Предохранительная мембрана

 

Предохранительная мембрана предназначена для защиты от разрушения сосудов высокого давления, в частности сосудов, в которых давление повышается импульсно при аварийном выделении энергии. Предохранительная мембрана выполнена в форме диска с локальным утонением стенки по замкнутому контуру. На поверхности низкого давления мембраны выполнен цилиндрический выступ. На поверхности высокого давления - цилиндрическая полость, проходящая в тело цилиндрического выступа. При этом глубина h прохождения полости в тело цилиндрического выступа меньше трети разности диаметров выступа и полости. Изобретение позволяет увеличить быстродействие срабатывания мембраны и повысить стабильность величины разрушающего ее давления при импульсном повышении давления, а также упростить технологию изготовления мембраны. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к предохранительным устройствам, предназначенным для защиты от разрушения сосудов высокого давления, в частности сосудов, в которых давление повышается импульсно при аварийном выделении энергии.

Известно предохранительное устройство с разрушаемой мембраной (авт. свид. СССР N 1213300, кл. F 16 K 17/16, 1984 г., Б.И. N 7, 1986 г.), представляющее собой разрушаемую мембрану, имеющую на наружной поверхности ослабляющие пазы, которые заполнены твердым материалом, при этом мембрана расположена между фланцами.

Наиболее близким к предлагаемому является разрушаемая мембрана (патент РФ N 2018757, кл. F 16 K 17/40, 1990 г., Б.И. N 16, 1994 г.), выполненная в форме диска с цилиндрическим выступом (утолщением) в центральной части на поверхности низкого давления с локальным утонением стенки. Локальное утонение стенки обеспечено с помощью канавки. Мембрана закреплена в обойме и снабжена локализующей накладкой в виде опорного кольца.

Недостатком этих устройств является то, что пластические деформации мембраны проходят медленно, что увеличивают время ее разрушения. Это при импульсном нарастании давления приводит к неопределенности величины давления, при котором мембрана разрушается, и рост давления в сосуде прекращается.

Задачей изобретения является увеличение быстродействия срабатывания мембраны и повышение стабильности величины разрушающего ее давления при импульсном повышении давления, а также простота технологии изготовления мембраны. Технический результат достигается при использовании настоящего изобретения.

Указанный выше технический результат достигается тем, что в предохранительной мембране, выполненной в форме диска с локальным утонением стенки по замкнутому контуру, на поверхности низкого давления мембраны выполнен цилиндрический выступ, а на поверхности высокого давления - цилиндрическая полость, проходящая в тело цилиндрического выступа. При этом глубина прохождения полости в цилиндрический выступ выбрана в соответствии с соотношением h < (d2-d1)/3, где h - глубина прохождения полости в тело выступа, d1 - диаметр полости, d2 - диаметр выступа.

На основном цилиндрическом выступе целесообразно выполнить осесимметричный цилиндрический выступ меньшего диаметра, чем диаметр основного выступа.

Быстрота разрушения мембраны обеспечивается тем, что глубина прохождения полости в цилиндрический выступ выбрана в соответствии с вышеприведенным соотношением. При этом длина утоненного участка мембраны, равная глубине прохождения полости в цилиндрический выступ h, меньше, чем толщина стенки этого участка, равной (d1-d1)/3. Поэтому абсолютное удлинение стенки до ее разрушения мало (не более ее толщины), и разрушение утоненного участка после достижения критического давления происходит быстро.

Выполнение мембраны с выступом с одной стороны и полостью с другой, обеспечивает то, что остальные участки мембраны имеют большую толщину, и мембрана из-за того, что утоненный участок короткий, достаточно устойчива по отношению к случайным нагрузкам.

То, что на основном выступе выполнен цилиндрический выступ меньшего диаметра, обеспечивает возможность проточки полости и цилиндрического выступа без смены установки мембраны на токарном станке, деталь при этом зажата в патроне станка за дополнительный выступ. При этом разностенность стенки утоненного участка мало, она не превышает биения станка. Это обеспечивает повышение стабильности величины разрушающего давления для такой мембраны.

На чертеже показана предохранительная мембрана, разрез.

Предохранительная мембрана 1 выполнена в форме диска, при этом на поверхности низкого давления мембраны выполнен цилиндрический выступ d2, а на поверхности высокого давления со стороны сосуда 2 - цилиндрическая полость d1, проходящая в тело цилиндрического выступа d2 на величину h. Для упрощения технологии изготовления мембраны на цилиндрическом выступе d2 выполнен осесимметричный цилиндрический выступ d3.

Предохранительная мембрана работает следующим образом.

