具有雷射限定的電解拋光弱化線的反向作用破裂盤及形成該弱化線的方法

2023-10-17 09:23:29 7

專利名稱：具有雷射限定的電解拋光弱化線的反向作用破裂盤及形成該弱化線的方法
具有雷射限定的電解拋光弱化線的反向作用破裂盤及形成該弱化線的方法
背景技術：
l.發明領域
本發明涉及用於製備具有隆起的光滑表面的反向翹曲破裂盤組件的改進工藝， 其中該盤的隆起部分具有電解拋光弱化線凹槽，藉此該盤會在寬範圍的過壓設定點 中的任何一點處可靠地反向並完全打開。
本發明總的涉及具有雷射限定的電解拋光弱化線凹槽的反向作用破裂盤，並涉 及形成在反向時確保盤完全打開的反向作用破裂盤的弱化線凹槽的改進的方法。該 弱化線凹槽可構造並策略地設置成確保盤沿弱化線凹槽的完全打開，同時防止反向 時盤的破碎。破裂盤坯件首先預隆起，接著最終隆起，並然後設有一層保護層材料。 釆用雷射來移除保護層材料層的與隆起破裂盤的凹面上所要求的弱化線凹槽對應 的一部分。然後該盤經受電解拋光操作以將金屬從破裂盤的雷射照射區域移除，由 此以所要求構造且以與材料厚度有關的預定深度在盤上形成光亮的經拋光的弱化 線凹槽。在該較佳工藝中，控制電解拋光以形成由間隔的相對通道部分限定的弱化 線凹槽，間隔的相對通道部分由中心突起的冠狀部分開，其中通道部分比所述冠狀 部深。弱化線凹槽的相對通道部分提供打開的冗餘量並因此增加了沿著弱化線撕裂 的可靠性而不會減損循環服務壽命。
較佳的是，控制對盤的雷射照射使得保護層材料的相對薄的殘餘物在雷射操作 完成時留在盤上，因此防止盤的表面被雷射束的任何顯著氧化，這種氧化會阻礙或 幹擾金屬的後繼電解拋光。使用雷射來限定盤的一面上所要求的弱化線凹槽，使制 造商能夠提供任何一種或基本不受限制的弱化線配置和盤表面標記的選擇。
本發明涉及在衛生壓力容器管道應用中尤其有效的反向翹曲破裂盤組件。制 藥、生物化學和食品加工設備要求一直保持衛生條件，它需要頻繁清洗設備，通常 用蒸汽或其它衛生處理劑。這些過程通常可以相對低水平的壓力來操作，其中設備
或連接到其的管道上的過壓必須在較低的約2psig的壓力水平釋放。通常採用反向
翹曲破裂盤用於各種應用，但是發現很難以低的過壓提供較窄範圍的爆裂壓力餘裕度。
為了以低壓差實現可靠的盤破裂，已發現可符合要求的破裂規範，同時又可避 免盤的表面上的材料集結問題的方法，即首先同時通過使盤材料經受將盤的分段區 域從其主體偏離的力，，並通過此後對盤施加使偏離的分段區域返回到其初始位置 的力，由此偏離和返回的小區的金屬具有與中心隆起部分的其餘部分的金屬相比改 變了的晶粒結構。偏離和返回的小區的金屬呈現出比環繞初始偏離小區的盤材料高 的殘餘應力，原因是首先沿一方向對局部小區的初始塑性變形，且然後沿相反方向 對相同局部小區的塑性變形。
2.現有技術的說明
提供在盤隆起部分的一面上具有弱化線凹槽或刻痕線的隆起反向作用破裂盤 是久為人知的。弱化線或刻痕線通常是在盤的凹面上交叉的刻痕，或沿圓周邊的弱 化線，線限定了在反向時打開的盤的區域。若沒有限定盤在沿弱化線凹槽切斷時穿 過盤的開口的弱化線凹槽，則隆起的盤會反向但不一定完全打開，在具有沿周界延 伸的弱化線凹槽的情況下，弱化線通常不是連續線，因此具有防止反向和打開時盤 的中心區域破碎的鉸接區。交叉刻痕盤在盤反向時形成向外彎曲的四個花瓣，又防 止了花瓣的破碎。與交叉刻痕盤相比，由於在盤沿弧形刻痕線切斷時具有較大的開 口 ，所述沿圓邊的刻痕線或弱化線較佳地用在低壓應用中。
迄今為止弱化線一直通過金屬刻痕模、使用在盤上蝕出溝槽的雷射、或通過化 學蝕刻以沿所要求的線從盤移除金屬來形成在反向作用破裂盤上。所有這些以往的 反向作用盤已呈現出一些未解決的製造困難，或在各種應用中經歷過操作方面的問 題。
金屬刻痕模使金屬材料發生加工硬化，因此改變了刻痕線處金屬的晶粒結構和 密度。用金屬刻痕模形成的圍繞刻痕線的材料在刻痕過程中被加工硬化，因此增加 金屬的脆性並形成應力區域。由於疲勞裂紋和應力腐蝕，金屬的脆性和增加的應力 區域限制了破裂盤的服務壽命。用於滿意操作所需的金屬刻痕深度深刻地改變原始 隆起穹頂的強度，使其難以預知形成刻痕前盤的初始隆起操作過程中使破裂盤反向 最終需要的壓力。因此，很難生產出具有用刻痕模形成的刻痕線的能可靠打開並承 受多次連續壓力循環的反向作用隆起破裂盤。
已經提出使用雷射束在反向作用破裂盤上形成刻痕線。由於多種原因這些提議 已經在商業上被證實是令人滿意的。金屬的反射率使得很難控制光束穿入金屬的厚 度並由此形成沿想要的弱化線凹槽的長度深度均勻的光滑溝槽。此外，雷射顯著地 加熱和使盤燃燒，氧化材料並改變金屬的冶金性能。已發現具有由雷射燃燒的弱化
線的盤使用時不令人滿意，不僅在所要求的壓力釋放值不能可靠打開方面，而且具 有不合要求的服務壽命。
在現有技術中已經提出了具有限定弱化線的分區段保護層的破裂盤的化學蝕
刻，例如美國專利No. 4,122,595、 4,597,505、 4,669,626和4,803,136中示出和描述 的。在'595專利的專利權人建議在絲網具有呈現所要求弱化線形式的開口的平坦破 裂盤上進行保護層材料的絲網印刷。在該盤隆起後，將酸性溶液噴到盤上以腐蝕與 不受保護層材料保護的盤的區域一致的弱化線。盤材料的金屬表面有些不規則且不 是非常光滑，因為單個並排的晶粒具有一些峰狀，且晶粒間有谷狀結構。因此，當 酸性蝕刻劑應用到金屬表面時，該劑不會越過金屬的表面上均勻作用。而是蝕刻劑 在晶粒間的谷底內比對金屬晶粒的較高表面的峰點的腐蝕更迅速。公認谷狀空腔內 包含的蝕刻劑不僅與晶粒的周圍峰點區域相比能更迅速地腐蝕谷狀區域中的金屬， 而且也更有效地進行。蝕刻過程的伴隨結果是放大了金屬表面的粗糙度，表面不規 則程度隨著金屬暴露於蝕刻劑的時間而增加。破裂盤由本性是抗腐蝕的材料製成， 諸如不鏽鋼、因科鎳合金、哈司特鎳合金-C和蒙乃爾合金。於是，這些本性抗腐 蝕材料經受蝕刻酸需要蝕刻劑與金屬表面保持長時間的接觸以腐蝕掉通常為金屬 厚度的70-90%的溝槽。例如，如果材料是0.004in.厚，在蝕刻過程中必須腐蝕掉 多達0.0036in。
此外，為了完成這些抗腐蝕材料的相當有效的腐蝕，選擇的蝕刻劑必須是適合 特定類型金屬的一種。因此，對各種金屬中的每一種要求不同的酸性劑。必須選擇 用於製造特定破裂盤的特定材料以符合該應用的規範。不同的盤應用要求使用不同 類型的金屬。因此，當使用蝕刻工藝以在抗腐蝕盤材料上形成弱化線時，製造商應 當具有可用的最有效腐蝕特定抗腐蝕金屬的腐蝕劑。
