Устройство для защиты от перегрузок давлением

 

) УСТРОЙСТЮ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ПЕРЕГРУЗОК ДАВЛЕНИЕМ, содержащее куполообразную сжатую несущую оболочку, снабженную полосами пониженной прочности, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона давления срабатывания , несущая оболочка выполнена в виде намотанной вокруг жесткой шпули ленты трапецеидального сечения , причем витки ленты расположены нормально к срединной поверхности оболочки, а выпуклая поверхность, оболочки покрыта герметизирующим слоем.

СО 03 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(51) F 16 К 17/16 описания изоы стгни "

Н ABTOPCROMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3516959/25-08 (22) 29.11.82 (46) 23.06.84. Бюл. Р 23 (72) Б.Г.Пьянков (71) Ростовский ордена Трудового

Красного Знамени государственный университет им. К.A.Ñóñëîâà (53) 621.646(088.8) (56) 1. Ольховский Н.E. Предохранительные мембраны. K. "Химия", 1976, с. 54 — 56.

2. Патент Великобритании

Р 2002452, кл. Е 1 D опублик. 1979.

„. SU 1099164 А (54)(57.) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАБ ИТЫ ОТ

ПЕРЕГРУЗОК ДАВЛЕНИЕМ, содержащее куполообразную сжатую несущую оболочку, снабженную полосами пониженной прочности, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона давления срабатывания, несущая оболочка выполнена в виде намотанной вокруг жесткой щпули ленты трапецеидального сечения, причем витки ленты расположены нормально к срединной поверхности оболочки, а выпуклая поверхность оболочки покрыта герметизирующим слоем.

1 1099164

Изобретение относится к разрушаемым устройствам, служащим для защиты аппаратов, сосудов давления и трубопроводов от разрыва избыточным давлением, и может быть исгользовано на предприятиях химической, 5 нефтехимической, нефтеперерабатывающей промышленностях, н атомной энергетике.

Известны предохранительные устройства, содержащие разрушаемые элементы в ниде несущих сжатых выпуклых оболочек (1) .

Однако в этих устройствах прихо*ится IIphнимать специальные меры против разрушающего действия осколков сработавших силовых элементов, скорости которых могут достигать значений 150 — 200 м/с при массах от единиц до нескольких сотен граммов.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для защиты от перегрузок давлением, содержащее куполообразную сжатую несущую оболочку, снабженную полосами пониженной прочности (2) .

Недостаток известного устройства состоит в том, что невозможно его использонать для давлений, превышаю" щих 30 — 40 ИПа, а именно — недостаточная степень раскрытия. Это связа- 30 но с тем, что пропорционально увеличению данления срабатывания возрастают сечения разрушаемых элементов, что приводит к непропорционально большому росту их изгибной жесткости, а 35 это, в свою очередь, препятствует их отгибаник и раскрытию сбросного сечения.

Цель изобретения — расширение диапазона давления срабатывания. 40

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для защиты от перегрузок давлением, содержащем куполообразную сжатую несущую оболочку, снабженную полосами пониженной прочности, несущая оболочка выполнена в виде намотанной вокруг жесткой шпули ленты трапецеидального сечения, причем витки ленты расположены нормально к срединной поверхности оболочки, а выпуклая поверхность оболочки покрыта герметиэирующим слоем.

На фиг. 1 показано устройство, Общий вид; на фиг. 2 — сечение трапецеидальной ленты; на фиг. 3 — начальный этап разрушения оболочки; на фиг. 4 — устройство с разрушенной оболочкой.

Куполообразная несущая оболочка

1, выполненная ь виде плотно намо- 60 танной ленты вокруг жесткой шпули 2, зажата между сближаемых деталей крепления, например стяжных фланцев

3. Герметизирующий слой 4 выполнен из материала, имеющего адгезию к обо-65 лочке 1, и расположен со стороны высо- кого давления действующего по стрелке Р, т. е. покрывает ее выпуклую поверхность. Сечение ленты выполнено в форме равнобедренной трапе ции, профиль которой может быть подc÷èòàí по формуле: < =д, где h — ши

b рина средней .инни сечения; к — ради ус оболочки; < — угол схождения непараллельных сторон сечения. Несущая оболочка 1 обладает линиями пониженной прочности на разрыв в виде поверхности контакта между смежными витками.

Устройство работает следующим образом.

При нагрузках, меньших давления срабатывания, витки несущей оболочки

1 плотно прижаты друг к другу эа счет внешней нагрузки Р, вызывающей напряжение всестороннего сжатия в ее сечениях. При нагрузках, равных или больших давления срабатывания, проис ходит этапное разрушение оболочки.

Дг я материалон, обладающих плас— тическими свойствами, раэрушение оболочки происходит по следующим этапам. На первом этапе материал обо лочки начинает равномерно течь, при этом оболочка 1 прогибается в сторону низкого давления. Прогиб оболочки

1 вызывает перераспределение внутрен них напряжений в ней, при этом слои оболочки 1, примыкающие к ее вогнутой стороне, оказываются вбх зи шпули 2 разгруженными от растягивающих напряжений в силу мень ей сжимае мости шпули, дискретности материала оболочки и образования в этой зоне просветов между витками, а слои, примыкающие к вь:пухлой поверхности, оказываются дополнительно нагруженными, что вызывает усиленное пластическое течение материала в этой зоне (второй этап разрушения).

На втором этапе разрушения оболочки зоны локальной разгрузки концентрируются вокруг центральной шпули 2.

Этот этап характеризуется прогрессирующей неустойчивостью вследствие сужения зоны напряжений сжатия и заканчивается выпадением малого фрагмента несущей оболочки в районе центральной шпули 2, разрушением герметизирующего слоя 4 и последующего разматывания ленточного материала сбрасываемой среды (третий этап разрушения).

Третий этап разрушения оболочки начинается после выпадения шпули 2.

При этом под деиствием прорвавшейся среды несущая оболочка 1 разматывается. B случае, если сброс производится в достаточно большую емкость или н атмосферу, кинетическая энергия разматынающего рулонного материала эффективно гасится за счет

1099164 сильного аэродинамического торможения, смятия, дробления в турбулентном потоке истекающей среды.

Аналогичным образом разлетающиеся обрывки ленточного материала могут 5

ВНИИПИ Заказ 4350/32

Тираж 913 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород,ул.Проектная,4 быть эФФективно заторможены в жидкости. Тем самым достигается необходимая безопасность сброса и исключается образование крупных обломков, обладающих большой кинетической энергией.