SU1099165A1 - Предохранительное устройство - Google Patents

Abstract

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

Description

Изобретение относитс  к мембран ным предохранительным устройствам, служащим дл  защиты сосудов и труб проводов от аварийного разрыва избыточным давлением, и может быть использовано на предпри ти х химической , нефтехимической, нефтепере рабатывающей промышленностей, в атомной энергетике. Известно предохранительное устройство , содержащее разрушаемую при заданном давлении мембрану, установленную на патрубке, сообщающем защищаемую,систему со сбросной через жидкость, заполн ющую патрубо и распредел ющую демпфирующую систе му в виде пузырьковой завесы из газа, нейтрального .к рабочей при -этом радиус пузырьковзавесы определ етс  исход  из соотьетствую :щего соотношени . Это позвол ет пре образовать короткий и значительный по амплитуде гидроудара в и пульс, амплитудой и продолжительнос тью соответствующий времени полноце ного срабатывани  мембраны с ее раскрытием по всему сечению сброса Недостатками устройства  вл ютс  необходимость длительного поддержани  пузырьковой завесы путем посто  ного перекачивани  газа, что требуе восполнени  его неизбежных потерь и посто нного надзора, а также конструктивна  сложность. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту  вл етс  предохранительное устройство, состо щее из разрушаемой при заданном давлении мембраны, размещенной в патрубке, заполненном жидкой средой и сообщен ном с предохран емым агрегатом, в котором в качестве генератора пузыр ковой завесы используетс  нагреватель , испар к ций жидкость в предохран емом агрегате. Поскольку в хода своего движени  пузырьки паров жидкости постепенно охлаждаютс  и парообразна  фаза конденсируетс , диаметр пузырьков по мере их. всплыти  закономерно уменьшаетс  вплоть до полного их исчезновени . Тем caNtJM решаетс  задача удалени  пузы ков и подбора их размера, а caj-io устройство существенно упрощаетс  2 Однако известное устройство не может быть использовано в средах, ск ошых к термохимическим изменени  м i результате нагрева. В р де слу iaes использование устройства недопустимо по противопожарным соображени м , а также не может быть испол зовано дл  защиты цистерн, содержащих жидкометаллический теплоноситель (например, натрий) ввиду высок температуры его кипени . Другой недостаток известного уст ройства заключаетс  в необходимости поддержани  дежурного режима в течение всего срока эксплуатации, поддерживаемого за счет внешнего источника энергии. Возможное отключение источника энергии приводит к функциональной непригодности устройства . Кроме того, поскольку в устройстве предусмотрена завеса из всплывающих пузырьков, его использование св зано с необходимостью прин  ти  конструктивных мер по предотвра- щёнию образовани  Газовых карманов, полостей. Цель изобретени  - повышение надежности срабатывани  предохранительного устройства, т.е. создание устройства- с повышенными эксплуатационными характеристиками, устойчивого к воздействию гидравлических ударов и срабатывающего при плавном повышении давлени  в предохран емом агрегатэ , не завис щего от внешних источников энергии и посто нно готового к работе. Указанна  цель достигаетс  тем, что в предохранительном устройстве, содержащем разрушаемую при заданном давлении мембрану и расположенную перед ней демпфирующую систему, распределенную в жидкой среде, содержащейс  в патрубке, примыкающем к мембране, демпфирующа  система выполнена в виде набора пьезоэлементов с провод щими обкладками, замкнутыми через резистивный элемент, вьполненный в виде спирали. На фиг. 1 представлен общий вид предохранительного устройства, разрезу на фиг. 2 - общий вид одного из пьезоэлементов,.разрез. Предохранительна  мембрана 1, размещенна  на патрубке 2, раздел ет заполненный жидкостью объем 3 от объема 4, в который происходит сброс. Перед предохранительной мембраной 1 расположена демпфирующа  система 5 набор пьезоэлементов 6, который может представл ть собой сквозную объемную структуру, в которой пьезоэлементы 6 частично перекрывают друг друга таким , что поверхность мембраны 1 оказываетс  экранированной от пр мого воздействи  ударной волны. Демпфирующа  система 5, выполненна  ii3-; свободно примыкающих друг к другу пьезоэлементов 6, не преп тствует передаче медленно мен ющегос  гидростатического давлени  на поверхность мембраны 1. Геометрические схемы демпфирующей системы 5 по расположению пьезоэле-. ментов б могут быть различными: шахматное расположение пьезоэлементов б с послойным чередованием пустых н заполненнрлх  чеек и обеспечением зазора между сло ми; набор из пьезоэлементов б призматической формы.