'136專利的專利權人描述了將要蝕刻的金屬條穿過適當的蝕刻浴，在那裡控制 金屬條在浴池中的饋送速度、浴池的酸性濃度和浴池溫度以獲得預選擇深度的蝕刻 溝槽。專利權人描述了溝槽底部處的剩餘材料為沿著蝕刻區域的長度延伸的平坦隔 膜。
因為經蝕刻的弱化線的表面已經由於蝕刻過程而與金屬材料初始表面光潔度 相比進一步變粗糙，在盤循環過程中施加在限定弱化線的金屬上的應力被放大，因 此減小了盤的循環壽命。粗糙的弱化線溝槽的增加的表面面積使得表面面積的抗腐 蝕效果降低，這進一步減小了盤的循環服務壽命。這一點是很重要的，因為在破裂 盤安裝就位之後，該盤可在沒有過壓操作的條件下在該位置保持很多年。但是，在
該盤確定的整個服務壽命周期，如果發生過壓事件，反向作用破裂盤必須可靠地起 作用。
此外， 一種蝕刻工藝如果試圖用在商業基礎上，由於很多原因不能經濟上得到 證明，包括需要手頭有用於每種類型金屬的特定蝕刻劑，且需要過多的時間來獲得 限定弱化線的足夠材料的移除。
為了獲得為反向作用應用設計的破裂盤組件的可重複的低過壓開口，對該要求 的一種商業方法是提供反向翹曲破裂盤，其中在破裂盤的穹頂上故意形成凹痕。盤 的穹頂區域上的凹痕策略地設置在使得盤的穹形部分在凹痕區域首先裂開的位置。 因此，該盤在現有技術中描述為在小於沒有凹痕的盤的過壓時反向和打開。
然而，該盤的隆起區域的工藝側凸起表面上的凹痕提供了用作食品、藥物等的 收集點的空腔。於是，很難用蒸汽等清洗該工藝設備，且可能需要損壞設有破裂盤 的部件以確保移除可能已收集在凹痕中的物質。
在盤的凸起表面上具有凹痕的現有技術破裂盤組件的實例是Cullinane等人的 美國專利No. 6,494,074，其中被迫抵靠盤的隆起部分的凸出表面背面的尖角工具在 盤上或在穹頂形頂點或其附近形成凹痕。據說該凹痕的形狀、面積和深度是可選擇
而進行變化的。然而在每種情況下，盤的隆起部分的凸出表面上的凹痕提供了從:i: 藝操作收集物質的空腔，它可由安裝在通向工藝壓力容器的管道配件中的盤從預定
過壓探測出來。儘管Cullimme等人建議可改變凹痕的深度，但並不能被消除，該 專利權人沒有認識到可以提供一種避免盤上凹痕中物質收集問題的具有光滑表面 的盤，即通過在盤上形成凹痕，然後使凹痕返回到其初始的光滑的表面位置，同時 滿足更精確的爆裂規範。此外，本改進的反向作用破裂盤和用於該盤的製造工藝不 僅消除了盤的隆起部分上的殘餘凹痕，還使破裂壓力能夠通過可選擇地控制預隆起 壓力量而改變。
Graham等人的美國專利No. 6,318,576的圖6-9示出了製藥、生物化學和食品 加工操作中通常使用的衛生的快速分解和再連接配件，它適於接收並保持反向隆起 破裂盤組件。該配件包括具有凸緣的兩個聯接件，凸緣通過快速鬆開夾環保持相鄰 互連關係。
反向翹曲破裂盤較佳地用於不同壓力應用，因為當盤長期在其爆裂壓力附近運 行時，反向翹曲盤會在接近盤的爆裂壓力時打開而不會產生正向作用盤經常發生的 疲勞和失效。Mozley的美國專利No. 4， 512, 171中解釋了非刀片反向翹曲破裂盤的 操作順序的一種理論。
商業上可接收的反向翹曲衛生破裂盤應當理想地符合目前的ASME BPE (Bioprocessing Equipment (生物加工設備))和3-A (milk and dairy (牛奶和奶製品)) 標準，它要求設備沒有諸如裂縫、鑿口、明顯的凹陷等的表面缺陷。

發明內容
在衛生條件下尤其有效的本發明的反向作用破裂盤具有中心隆起部，包括突出 面和相對的凹陷面，凸緣部分圍繞中心隆起部。隆起部的突出面是光滑的且基本上 是連續構造。隆起部的金屬小區具有與盤的隆起部的其餘金屬相比改變了的晶粒結 構並限定較佳實施例中具有外部大致圓形邊界的小區，大致圓形邊界位於比盤的凸 緣部分更靠近隆起部的最上部。該小區被物理地從隆起部的主體移動，並然後返回 到其初始位置。該小區改變的晶粒結構是由於通過塑性變形在小區上產生比隆起部 的其餘部分大的殘餘應力使金屬加工硬化。
隆起的反向作用破裂盤是相對薄的、在盤的凹陷面上具有雷射限定的電解拋光 的弱化線的金屬構件。弱化線凹槽較佳地為C形，在C-線的相對兩端之間留下鉸 接區域，並與盤的隆起部和周界延伸的盤的凸緣部之間的過渡區域相鄰但稍向內設 置。弱化線凹槽由隔開的兩相對側壁表面限定，所述兩側壁表面通過底壁表面連結， 其中弱化線凹槽的表面具有有光澤的、電解拋光的表面光潔度，該表面光潔度比金 屬構件的表面光滑至少6倍，且較佳地光滑至少約8倍。電解拋光凹槽的表面光潔 度較佳地不大於從平均表面平均偏離約4微英寸，且最佳地不大於約2微英寸。因 此通過電解拋光工藝形成的弱化線凹槽由隔開的、相對通道部分限定，該通道部分 通過中心突出的冠狀部隔開，其中通道部分比冠狀部深，由此凹槽大致呈W形截 面。
反向作用破裂盤較佳地通過首先用施加到坯件的中心部的受壓空氣以使該中 心部預隆起而在固定裝置上使盤坯件預隆起而製成。 一柱件設置在固定裝置內，部 署成當以預定速率對坯件的中心部施加加壓空氣以使盤坯件預隆起時配合坯件的 中心部並使之偏斜。坯件抵靠柱件的預隆起使得在坯件的中心部上形成相對小的凹 痕，較佳地從隆起中心部的中心偏離一定程度。在柱件收回後，然後盤隆起到其最 終穹頂高度。
盤坯件的預隆起部的偏斜金屬小區具有與盤的預隆起部的其餘金屬相比改變 了的晶粒結構。在使用柱件使一區段盤的預隆起部偏斜的盤的較佳實施例中，偏斜 區段具有位於比盤的凸緣部分更靠近隆起部的最上部的大致圓形的外部邊界。從隆 起部的主體物理地移動的該端區在盤的最終隆起過程中返回到其初始位置。偏斜和 返回的小區的金屬呈現比圍繞最初偏斜小區的盤材料高的殘餘應力，原因是局部小 區首先沿一方向初始塑性變形，並然後該相同局部小區沿相反方向塑性變形。
在最終隆起過程中已偏斜並然後返回到其初始布置的盤的區域沿兩方向在局 部區域經受應力，且總和大於施加在盤的隆起部的主體上的應力。結果是具有隆起 部的盤沒有會從加工裝置收集物質的凹痕或凹陷並因此更易於維護和清洗。此外， 盤的隆起部的一小區的偏斜及隨後的返回產生出具有必要的耐破裂特性的盤，使盤 能夠用在技術條件要求緊公差低爆裂壓力破裂盤產品的製藥、生物化學和食品加工 應用中。
