Ένας δίσκος θραύσης, επίσης μερικές φορές γνωστός ως “σκάσιμος δίσκος” ή “διάφραγμα δίσκου”, είναι ένα μηχανικό εξάρτημα που γενικά εγκαθίσταται ως συσκευή ασφαλείας για την πρόληψη ζημιών και τραυματισμών που προκαλούνται από προβλήματα πίεσης μέσα σε ένα μηχάνημα ή άλλη συσκευή. Είναι ουσιαστικά ένας μεταλλικός ή συνθετικός δακτύλιος που τοποθετείται μέσα στους εσωτερικούς θαλάμους κάτι σαν βαλβίδα ή σωλήνα υπό πίεση. Εάν και όταν η πίεση γίνει μεγαλύτερη από αυτή που μπορεί να αντέξει η συσκευή, ο δίσκος σκάει ή σπάει, σταματώντας ουσιαστικά τη μηχανική δραστηριότητα. Σχεδόν σε όλες τις περιπτώσεις, ο δίσκος έχει μόνο μία χρήση. μόλις σπάσει, δεν μπορεί να ξανασφραγιστεί. Η αντικατάστασή του μπορεί να πάρει κάποιο χρόνο, αλλά συνήθως εξοικονομεί πολλά χρήματα και προσπάθεια σε σύγκριση με τη ζημιά που συμβαίνει συχνά όταν η εσωτερική πίεση ξεφεύγει από τον έλεγχο. Ένας αριθμός διαφορετικών συσκευών χρησιμοποιούν αυτό το είδος μηχανισμού, αν και τείνει να είναι πιο συνηθισμένος στην αεροδιαστημική και την αεροπορία, τη φαρμακευτική παραγωγή και την παραγωγή επεξεργασμένων τροφίμων και τις ιατρικές συσκευές.
Οι πιο κοινές εφαρμογές
Αυτού του είδους οι συσκευές είναι πολύ συνηθισμένες σε μια σειρά βιομηχανικών μηχανών, συνήθως σε καταστάσεις όπου υπάρχει ανάγκη ρύθμισης της εξαναγκασμένης πίεσης εντός ενός συγκεκριμένου θαλάμου ή βαλβίδας. Στην αεροδιαστημική, για παράδειγμα, αυτό συμβαίνει στους θαλάμους καυσίμων και στα συστήματα πίεσης καμπίνας για αεροσκάφη και σκάφη που κατευθύνονται ψηλά στην ατμόσφαιρα ή πέρα από αυτήν. Χρησιμοποιούνται επίσης πολύ σε λέβητες και δεξαμενές πίεσης ατμού, τα οποία είναι κοινά στην παραγωγή τροφίμων και φαρμάκων. Ορισμένες ιατρικές συσκευές, ιδιαίτερα αυτές που βασίζονται σε υδραυλικά, μπορούν επίσης να τις χρησιμοποιούν.
Αν και τα περισσότερα μηχανήματα και συσκευές σε αυτές τις κατηγορίες είναι αρκετά μεγάλα, οι δίσκοι τείνουν να βρίσκονται στη μικρότερη πλευρά. Συνήθως κατασκευάζονται ειδικά για τη συσκευή στην οποία εγκαθίστανται, αλλά συνήθως τοποθετούνται στα εσωτερικά μέρη των βαλβίδων και σε άλλα σημεία διανομής.
Σχήμα και Χαρακτηριστικά
Η υπό πίεση πλευρά των περισσότερων δίσκων είναι κοίλη και σαν μπολ. Καθώς αυξάνεται η πίεση, ο δίσκος δέχεται δυνάμεις τάσης καθώς το υλικό τεντώνεται ή διογκώνεται προς τα έξω. Ο αρχικός δίσκος ρήξης αναπτύχθηκε το 1931 από την BS&B Safety Systems και βελτιώθηκε και τροποποιήθηκε ελαφρώς σε αυτό που είναι γνωστό ως “δίσκος τύπου Β” από το 1934. Ο δίσκος τύπου Β έχει χρησιμοποιηθεί σε εκατοντάδες χιλιάδες εφαρμογές από τότε, και είναι το πρωτότυπο για τα περισσότερα σύγχρονα μοντέλα.
