JP6267198B2 - レーザで定義される反転開始及び変形制御機構を有する破裂ディスク - Google Patents
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Description
本発明は、概して、ディスクのドーム部上において、ディスクから金属をレーザ除去することにより形成される反転開始及び変形制御機構を有する反転屈曲破裂ディスクに関する。この反転開始及び変形制御機構は、ディスクの開口特性、特にディスク反転が開始される圧力、反転がディスクのドーム部を横切る方向、及び破裂の際にペタルにより形成される形に対して非常に優れた制御を提供する。
反転作動破裂ディスクは、例えば7〜10psigの比較的低い超過圧力状態、及び、例えば600psigの比較的高い超過圧力状態に遭遇する可能性のある処理設備における安全装置として採用されてきた。従来から低圧用途で反転屈曲破裂ディスクが採用されているが、低圧における狭い範囲の破裂圧力許容度を提供することは困難であるとされてきた。低い差圧において信頼性の高いディスク破裂を達成するために、ディスク製造者は、ドームが意図的に弱められていなかった場合に必要とされる圧力よりもはるかに低い圧力状態において、ドームの反転が開始する弱強度領域を提供するために、ディスクに構造体を組み込んできた。
Claims (39)
- 凹面と凸面とを有する中央膨張部と、前記膨張部を取り囲む関係にある外側フランジ部とを含む反転作動破裂ディスクを有する超過圧力解放装置であって、
前記膨張部は、前記膨張部の凹所の反転を開始するために前記破裂ディスクが晒されなければならない圧力を制御する、レーザで定義される反転開始機構を含み、
前記反転開始機構は、前記膨張部に配置されるレーザ加工領域を有し、前記レーザ加工領域は、前記レーザ加工領域を取り囲む前記膨張部の厚さよりも小さい厚さを有し、
前記レーザ加工領域は、第1レーザ加工部と、第2レーザ加工部とを含み、前記第2レーザ加工部は、前記第1レーザ加工部の深さよりも大きい深さを有し、
前記第2レーザ加工部の少なくとも一部は、前記第1レーザ加工部の周縁内に配置されることを特徴とする超過圧力解放装置。 - 前記反転開始機構は、前記破裂ディスクの前記凹面に形成される請求項1に記載の超過圧力解放装置。
- 前記膨張部は、さらに、前記レーザ加工領域から前記フランジ部に向かって延びるレーザ加工弱め線を含む請求項1または2に記載の超過圧力解放装置。
- 前記弱め線は、前記膨張部の反転を、前記反転開始機構から、前記膨張部上のディスク開口が開始する領域に向けるように構成される請求項3に記載の超過圧力解放装置。
- 前記膨張部は、前記膨張部の開口領域を定義する開口線凹部を含む請求項1または2に記載の超過圧力解放装置。
- 前記開口線凹部は、C型であり、前記破裂ディスクのヒンジ領域を定義する1組の対向する端部を有する請求項5に記載の超過圧力解放装置。
- 前記膨張部は、前記レーザ加工領域と前記開口線凹部との間に延びる弱め線を含む請求項5または6に記載の超過圧力解放装置。
- 前記開口線凹部は、移行部分を介して、前記弱め線と相互接続する請求項7に記載の超過圧力解放装置。
- 凹面と凸面とを有する中央膨張部と、前記膨張部を取り囲む関係にある外側フランジ部とを含む反転作動破裂ディスクを有する超過圧力解放装置であって、
前記膨張部は、前記膨張部の凹所の反転を開始するために前記破裂ディスクが晒されなければならない圧力を制御する、レーザで定義される反転開始機構を含み、
前記反転開始機構は、前記膨張部に配置されるレーザ加工領域を有し、前記レーザ加工領域は、前記レーザ加工領域を取り囲む前記膨張部の厚さよりも小さい厚さを有し、
前記レーザ加工領域は、第1レーザ加工部と、第2レーザ加工部とを含み、前記第2レーザ加工部は、前記第1レーザ加工部の深さよりも大きい深さを有し、
前記膨張部は、前記膨張部の開口領域を定義する開口線凹部と前記レーザ加工領域との間に延びる弱め線を含み、
前記開口線凹部は、移行部分を介して、前記弱め線と相互接続し、
前記移行部分は、三角形状であり、1組の斜めの側面縁により少なくとも部分的に定義されることを特徴とする超過圧力解放装置。 - 前記開口線凹部は、前記第2レーザ加工部の深さよりも小さい深さを有する請求項5〜9のいずれか1項に記載の超過圧力解放装置。
