JP2018105309A - 溝付き破裂板の加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】切削による切り屑が生じることがなく、加工方法としては適切で、加工時にフランジが円形カッターに干渉する恐れがない加工法として、溝長さを十分に確保する。【解決手段】回動して、破裂板１０の該膨張ドーム部の凸形表面に弱め線となる溝を加工する円形カッター１と該円形カッターの反対側で破裂板を保持し、円形カッターの回動に連動して回動する受けローラ３とが用いられ、円形カッターは、加工端部が外方に扇形に突出する扇形カッターとされる。該扇形カッターによって破裂板の該膨張ドーム部の凸形表面に弱め部となる溝を該膨張ドーム部の端から端まで加工する。【選択図】図１

Description

本発明は、溝付き破裂板の加工方法及び溝付き破裂板に関する。

各種用途に破裂式の圧力放出安全装置が用いられている。この圧力放出安全装置の構成に、中央に形成された膨張ドーム部及び縁に形成された環状のフランジ部からなる破裂板の該膨張ドーム部の凸形表面に弱め線となる溝を加工する溝付き破裂板が用いられる。

弱め線となる溝を加工するために従来から種々の方法が提案されてきた。

特許文献１には、刻み目形成刃を持った刻み目形成用金敷を用いた加工方法が記載されている。

特許文献２には、電解研磨によって細長い弱め線の溝を形成することが記載されている。

特許文献３には、裂封止部材に扇形の破裂部分を規定する弱化線を形成する放射状に延びる刻み目を形成する方法が記載されている。

これらの加工方法以外に、図８に示すような円形カッターを用いて中央に形成された膨張ドーム部の凸形表面に弱め線となる溝を加工する方法がある。

特開昭５８−１２１３５６号公報 特開２００８−５３６０６２号公報 特公平７−１０７４２９号公報

上述した図８において、この方法は、図に示されるような円形状の円形カッターが用いられてきた。この例では、破裂板から中央に形成された膨張ドーム部及び縁に形成された環状のフランジ部が形成され、膨張ドーム部の凸形表面に弱め線となる溝が加工される。このように、破裂板は、異常圧の流体が流れる恐れのある配管の間に組み込み、固定するために膨張ドーム部の周囲にホルダー、すなわち環状の平部からなるフランジ部を備える。円形カッターで、膨張ドーム部の凸形表面に弱め線となる溝を加工する時に、加工始めにフランジ部が円形カッターに干渉する恐れがあった。このために、溝の加工は、干渉が生じない領域からなされ、結果溝の長さを長くすることに限界が生じ、破裂開口面積を広くすることに制限が生じていた。特に、小口径サイズの破裂板加工に顕著に現れ、溝長さが膨張ドーム部の直径に比べて小さくなって破裂開口しにくくなることがある。

この問題を解決するために、破裂デイスクのサイズに合わせた小径の円形カッターを用いることが考えられる。この場合にあっても、破裂板は、配管間に組み込み固定するために周囲にホルダー、すなわち環状の平部からなるフランジを備えることが必要であるため、干渉する恐れを取り除くことができず、溝長さの十分なる確保に限界があった。

特許文献２に示されるような加工方法にあっては、切削がなされることで切り屑が生じており、加工方法としては適切でないばかりか、凹面部加工のため加工方法が簡便ではなかった。

本発明は、かかる点に鑑み切り屑が生じることがなく、加工時に、特に加工の初期時においてフランジが円形カッターに干渉する恐れのない適切な加工方法であって、溝長さを十分に確保可能な加工方法を提案することを目的とする。

本発明は、中央に形成された膨張ドーム部及び縁に形成された環状のフランジ部からなる破裂板の該膨張ドーム部の凸形表面に弱め線となる溝を加工する溝付き破裂板の加工方法において、
回動して、該膨張ドーム部の凸形表面に弱め線となる溝を加工する円形カッターと該円形カッターの反対側で破裂板を保持し、円形カッターの回動に同期連動して回動する受けローラとが用いられ、円形カッターは、加工端部が扇形に外方に突出した扇形カッターとされ、
該扇形カッターによって該膨張ドーム部の凸形表面に弱め部となる溝を加工すること
を特徴とする溝付き破裂板の加工方法を提供する。

本発明は、上述された溝付き破裂板の加工方法において、前記扇形カッターによって該膨張ドーム部と環状のフランジ部膨張ドーム部との境界から開始し、反対側の境界まで到達する溝を形成することを特徴とする溝付き破裂板の加工方法を提供する。

