(57)【要約】金属製逆座屈サニタリーラプチャディスク（１２）は中央膨らみ部分（１６）の凸表面が比較的滑らかで実質的に不連続部のない中央膨らみ部分（１６）を持つ形状で提供される。中央膨らみ部分（１６）の小さな部分域（２２）は塑性変形によりひずみ硬化しているため小さな部分域（２２）は残りの中央膨らみ部分より大きな残留応力を持つようになった。ディスク（１２）が膨らみ部分（１６）の凸表面に対し膨らみ部分（１６）が反転するほどの過圧力状態に曝された時、そのような反転は膨らみ部分（１６）のより大きな残留応力部分域（２２）から始まる。
2006521525.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製ラプチャディスクで、凸表面とこれに対する凹表面、中央膨らみ部分を囲むフランジ部分、そしてフランジ部分を中央膨らみ部分につなぐ遷移域を含む、中央中心軸を呈する中央膨らみ部分を持つ金属製ラプチャディスク、
前記膨らみ部分の凸表面は、比較的滑らかで実質的に不連続部分がない形状であり、そして
前記膨らみ部分は、中央膨らみ部分の残りの部分より大きな残留応力を持つ不連続部と規定される部分域を備える、
逆座屈サニタリーラプチャディスク。
【請求項２】
中央膨らみ部分の前記部分域が中央膨らみ部分の前記遷移域より前記中心軸近くに位置する、請求項１に記載の逆座屈サニタリーラプチャディスク。
【請求項３】
前記部分域の粒子構造が中央膨らみ部分の前記残りの部分とは異なる、請求項１に記載の逆座屈サニタリーラプチャディスク。
【請求項４】
前記部分域の金属の引っ張り強度が中央膨らみ部分の前記残りの部分の金属の引っ張り強度より大きい、請求項１に記載の逆座屈サニタリーラプチャディスク。
【請求項５】
前記部分域の金属の圧縮強度が中央膨らみ部分の前記残りの部分の金属の圧縮強度より大きい、請求項１に記載の逆座屈サニタリーラプチャディスク。
【請求項６】
前記部分域の面積が膨らみ部分の前記凸表面全体の面積より大幅に少ない、請求項１に記載の逆座屈サニタリーラプチャディスク。
【請求項７】
前記部分域が膨らみ部分の前記中心軸から近くで、かつ間隔をとった関係で位置する、請求項１に記載の逆座屈サニタリーラプチャディスク。
【請求項８】
前記部分域が金属の塑性変形によりひずみ硬化した、請求項１に記載の逆座屈サニタリーラプチャディスク。
【請求項９】
前記部分域の面積が膨らみ部分の面積の小さな割合である、請求項１に記載の逆座屈サニタリーラプチャディスク。
【請求項１０】
前記部分域の境界が概して円形である、請求項１に記載の逆座屈サニタリーラプチャディスク。
【請求項１１】
前記部分域が膨らみ部分本体から物理的にその位置をずらし、それから元の位置に戻すことで形成される、請求項１に記載の逆座屈サニタリーラプチャディスク。
【請求項１２】
前記膨らみ部分が切り込み線を備える、請求項１に記載の逆座屈サニタリーラプチャディスク。
【請求項１３】
前記切り込み線がディスクのフランジ部分にある、請求項１２に記載の逆座屈サニタリーラプチャディスク。
【請求項１４】
前記切り込み線がディスクの遷移域に近接した膨らみ部分にある、請求項１２に記載の逆座屈サニタリーラプチャディスク。
【請求項１５】
前記切り込み線が部分域の外側にある十字切り込みである、請求項１２に記載の逆座屈サニタリーラプチャディスク。
【請求項１６】
前記切り込み線が概ね円形である、請求項１２に記載の逆座屈サニタリーラプチャディスク。
【請求項１７】
切り込み線がディスクの膨らみ部分とそのフランジ部分との間の遷移域の円周上の一部に沿ってしか延びていない、請求項１６に記載の逆座屈サニタリーラプチャディスク。
【請求項１８】
前記部分域の面積のドーム状部分の面積に対する割合が約１対約１５から１対約６５００の範囲内である、請求項１に記載の逆座屈サニタリーラプチャディスク。
【請求項１９】
前記部分域の面積比のドーム状部分の面積に対する割合が約１対約１７５である、請求項１に記載の逆座屈サニタリーラプチャディスク。
【請求項２０】
金属製ラプチャディスクで、凸表面とこれに対する凹表面、中央膨らみ部分を囲むフランジ部分、そしてフランジ部分を中央膨らみ部分につなぐ遷移域を含む、中央中心軸を呈する中央膨らみ部分を持つ金属製ラプチャディスク、
前記膨らみ部分の凸表面は、比較的滑らかで実質的に不連続部分がない形状であり、そして
前記膨らみ部分は、中央膨らみ部分の残りの部分より大きな残留応力を持つ不連続部と規定される部分域を備え、
環状部品で、ラプチャディスクの凹表面に隣接するフランジ面を支えるように取り付けた環状部品、
前記環状部品は、内側に端面を持ち、この内側端面が内側に伸びる円周上に間隔を開けて突起物を備え、ラプチャディスクの遷移域およびディスク膨らみ部分の凹表面の土台となる、
を備える逆座屈サニタリーラプチャディスク組立物。
【請求項２１】
前記ディスクは遷移域近くに通常はＣ字型の切り込み線を備え、この切り込み線は膨らみ部分の蝶番となる間隔を置いて向かい合う端点を持ち、環状部品の前記内側端部には膨らみ部分の蝶番と概ね合致する蝶番支持部品を備えている、請求項２０に記載の逆座屈サニタリーラプチャディスク組立物。
