的金属板材料形成，该相对较薄的金属板材料在产生隆起部段之前、具有在约0.001至约0.008英寸之间、在约0.0015至约0.005英寸之间或者在约0.002至约0.004英寸之间的初始材料厚度。在具体的实施例中，压力释放装置10具有中心隆起部段，该中心隆起部段具有在约0.5至约2英寸之间、在约0.75至约1.5英寸之间或者约1英寸的直径。

凹面16包括形成在其中的两个凹穴区域20、22。在本发明的范围内，凹穴区域20、22也可形成在凸面18中。隆起部段12包括形成在凹面16和凸面18中的一个或两个内的多个凹穴区域也落在本发明的范围内。这些凹穴区域20、22在隆起部段12的相应表面上包括如下区域，这些区域所具有的平均材料厚度与并不包括在凹穴区域内的某些区域的平均材料厚度相比较小。

在某些实施例中，凹穴区域20、22包括经激光处理的区域，在该经激光处理的区域中，材料已经由激光器加工操作而从中心隆起区域12移除。然而，采用替代的装置来在凹穴区域和隆起区域12的位于这些凹穴区域外部的其它区域之间的材料厚度上实现相对差，也落在本发明的范围内。在尤其较佳的实施例中，通过选择激光器操作参数来实现激光器加工操作，以使得发生对盘材料的烧蚀，但不会例如通过产生热影响区域而改变所剩下的盘材料的金属晶粒结构。本领域的技术人员能够根据诸如盘材料的组分、盘厚度以及所期望的处理时间之类的各种变量来选择合适的激光器和激光器操作参数。在某些实施例中，使用皮秒或飞秒激光器，该皮秒或飞秒激光器具有电磁波谱在近紫外或近红外部分中的波长。在本发明的具体实施例中，至少存在两个的凹穴区域总共占据凹面16和凸面18中的至少一个的面积的5％、10％、15％、20％、25％、30％、50％、70％、80％或90％。

隆起部段12进一步包括条带区域24，该条带区域位于凹穴区域20、22之间并且将它们隔开。在某些实施例中，条带区域24包括未经激光处理的区域，在该未经激光处理的区域中，并未将材料从隆起部段12移除。然而，虽然比凹穴区域20、22程度小，但使得条带区域24本身是从中将材料移除的经激光处理的区域也在本发明的范围内。因此，条带区域24大体具有比凹穴区域20、22的平均厚度大的平均材料厚度。材料厚度的这些差别在图4和5中最佳地示出。应注意的是，在隆起部段12上的特定区域内的任何给定位点处的材料厚度大体可根据该位点相对于隆起部段的顶点的相对位置而改变。虽然压力释放装置10的制造通常以具有相对均匀厚度的坯料开始，但即使还未移除材料，隆起部段12的形成就会致使材料被伸展和变薄。一般而言，盘材料将在顶点处变得最薄，并且随着接近凸缘14而在厚度上略微增大。因此，每当讨论装置10的任何特定区或区域的材料厚度，就大体涉及横贯整个区域的平均材料厚度，以考虑由于隆起操作产生的差异。此外，以避免形成热影响区域的方式来产生凹穴区域20、22会致使这些凹穴区域所具有的金属晶粒结构与条带区域24的金属晶粒结构基本相同。因此，隆起部段12的金属晶粒结构可基本上是均匀的，并且避免产生具有过度晶粒变形的区域以及会缩短该装置10的循环寿命的残余应力。

如上所述，本发明提供扩展具有特定尺寸和材料厚度的压力释放装置的爆裂压力范围的各种方式。具体地说，本发明提供降低反向作用过压释放装置的爆裂压力的方法。使用图1所示实施例作为示例，提供了装置10的前体，该前体包括未经激光处理的中心隆起部段12，该中心隆起部段构造成在该装置暴露于第一过压状况时反转并打开。然后，各个凹穴区域20、22根据这里所描述的激光加工操作而形成在隆起部段12中。在激光加工操作期间，通过烧蚀作用将构成隆起部段12的材料去除，从而致使产生凹穴区域，这些凹穴区域又至少部分地限定条带区域24。在某些实施例中，激光加工操作将凹穴区域20、22内的装置材料的平均厚度减小至小于条带区域24的平均厚度的90％、75％、50％或35％。在某些实施例中，尤其是装置10由极薄材料形成的实施例中，激光加工操作可致使在盘的与激光器所撞击表面相对的表面上形成参考标记。所产生的装置10现包括中心隆起部段12，该中心隆起部段构造成在该装置暴露于第二过压状况时反转并打开，该第二过压状况的压力幅值比第一过压状况的小。