在用於生產衛生破裂盤的一種工藝中，所述破裂盤在盤的隆起部的一區域具有 比隆起部的主體更大的抗拉強度，平坦的盤坯件設置在具有偏移柱的固定裝置上使 得該柱件在從隆起部的中心有些偏離的位置與盤的一表面配合。偏移柱較佳地具有 半球形坯件配合端。柱件直徑選擇成根據破裂盤的尺寸、製成盤的材料、金屬坯件 的抗拉強度、形成在坯件上隆起區域的直徑、相對於盤的隆起部的中心軸線的凹痕 的位置以及最終產品的爆裂壓力異差條件在坯件上形成預定程度的凹痕。
預隆起壓力施加到破裂盤坯件的與偏移柱相反的表面上，同時坯件保持在固定 裝置上以實現坯件的局部隆起且同時在與偏移柱配合的坯件的局部隆起的突出表 面上形成凹痕。受到預隆起壓力的區域的直徑應當較佳地等於盤的最終隆起部的直 徑。
接著，或者縮進偏移柱，或者將預成形坯件放置在一單獨的最終隆起的無柱件 固定裝置上。在預隆起盤的凹陷表面上施加足夠的壓力以實現盤的中心部的最終隆 起並同時將預先形成在盤上的凹痕返回到通過偏移柱在盤體上形成凹痕之前相對 於盤體其餘部分的初始位置。於是，盤的突出和凹陷表面都是光滑的且沒有可能將 物質收集在其上或其內並因此幹擾或阻止用諸如蒸汽的消毒劑清洗設備的突出表 面或凹陷。
首先在坯件本體的要隆起的部分上形成預定範圍和深度的凹痕，並然後通過將 該凹痕的金屬返回到其初始位置而除去凹痕的兩步驟的方法使得形成凹痕並然後 恢復的區域由於該小區上金屬的塑性變形而具有比盤的最終隆起部的其餘部分有 更大的殘餘應力。具有改變的晶粒結構的該小區與預隆起部分的整個面積相比是相 對小的，但因被加工硬化而呈現更高的抗拉和耐壓強度，因此在使用期間當過壓施 加到破裂盤的突出面上時與隆起部的其餘部分表現不同。
在盤坯件的預隆起和最終隆起之後，將一層保護層材料施加在隆起盤的至少凹 陷面上，且最通常通過將盤浸沒在保護層材料溶液中而施加在盤的兩面上。油漆制 劑是優選的保護層材料。在保護層材料變硬之後，使用雷射束來從隆起盤的凹陷面 上移除保護層材料的一部分，最通常是沿著與盤的隆起部和周界平坦部分之間的過 渡區域相鄰但向內隔開的C形線進行。控制雷射束使得雷射束沿著穹頂形坯件的 凹陷表面移動以移除幾乎所有的保護層材料，同時僅在盤坯件的表面上留下微小的 殘餘保護層材料。較佳的是，控制雷射束以限定盤上想要的弱化線凹槽的範圍，但 不允許沿著光束的行進路徑直接接觸並因此氧化金屬的表面。
然後將雷射加工過的盤放置在容納酸性劑浴池的電解拋光設備中。優選的酸性 劑本身不是自行顯著蝕刻金屬表面的類型的蝕刻劑溶液。將該盤連接到電路上，其 中盤用作陽極，而浴池中的導電元件是陰極。對盤/陽極施加電壓，由此浴池的酸 性劑在保護層材料未保護的盤的區域上通過電解拋光而立即開始金屬的移除。弱化 線的電解拋光持續到通過電解拋光形成的凹槽深度從盤坯件的厚度的約70%±
25%至約70%±5%。此後，移除保護層材料，並使最終的反向作用破裂盤經受清 洗。
電解拋光過程在與盤的表面上保護層材料上受雷射照射的線對應的盤的隆起 區域上形成凹槽。電解拋光凹槽由隔開、相對的通道部分限定，該通道部分由中心 突出冠狀部分開，通道部分比冠狀部深。弱化線凹槽的相對通道部分提供沿整個弱 化線長度上的金屈撕裂冗氽投，由此確保盤的全部使用壽命期間盤的中心部分的完 全打開。
本發明的重要優點是能夠在比迄今所可能的更寬的範圍地改變用於可製造許 多類盤組件的相同厚度的盤材料的反向壓力特性，每類基本符合相同的反向壓力規 範。在盤坯件的預隆起期間改變穹頂的高度，而最終隆起的穹頂高度保持恆定，使 得在較寬壓力範圍內使用相同厚度材料的盤的反向壓力能夠改變，而不是改變最終 隆起的穹頂高度，同時保持穹頂的預隆起高度恆定。這對於製造用於液體應用的反 向作用破裂盤組件是尤其意義重大的，在這些應用中維持高的穹頂高度是有利的。


圖1是用於生產根據本發明的反向作用破裂盤的一段金屬材料片的示意圖； 圖2是圖I的金屬片的不完整平面圖，並以虛線示出了由圖1的金屬片材料形 成的破裂盤坯件的輪廓；
圖3是由圖2的材料片形成的盤坯件的示意平面圖4是用於使破裂盤坯件預隆起的裝置的示意性截面視圖，包括用於在坯件的 一表面上形成凹痕的偏移柱；
圖5是基本上沿圖4的線5-5截取並從箭頭方向向下看的水平剖視圖6是使用圖4中示出的固定裝置的預隆起步驟的示意性剖視圖，並產生了從
坯件的主體偏離的破裂盤坯件的小區；
圖7是具有在由偏移柱產生的盤坯件的局部隆起凸起表面上的有凹痕的小區
並由偏移柱形成的預隆起盤的放大的局部示意圖8是沿圖6的線8-8截取並沿箭頭方向向下看的水平剖視圖-，
圖9是圖4中示出的固定裝置的示意性剖視圖，示出了施加到預隆起破裂盤的
凹陷表面上的壓力影響破裂盤的最終隆起的方式；
圖10是圖6中示出的固定裝置的示意性剖視圖，移除了柱體並示出了足夠的
壓力施加到預隆起破裂盤的凹陷面上以影響破裂盤的最終隆起並使隆起部分的預
先形成凹痕的小區返回到其中在盤的中心部分預隆起過程中形成凹痕前的初始位
置的方式；
圖11是最終隆起盤的示意性剖視圖，其中盤的中心部分上的初始凹痕在盤坯 件的最終隆起過程中已被去除了；
圖12是圖11示出的隆起盤的平面圖，並由虛線繪出盤中被去除的初始凹痕小
區；
圖13是破裂盤的隆起部分局部放大剖視圖，示意性地示出了已返回到其初始 位置的盤的隆起部分的初始凹痕小區與隆起部的其餘部分的金屬相比的已改變的 晶粒結構；
圖14是一種用快千漆材料敷加圖12的隆起破裂盤的方法的示意圖； 圖15是油漆敷加的隆起破裂盤的示意性中心剖視圖16是用雷射束在油漆塗層中形成雷射照射線的方式的示意圖，該雷射照射 線限定在破裂盤的隆起部上形成的所要求的弱化線-,
圖17是限定形成在盤上的弱化線凹槽的構造的一種形式的雷射照射線盤的平 面圖18是基本上沿圖17的線18-18截取的並沿箭頭方向看的垂直放大的局部剖 視圖19是用於沿盤上油漆塗層上雷射照射線形成盤的隆起部分上弱化線凹槽的
電解拋光設備的示意性垂直剖視圖20是使用圖19的電解拋光設備在盤的隆起部分上形成電解拋光凹槽的盤的 平面圖21是在盤的拋光部分上形成的電解拋光凹槽的局部放大示意性剖視圖22是具有與油漆塗層上雷射照射線對應的電解拋光凹槽的盤的平面圖，並 移除了油漆；
圖23是沿圖22的線23-23截取的放大的局部垂直剖視圖，並示出了盤的隆起 部分上電解拋光的凹槽的截面形狀；
圖24是根據本發明一實施例在盤上具有電解拋光弱化線凹槽的反向作用破裂 盤的平面圖，其中弱化線凹槽的相對兩末端向外彎曲並遠離彼此延伸；
圖25是根據本發明另一實施例在盤上具有電解拋光弱化線凹槽的反向作用破 裂盤的平面圖，其中弱化線具有隔開的、方向朝向彼此的、相對的向內彎曲末端；