【請求項２２】
前記支持部品が内側へ伸びる概ね半円形の縁を持つ、請求項２１に記載の逆座屈サニタリーラプチャディスク組立物。
【請求項２３】
前記支持部品が内側へ伸びる概ね直線型の縁を持つ、請求項２１に記載の逆座屈サニタリーラプチャディスク組立物。
【請求項２４】
前記膨らみ部分が遷移域に隣接する膨らみ部分の実質的に全周にわたる切り込み線を備え、環状部品の前記突起物が概ね切り込み線上に横たわる様に位置する、請求項２０に記載の逆座屈サニタリーラプチャディスク組立物。
【請求項２５】
前記環状部品がこれから延びるアームを備えることによりラプチャディスク組立物をその受け口に位置合わせすることを容易にする、請求項２０に記載の逆座屈サニタリーラプチャディスク組立物。
【請求項２６】
相対する表面を持つ金属製ラプチャディスク素材を準備し；
素材の部分域を素材の本体から所定の範囲まで偏向させるのに十分な集中力を素材片側面に加え、前記部分域により素材の不連続域の範囲が決まり；
素材の中央部分を膨らませることで、中心軸を呈し凸表面とこれに相対する凹表面を持つ膨らみ部分、中央の膨らみ部分を囲むフランジ部分、およびフランジ部分を中央の膨らみ部分につなぐ遷移域を形成する；
偏向した部分域は膨らみ部分の全面積より十分に小さな限定域であり；そして
偏向した部分域を実質的にその元の位置に戻すことにより部分域の金属に膨らみ部分の残りのより大きな残留応力を持たせる、
工程を含む逆座屈サニタリーラプチャディスク組立物を製造する方法。
【請求項２７】
作動端を持つ柱を素材の一面に相対する位置に置き、柱の前記作動端の面積が素材の前記部分域に大略等しく、
柱の前記作動端に噛み合う素材部分と前記柱とを相対的に動かし、素材の前記部分域を素材本体から偏向させるのに十分な前記集中力を素材に与え、そして
素材の前記中央部に十分な圧力を加え前記ディスクの前記中央部分に膨らみを生じさせそして偏向部分域が実質的にその元の位置への戻らせる、
請求項２６に記載の逆座屈サニタリーラプチャディスク組立物を製造する方法。
【請求項２８】
前記部分域を偏向させるのに十分な前段膨らみ圧力を素材の前記柱とは反対側の表面に加え、そして素材の最終膨らみおよび偏向部分域をその元の位置へ戻すのに十分な最終圧力を素材の前記素材とは反対側の前記表面に加える、請求項２７に記載の逆座屈サニタリーラプチャディスク組立物を製造する方法。
【請求項２９】
素材に前記偏向部分域を形成するのに足りるだけ、素材に対して前記柱が移動する、請求項２７に記載の逆座屈サニタリーラプチャディスク組立物を製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は特にサニタリー圧力容器配管用途に適応し、そのディスクが過圧力条件下で高い信頼性で破裂する逆座屈ラプチャディスク組立物に関する。
【０００２】
製薬、バイオケミカルおよび食品の処理機器は常時衛生条件が維持されることを要求され、このため通常は蒸気や他の浄化薬剤を用いて、頻繁に機器の洗浄を行うことを余儀なくされる。これらの処理は多くの場合比較的・・・で実施されこれらに接続された装置や配管は最小で約２ｐｓｉｇから上は約５０〜６０ｐｓｉｇのレベルで解放されなくてはならない。この用途に逆座屈型ラプチャディスクを採用するのは一般的であるが、これらの範囲で狭い破裂圧力許容幅を提供することは困難であった。
【０００３】
小さな差圧の下で信頼のおけるディスク破裂を達成するために、ディスク材料に力を加えてディスクの部分域をその本体から偏向し、その後でディスクに力を加えて偏向した部分域を元の位置に戻すことにより、偏向しそして戻された部分域の金属を中央の膨らんだ部分の残りと比べて改変された粒子構造(列理構造、結晶粒組織、grain segment)とすることで、要求する破裂仕様に合致し、同時にディスク表面に物が堆積することを防止することが達成できることが今では判っている。偏向しそして戻った部分域の金属は塑性変形によるひずみ硬化により、初めに歪められた部分域を囲むディスク材料より高い残留応力を示す。
【０００４】
本発明はまた滑らかな表面の逆座屈型ラプチャディスク組立物を作成する改良された製法で、圧力範囲が例えば、約２ｐｓｉｇから約５０ｐｓｉｇで確実に開き、かつサニタリー仕様の処理装置で一般に用いられる標準的なクイックカップリング継ぎ手にカップリング構造を変更することなく嵌め込むことができる改良された製法に関する。
【本発明の背景】
【０００５】
低い過圧力で再現性よく開く用途のために設計されたラプチャディスク組立物を得るために、ラプチャディスクのドーム部に意図的に陥没を設けた逆座屈型ラプチャディスクを提供してこの要求に応えようとする商業的取り組みがあった。ディスクのドーム部分の陥没部分域の位置は最初にドーム部分のこの陥没域から切れるように戦略的に決められる。かくしてディスクは従来技術で言うところの陥没部分域のないディスクより低い過圧力で反転し開口する。
【０００６】
しかしながら、ディスクの膨らんだ部分でプロセス側にある凸部表面の陥没は食品、薬剤その他の集積点として働く空洞を与えることになる。その結果、処理装置を蒸気などで洗浄することが困難となり、陥没部分域に集積した可能性のある物体の除去を保証するためにラプチャディスクが取り付けてある領域の部品を解体する必要が生じることがある。