作为示例性说明，考虑装置10由具有近似0.002英寸厚度的金属板储料形成。从该金属板储料切出圆形坯料并使得这些圆形坯料隆起，从而为装置10提供具有1英寸中心隆起部段直径的前体。装置10的该前体的隆起部段会在50psi(磅/平方英寸)下可靠地反转并打开(借助或不借助随附的刀具或齿结构)。然而，在通过致使材料从隆起部段12移除的激光器加工操作来形成凹穴区域20、22和条带凸缘24时，该隆起部段现将在诸如25psi之类的减小的压力下可靠地反转并打开。在某些实施例中，可通过本发明的方法将特定的破裂盘的爆裂压力减小至少25％、40％、50％、60％或75％。

凹穴区域20、22包括多个细长指部26，这些细长指部从邻近于条带区域24定位的中心凹穴区段28朝向凸缘部段14延伸。指部26大体是渐缩的，以使得它们的宽度随着接近凸缘部段14而减小并且止于端部区段30处。成对的缘边区段32也从每个中心凹穴区段28延伸出，且该成对的缘边区段协配以至少部分地限定条带区域24的缘边，且指部26在该成对缘边区段之间从中心凹穴区段28延伸。不同于指部26，缘边区段32大体从中心凹穴区段28朝向凸缘14在宽度上增大。

在某些实施例中，凹穴区域20、22关于横贯条带区域24延伸的对称线是对称的。此种对称线大体由图3中的线条5-5指示。在该特定的实施例中，对称线穿过隆起部段12的顶点。条带区域24包括缩窄的腰部区段34，该腰部区段位于隆起部段12的顶点处或附近，并且该腰部区段由中心凹穴区段28界定且至少部分地限定。在特定的实施例中，腰部区段34所具有的宽度小于各凹穴区段28的组合宽度。腰部区段34的宽度被确定为凹穴区段28之间的最窄距离。与腰部区段34正交地并且与腰部区段宽度测量共线地确定凹穴区段28的宽度。在其它实施例中，腰部区段34的宽度小于凹穴区段28中的至少一个的宽度的100％、75％、50％、25％或10％。

条带区段24进一步包括从腰部区段34侧向地设置的成对加宽区段36。加宽区段36至少部分地由缘边区段32的各部分所限定。在某些实施例中，腰部区段34和加宽区段36之间的比值在约1：10至约1:1.25之间或者约1:5至约1:1.5之间或者约1:3至约1:2之间。顶点处或附近的腰部区段34的存在提供了隆起部段12上的弱化区域，在隆起部段12暴露于预定过压状况时在该弱化区域处开始盘反转。然而，加宽区段36提供条带区域24的增强机械性能，以确保在盘反转和打开过程期间，隆起部段12的充分“跳跃”。多个中间区段38也为隆起部段12提供结构完整性，这些中间区段38设置在相邻的各指部36之间以及设置在指部36和缘边区段32之间。与可被激光处理或未经激光处理的指部36相比，中间区段38大体包括增大材料厚度的区域。在隆起部段12反转时，中间区段38有助于将盘打开能量朝向端部区段30引导和集中，由此确保产生尽可能大的盘打开面积。

例如在图2中最佳示出的是，包括打开线凹部42的打开线40形成在隆起部段12中，以进一步辅助盘打开。然而，应理解的是，该打开线40无需存在于根据本发明的所有实施例中，并且如果被认为对于实现盘的完整打开而言是不必要的话则可以省略。该打开线40在构造上是C形的并且包括成对的相对端部44、46，该成对的相对端部在其之间限定铰接区域48。条带区域24与铰接区域48相交并且成一体。