本発明は、上述された溝付き破裂板の加工方法において、前記溝が、膨張ドーム部の中央に向かい、中央に到達しない４方からの溝であることを特徴とする溝付き破裂板の加工方法を提供する。

本発明は、中央に形成された膨張ドーム部及び縁に形成された環状のフランジ部からなる破裂板の該膨張ドーム部の凸形表面に弱め線となる溝が加工された溝付き破裂板において、破裂板が、膨張ドーム部の凸形表面と環状のフランジ部膨張ドーム部との境界から開始する溝であって、膨張ドーム部の凸形表面に膨張ドーム部の中央に向かう４方からの溝を備えることを特徴とする溝付き破裂板を提供する。

本発明は、円形カッターは、加工端部が扇形に形成された扇形カッターとされ、該扇形カッターによって破裂板の該膨張ドーム部の凸形表面に弱め部となる溝を加工する。

これによって膨張ドーム部と環状のフランジ部膨張ドーム部との境界から開始する溝を容易に形成することができる。また、溝を膨張ドーム部と環状のフランジ部膨張ドーム部との境界から開始する溝とすることで、膨張ドーム部の表面に圧力の高められた流体圧が作用して、弱め部とされた溝から破裂板が破裂したときに、破裂した各板が境界から曲折する形状を呈することになって、圧力の高められた流体の開放口が十分に確保され、信頼性が向上する。また、大きさの異なる破裂板であっても扇形カッターを取り換えることで対応した加工を行うことができる。

本発明の実施例の構成を示す図で、図１（イ）は、装置の全体図、図１（ロ）は、加工方法を説明する図。 破裂板の上方からの平面図。 破裂板横断面図。 破裂板の保持方法を示す図。 扇形カッターの構成及び扇形カッターによる溝加工の説明図。 形成された溝形態の一つを示す図。 形成された溝形態の他の例を示す図。 従来の円形カッターによる溝形成方法を説明するための図。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の実施例の構成を示す図で、図１（イ）は、装置の全体図、図１（ロ）は、加工方法を説明する図である。中央に形成された膨張ドーム部及び縁に形成された環状のフランジ部からなる破裂板の該膨張ドーム部の凸側表面に弱め線となる溝を加工する溝付き破裂板の加工方法が示される。フランジ部は、保持部と読み替えることができる。破裂板は、破裂デイスクと呼ばれ場合がある。本実施例の場合、破裂板と表しても破裂デイスクと表しても同義である。以下、用語として、破裂板を用いて説明する。

図１において、破裂板の溝加工装置１００は、扇形カッター１、カッター駆動装置２及び受けローラ３からなる。カッター駆動装置２に、溝加工制御手段（図示せず）が組み込まれる。

扇形カッター１は、円形カッター構造を基本形にして、円形カッターの周囲の一部領域が切除された形状をなし、切除されずに残った部分がカッター部として機能する構造をなす。図１（ロ）に扇形カッター１の構造が示される。扇形カッター１は、カッター基部１７とその周囲から突出した形状の扇形カッター部１８からなる。扇形カッター部１８の両端面７A、７Bは、それらの方向が扇形カッター１の中心に向かう。扇形カッター部１８は、先端が鋭角をなし、破裂板１０の表形表面に円滑に食い込ませることができる。扇形カッター部１８の両端面７A、７Bは、それらの方向が扇形カッター１の中心に向かわない場合、フランジ部１２が扇形カッター部１８に干渉しない角度が採用される。

図１（イ）において、扇形カッター１は、カッター基部１７の中央に形成されたシャフト孔１６（図５参照）に固定されたシャフト６に固定される。

扇形カッター部１８が下方向きに配設される。

扇形カッター１の下方に受けローラ３が配設される。図１（イ）に示すように、破裂デイスク１０は、作業者の手５で受けローラ３上に保持される。受けローラ３は、載置された破裂デイスク１０を保持するローラから構成される。受けローラ３は、受けローラ台座４によって受けられる。受けローラ駆動装置を設けて回動動作させることも可能である。