【０００７】
ディスクの凸表面に陥没があるラプチャディスクの従来技術による例としては、Ｃｕｌｌｉｎａｎｅ他の米国特許第６４９４０７４号があり、ここでは支えられたディスクの膨らみ部分の凸表面に押しつけた尖った治具でディスクのドーム形状の頂点あるいはその近くにくぼみを形成している。くぼみの形、面積および深さは選択的に変えられる。しかしいずれの場合でも、ディスクの膨らみ部分の凸部表面にあるくぼみは処理工程から物体を集積する可能性のある空洞を与えることは、所定の過圧力により処理用圧力容器につながる管継ぎ手に嵌め込まれたディスクから認められている。Ｃｕｌｌｉｎａｎｅ他はくぼみの深さを変えてもよいことを提示してはいるが、これをなくすことは提示しておらず、特許権者達はディスクに陥没を形成し、その後で元の平らな表面位置に戻すことによりディスクのくぼみに物体が堆積する問題を防ぎ、同時により厳しい破裂仕様に対応できる滑らかな表面のディスクが提供できることには気付かなかった。
【０００８】
Ｇｒａｈａｍ他の米国特許第６３１８５７６号の図６〜９には製薬、バイオケミカルおよび食品の処理工程で一般的に用いられている衛生的で迅速に解体組立ができる継ぎ手を図解されていて、この継ぎ手は逆膨らみラプチャディスク組立物を受け入れ、保持するように出来ている。継ぎ手はフランジ付の２つのカップリングを含み、これらは迅速解除型のクランプリングにより相互に連結する位置関係で保持される。
【０００９】
逆座屈ラプチャディスクは差動用途で好まれるが、その理由は逆座屈ディスクがディスクを破裂圧力近くで長期間運転した場合でも前方作動型ディスクではしばしば起きる疲労や不具合を生じることなくディスクの破裂圧力に近い圧力で開口するからである。ナイフ刃無しの逆座屈ラプチャディスクの一連の動作に関する一つの理論がＭｏｚｌｅｙの米国特許第４５１２１７１号に説明されているので、これを本願に引用して援用する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
商業的に受け入れられる逆座屈サニタリーラプチャディスクは、装置に割れ目、打痕、明らかなくぼみなどの表面欠陥がないことを求める現行のＡＳＭＥのＢＰＥ（バイオ処理装置）および３−Ａ（乳および酪農）規格を満たすのが理想的である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
具体的には、サニタリー逆座屈ディスク組立物には中央膨らみ部分を取り巻くフランジ部分を伴い凸表面とこれに対する凹表面を含む中央膨らみ部分を持つ金属製ラプチャディスクが組み込んである。膨らみ部分の凸表面は比較的滑らかで実質的に不連続部がない形状である。膨らんだ部分の金属部分域はディスクの膨らんだ部分の残りの金属と比べて改変された粒子構造を持ち、好ましい実施形態においてはディスクのフランジ部分より膨らんだ部分の頂点部分近くに位置して通常円形の外側境界を持つ部分域の範囲を規定する。この部分域は膨らんだ部分本体から物理的に変位させられ、それから元の位置に戻されている。この部分域の改変された粒子構造は塑性変形により金属がひずみ硬化したことによるもので残りの膨らみ部分より大きな残留応力をこの部分域につくり出した。
【００１２】
偏向されそして元の位置に戻されたディスク域は２方向の応力に曝されているので、膨らみの最終段階でディスクの膨らみ部分本体に加えられた応力より合計では大きくなる。結果として、膨らみを持ち、処理装置から物体を堆積するくぼみや陥没のないディスクはそれ故により簡単に維持、洗浄ができる。さらに、ディスクの膨らんだ部分の部分域を偏向し続いて復元することで必要な耐破裂特性を持つディスクを創り出し、許容幅が狭く低圧力で破裂する仕様のラプチャディスク製品を必要とする製薬、バイオケミカルおよび食品の処理用途における使用を容認される。
【００１３】
膨らんだ部分の本体より大きな引っ張り強さの領域をディスクの膨らんだ部分に持つサニタリーラプチャディスクを生産する一つの工程で、平らなディスク素材は偏向柱を持つ固定具に、やがて膨らみ部分の中心になる位置から幾分ずれた位置で柱がディスクの一面に接触する様に置かれる。偏向柱は半球形の素材接触端を持つことが望ましい。柱の直径はラプチャディスクの大きさ、ディスクが作られている材質、金属素材の引っ張り強さ、素材に形成される膨らみ部分の直径、ディスクの膨らみ部分の予定中心軸に対するくぼみの位置、および最終製品の差動破裂圧力仕様により、素材に所定の範囲のくぼみを形成するように選定される。
【００１４】
ラプチャディスクの偏向柱とは反対側の面に前段膨らみ圧力を加えて固定具に固定された素材に幾分の膨らみを生じると同時に幾分の膨らみを生じた凸表面の偏向柱と接している素材にくぼみを形成する。前段膨らみ圧力を加える対象となる部分の直径はディスクの最終膨らみ部分の直径に等しいことが望ましい。
【００１５】