在图2中说明的实施例中，每个指部26均止于与该打开线40相邻的端部区段30中。在某些实施例中，端部区段30并不与该打开线凹部42相交。这是为了确保在对凹面16进行激光处理的过程中，激光器不会比所期望的更多地越过隆起部段12上的任何单个点。然而，在某些实施例中，端部区段30可与该打开线凹部42相交，以使得不会有未经激光处理的处理的区域将两个结构隔开。在装置10的打开期间，通过沿着该打开线将隆起部段12撕开而形成瓣状物。瓣状物然后绕铰接区域48枢转，以完成该装置的打开。

图6说明具有不同的打开线构造的装置10，该打开线构造成在隆起部段12打开时形成多个瓣状物。除了打开线的位置和构造以外，装置10基本上与图1-5中示出的实施例相同。打开线50形成在凹面16中并且包括两个弧形通道52、54和横向通道56，这两个弧形通道位于凹穴区域20、22的外侧，而该横向通道在凹穴区域之间延伸。在某些实施例中，通道56能与弧形通道52、54是连续的，但是如上所述应采取措施来避免通过通道之间相交点处的激光束发生意外交迭，以防止去除了比所期望的更多的盘材料。在其它实施例中，上述风险能通过构造打开线50来消除，以使得通道56的径向端部58、60与通道52、54隔开小面积的被激光处理或未经激光处理的材料，该材料所具有的厚度小于任一相邻通道的厚度。

横向通道56沿着条带区域24延伸并且在某些实施例中与隆起部段12的顶点交迭。在某些实施例中，通道56将条带区域24二等分，并且可用作相对于凹穴区域20和22的对称线。通道52、54分别包括隔开的端部62、64，这些隔开的端部在它们之间限定铰接区域66。在隆起部段12响应于不利的压力状况而反转时，隆起部段12沿着打开线50撕开，由此形成两个瓣状物，每个瓣状物均在装置10的打开期间绕相应的铰接区域66枢转。

装置10能构造有其它打开线构造，这些打开线构造致使在打开时产生多个瓣状物。例如，打开线可呈两个或更多个相交线的形式，以致使在打开时形成三个、四个、五个或六个瓣状物，每个瓣状物均绕其自身的相应铰接区域枢转。使得打开线避免与形成在隆起部段的相应凸面或凹面中的任何凹穴区域直接交迭(重叠)或相交也在本发明的范围内。因此，在这些实施例中，每个所产生的瓣状物均可包括其自身的相应的凹穴区域或者根本不包括凹穴区域。在其它实施例中，打开线可横穿凹穴区域或者与该凹穴区域相交。在这些实施例中，与凹穴区域的厚度相比，打开线的与凹穴区域交迭的通道区段可具有减小的厚度。

图7-14说明本发明的附加实施例。一般而言，这些实施例与上文描述的图1-6所示实施例共享若干特征，例如存在至少一个条带区域和至少两个凹穴区域。位于便于描述，假定所说明的所有结构均形成在压力释放装置的隆起部段的凹面中；然而，应理解的是，如果期望的话，这些结构可形成在凸面中。此外，对这些实施例的描述很大程度上针对相应实施例中与图1-6所示实施例相比独特的特征。关于图7-14中与图1-6所示实施例共同的特征，对于那些特征的上文描述可应用于图7-14所示的实施例。

转向图7，说明单瓣式反向作用压力释放装置68。装置68如图所示不具有单个打开线。而是，每个凹穴区域70、72均包括环绕区段74、76，这些环绕区段分别与每个凹穴成一体。每个凹穴区段均包括多个径向延伸的指部78，其中一些指部与区段74、76相交。在装置68的隆起部段反转时，该装置沿着区段74、76打开并且绕铰接区域80枢转。凹穴区域70、72各自包括凹穴区段71，这些凹穴区段至少部分地限定条带区域75的腰部区段73。

图8也示出单瓣式反向作用压力释放装置82，该单瓣式反向作用压力释放装置具有形成在其中的凹穴区域84、86，这些凹穴区域在它们之间限定条带区域88。凹穴区域84、86大体围绕多个未经激光处理的区域90，这些未经激光处理的区域具有圆形的形状。这些区域90彼此接续(是连续的)，并且为装置82的隆起部段提供增强刚度的区域。条带区域88包括设置在中心的腰部区段92，该腰部区段邻近于隆起部段的顶点定位、但并不与该顶点交迭。此外，除了与隆起部段的顶点和腰部区段92交迭并且可与该顶点和腰部区段同心的圆形区域94以外，条带区域大体包括渐缩(锥形)构造，该渐缩构造在最靠近铰接区域96的部位处最宽，并且沿远离铰接区域移动的方向渐缩。装置82还包括C形的打开线95，该打开线的端部有助于限定铰接区域96。