При импульсном нарастании давления в сосуде 2 разрушающие напряжения сконцентрированы на узком участке зоны перекрытия h цилиндрической полости d1 и цилиндрического выступа d2. Малая длина перекрытия h обеспечивает то, что до разрушения абсолютное удлинение также мало. Это обеспечивает то, что после достижения критической величины давления время разрушения зоны h мембраны также мало. В течение времени разрушения мембраны нарастающее давление в сосуде изменяется незначительно. При этом величина давления, при котором происходит разрушение мембраны стабильно. Это повышает безопасность работы с сосудами при быстром импульсном повышении давления.

Например, данное изобретение можно использовать при работе с высоковольтными выключателями промышленных электросетей. При коротком замыкании ток в линиях резко возрастает, при этом для сохранности аппаратуры электросети выключатель должен отключать большой ток короткого замыкания. В аварийных нештатных режимах работы выключателя с недостаточно быстрым отключением тока в электрической дуге, возникающей между разводимыми контактами, выделяется большое количество энергии, что приводит к резкому повышению давления в корпусе выключателя.

Использование предлагаемой мембраны с малым временем ее разрушения обеспечивает быстрое и надежное раскрытие корпуса выключателя при строго планируемой величине давления независимо от скорости повышения давления, что при импульсном подъеме давления надежно предохраняет от разрушения более сложные и дорогостоящие узлы и детали выключателя.

Формула изобретения

1. Предохранительная мембрана, выполненная в форме диска с цилиндрическим выступом в центральной части на поверхности низкого давления, с локальным утонением стенки, отличающаяся тем, что на поверхности высокого давления мембраны выполнена цилиндрическая полость, проходящая в тело цилиндрического выступа, причем глубина прохождения полости в цилиндрический выступ выбрана в соответствии с соотношением h < (d2 - d1) / 3, где h - глубина прохождения полости в тело выступа; d1 - диаметр полости; d2 - диаметр выступа.

2. Предохранительная мембрана по п.1, отличающаяся тем, что на основном выступе выполнен осесимметричный цилиндрический выступ меньшего диаметра, чем диаметр основного выступа.

РИСУНКИ

Рисунок 1



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к арматуростроению, в частности к быстродействующим клапанам принудительного разрушения разрывного запорного органа с ослабленным сечением, и предназначено для защиты промышленных и сельскохозяйственных объектов при аварийных ситуациях, например при возникновении пожара

Изобретение относится к бытовым и промышленным газовым агрегатам и предназначено для защиты систем газоснабжения при аварийных ситуациях, например для отсекания газа при возникновении пожара

Изобретение относится к предохранительной арматуре для трубопроводов и может быть использовано преимущественно в газопроводах под давлением (в некоторых случаях в трубопроводах со сжиженным газом или даже жидкостью) для их надежного перекрытия в случае их аварийной разгерметизации или в системах вентиляции взрывоопасных производств для локализации продуктов аварии взрывного типа

Изобретение относится к области арматуростроения и может быть использовано при разработке запорной арматуры с пиротехническими приводами, например, для ракетно-космической техники

Изобретение относится к предохранительным устройствам с хлопающей разрушающейся мембраной и может быть использовано в качестве запорного и предохранительного устройства, применяемого на трубопроводах химической, нефтехимической, радиохимической и других отраслях промышленности

Изобретение относится к предохранительным устройствам с разрушающейся мембраной и может быть использовано в химической, нефтехимической, радиохимической и других отраслях промышленности

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к предохранительным клапанам однократного действия, служащим для предотвращения недопустимо большого перепада давления в аварийной ситуации, и может быть использовано в военной технике

Изобретение относится к арматуростроению, к устройствам для трубопроводной арматуры, а именно к предохранительным клапанам с разрушаемым элементом, которые могут быть использованы в системах подслойного пожаротушения в резервуарах с легко воспламеняющейся жидкостью, например с нефтью

Изобретение относится к способу транспортировки способного застывать раствора целлюлозы в водном органическом растворителе

Изобретение относится к предохранительной трубопроводной арматуре, используемой на промышленных трубопроводах, в системах аварийной защиты агрегатов и сосудов, содержащих избыточное давление или вакуум

Изобретение относится к трубопроводным арматурам, в частности к устройствам для сброса избыточного давления, содержащим разрушаемые элементы хлопающие мембраны, и может быть использовано в системах аварийной защиты технологического оборудования и трубопроводов в химических отраслях промышленности, в энергетике, включая атомную

Изобретение относится к предохранительным устройствам, установленным на трубопроводах
Наверх