次に、偏向柱を前段膨らみ固定具からはずすか、あるいは前段形成された素材を別の偏向柱無し最終膨らみ固定具に取り付ける。前段膨らみディスクの凹表面に十分な圧力を加え、ディスク中央部に最終膨らみをもたらすと同時に、以前にディスクに形成したくぼみを残りのディスク本体との関連において偏向柱によりディスク本体にくぼみを形成する以前の元の位置に戻す。結果としてディスクの凸および凹両表面は滑らかで、その上や中の物体を堆積して蒸気のような消毒剤で装置を洗浄することを妨害したり妨げたりするような突起面や陥没部がない。
【００１６】
最初に所定の範囲と深さのくぼみをこれから膨らませる素材本体の一部に形成し、それからくぼみの金属を元の位置に戻してくぼみを除去するという２つのステップにより、くぼみをつけられそして戻された部分には、その部分域の金属が塑性変形した結果として、最終的に膨らんだ時の他の部分より大きな残留応力を持たせる。改変された粒子構造を持つ部分領域は膨らみ部分全体に比べると相対的に小さいが、加工硬化されていてより高い引っ張りおよび圧縮強度を示し、使用中にラプチャディスクの凸面に過圧力が加わった際には残りの膨らんだ部分とは異なった挙動を示す。
【００１７】
本発明の製造工程における別の実施形態では、ディスク素材を固定式膨らませ柱に対して前段膨らみをさせるのではなく、柱そのものを素材方向および逆方向へ動かすことにより、ディスク素材本体からディスク素材の部分域のくぼみをもたらすように取り付けてもよい。その他の工程については基本的に同じである。
【００１８】
＜発明の好ましい実施形態の説明＞
本発明の好ましい概念を体現化している逆座屈サニタリーラプチャディスク組立物１０を図面群の図１に示す。ディスク組立物１０はラプチャディスク１２およびこれに固定したサポートリング１４を含む。ラプチャディスク組立物１０は製薬、バイオケミカルおよび食品の処理作業のような工業の衛生的な、サニタリー用途に特に適合している。したがって、ラプチャディスク組立物１０を構成する部品は通常用いられるいずれの番手でもよいがステンレススチール合金のような耐食性金属材料から作られることが望ましい。ラプチャディスク１２には中央膨らみ部分１６および環状フランジ部分１８を持つ。遷移域２０がフランジ部分１８の内周を膨らみ部分１６の外側円形縁につなげる。
【００１９】
ラプチャディスク１２の膨らみ部分１６は膨らみ部分１６の中央軸からずれた比較的小さな領域２２（図１および１０）を持つ。領域２２の金属は改変された粒子構造を持ち残りの膨らみ部分１６より高い引っ張り強度を示し、これは凸表面１６ａを凹ませ、それからそのくぼみを元の位置に戻すことで形成されるため、膨らみ部分１６の凸表面１６ａは顕著な障害が全くなく平らかである。
【００２０】
ラプチャディスク１２の膨らみ部分１６には遷移域１８と相補的で遷移域２０と隣り合ってあるいはその内側にある半円型の切り込み線２４が設けられている。図１から判るとおり、切り込み線２４は遷移域２０の範囲に沿って互いに離れた端点２６および２８を持つ。
【００２１】
バックアップリング１４はラプチャディスク１２のフランジ部分１８の下に沿う様な形状の環状本体３０を持つ。図２および１４から、環状本体３０の内側半円端面３２、本体３０の端面３２から内側に円周状に間隔をあけて伸びる突起３４が認められる。内側に伸びる舌部３６は本体３０と一体で、最先端で下向きに丸くなった端部３８を持ち、これもまたリング本体３０の内側開口に突き出ている。
【００２２】
組み立てた状態においてサポートリング３０の環状本体は、ディスク１２のフランジ１８にネジやタック溶接、接着剤あるいは同等の留め方を含む留め具４０で固定されている。バックアップリング１４の舌部３６は切り込み線２４の終端部２６および２８と揃えられラプチャディスクの膨らみ部１６の切り込み線２４で規定される蝶番部４２の支えとして作用する。突起３４は膨らみ部１６を直接載せ、支える大きさで戦略的に配置されている。要望があれば、基本的にＺ型の部品４４をラプチャディスク組立物１０の環状本体３０の一部として提供し、個人が取り付け時に組立物を正しい向きにすることを支援することも可能である。環状のガスケット（非表示）をディスク組立物のフランジ部分とサポートリングとの関連で備えてもよい。
【００２３】
ラプチャディスク１２の製作は２段階で行われることが望ましい。第１段階はディスク素材４４の凸表面にくぼみを形成する様に行うディスクの前段膨らみを伴う。第２段階は、ディスクの膨らみ部分の凸表面にあるくぼみを、膨らみ部分のくぼみ部分域を元の位置に戻すことにより除去するという条件の下でディスクの最終膨らみを伴う。
【００２４】
金属製ラプチャディスク素材に所定の形状のくぼみを形成するための固定具４６を概略的に図３に図示する。固定具４６の概略的な描写は説明目的だけのためであり所期の結果を達成するための特別の型の固定具を代表することを意図したものではないという点については当然のことである。固定具４６の下部ベースリング４８は、好ましい形状は筒型であるが、中央に開口部５０を持つ。固定具４６の円筒形締め付けリング５２は開口部５０と１列に並び同じ形状と断面積を持つ。カバー部材５６は筒路５４の開口上端を塞ぎ蓋５６と締め付けリング５２との間を加圧シールする。締め付けリング５２の側面壁を貫通する孔５８は締め付けリング５２の内部からガス、例えば空気を抜けさせる。