图9和10示出根据本发明的替代实施例。这些实施例彼此极为类似，除了在凹穴和条带区域的构造上具有一些差异以外。首先转向图9，该压力释放装置97包括凹穴区域98、100，这些凹穴区域包括凹穴区段99。多个未经激光处理的区域或者岛部102容纳在每个凹穴区域内。岛部102呈梨形，该梨形具有指向隆起部段的中心的较窄部分和朝向该装置的外部凸缘部段设置的较宽部分。条带区域104类似于图8中所示实施例的条带区域88构造；然而，凹穴区域98、100的缘边提供良好限定的区段106，该良好限定的区段朝向铰接区域108延伸。此外，凹穴区段99至少部分地限定腰部区段109。还设有C形的打开线110，该打开线有助于限定铰接区域108。

如上所述，图10中示出的实施例共享与图9所示实施例的许多相似之处。图10说明压力释放装置112，该压力释放装置包括凹穴区域114、116，每个凹穴区域均容纳多个岛部118。凹穴区域114、116还包括中心凹穴区段119。然而，最靠近铰接区域122的岛部120并不由这些岛部的相应的凹穴区域完全地围绕。而是，岛部120包括未经激光处理的区域，这些未经激光处理的区域与铰接区域122是连续的。条带区域124还包括“胡萝卜状”的形状，该胡萝卜状的形状具有至少部分地由凹穴区段119所限定的腰部区段125。装置112还示作具有C形的打开线125，该打开线的端部有助于限定铰接区域122。

图11和12所示的实施例进一步构建图10中示出的实施例。在图11中，压力释放装置126包括凹穴区域128、130，这些凹穴区域形成在该压力释放装置的中心隆起部段中。这些凹穴区域近似地与图10中示出的实施例的凹穴区域114、116相同，除了已对限定条带区域132的缘边进行修改以使得该条带区域更近似于图1-6所示实施例的条带区域24以外。具体地说，条带区域132的缩窄的腰部区段134位于隆起部段的顶点处或者比图8中示出实施例的腰部区段92更靠近该顶点。

此外，图12所示实施例极其类似于图11中示出的实施例。压力释放装置136包括凹穴区域138、140，这些凹穴区域形成在该压力释放装置的中心隆起部段中。这些凹穴区域近似地与图11中示出的实施例的凹穴区域128、130相同，除了已对凹穴区域的缘边进行修改以在铰接区域144附近产生楔形的敞开的岛部结构142以外。条带区域146在构造上也极其类似于图11中说明的条带区域132，除了该条带区域的宽度大体基本上沿着该条带区域的整个长度缩窄以外，该整个长度包括较狭窄的腰部区段147。

图13和14进一步说明根据本发明的压力释放装置的实施例，该压力释放装置具有与上文所描述的实施例不同的凹穴和条带区域构造。图13示出反向作用的压力释放装置148，该压力释放装置包括外部凸缘部段150和中心隆起部段152。在隆起部段152的表面、例如凹面中形成三个弧形的条带区域154、156、158以及多个凹穴区域160、162、164、166。应理解的是，这些条带和凹穴区域能以其它方式设置而不会脱离本发明的范围。例如，该隆起部段可包括单个弧形(在平面图中看)条带区域，或者该隆起部段可包括两个或更多个弧形形状的条带区域。类似地，该隆起部段可包括任何数量的凹穴区域。然而，在某些实施例中，每个条带区域均至少部分地由两个相邻的凹穴区域的缘边所限定。此外，类似于上文描述的实施例，凹穴区域通常包括压力释放装置中的这样区域，这些区域所具有的平均材料厚度小于条带区域的平均材料厚度。