圖26是根據本發明又一實施例在盤上具有電解拋光弱化線凹槽的反向作用破 裂盤的平面圖，其中弱化線凹槽的半徑是變化的並具有向外彎曲的兩末端，且其中 與盤的隆起部分的鉸接區域相對的弱化線凹槽部分具有方向向外大致V形頂端區 段；
圖27是根據本發明又一實施例在盤上具有電解拋光弱化線凹槽的反向作用破 裂盤的平面圖，其中弱化線凹槽的半徑是變化的並具有向外彎曲的兩末端，且其中 與盤的隆起部分的鉸接區域相對的弱化線凹槽部分具有方向向內大致V形頂端區 段；
圖28是根據本發明又一實施例在盤上具有電解拋光弱化線凹槽的反向作用破 裂盤的平面圖，其中弱化線凹槽具有隔開的、相對的、大致圓形的兩末端；
圖29是根據本發明又一實施例在盤上具有電解拋光弱化線凹槽的反向作用破 裂盤的平面圖，其中弱化線凹槽具有隔開的、方向朝向彼此的、相對的向內彎曲的 兩末端，且其中盤的隆起部設有用於識別目的的電解拋光的標識；
圖30是根據本發明又一實施例在盤上具有電解拋光弱化線凹槽的反向作用破 裂盤的平面圖，其中在弱化線凹槽在其兩末端具有隔開的、相對的、大致圓形的空 腔；
圖31是沿線31-31穿過弱化線的端處的空腔並沿箭頭方向看的放大垂直剖視
圖32是根據本發明的反向翹曲衛生破裂盤組件的立體圖33是組成反向翹曲破裂盤組件的部件的分解圖34是形成圖32所示破裂盤組件的一部分的支承環的另一形式的立體圖;以
及
圖35是一圖表，證實了具有限定盤的開口區域的電解拋光弱化線凹槽的盤的 反向壓力基本上與不具有弱化線的盤的反向壓力相同，但對於具有弱化刻痕線的反 向作用破裂盤不是這樣。
具體實施例方式
附圖中的圖32示出了體現本發明的優選概念的反向翹曲衛生破裂盤組件10。 盤組件10包括破裂盤12和固定到其上的支承件14。破裂盤組件10尤其適用於工 業中的衛生、保健應用，諸如製藥、生物化學和食品加工操作。因而，破裂盤組件 10的部件較佳地由抗腐蝕金屬材料製成，諸如多種常規抗腐蝕金屬中的任何一種， 諸如不鏽鋼合金、哈司特鎳合金-C、蒙乃爾合金、因科鎳合金和鎳。破裂盤12具 有中心隆起部分16和環形凸緣部分18。過渡區域20將凸緣部分18的內周界連結 到隆起部16的外部圓形邊緣。
破裂盤12的隆起部16具有一相對小的區域22 (圖32和12)，它從隆起部16 的中心軸線偏置。區域22的金屬具有改變的晶粒結構並呈現比其餘隆起部16更高 的抗張強度，並通過對突起表面16a壓印出凹痕並然後使該凹痕返回到其初始位置 而形成，使得隆起部16的突起表面16a是光滑的而沒有任何顯著不連續感。
破裂盤12的隆起部16設有半圓形弱化線凹槽24，該凹槽在盤的隆起部分16 上過渡區域20內部並大致與過渡區域20互補，如圖22所示。從圖22可看出弱化 線凹槽24具有沿過渡區域20的長度彼此隔開的終端26和28。在圖22中所示的 盤的實施例中，弱化線凹槽24的終端26和28遠離彼此向外彎曲，並大致為C-形構造。
支持環14具有構造成在破裂盤12的凸緣部分18下方的主環形本體30。從圖 33可看出環形本體30的內部半圓邊緣32具有從本體30的邊緣32向內延伸的周 向間隔的多個突起部34。該環30可具有任何數量的突起部34，如圖33所示從0 至ll個或更多。向內延伸的一舌狀物與本體30為一體，具有最外部的向下彎曲的 端部38，並還突出到環本體30的內部開口中。圖34中示出了環14的另一實施例 94並具有環形本體96,該環形本體設有一體式向內的區段97，該區段97設有最 外部線性邊緣98。
在其組裝狀態，支承環30的環形本體通過緊固件40固定到盤12的凸緣18， 緊固件可包括螺釘、定點焊、粘結劑或其它等效固定裝置。支持環14的舌狀物36 較佳地設置在弱化線凹槽24的終端26和28之間，並用作由弱化線凹槽24限定的 破裂盤12的隆起部16的鉸接區域42的支持件。突起部34的尺寸設置成並較策略 地定位成直接在隆起部16的下方並支承隆起部16。如果需要，可提供一基本上Z 形部件44作為破裂盤組件10的環形本體30的一部分用於幫助人們在安裝時正確 地為該組件定向。類似地，環94也可以具有與環14的部件44功能類似的Z形部 件99。可設置與盤組件的凸緣部分和支承環關聯的環形墊圈(未示出)。
破裂盤12由前述抗腐蝕材料的薄片13製成，它可從一大巻所選的金屬打開。 從片13上被衝壓、雷射切割、或EDM切割盤坯件15。較佳的是，盤坯件15具有 外圍一體的對準柄腳17。破裂盤12的製造較佳地在兩個階段中完成。第一階段包 括盤的預隆起，方式是形成盤坯件15的突出表面上的凹痕。第二階段包括在某些 條件下盤的最終隆起，使得盤的隆起部的突出表面上的凹痕通過將隆起部的凹痕小 區返回到其初始位置而移除。
用於形成金屬破裂盤坯件上預定構造的凹痕的固定裝置46示意地在圖4中示 出。應當理解，在這方面，固定裝置46的示意圖僅用於說明目的且不意味著是用 於完成所要結果的特定類型的固定裝置的代表。固定裝置46的下部基環48，其較 佳形式是圓柱形構造，具有中心開口 50。固定裝置46的圓柱形夾環52具有中心 通道54，該中心通道54與開口 50對齊並具有與開口 50相同的形狀和截面面積。 覆蓋件56關閉夾環52的通道54的打開的上端。穿過夾環52的側壁的開口 58用 於使諸如空氣的氣體能夠從夾環52的內部逸出。儘管未示出，但是應當理解基環 48和/或夾環52具有用於互補地接納對應盤坯件15的柄腳17的溝槽，使得所有各 坯件15均可重複地位於固定裝置46內相同的位置。
細長偏移柱60設置在通道54內並較佳地與抵靠覆蓋件56下表面設置的支承 件62聯接。在將金屬盤坯件15放置到支承基環48上之後，盤15由如圖所示與通 道54為關閉關係的環52和基環48夾持在位。儘管在較佳實施例中，柱60的最遠 端是如圖所示的半球狀，柱件60的終端可以是方形、橫截面星形、或任何其它所 要求的構造。柱件60的長度使得終端64抵靠盤坯件15的表面66。
預隆起壓力下的空氣通過中心開口 50引入固定裝置46以實現盤坯件15的預 隆起，它使得盤15的小區68沿圖4所示的向下方向從預隆起部16b的主體偏離。 凹痕小區68的深度、以及這種凹痕的構造和範圍是柱件60的直徑、柱件60的半
球形端部64的形狀和半徑以及施加在盤坯件15的表面70的壓力的函數。在具有 半球形端部64的柱件60的情況下，凹痕小區68具有大致半球形部分68a和有些 傾斜的錐形面68b，該錐形面通向並終止於隆起部16的主體部分16b。觀察圖7， 可以看出中心大致半球形凹痕小區68a由大致圓形或卵形凹痕部分68b圍繞，凹痕 部分68從凹痕小區68a向外輻射。在對盤坯件15施加的壓力以使盤坯件預隆起時， 由通道54和覆蓋件56限定的空腔內的空氣可通過夾環52上的開口 58從通道54 逸出。