【００２５】
細長い偏向柱６０は筒路５４内に、好ましくはカバー５６の下面に置かれた支持部材６２と連結して位置する。支持ベースリング４８に、一般的なラプチャディスク組立物の場合は円形の金属ディスク素材を置いた後、ディスクは筒路５４を塞ぐように所定位置にリング５２とカバー５６により締め付けられる。柱６０は半球状の先端をディスク素材４４の表面６６に置いた様な長さである。
【００２６】
前段膨らみ圧力は中央の開口部５０を経由して固定具４６内に導入されディスク素材４４に予備膨らみをもたらし、このことが図４に示すとおりディスク素材４４の部分域６８を前段膨らみ部１６ｂの本体から下方に偏向を引き起こす。くぼみ部分域６８の深さ、およびこの様なくぼみの形状や範囲は柱６０の直径、柱６０の半球状端６４の形状や曲率およびディスク素材４４の表面７０に加えられる圧力の関数である。半球状端６４を持つ柱６０の場合、くぼみ部分域６８は概ね半球状部分６８ａと膨らみ部１６の本体部１６ｂに至りそして終わる先細りのいくらか円錐状表面６８ｂを持つ。図８を見ると、中央の概して半球状のくぼみ部分域６８ａはくぼみ部分域６８ａから外側に広がる概ね円形または楕円形くぼみ部分６８ｂに囲まれていることが見て取れる。ディスク素材を前段膨らみするためにディスク素材４４に圧力を加えている間は、筒路５４とカバー５６で決まる空洞内の空気は締め付けリング５２の孔５８を介して筒路５４から逃げることが出来る。
【００２７】
前段膨らみステップが完了した時点で、カバー５６とこれに結合した偏向柱は締め付けリング５２から取り外される。ラプチャディスク１２の膨らみ部分１６の最終膨らみを完成するのに十分な圧力をディスク素材４４の凹面１６ｃに加えている様が図６にえがかれている。最終膨らみの間ラプチャディスク１２に加えられる圧力の大きさはディスク１２の膨らみ部分１６を完全に膨らませるのに足りるだけではなく、くぼみ部分域６８をその元の位置に戻すのにも十分でなくてはならない。かくて、膨らみ部分１６の凸表面１６ａは領域２２の範囲を決める部分域６８を含め全域にわたり滑らかで不連続部がない。部分域６８のくぼみは次いでこのくぼみをその元の位置に戻すことにより領域２２が改変された粒子構造を持つ様になる。
【００２８】
サポートリング３０は、突起物３４が切り込み線２４の下に在って膨らみ部分１６を支える様にして、膨らんだラプチャディスク１２のフランジ１８に適当な留め具により固定される。舌部３６は実質的に膨らみ部分１６の蝶番部４２に合わさっている。
【００２９】
ラプチャディスク組立物１０は米国特許第６３１８５７６号の図６〜９に図解された型式のフランジ継ぎ手の間にラプチャディスク１２の凸表面１６ａが保護対象となる装置のプロセス側に向く様に嵌め込まれるのに適合している。リング３０上のアーム４４はディスク組立物１０を取り付ける者にフランジ継ぎ手の間に組立物を取り付けるときにラプチャディスク１２の凸表面１６ａが保護対象となる装置のプロセス側に向くことを確実にするという取り付けの正しい向きに関する情報を与える。またアーム４４は取り付けたディスクが正しい向きであることの継続的な視覚による指示器でもある。
【００３０】
ラプチャディスク組立物１０で保護されているプロセス容器や配管に過圧力状態が起き、それが膨らみ部分１６の反転を生じるのに十分であった場合、膨らみ部分１６は切り込み線２４に沿って開口し同時に蝶番部４２ではつながっている。反転破裂は部分域６８がより高い応力を受け、改変された粒子構造であるため、領域２２を決める部分６８から開始する。膨らみ部分１６内により高い応力を受けた領域２２が存在するため、膨らみ部分１６の凸面１６ａに加えられた過圧力は膨らみ部分１６の反転と最終的には切り込み線２４の範囲に沿って膨らみ部分１６の開口を生じると見られている。  
【００３１】
上で詳細に述べた様にやがてはディスクの膨らみ部分１６となる領域をくぼませ、そしてその領域をその元の位置に戻して滑らかで不連続部がない凸表面とすることにより、ディスクの反転は部分域６８における粒子構造の不連続の関数であることが思いがけなく発見された。このことは単にディスクに陥没を設け、破裂は手直しした凸表面における荷重の幾何学的配置およびこれに続く応力分布の様変わりにより引き起こされるとする米国特許第６４９４０７４号の図解および記載と対比されるべきである。  
【００３２】
ディスク１２を作るもう一つの手順を図１２および１３に概略的に図解する。この事例では、ベースリング４８には中央挿入物７２が装備され、その上部表面にはディスク素材７８にくぼみ７６を形成するために戦略的に配置した空洞７４を持つ。柱６０に類似している偏向柱８０は、カバー５６の様なカバーとともに設置するのではなく、締め付けリング５２の中央筒路５４を往復するピストン８２に支えられている。ピストン８２は油圧シリンダ８８のラム８６に固定されている。 
【００３３】
これに伴い、素材７８は内部に中央挿入物７２を持つベースリング４８の間に置かれ、素材７８は、締め付けリング５２とベースリング４８との間に固定され、それからラム８６が作動してピストン８２と偏向柱８０を下方に動かしディスク素材７８に挿入物７２の空洞７４で規定されるくぼみ７６を形成する。
