Предохранительное устройство Советский патент 1981 года по МПК F16K17/14 F16K17/40 

Изобретение относится к предохранительным устройствам для аппаратов, работающих под давлением. Известен клапан с мембранным предохранительным устройством хлопающего типа, основным элементом которого является хлопающая мембрана 1. Недостатком таких устройств является сложность в изготовлении мембран, которые являются одновременно и герметизирующим элементом и датчиком предельно допустимого давления. Кроме того, при контакте с жидкой средой энергия хлопка настолько незначительна, что хлопающая мембрана может не сработать. Поэтому для надежности работы мембраны необходимо наличие.воздушного пространства между собой в аппарате и поверхностью мембраны. Известны устройства, в которых ге метизирующим элементом является мембрана, а датчиком предельно допустимог давления другой элемент, например разрывной стержень или проволока с калиброванным сечением 2J . Такое исполнение устройства обладает в ряде случаев преимуществами по сравнению с ранее упомянутыми устройствами, так как разделение функций, которыми в этих устройствах должна обладать мембрана, упрощает изготовление устройств вследствие сокращения работ по доводке мембран на заданное давление срабатывания. Однако необходимость крепления разрываемого элемента к мембране накладывает дополнительнительные ограничения на предохранительное устройство. Если при креплении разрываемого элемента в мембране делается,отверстие, то конструкция устройства усложняется, так как требуется ряд дополнительных элементов для герметизации места крепления. При необходимости соединения разрываемого элемента с мембраной при помощи пайки или сварки необходимо подбирать соответствующие материалы, позволяющие осуществлять эти операции и снимать остаточные напряжения. Расположение разрываемого элемента с той стороны мембраны, где выше давление (непременное условие, чтобы разрываемый элемент работал на разрыв) является существенным недостатком, так как в этом случае при защите от повышения давления в аппарате разрываемый элемент находится внутри него и может подвергаться воздействию высоких температур и агрессивных сред, находящихся в этом аппарате. Так как при температурных колебаниях изменяются предельные напряжения в разрываемом элементе, то давление срабатывания устройства существенно колеблется. Агрессивные среды, например кислоты, щелочи и т.-п., могут уменьшить прочность разрушаемого элемента,что приводит к преждевременному срабатыванию устройства. Кроме того, расположение разрывае мого элемента с держателями внутри аппарата явллется нежелательным в не которых производствах, например, при асептическом консервировании .продуктов с хранением в крупных резервуара Предназначенные для хранения продуктов резервуары проходят санитарную обработку, которая должна гарантиросдаать стерильность их внутренних поло стей. Если же разрываемый элемент и детали крепления находятся внутри ап парата, то-для выполнения качественной санитарной обработки требуются дополнительные затраты времени и пара, а также- повышаются требования к качеству изготовления и конструктивному использованию деталей устройства. Цель изобретения - упрощение конструкции и расширение эксплуатационных возможностей устройства. Указанная цель достигается тем, что устройетво снабжено подвижным упором, один конец которого выполнен по форме мембраны и прилегает к ее вогнутой поверхности, а второй конец нагружает разрушаемый элемент. Устройство содержит подвижный упор, один конец которого выполнен по форме мембраны и прилегает к ее вогнутой поверхности, а второй жест ко связан с помощью держателя с раз рывньм элементом, выполненным, например, в виде стержня. В упоре выполнены пазы для установки в них но жевых лезвий с возможностью свободного перемещения упора. Устройство снабжено неподвижным кронштейном и шарнирно связанной с ним траверсой, другой конец которой подвижно связан с упором,-а разрывной элемент подвижно установлен с помощью держателя между траверсой и кронштейном. На фиг. 1 приведена схема герметического исполнения устройства. Защищаемый аппарат снабжен патру ком с фланцем 1, кольцом 2, мембраной 3, прижимным фланцем 4, корпусо 5 с-патрубком б, по крайней мерез о ним ножом 7, VnopoM 8, верхним 9 и нижним 10 держателями, разрываемым элементом 11, прокладкой 12 и крышкой 13. Упор В имеет паз 14, канал 15 и хвостовик 16. Предлагаемое устройство (фиг. 1) работает следующим образом. На защищаемом аппарате между фланцами 1 и 4 устанавливается кольцо 2 мембраны 3 и нож, состоящий из одного или нескольких лезвий. К присоединенному к ножу 7 нижнему держателю 10 крепится разрываемый элемент 11, который пропускается через канал 15 упора 8 и крепится к верхнему держателю 9. При установке упора 8 в его паз входит нож 7. Затем укладывается прокладка 12 и устройство герметизируется крышкой 13. К патрубку 6 присоединяется трубопровод для сброса среды. При нормальном рабочем режиме в защищаемом аппарате мембрана остается неподвижной. Если же давление в аппарате достигает заданного предельного значения, то передаваемое через мембрану 3 на упор 8 и далее на разрываемый элемент 11 