扇形カッター１と受けローラ３とは摩擦回転により同期して連動される。受けローラ駆動装置を設けて、カッター駆動装置２及び受けローラ駆動装置に設けたそれぞれの制御手段により同期連動するようにコントロールしてもよい。図１（ロ）に示される例では、扇形カッター１が反時計方向に回動され、受けローラ３が時計方向に回動される。同期連動によって、扇形カッター１よって破裂板１０は切削されることがない。したがって、切削屑が発生しない。破裂板１０の表形表面は、押圧され、塑性変形加工で、破裂板１０の表形表面上に溝２０（図６参照）が形成される。溝は、スリットと読み替えることができる。

図２は、破裂板の上方からの平面図を、そして図３は、破裂板横断面図を示す。これらの図において、破裂デイスク１０は、中央部の円形の膨張ドーム部１１と膨張ドーム部１１周囲の環状のフランジ部１２からなる。膨張ドーム部１１と環状のフランジ部１２との間に円状の境界１３がある。境界１３は、図３に示されるように、折れ線形状をなす。破裂デイスク１０は、破裂板１０Aを中央部に円形の膨張ドーム部１１を、そして膨張ドーム部１１周囲に環状のフランジ部１２を形成することで構成される。

図３において、膨張ドーム部１１は、上方に向かってキャップ状に膨らんだ形状をなす。この形状は、膨張ドーム部１１のキャップ状の膨らみとしてよく知られている。膨張ドーム部１１の頂点を“O”で示してある。ここでは、膨張ドーム部１１の上側を膨張ドーム部の凸形表面１４と、そして膨張ドーム部１１の下側を膨張ドーム部の凹形表面１５と称する。

図４に示されるように、フランジ部１２は、両側に配設されたホールド２１にボルト２２による締め付け固定、あるいは溶接によって固定される。

溝付き破裂板の破裂方向は、圧力方向に破裂板の凹面を向けて破裂させる引張型破裂方向と圧力方向に破裂板の凸面を向けて設置して反転させて破裂させる反転型破裂方向とがある。本実施例は、いずれの破裂方向にも適用できる。

図１（ロ）に戻って、端面７Aが膨張ドーム部１１と環状のフランジ部１２との間の境界１３に合される。受けローラ３が押圧方向に、すなわち上方に向けて押圧される。扇形カッター１及び受けローラ３が連動して回動される。扇形カッター１が破裂板１０を押圧することで、扇形カッター１が破裂板１０の凸形表面１４に食い込み、溝２０を形成する。この時に、すきま量が管理され、溝深さが決められ、溝２０が反対側の凹形表面１５の表面まで達することがない。

扇形カッター１と受けロール３の回動に伴って破裂板１０は、受けロール上を鎖線で示すように時計方向に回動する。

扇形カッター１の端面７Bが膨張ドーム部１１と環状のフランジ部１２との間の反対側の境界１３に合される。このようにして、破裂板１０の膨張ドーム部の凸形表面に、境界７Aと境界７Bとの間に溝２０が形成される。

図５に、溝形成の過程が示される。図５（イ）において、扇形カッター部１８の端面部７Aとカッター基部１７とは段差が形成されており、カッター基部１７が内側に引っ込んだ状態となっている。このため、円形カッターの場合に円形カッターがフランジ部１２に干渉する恐れがあったが、本例ではこの恐れがなく、端面７Aが膨張ドーム部１１と環状のフランジ部１２との間の境界１３に容易に合される。扇形カッター１の回動によって膨張ドーム部１１と環状のフランジ部１２との境界から開始する溝２０を形成する。

継続して扇形カッター１及び受けローラ３が回動される。図５（ロ）に加工中間での状態を示される。さらに扇形カッター１及び受けローラ３が回動される。図５（ハ）において、扇形カッター部１８の端面部７Bとカッター基部１７とは段差が形成されており、カッター基部１７が内側に引っ込んだ状態となっている。このため、扇形カッター１の端面７Bが膨張ドーム部１１と環状のフランジ部１２との間の反対側の境界１３に容易に合される。扇形カッター１によって膨張ドーム部１１と環状のフランジ部１２との反対側の境界で終了する溝２０を形成する。破裂板１０の膨張ドーム部の凸形表面に、境界７Aと境界７Bとの間に溝２０が形成される。本例の場合、一方の境界１３から１８０度反対側の境界１３までをつなぐ１本の溝２０が形成された。この１本の溝２０は、膨張ドーム部の端から端まで加工された溝となる。膨張ドーム部１１と環状のフランジ部１２との反対側の境界が不明瞭であるようなときには、膨張ドーム部１１の端かどうかで判断される。端面部７Aと端面部７Bとは、典型的には滑らかな平面をなすように形成されるが、図１に端面部７Aで示すように、根元部分は、滑らかな曲線状にしてもよい。