【００３４】
くぼみ７６の型をそこに持つディスク素材７８は図６に図解される様に固定具で全膨らみ圧力に曝されることによりくぼみ７６をその元の位置に戻させ、これによりディスクの凸表面は滑らかで不連続部がなくなり、前述したとおり金属部分域をディスクの残りの膨らみ部分に比べより高度に応力を受けた状態にする。
【００３５】
図１４はサポートリングの別の形態を図解し、ここでサポートリング９６の環状本体９４は環３０に類似しているが、サポートリング３０の円形端部の舌部３６の代わりに直線的な外側縁１００の舌部９８の構造の点が異なる。
【００３６】
＜実施例＞
本発明の好ましい製法によって整えられ図１０に描かれた典型的なディスク１２は２ミル（２／１０００インチ）の３１６ステンレススチールで作られ、全体の直径が約２．５インチあるのが望ましい。図４に概略的に図解されているディスク１２の前段膨らみは図４に示す様に圧力約５０ｐｓｉｇで陥没６８をディスク素材４４に形成して達成した。図５および６に概略的に示したディスクの最終膨らみは圧力約２００ｐｓｉｇの下で行われ、ドームの高さが約０．３４インチの膨らみディスクを作った。膨らみ部分１６の他の金属より大きな応力に曝されたディスクの膨らみ部分の金属部分域６８の外側境界９１（図１０の）は公称約０．４平方インチの面積がある。典型的なディスクの部分域６８は膨らみ部分１６の中心軸から約０．３インチ離れている。このディスクの公称破裂圧力は約８ｐｓｉｇである。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】図１は逆座屈サニタリーラプチャディスク組立物の透視図である。
【図２】図２は逆座屈サニタリーラプチャディスク組立物を構成する部品の分解立体図である。
【図３】図３は素材の一方の面にくぼみを形成するための偏向柱を含むラプチャディスク素材の前段膨らみ器具の断面略図である。
【図４】図４は図３に図解した固定具を用い、その結果ラプチャディスク素材の部分域が素材本体からくぼませられた前段膨らみステップの断面略図である。
【図５】図５は図３および図４の固定具から偏向柱を除去し、ディスクの凹面に最終膨らまし圧力が加えられる様を図解している断面略図である。
【図６】図６は図５に示した固定具の断面略図で、十分な圧力が前段膨らみラプチャディスクの凹面に加えられてラプチャディスクが最終の膨らみを生じるとともに膨らみ部分に以前に付けたくぼみ部分域がその元の位置に戻った様を図解している。
【図７】図７および８は実質的に図３および４のそれぞれ線分７−７および８−８に沿って矢印の方向に見た水平断面図である。
【図９】図９は幾分膨らんだディスク素材の凸表面に偏向柱で形成されたくぼみ部分域を持つ前段膨らみディスクの拡大部分略図である。
【図１０】図１０はラプチャディスクの平面図で、くぼみを付けた後その元の位置へ戻したディスクの中央膨らみ部分の不連続領域を概略的に図解している。
【図１１】図１１は、ディスクの膨らみ部分の拡大された部分域の粒子構造を膨らみ部分の残りの部分の金属と比較して概略的に図解した、ラプチャディスクの膨らみ部分の一部の拡大断面描写である。
【図１２】図１２はラプチャディスク素材にくぼみを形成する移動可能な偏向柱を含むもう一つの固定具の拡大断面略図である。
【図１３】図１３は図１２に示された固定具の断面略図で、偏向柱がラプチャディスク素材にくぼみを形成する配置に移動した様子を図解している。
【図１４】図１４はラプチャディスクのもう一つのサポートリングの透視図である。
【図１】
2006521525.tif 000003
【図２】
2006521525.tif 000004
【図１１】
2006521525.tif 000005
【図１４】
2006521525.tif 000006
【図３】
2006521525.tif 000007
【図４】
2006521525.tif 000008
【図５】
2006521525.tif 000009
【図６】
2006521525.tif 000010
【図１２】
2006521525.tif 000011
【図１３】
2006521525.tif 000012
【図７】
2006521525.tif 000013
【図８】
2006521525.tif 000014
【図９】
2006521525.tif 000015
【図１０】
2006521525.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成18年1月24日(2006.1.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単一構造一体型金属製ラプチャディスクで、凸表面とこれに対する凹表面、中央膨らみ部分を囲むフランジ部分、そしてフランジ部分を中央膨らみ部分につなぐ遷移域を含む、中央膨らみ部分を持つ単一構造一体型金属製ラプチャディスク、
前記膨らみ部分は、その部分域の金属が変化しているため中央膨らみ部分の残りの部分の金属より大きな残留応力を示す結晶粒組織を持つ不連続部と規定される部分を含み、そして
