УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАБЛЮДЕНИЯ ПРОЦЕССА В АППАРАТЕ ПОД ДАВЛЕНИЕМ Российский патент 1994 года по МПК F17C13/00 F17C13/02 B65D90/10 

Изобретение относится к устройствам для оптического наблюдения и может быть использовано во многих отраслях народного хозяйства в аппаратах, работающих под давлением.

Известно устройство для наблюдения процесса в аппарате под давлением, содержащим корпус с установленным в нем оптически прозрачным элементом, расположенным между прокладками.

Однако, несмотря на подтверждаемую расчетами возможность безопасной работы такого устройства, многие аварийные и несчастные случаи привели к тому, что это крайне необходимое устройство практически перестали использовать, особенно при высоких давлениях и во взрывобезопасных средах.

Целью изобретения является повышение надежности.

Для достижения поставленной цели устройство для наблюдения процесса в аппарате под давлением, содержащее корпус с установленным в нем оптически прозрачным элементом, расположенным между прокладками, снабжено дополнительным корпусом, вторым оптически прозрачным элементом, крышкой со съемной заглушкой, причем оптически прозрачный элемент герметизирован в корпусе с помощью дополнительного корпуса, а второй оптически прозрачный элемент установлен между прокладками внутри дополнительного корпуса и герметизирован крышкой, в центральном отверстии которой установлена съемная заглушка.

Кроме того, дополнительный корпус снабжен линией для сброса давления, включающей вентиль, причем геометрические параметры устройства связаны соотношением
/ 2.6 , где d₁ - внутренний диаметр линии с вентилем;
d₂ - внутренний диаметр дополнительного корпуса;
l₁ - длина линии с вентилем;
l₂ - расстояние от места врезки линии с вентилем до второго оптически прозрачного элемента.

Сравнительный анализ предложенного технического решения с прототипом показывает, что устройство для наблюдения процесса в аппарате под давлением отличается дополнительными элементами: вторым дополнительным корпусом, вторым оптически прозрачным элементом, крышкой со съемной заглушкой, а также соотношением, которым связаны геометрические параметры устройства. Таким образом, данное техническое решение соответствует критерию изобретения "Новизна".

Кроме того, признаки, отличающие заявляемое техническое решение от прототипа, не выявлены в других технических решениях при изучении данной и смежной области техники и, следовательно, обеспечивают заявляемому решению соответствие критерию "Существенные отличия".

Устройство представлено на чертеже.

Устройство содержит корпус 1, в котором установлен оптически прозрачный элемент 2, расположенный между прокладками 3 и 4 и герметизированный в корпусе 1 с помощью дополнительного корпуса 5; второй оптически прозрачный элемент 6, установленный между прокладками 7 и 8 внутри дополнительного корпуса 5 и герметизированный с помощью крышки 9, в центральном отверстии которой установлена съемная заглушка 10, герметизирующая дополнительный корпус 5 с помощью прокладки 11; соединенные с дополнительным корпусом 5 линию для сброса давления 12 с вентилем 13 и манометр 14 с вентилем 15 перед ним.

Линия 12 может состоять только из самого вентиля 13.

Эксплуатация устройства производится следующим образом.

Во время, когда наблюдения не проводятся, вентиль 13 закрыт, а отверстие в крышке 9 герметично закрыто заглушкой 10. Вентиль 15 перед манометром 14 открыт. При этом по отсутствию давления на манометре 14 судят о надежной герметизации прозрачного элемента 2. Перед началом наблюдения открывают вентиль 13, а затем снимают заглушку 10. Если во время наблюдения произойдет частичная или даже полная разгерметизация основного прозрачного элемента 2 (например, он будет разбит при взрыве в аппарате), свободный выход через вентиль 13 предохранит второй прозрачный элемент 6. После производства наблюдения отверстие в крышке 9 вновь герметично закрывают заглушкой 10, а затем вновь закрывают вентиль 13.

Повышение надежности за счет наличия между прозрачными элементами открытого вентиля для сброса давления 13 при наблюдении происходит за счет значительного ослабления гидравлического удара по второму элементу при разрушении первого, ибо при этом происходит выброс преимущественно по линии вентиля 13.