在完成預隆起步驟時，覆蓋件56和關聯的偏移柱60從夾環52移除。圖9中 示出了對盤坯件15的凹陷面16c施加足以完成破裂盤12的隆起部16的最終隆起 的壓力。在破裂盤12的最終隆起過程中施加的壓力的量應當足以不僅完成形成隆 起部16的隆起盤12，而且還足以將凹痕小區68返回到其初始位置，如圖10所示。 因此，隆起部16的突出表面16a是光滑的且在其整個面積上不中斷，其整個面積 包括限定區域22的小區68。在小區68形成凹痕之後是將這種凹痕返回到其初始 位置，使得區域22的金屬具有改變的晶粒結構，如圖13所示意地示出那樣。
據發現通過在盤的預隆起期間在盤坯件15上形成凹痕68，其中金屬在一方向 發生塑性變形，且然後在盤坯件15的最終隆起期間沿相反方向發生金屬的塑性變 形，從而使金屬返回到其初始位置，且使得區域68b的相對凹陷和突出表面與隆起 部16的相對凹陷和突出表面的曲率互補，在區域68b以預定和預選壓力處使隆起 部分反向。在區域68b的關鍵位置處的反向的觸發可歸因於區域68b的雙重預應力 狀態，而不是由於隆起部16的幾何形狀的結果。因為區域68b上金屬的晶粒結構 由於該區域沿一方向偏斜，且然後該相同區域沿相反方向偏斜而改變，金屬的晶粒 結構上產生的改變引起區域68a在隆起部16的其餘表面區域之前開始反向。通過 金屬沿區域68a的兩個方向的應力獲得沿弱化線凹槽24的隆起部16的更可靠反向
和完全打開。
支承環14使用適當的固定件固定到隆起破裂盤13的凸緣18上，使得突起部 34在刻痕線24下方並支承隆起部16。舌狀物36基本上與隆起部16的鉸接區域 42和破裂盤12的柄腳17對齊。
破裂盤組件10適於安裝在美國專利6,318,576圖6-9中所示類型的凸緣聯接件 之間，使得破裂盤12的突出表面16a面向所要保護的設備的工藝側。環30上的臂 44提供盤組件10的安裝件，該安裝件具有在安裝時將組件在凸緣聯接件之間適當 定向的信息，以確保破裂盤12的突出表面16a面向設備的工藝側。臂44還是在安
裝盤在其適當定向的連續視覺指示器。
在由破裂盤組件IO保護的工藝容器或管道中發生過壓狀況的情況下，該情況 足以引起隆起部16的反向，隆起部16會沿弱化線凹槽24打開，同時由鉸接部分
42保持。由於小區68的更高的應力和改變的晶粒結構，在限定區域22的部分68 開始反向破裂。由於在隆起部16上存在較高應力的區域22，相信施加在隆起部16 的突出面16a上的過壓觸發隆起部16的反向並最終實現隆起部16沿弱化線凹槽 24的長度打開。
出乎意料地發現，通過如上所詳細描述的那樣使將成為盤的隆起部16的部分 彎曲，並然後將該部分返回到其初始位置以呈現光滑的、不中斷的突出表面，該盤 的反向是小區68上晶粒結構的不連續性的函數。這與美國專利No. 6,494,074中示 出和描述的僅在盤上提供凹坑形成對照，在該專利中由於更改的突出表面的改變的 負載幾何形狀和因此的應力分布而觸發破裂。
實例1
根據本發明的較佳工藝製備的並在圖10中示出的示例性盤12較佳地由2mil 的316不鏽鋼製成並具有約2.5英寸的總體直徑。在約50psig的壓力下實現圖6中 示意性示出的盤12的預隆起以形成如圖6所示的盤坯件44上的凹坑68。圖9和 10中示意性示出的盤的最終隆起在約200psig的壓力下實施，產生其中穹頂的高度 約為0.34英寸的隆起盤。然後最終隆起的盤在約600下的溫度下進行10分鐘的熱 處理以進一步釋放盤上的任何殘餘應力。盤的隆起部的金屬小區68的外邊界91(圖 12)經受比隆起部16的其餘金屬更大的應力，它具有約0.4平方英寸的標稱面積。 示例性盤上的小區68與隆起部16的中心線隔開約0.3英寸。該盤具有約8psig的 標稱爆裂壓力。
出乎意料地發現通過改變施加到固定裝置46上盤坯件15來實現盤抵靠柱件 60的預隆起的壓力，可類似地改變最終隆起的盤(其中隆起部16的區域68沿一 方向形成凹痕並然後沿相反方向去除)的反向壓力，即盤反向的壓力。通過增加預 隆起壓力以加深盤的隆起部上初始凹痕，接著在盤的最終隆起時去除該凹痕，已發 現破裂盤會在更低壓力下反向。因而，使盤反向的壓力範圍比具有隨後不去除的一 個方向凹痕的盤更寬，這是因為與材料的單向彎曲相比金屬的雙向兩階段加工硬化 所致。已經發現在單個位置的金屬的兩個相反方向加工硬化的效果提供了比在金屬 上設置單向凹痕的情況提供顯著地更寬範圍的預定反向壓力。可預言的反向壓力的 增加範圍在很大程度上被認為歸因於金屬的增加的相反方向應力硬化的實現，以及
伴隨的晶粒結構的根本改變。在金屬中永久的一個方向的凹痕的情況下，認為盤的 反向主要依賴於力矢量的幾何形狀。因此，通過以不同壓力使盤預隆起以得到盤還 件的隆起部上不同深度的初始凹痕，接著通過將盤最終隆起到去除該凹痕的程度， 可經驗地確定產生的盤的反向壓力和並且可記下該結果用在隨後的複製中。這些經 驗的分析是用於製造破裂盤的材料的類型、材料的厚度和盤的直徑的函數。
用於製造破裂盤的較佳工藝
在形成反向作用盤上弱化線凹槽的較佳工藝中，較佳的是，弱化線位於盤的隆 起部。因此如果弱化線位於隆起部的盤外部的凸緣上，在使用時盤的功能操作期間 凹槽的底部材料處於壓縮而不是拉緊。這非常重要，由於反向作用盤受到反覆且通 常很大的使用壓力的變化。
參見附圖的圖14和15， 一層抗蝕油漆材料層100敷加到破裂盤12的至少凹
陷的隆起部16上。示例性油漆是可從阿肯色州的Hope的Pyramid Plastics, Inc.的 Tolber分店購得的MicroshieW或Microstop油漆。可將油漆噴到破裂盤12的隆起 部的至少凹陷表面上，儘管最有效的工藝包括將破裂盤12浸沒在容納在容器104 中的油漆的浴池102中。