条带区域154、156、158中的每个均包括成对隔开的端部区段168，该成对隔开的端部区段由中心弯曲部段170互连，该中心弯曲部段朝向中心隆起部段152的顶点延伸。在某些实施例中，弯曲部段170在构造上类似于上文描述的腰部区域，因为该弯曲部段也具有相应条带区域的缩窄区段并且限定隆起部段开始反转的位点。条带区域154、156、158在隆起部段152内包括增强机械性能的区域，这些区域在隆起部段打开时提供“跳跃”效应。凹穴区域160包括在面积上最大的凹穴区域，并且包括三个臂区段172、174、176，这些臂区段从中心区段178径向地伸出，该中心区段横贯隆起部段152的顶点延伸并且覆盖该顶点。凹穴区域162、164、168大体设置在相应条带区域的外侧并且具有单独各面积，这些面积均小于中心凹穴区域160的面积。如图所示，凹穴区域162、164、166均具有长圆形的形状，且终止在邻近于端部区段168的缘边区域180、182中。

虽然隆起部段152并未示作装配有打开线，但为了实现某些打开特征而被视为适当的是，将任何数量的诸如前文描述的那些打开线构造之类的打开线构造添加到该隆起部段中，这也落在本发明的范围内。这些打开线可局限于隆起部段的未经激光处理的区域，或者可整个或部分地横贯各个凹穴区域延伸。

图14说明根据本发明的又一实施例，其中，压力释放装置184包括多个离散的凹穴区域186、188、190，这些凹穴区域形成在该装置的中心隆起部段192中。这些凹穴区域由条带区域194彼此隔开，该条带区域包括条带区段196、198、200，这些条带区段从位于隆起部段192处或附近的中心条带区域202延伸。条带区段中的每个均使得其中一个凹穴区域与另一个凹穴区域隔开，并且从中心条带区域202朝向外部凸缘部段204发散开。条带区段196、198、200中的每个均包括腰部区段205，该腰部区段代表条带区段的缩窄部分，并且在某些实施例中，该腰部区段限定隆起部段开始反转的位点。

凹穴区域186、188、190与图1所示凹穴区域20、22共用某些共同特征。例如，凹穴区域186、188、190中的每个均包括多个指部206，这些指部从中心凹穴区段208朝向凸缘部段204向外延伸。指部206也由未经激光处理的中间区段210彼此隔开。这些中心凹穴区段208还用于至少部分地限定腰部区段205。

装置184还示作装配有C形的打开线212，该打开线的端部限定铰接区域214，该铰接区域大体与条带区段198对准。装置184包括替代的打开线构造，这也落在本发明的范围内。例如，通过布置包括三个区段的打开线可将装置184容易地修改成三瓣状构造，每个区段均横贯相应的条带区段延伸。相应的铰接区域则可限定在相应的凹穴区域的各指部206之间。

根据本发明的各实施例的前文描述在本质上是示例性的并且并不意图限制本发明的总体范围。能易于意识到的是，各个实施例的特征能进行组合或者适合于与其它实施例的特征一起起作用。此外，可也对所示出的各个凹穴和条带区域进行修改，以赋予期望的反转和打开特征。

Claims (27)

1.一种反向作用的过压释放装置，包括：

中心隆起部段，所述中心隆起部段具有相对的凹面和凸面；以及

外部凸缘部段，所述外部凸缘部段围绕所述中心隆起部段的周界设置，

所述中心隆起部段的所述凹面和凸面中的至少一个包括至少两个凹穴区域，

所述至少两个凹穴区域由条带区域隔开，所述条带区域所具有的材料厚度大于所述至少两个凹穴区域的材料厚度，

所述条带区域包括腰部区段，在所述装置暴露于预定的过压状况时，所述中心隆起部段的凹度在所述腰部区段处开始反转，所述腰部区段至少部分地由所述凹穴区域的相应的各凹穴区段所限定，且所述腰部区段所具有的宽度小于所述凹穴区段的组合宽度。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述至少两个凹穴区域包括经激光处理的区域，在所述经激光处理的区域中，材料从所述中心隆起部段中被去除。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述至少两个凹穴区域包括金属晶粒结构，所述金属晶粒结构与所述条带区域的金属晶粒结构基本相同。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述至少两个凹穴区域中的每个均包括一个或多个细长指部，所述一个或多个细长指部从所述凹穴区段朝向所述外部凸缘部段延伸。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述指部中的至少一个随着接近所述外部凸缘部段而在宽度上减小。

6.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述指部中的每个的至少一个邻近于形成在所述隆起部段中的打开线终止。