выполненный в виде ступенчатой спиральной структуры.

Пьезоэлемент 6 (фиг, 2) содержит в своем составе таблетку или призму пьезоактивного материала 7, токопровод щие прокладки 8, замкнутые через резистивный элемент 9, выполненный в виде спирали или катушки. От внешней среды пьезоэлемент 6 защищен герметизирукхцей оболочкой 10, не преп тствующей передаче на поверхность пьезоэлемента 6 механических нагрузок.

Устройство- работает следующим образом.

При плавных изменени х давлени  жидкость, содержаща с  в объеме 3, перетекает через демпфирующую систему 5 и воздействует на поверхность мембраны 1. При повьииении давлени  сверх давлени  срабатывани  мембран 1, она разрушаетс , освобожда  сброное сечение трубопровода, и сбрасываема  среда перетекает через демпфирующую систему 5 в направлении сброса. При возникновении в объеме 3 импульсов ударного типа ударна  волна воздействует на поверхности пьезоэлементов 6, вызыва  по вление на их токопровод щих прокладках 8 электрических зар дов. Так как токо poвoд щиe прокладки 8 замкнуты между собой через резистивный элемент 9, выполненный в виде спирали или катушки, весь пьезоэлемент 6 представл ет собой генератор ЭДС, совмещенный cRLC -контуром и при воздействии на него гидроудара происходит два процесса - преобразование энергии гьдроудара Р ЭДС и

преобразование ЭДС в энергию затухающих электромагнитных колебаний, котора  рассеиваетс  в виде электромагнитного излучени  и тепла. Таким образом, в процессе прохождени  ударной волны через демпфирующую систему 5 происходит ее гашение, а за счет дифракционных  влений ее сглаживание, в результате чего импульс гидроудара может быть ум€;нь0 шен и сглажен до безопасных пределов. Тем caMJM предотвращаетс  повреждение предохранительной мембргГйы 1 кратковременными нагрузками гидроударного типа и становитс  возможным ее нормальное срабатывание при по5 следующих-аварийных ситуаци х.

В качестве материалов пьезоэлементов бмогут быть использованы любые пьезоактивные материалы с коэффициентами электромеханической

0 св зи не ниже 0,20, например, титанат бари , цирконаттитанат свинца, ниобат лити  и др. Б качестве резистиьных элементов могут быть использованы проволока с высоким омическим

5 сопротивлением (никелин, нихрон, константан), пасты на основе порошков меди и углерода, напыленные гшенки углерода и т.д.

Технико-экономическа  эффектив0 ность изобретени  заключаетс  в повышении надежности срабатывани  предохранительного устройства, не требующего поддержани  дежурного режима, подачи электроэнергии, периодического технического обслуживани , обес5 печении пожаробезопасности и чистоты технологической среды в предохран емом аппарате.

.

/ Vjj Aij//y// /

Ф..2.

Claims (1)

1. ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТ20, содержащее разрушаемую при заданном давлении мембрану и расположенную перед ней демпфирующую систему, распределенную в жидкой среде, содержащейся в патрубке, примыкающем к мембране, отли чающеес я тем, что, с целью повышения надежности, демпфирующая система выполнена в виде набора пьезоэлементов с проводящими обкладками, замкнутыми через резистивный элемент, выполненный в виде спирали.