在從油漆浴池102移除盤12之後，接著是通過使塗層盤乾燥，將塗層盤放置 到雷射105中以在油漆上用雷射射出代表和複製盤12的隆起部的凹陷表面中形成 的弱化線凹槽的線。已發現合適的雷射器是總部在奧地利Wells的Trodat Corporation的Trotec分店的Model Speedy II雷射器。SpeedyII是65瓦的(302脈衝 雷射器。該雷射器通過程控將雷射束107直接射到破裂盤12的隆起部16的凹陷面 16c上的油漆塗層100上並跟隨與最終破裂盤的所要求的弱化線的構造對應的線 106。以約1.4英寸/秒的雷射頭速度從4.5瓦至約13瓦控制雷射功率輸出。功率設 置取決於使用的具體油漆和被雷射照射的金屬的厚度。熱吸收是改變雷射功率輸出 的主要原因。雷射掃描速度也是可變的，這在確定雷射功率設置時是必須考慮的。 雷射頭速度越快，需要的雷射能量越多。雷射頭速度越慢，需要的能量設置越低。 保持恆定的能量傳輸的較佳的方式是使用雷射頭速度和雷射輸出水平的比值。該值 應當在約3.2至9.28範圍內。較佳的是，控制弱化線凹槽寬度的油漆的雷射蝕刻區 域保持在約0.002in.至約0.10in.範圍內，理想地在約0.010in.至約0.080in.範圍內， 且較佳地在約0.006in.至約0.008in.範圍內。
雷射頭速度和雷射輸出水平之比的值還應當保持成確保雷射束能破壞和/或移 除雷射接觸的油漆，但不會氧化下面的金屬。在這方面發現，當正確操作雷射時， 油漆材料會被雷射束移除同時留下很薄的殘餘油漆覆蓋在上方保護金屬基質的最 上部表面。較佳的是，由雷射移除至少約90%但不是全部的油漆以確保金屬不會 氧化且不會被雷射移除。雷射操作的目標是沿著雷射線至少弱化和破壞、和/或移 除油漆，以足以進行下面的金屬隨後的電解拋光，同時避免改變破裂盤金屬的完整
性。圖18中示出了破裂盤坯件15上的油漆層100上形成的雷射線106的放大剖視 圖。
附圖的圖17示出了示例性的經雷射照過的盤，其中可以看出雷射線106是基 本上C形構造並具有方向向外的曲線末端26和28，兩末端彼此隔開的距離等於盤 的隆起部16的預選鉸接寬度。
然後圖22中所示的雷射照過的盤的凹陷面經受電解拋光操作以在與隆起部16 和凸緣18之間過渡區域相鄰的金屬構件的隆起部分上腐蝕出有光澤的、鏡面狀的 弱化線凹槽，並與雷射線106的構造一致。形成弱化線24的電解拋光凹槽116在 鉸接部分42的相對兩側具有向外彎曲的、半圓形的末端26和28。在如圖24所示 的向外彎曲曲線末端26和28的情況下，在破裂盤12的隆起部16的中心部分反向 時，在弱化線上施加的力導致凹槽116的通道部分120和122之一或兩者撕裂，使 得這些力在彎曲末端26和28直接向外朝向下方的組件10的支承環14的本體30， 因此提供盤的鉸接部分42撕裂的附加阻力，否則會導致盤12的隆起部16的中心 開口部分破碎。
圖25-28和30中示出了另一弱化線構造。在圖25中所示的破裂盤12a的實施 例中，弱化線凹槽24a的末端26a和28a朝向彼此向內彎曲而不是如圖24的實施 例那樣向外彎曲。末端26a和28a基本上與末端26和28位於相同位置。
在圖26破裂盤12b的實施例中，弱化線凹槽24b的末端26b和28b也是如圖 所示向外彎曲的，同時凹槽24b的半徑是可變的。如果需要，弱化線凹槽24b可構 造成提供直接與盤12的鉸接部分42相對的向外彎曲的頂點區段30b。弱化線凹槽 24b的頂點區段30b便於盤12反向時隆起部16的中心部分打開。在頂點區段30b 處中心部分開始從盤的凸緣18分開，因為彎曲力集中在頂點區段30b的頂點。圖 27中示出的盤12c的實施例的弱化線凹槽24c的半徑有所變化，但是在該情況下 與盤12的鉸接部分42相對的頂點區段30c朝向隆起部16的中心向內彎曲。
在圖28中所示的盤12d的實施例中，弱化線凹槽24d的末端26d和28d呈彼 此分開的圓的形式並設置在盤12的鉸接部分42的相對兩側。在弱化線凹槽24d 的相對兩端設置圓形末端26d和28d用於引導和分散施加在弱化線凹槽24d上的撕
扯力。圓形末端26d和28d引導和分散弱化線相對兩端處的彎曲力，因此有助於盤 12的隆起部16的中心部分的鉸接部分42抵抗撕裂。在弱化線凹槽24d的末端26d 和28d處分散撕扯力阻止其打開過程中隆起部16的中心部分破碎。
在圖29中，盤12e與圖24中所示的盤12構造相同，但在該情況下，諸如制 造商的或客戶的標識130的區別圖像可通過電解拋光形成在盤的表面上，同時在電 解拋光設備上形成凹槽116。代替標識等，在盤12的隆起部16上形成的電解拋光 圖像可以是唯一的識別碼或樣式指示。
在圖30的替代性實施例中，盤12f在破裂盤12f的弱化線凹槽24f的相對兩端 處具有圓形空腔26f和28f。如圖31中剖視圖中明顯看出的那樣，單個空腔26f和 28f具有中心突出的區域30f。空腔26f和28f還用於引導和分散施加在弱化線凹槽 24f上的撕扯力，因此有助於盤12f的隆起部16f的中心部分的鉸接部分42f抵抗 撕裂，該撕裂會導致其開口上隆起部16的中心部分的破碎。
使用用於形成弱化線表示的雷射使盤12的製造商能夠在盤12的油漆塗層上提 供多種電解拋光表小，然後在弱化線凹槽的電解拋光過程中將它轉移到盤的表面 上。
圖35中的圖形標示出了證實了設置盤12的隆起部16上電解拋光弱化線凹槽 116不會改變和影響實現盤12的隆起部16的中心部分的反向所需壓力的測試結 果。由於多種原因，這是很重要的。
特定材料、厚度和直徑的，具有隆起到預定高度的中心部分的刻痕的反向作用 破裂盤會在特定壓力下反向，但該盤的反向部分不會打開，除非它設有限定盤的打 開區域的弱化線。但是，在盤有刻痕的情況下，無論是在隆起部或在一凸緣區域， 盤在與無刻痕的盤不同的壓力下反向並打開，因為通過刻痕模使刻痕區域加工硬 化，在鄰近刻痕線的盤上產生應力的同時，鉸接區域沒有類似遭受應力。由於盤的 刻痕，實現盤的隆起部的反向所需的壓力與無刻痕盤相比是不可預知的，電解拋光 設備較佳地由電解拋光容器、水衝洗容器和乾燥器組成。電解拋光器容器容納有酸 性溶液，包括正磷酸和硫磺酸的混合物。合適的專賣商業配方是從俄亥俄州的 Cleveland的Molectrics, Inc.購得的POWER KLEEN 500。
圖22中所示的雷射加工過的盤12浸沒在容器110中容納的酸性溶液108中並 保持在約130。F的溫度下。酸性浴池的溫度是酸性溶液的濃度和成分的函數。陰極 112浸沒在酸性溶液108中且用作陽極114的盤12連接到可變電源上。
電解拋光器中的酸性溶液與施加到溶液的電流相結合有效地沿著盤上油漆塗
層經雷射加工過的區域限定的線將金屬從破裂盤的隆起部的凹陷面移除。電解拋光 器具有侵蝕和移除金屬的獨特能力同時留下有光澤的、鏡面狀表面。電解拋光操作