7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述至少两个凹穴区域关于横贯所述条带区域延伸的对称线是对称的。

8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述腰部区段位于所述中心隆起部段的顶点处或附近。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述至少两个凹穴区域组合地占据所述至少一个表面的至少5％面积。

10.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述至少两个凹穴区域中的每个均包括两个或更多个细长指部，所述两个或更多个细长指部从所述凹穴区段朝向所述外部凸缘部段延伸。

11.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述条带区域包括未经激光处理的区域，在所述未经激光处理的区域中，没有材料从所述中心隆起部段中被去除。

12.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述中心隆起部段包括形成在其内的C形打开线，所述打开线包括相对的端部，所述相对的端部在其之间限定铰接区域，并且在所述装置打开期间，由所述中心隆起部段沿着所述打开线撕开而形成的瓣状物绕所述铰接区域枢转。

13.如权利要求12所述的装置，其特征在于，所述条带区域与所述铰接区域相交。

14.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述中心隆起部段包括打开线，所述打开线的至少一部分沿着所述条带区域延伸并且构造成限定至少两个铰接区域，并且在所述装置打开期间，由所述中心隆起部段沿着所述打开线撕开而形成的至少两个相应的瓣状物绕所述铰接区域枢转。

15.如权利要求14所述的装置，其特征在于，所述打开线将所述条带区域二等分

16.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述中心隆起部段包括至少三个凹穴区域。

17.如权利要求16所述的装置，其特征在于，所述条带区域包括至少三个条带区段，每个条带区段均将所述凹穴区域中的一个与所述凹穴区域中的另一个隔开。

18.如权利要求17所述的装置，其特征在于，所述条带区段从位于所述中心隆起部段的顶点处或附近的中心条带区域朝向所述外部凸缘部段分散开。

19.如权利要求16所述的装置，其特征在于，所述凹穴区域中的一个与所述中心隆起部段的顶点交迭。

20.如权利要求19所述的装置，其特征在于，所述中心隆起部段包括至少两个弧形的条带区域。

21.如权利要求20所述的装置，其特征在于，所述弧形的条带区域中的每个均包括成对隔开的端部区段，所述成对隔开的端部区段由中心弯曲部段互连，所述中心弯曲部段朝向所述中心隆起部的顶点延伸。

22.一种降低反向作用过压释放装置的爆裂压力的方法，所述方法包括：

提供反向作用过压释放装置，所述反向作用过压释放装置包括中心隆起部段和外部凸缘部段，所述外部凸缘部分围绕所述中心隆起部段的周界设置，且所述中心隆起部段包括相对的凹面和凸面，所述中心隆起部段构造成在所述装置暴露于第一过压状况时反转并打开；以及

使用激光器从所述凹面和凸面中的至少一个表面中移除材料而在所述至少一个表面中形成至少两个凹穴区域，所述至少两个凹穴区域由条带区域隔开，所述条带区域所具有的材料厚度大于所述至少两个凹穴区域的材料厚度，所述条带区域包括腰部区段，在所述装置暴露于预定的过压状况时，所述中心隆起部段的凹度开始反转，所述腰部区段至少部分地由所述凹穴区域的相应的各凹穴区段所限定，且所述腰部区段所具有的宽度小于所述凹穴区段的组合宽度，

其中，包括所述至少两个凹穴区域以及形成在所述中心部段中的所述条带区域的所述压力释放装置构造成、在所述装置暴露于第二过压状况时反转并打开，所述第二过压状况比所述第一过压状况具有更低的压力大小。

23.如权利要求22所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括使用所述激光器在所述中心隆起部段中形成打开线凹部。

24.如权利要求22所述的方法，其特征在于，形成所述至少两个凹穴区域的步骤包括将所述凹穴区域内的装置材料的平均厚度减小至小于所述条带区域的平均厚度的90％。

25.如权利要求22所述的方法，其特征在于，形成所述至少两个凹穴区域的步骤并不致使在所述装置材料内形成热影响区域。

26.如权利要求22所述的方法，其特征在于，将至少两个凹穴区域形成在所述中心隆起部段的凹面中。

27.如权利要求22所述的方法，其特征在于，形成所述至少两个凹穴区域的步骤致使在所述中心隆起部段的相对的未经激光处理的表面上形成参考标记。