膨らみ部分の相対する凸および凹表面が、膨らみ部分の前記不連続部と規定される部分を含めてその全域に亘って滑らかで不連続部がない形状である、
逆座屈サニタリーラプチャディスク。
【請求項２】
前記中央膨らみ部分は中心軸を持ち、かつ中央膨らみ部分の前記部分域が中央膨らみ部分の前記遷移域より前記中心軸近くに位置する、請求項１に記載の逆座屈サニタリーラプチャディスク。
【請求項３】
膨らみ部分の前記部分域の金属の引っ張り強度が中央膨らみ部分の前記残りの部分の金属の引っ張り強度より大きい、請求項１に記載の逆座屈サニタリーラプチャディスク。
【請求項４】
膨らみ部分の前記部分域の金属の圧縮強度が中央膨らみ部分の前記残りの部分の金属の圧縮強度より大きい、請求項１に記載の逆座屈サニタリーラプチャディスク。
【請求項５】
膨らみ部分の前記部分域の面積が膨らみ部分全体の面積より大幅に少ない、請求項１に記載の逆座屈サニタリーラプチャディスク。
【請求項６】
膨らみ部分の前記部分域が膨らみ部分の前記中心軸から近くで、かつ間隔をとった関係で位置する、請求項１に記載の逆座屈サニタリーラプチャディスク。
【請求項７】
膨らみ部分の前記部分域が金属の塑性変形により変化しそしてひずみ硬化した、請求項１に記載の逆座屈サニタリーラプチャディスク。
【請求項８】
膨らみ部分の前記部分域の面積が膨らみ部分の全体面積の小さな割合である、請求項１に記載の逆座屈サニタリーラプチャディスク。
【請求項９】
膨らみ部分の前記部分域が概して円形である、請求項１に記載の逆座屈サニタリーラプチャディスク。
【請求項１０】
膨らみ部分の前記部分域が膨らみ部分本体から物理的にその位置をずらし、それから物理的に元の位置に戻すことで形成される、請求項１に記載の逆座屈サニタリーラプチャディスク。
【請求項１１】
前記膨らみ部分が切り込み線を備える、請求項１に記載の逆座屈サニタリーラプチャディスク。
【請求項１２】
前記切り込み線がディスクのフランジ部分にある、請求項１１に記載の逆座屈サニタリーラプチャディスク。
【請求項１３】
前記切り込み線がディスクの遷移域に近接した膨らみ部分にある、請求項１１に記載の逆座屈サニタリーラプチャディスク。
【請求項１４】
前記切り込み線が膨らみ部分の部分域の外側にある膨らみ部分の十字切り込みである、請求項１１に記載の逆座屈サニタリーラプチャディスク。
【請求項１５】
前記切り込み線が概ね半円形である、請求項１１に記載の逆座屈サニタリーラプチャディスク。
【請求項１６】
切り込み線がディスクの膨らみ部分とそのフランジ部分との間の遷移域の円周上の一部に沿ってしか延びていない、請求項１５に記載の逆座屈サニタリーラプチャディスク。
【請求項１７】
膨らみ部分の前記部分域の面積の、膨らみ部分の全面積に対する割合が約１対約１５から１対約６５００の範囲内である、請求項１に記載の逆座屈サニタリーラプチャディスク。
【請求項１８】
前記部分域の面積の、膨らみ部分の面積に対する割合が約１対約１７５である、請求項１に記載の逆座屈サニタリーラプチャディスク。
【請求項１９】
単一構造一体型金属製ラプチャディスクで、凸表面とこれに対する凹表面、中央膨らみ部分を囲むフランジ部分、そしてフランジ部分を中央膨らみ部分につなぐ遷移域を含む、中央中心軸を呈する中央膨らみ部分を持つ単一構造一体型金属製ラプチャディスク、
前記膨らみ部分は、その部分域の金属が変化しているため、中央膨らみ部分の残りの部分の金属より大きな残留応力を示す結晶粒組織を持つ不連続部と規定される部分を含み、
膨らみ部分の相対する凸および凹表面が、膨らみ部分の前記不連続部と規定される部分を含めてその全域に亘って滑らかで不連続部がなく、そして
環状部品で、ラプチャディスクの凹表面に隣接するフランジ面を支えるように取り付けた環状部品、
前記環状部品は、内側に端面を持ち、この内側端面が内側に伸びる円周上に間隔を開けて突起物を備え、ラプチャディスクの遷移域およびディスク膨らみ部分の凹表面の土台となる、
を備える逆座屈サニタリーラプチャディスク組立物。
【請求項２０】
前記ディスクは遷移域近くに通常はＣ字型の切り込み線を備え、この切り込み線は膨らみ部分の蝶番となる間隔を置いて向かい合う端点を持ち、環状部品の前記内側端部には膨らみ部分の蝶番と概ね合致する蝶番支持部品を備えている、請求項１９に記載の逆座屈サニタリーラプチャディスク組立物。
【請求項２１】
前記支持部品が内側へ伸びる概ね半円形の縁を持つ、請求項２０に記載の逆座屈サニタリーラプチャディスク組立物。
【請求項２２】
前記支持部品が内側へ伸びる概ね直線型の縁を持つ、請求項２０に記載の逆座屈サニタリーラプチャディスク組立物。
【請求項２３】
前記膨らみ部分が遷移域に隣接する膨らみ部分の実質的に全周にわたる切り込み線を備え、環状部品の前記突起物が概ね切り込み線上に横たわる様に位置する、請求項１９に記載の逆座屈サニタリーラプチャディスク組立物。
【請求項２４】
前記環状部品がこれから延びるアームを備えることによりラプチャディスク組立物をその受け口に位置合わせすることを容易にする、請求項１９に記載の逆座屈サニタリーラプチャディスク組立物。
【請求項２５】
相対する表面を持つ金属製ラプチャディスク素材を準備し；