在金屬上形成大致W形凹槽116，其中凹槽的表面118限定由中心突出冠狀部124 分開的相對的通道部分120和122。通道部分120和122比冠狀部124要深。較佳 的是弱化線凹槽116的最大深度是盤材料的截面厚度的至少70%±25%。理想的是， 凹槽116的深度是盤的截面厚度的至少約70%± 10%，且較佳的是盤材料厚度的至 少約70%±5%。在一較佳實施例中，凹槽116的每個通道部分120和122約為凹 槽總體寬度的25%。
在盤的電解拋光以形成電解拋光凹槽116之後，用溶劑移除油漆。較佳的油漆 移除過程是將電解拋光碟浸在油漆稀釋劑或其它合適溶液中，諸如正-甲基-吡咯浣 酮(N-methyl-2- pyrrolidone)，可從Pyramid Plastics, Inc.的Tolber分公司購得的"微 帶C"的要素成份。在將油漆從電解拋光破裂盤12的表面剝離之後，這些部件在 電解拋光設備的衝洗容器中用熱水衝洗，並然後在設備的乾燥器部件中乾燥。
使用雷射在盤上油漆塗層中中形成與盤表面上所要求弱化線凹槽對應的限定 線的尤其重要的優點是能夠用程序控制雷射跟隨任何預定的、變化構造的路徑。例 如，在圖17、 20、 22和24的較佳示例性盤中，所根據的因素包括其中由模具加工 硬化的程度、刻痕線的深度、由於持續使用所致模具的狀況、包括在產生刻痕過程 中施加在模具上的壓力的可變模具刻痕設立狀態，引起沿其長度的不相等刻痕深度 的形成刻痕期間模具的傾斜、在其整個寬度上材料片的冶金學上的內在不同、以及 符合特定具體條件和用戶要求的盤的製造的必需的金屬的種類。
實例2
在圖35的圖表中，在八個二英寸直徑每個0.002in.厚度的不鏽鋼盤上進行的壓 力測試的結果在Y軸線上爆裂/反向壓力和X軸線上預隆起壓力的百分比的基礎上 繪製。其中四個盤具有電解拋光的凹槽，而其它四個盤沒有電解拋光凹槽且因此表 面是光滑的。這些盤全部用實例1中闡述的200psi的最終隆起壓力製得。圖35中 的圖表的X軸線上預隆起壓力的百分比表示為200psi最終隆起壓力的百分比。
這些壓力測試證實了在10%至25%的壓力範圍預隆起時，沒有電解拋光凹槽 的樣品在10psi至50psi範圍內反向，取決於預隆起壓力。出乎意料的是，具有電 解拋光凹槽的樣品在與沒有電解拋光凹槽的盤基本上相同的壓力下反向和爆裂，在 各種情況下取決於預隆起的程度。
如圖中顯而易見的那樣，預隆起壓力的百分比的變化和預隆起的程度可改變盤
的爆裂/反向壓力，並確定可僅通過改變與最終隆起壓力相比的預隆起壓力的百分 比可得到爆裂/反向壓力的範圍。
己發現使用雷射來照射出限定在盤表面上油漆塗層上的弱化線，接著形成電解 拋光的弱化線凹槽的生產反向作用破裂盤的本工藝可克服許多迄今在諸如不鏽鋼 等的抗腐蝕材料上蝕刻弱化線的工作中尚未解決的固有問題。不僅在抗腐蝕材料上 得到所要求深度的凹槽需要的時間是無規律的量，而且此外，產生的蝕刻表面是粗 糙的且因此更易於在破裂盤最弱的點腐蝕損壞。而且，很難控制生產環境中的製造 過程，尤其是在蝕刻劑溶液和蝕刻條件持續進行變化的情況下，且必須對每個進行 蝕刻加工的特定金屬使用不同酸性劑。
上述本發明的較佳形式僅用作說明，且不應當用於限制意義來解釋本發明的範 圍。本技術領域的技術人員可容易地進行上述對示例性實施例的明顯更改而不背離 本發明的精神。
權利要求
1.一種壓力釋放裝置，包括相對薄的金屬構件，具有相反的兩個面；所述構件的所述兩個面中一個設有由所述一個面上的凹槽限定的細長弱化線，所述細長弱化線凹槽構造成提供所述構件的過壓釋放區域的輪廓，所述弱化線凹槽由隔開的相對通道部分限定，所述隔開的相對通道部分由中心突出的冠狀部分開，所述通道部分比所述冠狀部深。
2. 如權利要求1所述的壓力釋放裝置，其特徵在於，所述弱化線凹槽具有電解 拋光表面。
3. 如權利要求3所述的壓力釋放裝置，其特徵在於，所述弱化線凹槽基本上呈 W形截面。
4. 如權利要求3所述的壓力釋放裝置，其特徵在於，所述冠狀部呈大致倒U形。
5. 如權利要求1所述的壓力釋放裝置，其特徵在於，所述弱化線凹槽的最大深 度是所述構件的截面厚度的至少約70%±25%。
6. 如權利要求1所述的壓力釋放裝置，其特徵在於，所述弱化線凹槽的最大深 度是所述構件的截面厚度的至少約70%± 10%。
7. 如權利要求1所述的壓力釋放裝置，其特徵在於，所述弱化線凹槽的最大深 度是所述構件的截面厚度的至少約70%± 5%。
8. 如權利要求2所述的壓力釋放裝置，其特徵在於，所述弱化線凹槽的所述表 面是鈍化的電解拋光表面。
9. 如權利要求1所述的壓力釋放裝置，其特徵在於，所述弱化線凹槽的寬度是 從約0.002in.至約O.lin.。
10. 如權利要求1所述的壓力釋放裝置，其特徵在於，所述弱化線凹槽的寬度 是從約O.OlOin.至約0.080in.。
11. 如權利要求1所述的壓力釋放裝置，其特徵在於，所述通道部分的深度基 本上在所述凹槽的整個長度上是一致的。
12. 如權利要求1所述的壓力釋放裝置，其特徵在於，所述凹槽的每個通道部 分的寬度是所述凹槽的總體寬度的約25%。
13. 如權利要求1所述的壓力釋放裝置，其特徵在於，所述金屬件具有隆起部 分，所述弱化線凹槽設置在所述金屬件的所述隆起部分上。
14. 如權利要求1所述的壓力釋放裝置，其特徵在於，所述金屬件的隆起部分 具有突起面和凹陷面，所述弱化線凹槽設置在所述金屬件的所述凹陷面上。
15. 如權利要求14所述的壓力釋放裝置，其特徵在於，所述弱化線凹槽與所述金屬件的所述隆起部的周界相鄰設置。
16. 如權利要求14所述的壓力釋放裝置，其特徵在於，所述弱化線凹槽是大致 C形構造。
17. —種壓力釋放前體產品，包括 金屬材料片，具有表面；以及敷加到所述表面上的一層保護層材料，所述保護層材料的預定區域被腐蝕成所 述區域上存在的所述保護層材料的殘餘部分具有比所述層的其它部分小的厚度，所 述殘餘部分與所述預定區域上的所述表面接觸。
18. 如權利要求17所述的壓力釋放前體產品，其特徵在於，沿預定線腐蝕所述 保護層材料，所述殘餘部分沿所述預定線與所述表面接觸。
19. 如權利要求17所述的壓力釋放前體產品，其特徵在於，沿著大致C形線腐 蝕所述保護層材料，所述殘餘部分沿所述C形線與所述表面接觸。
20. 如權利要求17所述的壓力釋放前體產品，其特徵在於，設有雷射腐蝕區域。
21. 如權利要求17所述的壓力釋放前體產品，其特徵在於，所述金屬材料片具 有隆起部分，所述預定腐蝕區域在所述金屬片的所述隆起部分上。