Βασικά Κριτήρια Σχεδιασμού και Κατασκευή
Τα πιο σημαντικά κριτήρια σχεδιασμού είναι συνήθως ο δίσκος να αστοχεί στην καθορισμένη πίεση εντός του εύρους που καθορίζει ο κατασκευαστής. Οι διαφορές στα όρια πίεσης επιτυγχάνονται από διακυμάνσεις στις ιδιότητες του υλικού, το σχήμα και το μέγεθος του δίσκου και του συστήματος στερέωσης. Τα πρόσθετα κριτήρια σχεδιασμού μπορεί να περιλαμβάνουν τη μη θραυσματοποίηση του δίσκου, τη χρήση για αποστειρωμένες συνθήκες ή συστήματα βιολογικού περιορισμού που επιτρέπουν τη διαφυγή της πίεσης αλλά όχι οποιοδήποτε βιολογικό ή άλλο υλικό.
Οι δίσκοι που προορίζονται για χρήση σε πυρηνικό περιβάλλον, όπως πυρηνικό υποβρύχιο ή εργοστάσιο παραγωγής ενέργειας, υπόκεινται συνήθως σε πολύ αυστηρές απαιτήσεις σχεδιασμού. Οι ιδιότητες του υλικού, ιδιαίτερα η ευθρυπτότητα ή η ευκολία θραύσης, μπορεί να αλλάξουν εάν ο δίσκος υποβληθεί σε ακτινοβολία. Κατά συνέπεια, οι συσκευές σε αυτές τις κατηγορίες θα πρέπει να ελέγχονται τακτικά και να επιθεωρούνται για να διασφαλίζεται η ακεραιότητά τους.
Στις περισσότερες περιπτώσεις, αυτού του είδους οι συσκευές ασφαλείας εκτόνωσης πίεσης κατασκευάζονται ως σύστημα. Πρέπει να χρησιμοποιούνται οι σωστές βάσεις, καθώς και τα ίδια τα σωστά εξαρτήματα. Ενώ τα λάθος εξαρτήματα μπορεί να ταιριάζουν φυσικά, οι ανοχές, η καταπόνηση σχεδιασμού ή άλλες παράμετροι μπορεί να διαφέρουν επαρκώς και να προκαλέσουν άσκοπα αστοχίες χαμηλής πίεσης ή να επιτρέψουν τη συνέχιση των συνθηκών υπερπίεσης.
Συνέπειες της αποτυχίας
Συνήθως, όταν ένας δίσκος αποτύχει, δεν μπορεί να επαναφερθεί και πρέπει να αντικατασταθεί. Αυτή η απαίτηση σχεδιασμού βασίζεται στο σκεπτικό ότι για τη διατήρηση ασφαλών λειτουργιών, θα πρέπει να βρεθεί η αιτία της κατάστασης υπερπίεσης. Ο εμπλεκόμενος εξοπλισμός και ο περιβάλλοντας εξοπλισμός και οι κατασκευές θα πρέπει επίσης να επιθεωρούνται πριν από την επαναχρησιμοποίηση.
Εξειδικευμένες χρήσεις
Οι εξειδικευμένες χρήσεις περιλαμβάνουν αυτές που έχουν σχεδιαστεί για δεξαμενές κατά τη μεταφορά, όπως με τρένο ή φορτηγό. Η κίνηση του υγρού μέσα στο δοχείο απαιτεί ο δίσκος ρήξης να μην αντιδρά με οποιοδήποτε από τα συστατικά μέσα στο υγρό. Τα επικίνδυνα υλικά μπορεί να απαιτούν έναν δεύτερο δίσκο θραύσης που αποτυγχάνει σε υψηλότερη πίεση να συγκρατήσει το υλικό παρά την κατάσταση υπερπίεσης.