素材の部分域を素材の本体から所定の範囲まで偏向させるのに十分な集中力を素材片側面に加え、前記部分域により素材の不連続域の範囲が決まり；
素材の中央部分を膨らませることで、中心軸を呈し凸表面とこれに相対する凹表面を持つ膨らみ部分、中央の膨らみ部分を囲むフランジ部分、およびフランジ部分を中央の膨らみ部分につなぐ遷移域を形成する；
偏向した部分域は膨らみ部分の全面積より十分に小さな限定域であり；そして
偏向した部分域を実質的にその元の位置に戻すことにより膨らみ部分の相対する凸および凹表面が膨らみ部分の前記不連続部と規定される部分を含みその全域に亘って滑らかで不連続部がなく、部分域の金属に変化した結晶粒組織と中央膨らみ部分の残りより大きな残留応力を持たせる、
工程を含む逆座屈サニタリーラプチャディスク組立物を製造する方法。
【請求項２６】
作動端を持つ柱を素材の一面に相対する位置に置き、柱の前記作動端の面積が素材の前記部分域に大略等しく、
柱の前記作動端に噛み合う素材部分と前記柱とを相対的に動かし、素材の前記部分域を素材本体から偏向させるのに十分な前記集中力を素材に与え、そして
素材の前記中央部に十分な圧力を加え前記ディスクの前記中央部分に膨らみを生じさせそして偏向部分域が実質的にその元の位置への戻らせる、
請求項２５に記載の逆座屈サニタリーラプチャディスク組立物を製造する方法。
【請求項２７】
前記部分域を偏向させるのに十分な前段膨らみ圧力を素材の前記柱とは反対側の表面に加え、そして素材の最終膨らみおよび偏向部分域をその元の位置へ戻すのに十分な最終圧力を素材の前記柱とは反対側の前記表面に加えるステップを含む、請求項２６に記載の逆座屈サニタリーラプチャディスク組立物を製造する方法。
【請求項２８】
素材に前記偏向部分域を形成するのに足りるだけ、素材に対して前記柱が移動するステップを含む、請求項２６に記載の逆座屈サニタリーラプチャディスク組立物を製造する方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
ラプチャディスク１２は遷移域２０と相補的で、ディスクの遷移域２０あるいは遷移域２０に隣り合った膨らみ部分１６のフランジ部分１８に位置し、好ましくは膨らみ部分１６の全周を実質的に取り巻いて延びる、半円型の切り込み線２４を備えている。図１から判るとおり、切り込み線２４は遷移域２０の範囲に沿って互いに離れた端点２６および２８を持つ。半円型の切り込み線２４の代わりに、切り込み線が部分域２２を通らない様な配置で中央膨らみ部分１６に十字型切り込み形状の切り込み線を設けてもよい。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
組み立てた状態においてサポートリング３０の環状本体は、ディスク１２のフランジ１８にネジやタック溶接、接着剤あるいは同等の留め方を含む留め具４０で固定されている。バックアップリング１４の舌部３６は切り込み線２４の終端部２６および２８と揃えられラプチャディスクの膨らみ部１６の切り込み線２４で規定される蝶番部４２の支えとして作用する。突起３４は膨らみ部１６を直接載せ、支える大きさで戦略的に配置されている。要望があれば、一体物で、基本的にＺ型の部品４３をラプチャディスク組立物１０の環状本体３０の一部として提供し、個人が取り付け時に組立物を正しい向きにすることを支援することも可能である。環状のガスケット（非表示）をディスク組立物のフランジ部分とサポートリングとの関連で備えてもよい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
細長い偏向柱６０は筒路５４内に、好ましくはカバー５６の下面に置かれた支持部材６２と連結して位置する。支持ベースリング４８に、一般的なラプチャディスク組立物の場合は円形の金属ディスク素材を置いた後、ディスクは筒路５４を塞ぐように所定位置にリング５２とベースリング４８により締め付けられる。柱６０は半球状の先端をディスク素材４４の表面６６に置いた様な長さである。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
ラプチャディスク組立物１０は米国特許第６３１８５７６号の図６〜９に図解された型式のフランジ継ぎ手の間にラプチャディスク１２の凸表面１６ａが保護対象となる装置のプロセス側に向く様に嵌め込まれるのに適合している。リング３０上のアーム４３はディスク組立物１０を取り付ける者にフランジ継ぎ手の間に組立物を取り付けるときにラプチャディスク１２の凸表面１６ａが保護対象となる装置のプロセス側に向くことを確実にするという取り付けの正しい向きに関する情報を与える。またアーム４３は取り付けたディスクが正しい向きであることの継続的な視覚による指示器でもある。
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2006521525.tif 000017
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2006521525.tif 000018
【国際調査報告】
2006521525.tif 000019
2006521525.tif 000020