- 凹面と凸面とを有する中央膨張部と、前記膨張部を取り囲む関係にある外側フランジ部とを含む反転作動破裂ディスクを有する超過圧力解放装置であって、
前記膨張部は、前記膨張部の凹所の反転を開始するために前記破裂ディスクが晒されなければならない圧力を制御する、レーザで定義される反転開始機構を含み、
前記反転開始機構は、前記膨張部に配置されるレーザ加工領域を有し、前記レーザ加工領域は、前記レーザ加工領域を取り囲む前記膨張部の厚さよりも小さい厚さを有し、
前記レーザ加工領域は、第1レーザ加工部と、第2レーザ加工部とを含み、前記第2レーザ加工部は、前記第1レーザ加工部の深さよりも大きい深さを有し、
前記レーザ加工領域は、多角形状であることを特徴とする超過圧力解放装置。 - 前記レーザ加工領域は、非多角形状である請求項1〜10のいずれか1項に記載の超過圧力解放装置。
- 前記第1及び第2レーザ加工部は、同じ形状である請求項1〜12のいずれか1項に記載の超過圧力解放装置。
- 凹面と凸面とを有する中央膨張部と、前記膨張部を取り囲む関係にある外側フランジ部とを含む反転作動破裂ディスクを有する超過圧力解放装置であって、
前記膨張部は、前記膨張部の凹所の反転を開始するために前記破裂ディスクが晒されなければならない圧力を制御する、レーザで定義される反転開始機構を含み、
前記反転開始機構は、前記膨張部に配置されるレーザ加工領域を有し、前記レーザ加工領域は、前記レーザ加工領域を取り囲む前記膨張部の厚さよりも小さい厚さを有し、
前記膨張部は、さらに、前記レーザ加工領域から前記フランジ部に向かって延びるレーザ加工弱め線を含み、
前記レーザ加工領域は、第2レーザ加工部を取り囲む関係にある第1レーザ加工部を有し、前記第2レーザ加工部は、前記第1レーザ加工部の深さよりも大きい深さを有することを特徴とする超過圧力解放装置。 - 前記反転開始機構は、前記破裂ディスクの前記凹面に形成される請求項14に記載の超過圧力解放装置。
- 前記第1及び第2レーザ加工部は、同じ形状である請求項14または15に記載の超過圧力解放装置。
- 凹面と凸面とを有する中央膨張部と、前記膨張部を取り囲む関係にある外側フランジ部とを含む反転作動破裂ディスクを有する超過圧力解放装置であって、
前記膨張部は、前記膨張部の凹所の反転を開始するために前記破裂ディスクが晒されなければならない圧力を制御する、レーザで定義される反転開始機構を含み、
前記反転開始機構は、前記膨張部に配置されるレーザ加工領域を有し、前記レーザ加工領域は、前記レーザ加工領域を取り囲む前記膨張部の厚さよりも小さい厚さを有し、
前記膨張部は、さらに、前記レーザ加工領域から前記フランジ部に向かって延びるレーザ加工弱め線を含み、
前記レーザ加工領域は、多角形状であることを特徴とする超過圧力解放装置。 - 前記レーザ加工領域は、非多角形状である請求項14〜16のいずれか1項に記載の超過圧力解放装置。
- 前記弱め線は、前記膨張部の反転を、前記反転開始機構から、前記膨張部上のディスク開口の領域に向けるように構成される請求項14〜18のいずれか1項に記載の超過圧力解放装置。
- 前記膨張部は、前記膨張部の開口領域を定義する開口線凹部を含む請求項14〜19のいずれか1項に記載の超過圧力解放装置。
- 前記開口線凹部は、C型であり、前記破裂ディスクのヒンジ領域を定義する1組の対向する端部を有する請求項20に記載の超過圧力解放装置。
- 前記弱め線は、前記レーザ加工領域と前記開口線凹部との間に延びる請求項20または21に記載の超過圧力解放装置。
- 前記開口線凹部は、移行部分を介して、前記弱め線と相互接続する請求項22に記載の超過圧力解放装置。
- 凹面と凸面とを有する中央膨張部と、前記膨張部を取り囲む関係にある外側フランジ部とを含む反転作動破裂ディスクを有する超過圧力解放装置であって、
前記膨張部は、前記膨張部の凹所の反転を開始するために前記破裂ディスクが晒されなければならない圧力を制御する、レーザで定義される反転開始機構を含み、
前記反転開始機構は、前記膨張部に配置されるレーザ加工領域を有し、前記レーザ加工領域は、前記レーザ加工領域を取り囲む前記膨張部の厚さよりも小さい厚さを有し、
前記膨張部は、さらに、前記レーザ加工領域から前記フランジ部に向かって延びるレーザ加工弱め線と、前記膨張部の開口領域を定義する開口線凹部とを含み、