Однако при достаточно большом сопротивлении этой линии в сравнении с линией, на которой установлен второй элемент, например при ее большой длине или малом диаметре, сброс по этой линии не будет иметь существенного значения и безопасность второго элемента существенно понизится. Поэтому условием надежности является достаточно высокое отношение Δ Р₂/ Δ Р₁, где Δ P₂ и Δ Р₁ соответственно гидравлическое сопротивление участка от линии врезки вентиля до второго элемента и участка от врезки линии вентиля до ее окончания после вентиля.

Гидравлическое сопротивление каждого участка описывается соотношением ΔP , а так как , то
ΔP , (1) где l и d - длина и диаметр участка, γ и ω - удельный вес и скорость газа, g - ускорение свободного падения.

Поэтому надежность должна определяться соотношением
α= = />1 (2)
Гидравлические удары по обеим линиям могут быть измерены как максимальные всплески давления в конце этих линий при разрыве первого элемента, т. е. соответственно величинами δ Р₂ и δ Р₁. Конечны критерием надежности является соотношение β= причем с уменьшением β надежность возрастает.

Таким образом, должна иметь место зависимость
β= = f = ⁽³⁾
Для выяснения характера этой зависимости произведены испытания на установке, представляющей собой тройник, причем первая его линия моделирует линию вентиля, вторая - линию второго элемента, а третья вмонтирована в сосуд с установкой мембраны, отделяющей вход в эту линию от сосуда и моделирующей первый элемент. При определенном повышении давления в сосуде мембрана разрывается и на экране осциллографа фиксируются всплески давления δ Р на датчиках давления, установленных в конце первой и второй линий. При заданных l₁, l₂, d₁, d₂ определяются соответствующие значения β= и сам вид зависимости (3). Было установлено, что с ростом α т. е. по мере превалирования сопротивления второй линии над первой (сбросом) δ Р₁ растет, δ Р₂ падает, вследствие чего падает и β= - сначала (вблизи α= 1) достаточно круто, а затем начиная от α = 2,6, когда β снижается до 0,10 падение замедляется и идет медленное асимптотическое приближение β к нулю.
Таким образом при α= 2,6 достигается практически предельное снижение β и соответственно гидравлического удара по второй линии.

Поэтому в качестве условия высокой надежности целесообразно констатировать необходимость соотношения
α= / 2.6 (4)
Т. к. надежность возрастает при уменьшении длины l₁ линии сброса давления, то практически вся эта линия может состоять из одного вентиля 13, который, например, может быть непосредственно соединен с дополнительным корпусом 5.

Повышение надежности достигается за счет дополнительного оптически прозрачного элемента, а также за счет подключения между элементами вентиля для сброса давления при наблюдении, что предохраняет наблюдателя в случае разгерметизации первого прозрачного элемента, и подключения манометра с вентилем перед ним, что позволяет судить о герметичности первого прозрачного элемента перед снятием заглушки. (56) Авторское свидетельство СССР N 611073, кл. F 17 C 13/02, 1978.

Существо изобретения: устройство содержит основной корпус, в котором установлен оптически прозрачный элемент, расположенный между прокладками и герметизированный в корпусе с помощью дополнительного корпуса, второй оптически прозрачный элемент, установленный между прокладками и внутри дополнительного корпуса и герметизированный с помощью крышки, в центральном отверстии которой установлена съемная заглушка, герметизирующая дополнительный корпус с помощью прокладки, соединенную с дополнительным корпусом линию для сброса давления с вентилем и манометр с вентилем перед ним, устройство имеет определенное соотношение размеров. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАБЛЮДЕНИЯ ПРОЦЕССА В АППАРАТЕ ПОД ДАВЛЕНИЕМ, содержащее корпус с установленным в нем оптически прозрачным элементом, расположенным между прокладками и герметизированным с помощью дополнительного корпуса, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, оно снабжено вторым оптическим прозрачным элементом с прокладками и крышкой со съемной заглушкой, при этом второй элемент установлен в дополнительном корпусе между прокладками и герметизирован крышкой, и съемная заглушка помещена в выполненном в крышке центральном отверстии. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что дополнительный корпус имеет линию для сброса давления, содержащую вентиль, при этом геометрические размеры устройства соответствуют соотношению
( l₂ / d₂⁵) / ( l₁ / d₁⁵) ≥ 2,6 ,
где d₁ - внутренний диаметр линии;
d₂ - внутренний диаметр дополнительного корпуса;
l₁ - длина линии;
l₂ - расстояние от местоположения линии до второго оптически прозрачного материала.