Предохранительное устройство

 

ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТБО , содержащее разрушаемую при заданном давлении мембрану и расположенную перед ней демпфирующую систему , распределенную в жидкой среде, содержащейся в патрубке, приь-ыкающем к мембране, отличающеес я тем, что, с целью повышения надежности , демпфирукицая система выполнена в виде набора пьеэоэлементов с проводящими обкладками, замкнутыми через резистивный элемент, выполненный в виде спирали. (Л со со СХ) ел

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А

OllNCAHHE ИЗОБРЕТЕНИ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21 ) 3561507/25-08 (22) 03.01.83 (46 ) 23 06. 84. Ьюл. 9 23 (72) Б.Г.Пьянков (71) Ростовский ордена Трудового

Красного Знамени государственный университет им. (1.А.Суслова (53) 621.646(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 866 319, кл. I 16 К 17/16, 1980.

2. Авторское свидетельство СССР

М 922400, кл. 16 К 17/16, 1980 (прототип).

3(51> . 16 К 17/16//Е 16 K 47/00

//К 16 Ь 55/02 (54)(57) ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТ-

ВО, содержащее разрушаемую при заданном давлении мембрану и расположенную перед ней демпфирующую систе— му, распределенную в жидкой среде, содержащейся в патрубке, примыкающем к мембране, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения надежности, демпфирукщая система вы— полнена в виде набора пьезоэлементов с проводящими обкладками, замкнутыми через резистивный элемент, выпол— ненный в виде спирали.

1099165

Геометрические схемы демпфирующей системы 5 по расположению пьезоэлементов б могут быть различныьи: шахматное расположение пьезоэлементов

6 с послоиным чередованием пустых и заполненных ячеек и обеспечением зазора между слоями; набор из пьеэоэлементоь. 6 призматической формы, Изобретение относится к мембранным предохранительным устройстнам, служащим для защиты сосудон и трубопроводов от аварийного разрыва избыточным давлением, и может быть использонано на предприятиях химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей промышленностей, в атомной энергетике.

Известно предохранительное устройство, содержащее разрушаемую при заданном давлении мембрану, установленную на патрубке, сообщающем защищаемую, систему со сбросной через жидкость, заполняющую патрубок и распределяющую демпфирующую систему в виде пузырьковой завесы иэ газа, нейтрального .к рабочей среде, при этом радиус пузырьков завесы определяется исходя из соответствующего соотношения. Это позволяет преобразовать короткий и значительный по амплитуде импульс гидроудара в импульс, амплитудой и продолжительностью соответствующий времени полноценного срабатывания мембраны с ее раскрытием по всему сечейию сброса $1j

Недостатками устройства являются йеобходимость длительного поддержания пузырьковой завесы путем постоянного перекачивания газа, что требует восполнения его неизбежных потерь и постоянного надзора, а также конструктивная сложность.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является предохрани- 35 тельное устройство, состоящее из разрушаемой при заданном давлении мембраны, размещенной в патрубке, заполненном жидкой средой и сообщенном с предохраняемым агрегатом, н котором н качестве генератора пузырьковой завесы используется нагреватель, испаряющий жидкость в предохраняемом агрегате. Поскольку в хода своего движения пузырьки паров р5 жидкости постепенно охлаждаются и парообраэная фаза конденсируется, диаметр пузырьков по мере их всплыtHH закономерно уменьшается вплоть до полного их исчезновения. Тем

50 самым решается задача удаления пузырь. ков и подбора их размера, а само устройство существенно упрощается (2i.

Однако известное устройство не может быть использовано в средах, скво ных к термохимическим изменениям В результате нагрева. В ряде слуЧаен использование устройства недопустимо по противопожарным соображениям, а также не может быть использовано для защиты цистерн, содержащих жидкометаллический теплоноситель (например, натрий) ввиду высокой

"емпературы его кипения.

Другой недостаток известного устройства заключается в необходимости б5 поддержания дежурного режима н течение всего срока эксплуатации, поддерживаемого эа счет внешнего источника энергии. Возможное отключение источника энергии приводит к функциональной непригодности устройства. Кроме того, поскольку н устройстве предусмотрена завеса из ьсплывающих пузырьков, его использование связано с необходимостью принятия конструктивных мер по предотвра- . щению образования газовых карманов, полостей.