前記弱め線は、前記レーザ加工領域と前記開口線凹部との間に延び、
前記開口線凹部は、移行部分を介して、前記弱め線と相互接続し、
前記移行部分は、三角形状であり、1組の斜めの側面縁により少なくとも部分的に定義されることを特徴とする超過圧力解放装置。 - 凹面と凸面とを有する中央膨張部と、前記膨張部を取り囲む関係にある外側フランジ部とを含む反転作動破裂ディスクを有する超過圧力解放装置であって、
前記膨張部は、前記膨張部の凹所の反転を開始するために前記破裂ディスクが晒されなければならない圧力を制御する、レーザで定義される反転開始機構を含み、
前記反転開始機構は、前記膨張部に配置されるレーザ加工領域を有し、前記レーザ加工領域は、前記レーザ加工領域を取り囲む前記膨張部の厚さよりも小さい厚さを有し、
前記膨張部は、さらに、前記レーザ加工領域から前記フランジ部に向かって延びるレーザ加工弱め線を含み、
前記レーザ加工領域は、前記膨張部の頂点からオフセットされる幾何学的中心を有することを特徴とする超過圧力解放装置。 - 凹面と凸面とを有する中央膨張部と、前記膨張部を取り囲む関係にある外側フランジ部とを含む破裂ディスクを有する超過圧力解放装置であって、
前記凹面及び前記凸面のうち少なくとも1つの面は、レーザフライス加工を受け、前記少なくとも1つの面の全表面積の少なくとも75%の厚さは、前記少なくとも1つの面からのディスク材料の除去によって減らされていることを特徴とする超過圧力解放装置。 - 前記レーザ加工領域は、前記少なくとも1つの面の表面積の全てを占める請求項26に記載の超過圧力解放装置。
- 凹面と凸面とを有する中央膨張部と、前記膨張部を取り囲む関係にある外側フランジ部とを含む破裂ディスクを有する超過圧力解放装置であって、
前記凹面及び前記凸面のうち少なくとも1つの面は、レーザ加工領域を有し、前記レーザ加工領域は、前記少なくとも1つの面の全表面積の少なくとも75%を占め、
前記レーザ加工領域は、前記外側フランジ部の少なくとも一部の上に延びていることを特徴とする超過圧力解放装置。 - 前記膨張部は、内部に形成されたC型開口線凹部を含み、前記レーザ加工領域は、前記開口線凹部の内側の前記少なくとも1つの面の全領域を占める請求項26または27に記載の超過圧力解放装置。
- 前記破裂ディスクは、反転作動破裂ディスクである請求項26または27に記載の超過圧力解放装置。
- 前記破裂ディスクは、前記膨張部に形成され、かつ、前記膨張部の凹所の反転を開始するために前記破裂ディスクが晒されなければならない圧力を制御する反転開始機構を有する請求項30に記載の超過圧力解放装置。
- 前記反転開始機構は、前記レーザ加工領域内に形成される請求項31に記載の超過圧力解放装置。
- 前記レーザ加工領域は、前記凹面及び前記凸面のうち1つの面のみに形成され、前記反転開始機構は、前記レーザ加工領域とは反対の面に形成される請求項31に記載の超過圧力解放装置。
- 超過圧力解放装置を製造する方法であって、
向かい合う凸面と凹面とを含む膨張部と、外側フランジ部とを有し、かつディスク材料で形成される破裂ディスクを設ける工程と、
前記凸面及び前記凹面のうち少なくとも1つの面の上にレーザ光線を通過させ、それによって、前記少なくとも1つの面の全表面積の少なくとも75%の厚さを、前記少なくとも1つの面からの前記ディスク材料の除去によって減らし、レーザ加工領域を形成する工程とを有することを特徴とする方法。 - 前記破裂ディスクは、反転作動破裂ディスクである請求項34に記載の方法。
- 前記方法は、さらに、前記膨張部の凹所の反転を開始するために前記破裂ディスクが晒されなければならない圧力を制御する反転開始機構を前記膨張部に形成する工程を有する請求項35に記載の方法。
- 前記反転開始機構は、前記レーザ加工領域内に形成される請求項36に記載の方法。
- 前記レーザ加工領域は、前記凹面及び前記凸面のうち1つの面のみに形成され、前記反転開始機構は、前記レーザ加工領域とは反対の面に形成される請求項36に記載の方法。
- 前記方法は、さらに、前記膨張部に開口線凹部を形成する工程を含み、前記レーザ加工領域は、前記開口線凹部の内側の前記少なくとも1つの面の全領域を占める請求項34〜38のいずれか1項に記載の方法。
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