[发明专利]具有薄弱线的平截头体形破裂盘

说明书

技术领域

本公开内容涉及一种具有薄弱线的平截头体形破裂盘(rupture disk)。

背景技术

有许多类型的处理、输送、存储或利用加压流体的系统。加压流体可以是液体、气体、或者液体和气体的混合物。加压流体还可以包括固体成分。例如，系统可以输送包括固体颗粒的加压气体。再举例来说，系统可是输送处于加压流体环境下的固体成分。为了确保这些类型的加压系统的安全，每个这种系统一般都包括被设计成防止系统过压(或至少在系统过压过程中提供警报提示)的安全装置。在紧急情况下，流体压力作用在安全装置上以产生开口，从而从系统释放流体。除了产生开口之外，该安全装置可以仅仅提供警报通知，指示危险的过压情形正在发生或可能将要发生。在实际上破裂或以其它方式打开的装置中，将流体通过开口泄放到环境或者安全储存器中降低了系统中的压力，并且防止系统的另一个部分由于流体高压而失效。

破裂盘是一种普遍采用的安全装置的实施例。破裂盘可以被附接至加压系统，以将破裂盘的一定部分暴露于系统中的加压流体。破裂盘的暴露于流体的部分被构造成在流体达到预定压力时破裂或撕裂。破裂盘的撕裂或破裂产生了一开口，加压流体通过该开口流出而将系统中的压力降低。破裂盘可以包括刻划的弱化线，该刻划的弱化线被设计成确保响应于特定压力以特定的“爆裂”模式在特定部位开口。一般来说，刻划线通过激光器、机械移位或薄化、或涉及从盘的一部分将材料去除的化学蚀刻过程的方式来提供。如在共同拥有的美国专利No.5,934,308中描述的，薄弱线也可以通过部分剪切过程来形成，特此通过引用纳入该美国专利的全部内容，就如同在这里阐述的一样。

在“内翻屈曲”破裂盘压力释放装置的领域中，已经使用凹形/凸形结构作为提供可靠且可重复的压力响应装置的手段。已知的内翻屈曲装置被设计成使得当结构的凸侧暴露于预定过压力时，该结构屈曲并且倒置，从而致使凸侧塌缩成凹形。该破裂盘 可以被设计成不仅倒置，而且通过薄弱线而打开。

一种类型的凹形/凸形内翻屈曲破裂盘是平截头体形破裂盘。在图1A(现有技术)中示出并且在共同拥有的美国专利No.4,576,303和美国专利公报No.12/149,691(公布为美国公报No.2008/0289945A1)中公开了这种平截头体形内翻屈曲破裂盘的实施例，特此通过引用纳入该美国专利和美国专利公报的全部内容。如在美国专利No.4,576,303中公开并在图1A(现有技术)和图1B(现有技术)中示出的，已知的平截头体形内翻屈曲破裂盘100可以包括凸缘部分110、采取截头圆锥体形状的平截头体部分130和中央截头部分120。在使用中，凸缘部分110可以被夹紧至或以其它方式附接至加压系统，其中平截头体部分130和中央部分120暴露于系统压力。

如图1B(现有技术)所示，已知的平截头体形屈曲破裂盘还可以包括刻划的薄弱线135，该刻划的薄弱线135位于盘的中央截头部分120和倾斜平截头体部分130之间的过渡部中。典型地，刻划线通过激光器、机械移位或薄化或者涉及从盘的平截头体部分的中央截头部分去除材料或蚀刻期望形状的薄弱线的化学蚀刻过程而提供。

在使用中，盘100的平截头体部分的凸端面暴露于加压系统中的压力。倾斜平截头体是确定压力载荷或力载荷的主要控制因素，在该压力载荷或力载荷下，平截头体形内翻屈曲盘将内翻并倒置。该内翻是导致盘100沿着薄弱线135破裂或打开的初始因素。

图1B的包括传统刻划的薄弱线的平截头体形盘可能存在若干缺点。材料移位可能使刻线盘不期望地变形。材料移位可能缺少精度，从而在其余材料的厚度上产生轻微不规则。这种不规则可能包括位于薄弱线中的较薄部分，这些较薄部分可能在运输、安装或操作过程中过早撕裂(可能产生一孔)。这种不规则还可能包括较厚部分，这种较厚部分可能在超过该盘被原本设计成应该破裂的压力时仍然抵抗撕裂。材料移位还可能在薄弱线的边缘处留下过多材料的“折起”或脊部。这种过多材料可能在视觉上掩饰了薄弱线中的缺陷。这种过多材料还可能不令人期望地改变薄弱线应该撕裂时的压力。传统的刻划线可能突然终止，从而产生一角部，压力作用可能不期望地集中在该角部处。