22. 如權利要求21所述的壓力釋放前體產品，其特徵在於，所述材料片的所述 隆起部分具有相反的突出和凹陷面，所述預定區域在所述材料片的所述凹陷面上。
23. —種壓力釋放前體產品，包括 金屬材料片，具有表面；以及敷加到所述表面上的一層保護層材料，所述層具有預定受雷射照射的區域。
24. 如權利要求23所述的壓力釋放前體產品，其特徵在於，所述預定受雷射照 射的區域呈線狀構造。
25. 如權利要求24所述的壓力釋放前體產品，其特徵在於，所述雷射照射線大 致呈C形。
26. —種壓力釋放裝置，包括 相對薄的金屬構件，具有相反的兩個面；所述構件的所述兩個面中的一個設有由所述一個面上的凹槽限定的細長弱化 線，所述細長弱化線凹槽構造成提供所述構件的過壓釋放區域的輪廓， 所述弱化線凹槽由隔開的相對側壁表面限定，所述兩側壁表面通過底壁表面連結，所述弱化線凹槽的所述表面具有有光澤的表面光潔度，該表面光潔度從平均表面平均偏離不大於約4微英寸。
27. 如權利要求26所述的壓力釋放裝置，其特徵在於，所述弱化線凹槽具有有 光澤的表面光潔度，該表面光潔度從平均表面平均偏離不大於約2微英寸。
28. —種壓力釋放裝置，包括 相對薄的金屬構件，具有相反的兩個面；所述構件的所述兩個面中的一個設有由所述一個面上的凹槽限定的細長弱化線，所述細長弱化線凹槽構造成提供所述構件的過壓釋放區域的輪廓， 所述弱化線凹槽由隔開的相對的側壁表面限定，所述側壁表面通過底壁表面連結，所述弱化線凹槽的所述表面具有有光澤的表面光潔度，該表面光潔度比所述金屬構件的表面光潔度光滑至少約6倍。
29. 如權利要求28所述的壓力釋放裝置，其特徵在於，所述弱化線凹槽具有比 所述金屬構件的表面光潔度光滑至少約8倍的有光澤表面光潔度。
30. —種製備相對薄的金屬壓力釋放裝置的方法，包括以下步驟 將保護層材料的阻擋層敷加在所述釋放裝置的相對面中的一個的至少一部分上；在所述釋放裝置的所述一個表面上對所述保護層材料的阻擋層的預定區域進 行雷射照射；從所述釋放裝置移除與所述保護層材料的所述雷射照射的預定區域對應的金 屬；以及控制從所述釋放裝置移除金屬的深度，使得不是所有與所述保護層材料的所述 雷射照射預定區域對應的金屬都被移除。
31. —種如權利要求30所述的製備相對薄的金屬壓力釋放裝置的方法，其特徵 在於，包括以下步驟使所述壓力釋放裝置的預定線經受電解拋光以在所述釋放裝 置的所述一個面上形成預定深度的弱化線凹槽。
32. —種如權利要求30所述的製備相對薄的金屬壓力釋放裝置的方法，其特徵 在於，包括以下步驟控制所述電解拋光以形成由隔開的相對通道部分限定的弱化 線凹槽，所述隔開的相對通道部分由中心突起的冠狀部分開，所述通道部分比所述 冠狀部深。
33. —種如權利要求30所述的製備相對薄的金屬壓力釋放裝置的方法，其特徵在於，包括以下步驟沿著預定線在所述釋放裝置的所述一個面上對所述保護層材料進行雷射照射，控制沿著所述預定線從所述釋放裝置移除金屬的步驟以在所述釋 放裝置的所述一個面上形成預定深度的弱化線凹槽。
34. —種如權利要求30所述的製備相對薄的金屬壓力釋放裝置的方法，其特徵 在於，包括以下步驟在將所述保護層材料敷加到所述釋放裝置的所述一個面之前 使所述釋放裝置的一部分隆起。
35. —種如權利要求34所述的製備相對薄的金屬壓力釋放裝置的方法，其特徵在於，所述釋放裝置的所述隆起部分具有突出面和凹陷面，並包括以下步驟將所述保護層材料至少施加到所述釋放裝置的所述隆起部分的所述凹陷面，以及對在所 述釋放裝置的所述隆起部分的所述凹陷面上的所述保護層材料的預定區域進行激 光照射。
36. —種如權利要求30所述的製備相對薄的金屬壓力釋放裝置的方法，其特徵在於，包括以下步驟通過電解拋光與所述保護層材料的所述預定區域對應地從所述釋放裝置移除金屬。
37. —種如權利要求30所述的製備相對薄的金屬壓力釋放裝置的方法，其特徵 在於，包括以下步驟沿預定線對所述保護層材料層進行雷射照射，並通過控制保護層材料的所述雷射照射線的寬度來控制從所述壓力釋放裝置移除的材料的寬度。
38. —種如權利要求30所述的製備相對薄的金屬壓力釋放裝置的方法，其特徵 在於，通過電解拋光步驟將金屬從所述釋放裝置移除以形成所述釋放裝置上預定深 度的凹槽。
39. —種如權利要求30所述的製備相對薄的金屬壓力釋放裝置的方法，其特徵 在於，包括這樣的步驟沿與所述釋放裝置上所要求的弱化線對應的預定線對所述 保護層材料進行雷射照射。
40. —種如權利要求39所述的製備相對薄的金屬壓力釋放裝置的方法，其特徵 在於，包括這樣的步驟沿與所述釋放裝置上所要求的弱化線對應的大致C形線 對所述保護層材料進行雷射照射。
41. 一種如權利要求40所述的製備相對薄的金屬壓力釋放裝置的方法，其特徵在於，包括這樣的步驟沿著具有大致倒U形頂點的線對所述保護層材料進行激 光照射，所述頂點在所述線的兩端點中間，所述兩端點延伸離開所述線的圓形段。
42. —種如權利要求40所述的製備相對薄的金屬壓力釋放裝置的方法，其特徵在於，包括這樣的步驟沿著所述C形線相對端處的弧形的C形彎曲延伸部對所述保護層材料進行雷射照射，所述相對端延伸離開所述線的圓形段。
43. —種如權利要求40所述的製備相對薄的金屬壓力釋放裝置的方法，其特徵 在於，包括這樣的步驟..沿著所述C形線相對端處的閉合弧形延伸部對所述保護 層材料進行雷射照射，所述相對端延伸離開所述線的圓形段。
全文摘要
提供一種具有雷射限定電解拋光弱化線凹槽的反向作用破裂盤，和在反向作用破裂盤上形成電解拋光弱化線凹槽以確保盤在反向時完全打開的方法。將破裂盤坯件預隆起、最終隆起、並然後設置一層保護層材料。使用雷射來移除與隆起破裂盤的凹陷面上所要求弱化線凹槽對應的至少一部分保護層材料。然後該盤經受電解拋光操作以從破裂盤的經雷射照射的區域移除金屬，由此在盤上形成有光澤的拋光的弱化線凹槽並具有所要求構造和與材料厚度有關的預定深度。該電解拋光弱化線由由隔開的相對通道部分限定，所述隔開的相對通道部分由中心突出的冠狀部分開，所述通道部分比所述冠狀部深。具有電解拋光弱化線凹槽的盤的爆裂/反向壓力通過改變盤上的預隆起壓力而可選擇地控制。
文檔編號F16K17/16GK101184946SQ200680018446
公開日2008年5月21日 申請日期2006年3月23日 優先權日2005年4月1日
發明者B·F·肖, B·T·斯帝威爾, B·W·倫納德, M·D·科瑞比爾 申請人:法克有限公司