усилие разрушает разрываемый элемент 11, при этом происходит быстрое перемещение упора 8 и мембраны 3, которая разрезается ножом 7. Среда из аппарата сбрасывается через патрубок 6. Направление движения упора 8 определяется конфигурацией хвостовика 16, скользящего в крышке 13. Для того, чтобы до срабатывания устройства не произошло смятия мембраны, поверхность упора, контактирующая с мембраной, имеет тапую же конфигурацию, как и мембрана. Упор целесообразно делать облегченным, например из легкого материала, чтобы его вес не оказывал существенного влияния на срабатывание устройства. При необходимости срабатывания устройства при другом давлении устанавливают, соответствующий разрываемый элемент, прочность и сечение которого расчитаны на заданное давление. При изготовлении разрываемого элемента следует использовать материалы, которые не склонны к ползучести над нагруз- кой, близкой к нагрузке срабатывания, т.е. у которьес близки пределы прочности и текучести, например каленая стальная проволока. Расположение разрываемого элемента внутри упора ;cteлает устройство компактным, что позволяет его легко герметизировать. На фиг. 2 изображен вариант предлагаемого устройства. Данное устройство включает фланец 1, кольцо.2, мембрану 3, прижимной фланец 4, траверсу 17, шарнир 18, нож (или ножи) 7, упор 8, верхний 9 и нижний 10 держатели, разрываемый элемент 11, кронштейн 19. Упор 8 имеет паз 20 для траверсы 17, паз 14 дл;5 ножа 7, ось 21. Устройство работает следующим образом. На аппарате зажимаются фланцами 1 и 4 и кольцом 2 мембрана 3 и нож 7. К мембране 3 подводится упор 8, в пазах 14 которого располагается нож 7. Закрепленная на кронштейне 19 траверса 17 фиксируется осью 21 в пазе 20 упора 8. В свободном соетоянии траверса 17 может поворачиваться относительно шарнира 18. При превышениидопустимого значения давления разрываемый элемент разры вается, траверса с упорЬм перемещается, позволяя прохлопнуть мембране 3, которая разрезается на ноже 7. При этом среда из аппарата удаляетс В отличие от устройства (фиг,/1), данное устройство имеет тр преимуще во, что верхний 9 и нижний 10 держат ли могут перемещаться по траверсе 1 и кронштейну 19. Это позволяет при личии разрываемого элемента, .рассчи танного на какое-либо одно давление обеспечивать срабатывание устройства при различных требованиях, т.е. расширяет возможности применения .ус ройства. Предлагаемые варианты устройства обладсцот целым рядом преимуществ по сравнению с известным. Исключаются трудности, связанные с необходимостью жесткого крепления мембраны и разрываемого элемента. Срабатывание устройства практически не зависит о температуры и свойств находящейся в аппарате среды, все элементы устройства находятся вне аппарата. Кро ме того, наличие взаийодействующих элементов (мембрана - упор) позволяет использовать для изготовле ния мембран материалы, ранее непригодные для подобных устройств ввиду срабатывания мембран из этих материалов при заниженном по сравнению с требуемым давлений. Например, если при диаметре условного прохода 80 мм использовать В качестве мембраны полиэтиленовую пленку толщиной 0,2 мм, то она прохлопнет уже при давлении порядка 0,1 кг с/см. Если же перемещение мембраны ограничить упором, то давление срабатываниям устройства можно увеличить в несколько десятков и даже сотен раз. Это позволяет применять в качестве мембран дешевые мат.ериалы, например полимерные, что приводит к удешевлению всего предохранительного устройства. При необходимости сохраненкя герметичности системы после срабатывания предохранительного устройства целесообразно применять первый вариант, как более компактный. Второй вариант рекомендуется применять в условиях, когда отвод среды после срабатывания безопасен, а также для установки на аппаратуре, где возможна перенастройка на разное давление. Формула изобретения 1.Предохранительное устройство, в корпусе которого размещена хлопающая разрывная мембрана, взаимодейству.ющая с неподвижно установленным ножом, снабженное дополнительным разрушаемым элементом с калиброванным сечением, установленным с помощью держателя, отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции и расширения эксплуатационных возможностей, устройство снабжено подвижным упором, один конец которого выполнен по лорме мембраны и прилегает к ее вогнутой поверхности, а второй нагружает разрушаемый элемент. 2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что.оно снабжено подвижным упором, один конец которого выполнен по форме мембраны и прилегает к ее вогнутой поверхности, а второй жестко связан с помощью держателя с разрывным элементом, выполненным, например, в виде стержня, причем в упоре выполнены пазы для установки в них ножевых лезвий с возможностью свободного перемещения уп8ра. 3.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что,оно снабжено неподвижным кронштейном и шарнирно связанной с ним траверсой, другой конец которой подвижно связан с упором, а разрывной элемент подвижно установлен с помощью держателя между траверсой и кронштейном. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 140647, кл. F 16 К 17/40, 1961. 2.Патент Великобритании №1273358, кл. F 2 V, 1972.