Цель изобретения — повышение надежности срабатывания предохранительного устроистна, т.е. создание устройства с повышенными эксплуатационными характеристиками, устойчивого ,к воздействию гидравлических ударов

J и срабатывающего при плавном повышении давления н предохраняемом агрегате, не зависящего от внешних источников энергии и постоянно готового к работе. указанная цель достигается тем,; что н предохранительном устройстве, содержащем разрушаемую при заданном давлении мембрану и расположенную перед ней демпфирующую систему, распределенную н жидкой среде, содержащейся н патрубке, примыкающем к мембране, демпфирующая система выполнена в виде набора пьезоэлементов с проводящими обкладками, замкнутыми через резистинный элемент, ы полненный н ниде спирали.

На фиг. 1 представлен общий нид предохранительного устройства, раз— реэ.„ на фиr. 2 — общий вид одного из пьезоэлементов,.разрез.

Предохранительная мембрана 1, размещенная на патрубке 2, разделяет заполненный жидкостью объем 3 от объема 4, н который происходит сброс.

Перед предохранительной мембраной 1 расположена демпфирующая система 5 набор пьезоэлементов б, который может представлять собой сквозную объемную структуру, н которой пьезоэлементы б частично перекрывают друг друга таким образом, что поверхность мембраны 1 оказывается экранированной от прямого воздействия ударной волны. Демпфирующая система 5, выполненная Йз.; свободно примыкающих друг к другу пьезоэлементов 6, не препятствует передаче медленно меняющегося гидростатического данления на поверхность мембраны 1..

1099165

10 8 (Риг. 2 .

Составитель В. Халецкий

Редактор И.Дербак Техред Л.Микеш . Корректор A.Çèìîêocoâ

Заказ 4350/32 Тираж 913 Подписное

ВНИИПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4 выполненный в виде ступенчатой спиральной структуры.

Пьезоэлемент 6 (фиг. 2) содержит в своем составе таблетку или призму пьезоактивного материала 7, токопроводящие прокладки 8, замкнутые через резистивный элемент 9, выполненный в виде спирали или катушки. От внешней среды пьезоэлемент б защищен герметизирующей оболочкой 10, не препятствующей передаче на поверх- 10 ность пьезоэлемента 6 механических нагрузок.

Устройство работает следующим образом.

При плавных изменениях давления l5 жидкость, содержащаяся в объеме 3, перетекает через демпфирующую систему 5 и воздействует на поверхность мембраны 1. При повышении давления сверх давления срабатывания мембраны

1, она разрушается, освобождая сбросное сечение трубопровода, и сбрасываемая среда перетекает через демпфирующую систему 5 в направлении сброса. При возникновении в объеме

3 импульсов ударного типа ударная волна воздействует на поверхности пьезоэлементов 6, вызывая появление на их токопронодящих прокладках 8 электрических зарядов. Так как токопроводящие прокладки 8 замкнуты .между собой через резистивный элемент 9, выполненный в виде спирали или катушки, весь пьезоэлемент б представляет собой генератор ЭДС, совмещенный с Rt c -контуром и при 35 воздействии на него гидроудара происходит два процесса — преобразование энергии гидроудара г ЭДС и преобразование ЭДС в энергию затухающих электромагнитных колебаний, которая рассеивается в виде электромагнитного излучения и тепла. Таким образом, в процессе прохождения ударной волны через демпфирующую систему 5 происходит ее гашение, а за счет Нифракционных явлений ее сглаживание, в результате чего импульс гидроудара может быть уменьшен и сглажен до безопасных пределов.

Тем самым предотвращается повреждение предохранительной мембрайы ( кратковременными нагрузками гидроударного типа и становится возможным ее нормальное срабатывание при последующих аварийных ситуациях.

В качестве материалов пьезоэлементов б могут быть использованы любые пьезоактивные материалы с коэффициентами электромеханической связи не ниже 0,20, например, титанат бария, цирконаттитанат свинца, ниобат лития и др. Б качестве резистиьных элементов могут быть использованы проволока с высоким омическим сопротивлением (никелин, нихрон, константан), пасты на основе порошков меди и углерода, напыленные пленки углерода и т.д.

Технико-эконогяческая эффективность изобретения заключается в повышении надежности срабатывания предохранительного устройства, не требующе го поддержа ни я дежур н ого режима, подачи электроэнергии, периодического технического обслуживания, обеспечении пожаробезопасности и чистоты технологической среды в предохраняемом аппарате.