回動して、破裂板の該膨張ドーム部の凸形表面に弱め線となる溝を加工する円形カッターと該円形カッターの反対側で破裂板を保持し、円形カッターの回動に連動して回動する受けローラとが用いられ、円形カッターは、加工端部が扇形に形成され、外方に突出する扇形カッターとされ、該扇形カッターによって破裂板の該膨張ドーム部の表面に弱め部となる溝を加工することからなる溝付き破裂板の加工方法が構成された。溝を膨張ドーム部と環状のフランジ部膨張ドーム部との境界から開始する溝とすることで、膨張ドーム部の凸形表面に圧力の高められた流体圧が作用して、弱め部とされた溝から破裂板が破裂したときに、破裂した各板が境界から曲折する形状を呈することになって、圧力の高められた流体の開放口が十分に確保され、圧力放出安全装置としての信頼性が向上する。

この際に、溝付き破裂板の加工方法を実施するために使用される円形カッターであって、加工端部が扇形で、扇形角度が中央に向かって、典型的には９０度以内にあることを特徴とする扇形カッターが用いられた。扇形カッターの口径により角度が変えられ得る。扇形角度が中央に向かって９０度以上とされる場合がある。

図６は、形成された溝２０の状態を示す。図６に示される例では、頂点の“O”点で直交する２つの溝２０が形成された。

図７は、他の形態の溝２０を示す。溝２０が、膨張ドーム部の中央に向かい、中央に到達しない４方からの溝２０Aからなる。４つの溝は、頂点の“O”点で直交しない。このような形態形成は、扇形カッター部１８の周囲長さの調整及び回動方向の変換によって可能になる。この形態によれば、頂点部に溝を形成しないので、双方からの二重加工された場合に頂点部が破損されることを防ぐことができる。

このように、破裂板が、膨張ドーム部の凸形表面と環状のフランジ部膨張ドーム部との境界から開始する溝であって、膨張ドーム部の凸形表面に膨張ドーム部の中央に向かう４方からの溝を備えることを特徴とする溝付き破裂板が提供された。

１…扇形カッター（円形カッター）、２…カッター駆動装置、３…受けローラ、４…受けローラ台座、５…操作者の手、７A、７B…端面、１０…破裂板（破裂デイスク）、１０A…破裂板、１１…膨張ドーム部、１２…フランジ部、１３…膨張ドーム部と環状のフランジ部膨張ドーム部との境界（膨張ドーム部端）、１４…膨張ドーム部の凸形表面、１５…膨張ドーム部の凹形裏面、１７…カッター基部、１８…扇形カッター部、１００…溝加工装置。

Claims (4)

1. 中央に形成された膨張ドーム部及び縁に形成された環状のフランジ部からなる破裂板の該膨張ドーム部の凸形表面に弱め線となる溝を加工する溝付き破裂板の加工方法において、
   回動して、該膨張ドーム部の凸形表面に弱め線となる溝を加工する円形カッターと該円形カッターの反対側で破裂板を保持し、円形カッターの回動に同期連動して回動する受けローラとが用いられ、円形カッターは、加工端部が扇形に外方に突出した扇形カッターとされ、
   該扇形カッターによって該膨張ドーム部の凸形表面に弱め部となる溝を加工すること
   を特徴とする溝付き破裂板の加工方法。
2. 請求項１に記載された溝付き破裂板の加工方法において、前記扇形カッターによって該膨張ドーム部と環状のフランジ部膨張ドーム部との境界から開始し、反対側の境界まで到達する溝を形成することを特徴とする溝付き破裂板の加工方法。
3. 請求項１または２に記載された溝付き破裂板の加工方法において、前記溝が、膨張ドーム部の中央に向かい、中央に到達しない４方からの溝であることを特徴とする溝付き破裂板の加工方法。
4. 中央に形成された膨張ドーム部及び縁に形成された環状のフランジ部からなる破裂板の該膨張ドーム部の凸形表面に弱め線となる溝が加工された溝付き破裂板において、破裂板が、膨張ドーム部の凸形表面と環状のフランジ部膨張ドーム部との境界から開始する溝であって、膨張ドーム部の凸形表面に膨張ドーム部の中央に向かう４方からの溝を備えることを特徴とする溝付き破裂板。

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