Un disc de rupere, cunoscut și sub denumirea de „disc de spargere” sau „diafragmă de disc”, este o componentă mecanică care este în general instalată ca dispozitiv de siguranță pentru a preveni deteriorarea și rănirea cauzate de problemele de presiune din interiorul unei mașini sau altui dispozitiv. Este, în esență, un inel metalic sau sintetic care este montat în camerele interioare ale ceva precum o supapă sau un tub presurizat. Dacă și când presiunea devine mai mare decât poate suporta dispozitivul, discul se sparge sau se rupe, oprind efectiv activitatea mecanică. În aproape toate cazurile, discul are o singură utilizare; odată ce se rupe, nu poate fi resigilat. Înlocuirea acestuia poate dura ceva timp, dar de obicei economisește o mulțime de bani și efort în comparație cu daunele care se întâmplă adesea atunci când presiunea internă scapă de sub control. Un număr de dispozitive diferite utilizează acest tip de mecanism, deși tinde să fie cel mai frecvent în industria aerospațială și aviație, producția farmaceutică și producția de alimente procesate și aparatele medicale.
Cele mai comune aplicații
Aceste tipuri de dispozitive sunt foarte frecvente într-o serie de mașini industriale, de obicei în situații în care este nevoie de reglarea presiunii forțate într-o anumită cameră sau supapă. În aerospațial, de exemplu, acest lucru se întâmplă în camerele de combustibil și sistemele de presiune din cabină pentru aeronave și nave care se îndreaptă sus în atmosferă sau dincolo. De asemenea, sunt folosite foarte mult în cazane și rezervoare de abur sub presiune, ambele fiind comune în fabricarea alimentelor și a medicamentelor. Anumite aparate medicale, în special cele care se bazează pe hidraulic, le pot folosi și ele.
Deși majoritatea mașinilor și aparatelor din aceste categorii sunt destul de mari, discurile tind să fie pe partea mai mică. De obicei, sunt făcute special pentru aparatul în care sunt instalate, dar sunt de obicei plasate în părțile interne ale supapelor și ale altor puncte de distribuție.
Forma și caracteristici
Partea presurizată a majorității discurilor este concavă și asemănătoare cu un bol. Pe măsură ce presiunea crește, discul suferă forțe de tensiune pe măsură ce materialul se întinde sau se bomba în exterior. Discul de rupere original a fost dezvoltat în 1931 de BS&B Safety Systems și a fost îmbunătățit și ușor modificat în ceea ce este cunoscut sub numele de „disc de tip B” începând cu 1934. Discul de tip B a fost folosit în sute de mii de aplicații de atunci, și este prototipul pentru majoritatea modelelor moderne.
Criterii de bază de proiectare și producție
Cel mai important criteriu de proiectare este de obicei ca discul să se defecteze la presiunea specificată în intervalul specificat de producător. Diferențele în limitele de presiune sunt obținute prin variațiile în proprietățile materialului, forma și dimensiunea discului și a sistemului de montare. Criteriile suplimentare de proiectare pot include nefragmentarea discului, utilizarea în condiții sterile sau sisteme de reținere biologică care permit scăparea presiunii, dar nu orice materiale biologice sau de altă natură.
Discurile destinate service-ului într-un mediu nuclear, cum ar fi un submarin nuclear sau o centrală electrică, sunt de obicei supuse unor cerințe de proiectare foarte stricte. Proprietățile materialului, în special friabilitatea sau ușurința de rupere, se pot modifica dacă discul este supus la radiații. În consecință, dispozitivele din aceste categorii ar trebui testate și inspectate în mod regulat pentru a asigura integritatea lor.
În cele mai multe cazuri, aceste tipuri de dispozitive de siguranță pentru reducerea presiunii sunt fabricate ca un sistem. Trebuie folosite suporturile corecte, precum și piesele corecte în sine. În timp ce componentele greșite se pot potrivi fizic, toleranțele, deformarea de proiectare sau alți parametri pot diferi suficient și pot produce defecțiuni inutil de presiune scăzută sau pot permite condițiilor de suprapresiune să continue.
Consecințele eșecului
În mod obișnuit, odată ce un disc se defectează, acesta nu poate fi resetat și trebuie înlocuit. Această cerință de proiectare se bazează pe raționamentul că, pentru a menține operațiunile în siguranță, trebuie găsită cauza stării de suprapresiune. Echipamentele implicate și echipamentele și structurile din jur ar trebui, de asemenea, inspectate înainte de reutilizare.
Utilizări specializate
Utilizările specializate includ cele concepute pentru tancuri în tranzit, cum ar fi trenul sau camionul. Mișcarea lichidului în interiorul vasului necesită ca discul de rupere să nu fie reactiv cu oricare dintre componentele din lichid. Materialele periculoase pot necesita un al doilea disc de rupere care eșuează la o presiune mai mare pentru a conține materialul, în ciuda stării de suprapresiune.