Клапан сброса давления Советский патент 1981 года по МПК F16K17/40 

Изобретение относится к устройствам для защити пневмо- и гидросистем от недопустимого повышения рабочего давления, в частности к устройствам принудительного разрушения, разгерметизирующим предохраняемую систему по воздействию извне, и може быть использовано в различных отраслях промышленности, например в химической, нефтехимической, энергетике. Известны устройства с принудительным разрушением запорного элемен та. В подобных устройствах разрушаемый элемент, как правило, мембрана, изготавливается из хрупкого материала и применяется совместно с индикатором давления и детонатором, который при замыкании контактов разрушает запорный элемент посредством подвижного ножевого устройства tilНедостатками такого рода устройств являются наличие в них кинематических элементов,а также сложность конструкции. Кроме того, изготовление таких устройств во взрывобезопасном варианте достаточно затруднительно. Наиболее близким к предлагаемому техническим решением является устрой ;ство,в котором запорный элемент разрушается под воздействием внешних источников нагрева, имеющее корпус с разрушаемым сечением в виде уплотняющей проходной канал пробки из лекгоплавкого материала и источник нагрева в виде заключенного в пробку резистора. При пропускании тока через резистор происходит нагрев материала в зоне цилиндра, ограниченного витками резистора, вследствие чего центральная часть пробки отделяется от оставшейся части пробки и выталкивается давлением газа 2 , Недостатком указанного устройства является его инерционность, связанная с тем, что время прогрева легкоплавкой пробки до расчетной температуры с помощью резистора определяется относительно малой скоростью процессов теплопередачи. Кррме того, это устройство имеет недостаточно длительный срок эксплуатации в силу того, что легкоплавкие материалы, находящиеся под механнческой нагрузкой, склонны к ползучести. Это сокращает срок эксплуатации устройства и приводит к снижению его надежности из-за возможного ложного срабатывания.

Цель изобретения - повышение быстродействия, надежности срабатывания и долговечности устройства.

Указанная цель достигается тем, что разрушаемое сечение выполнено в виде ослабления, например канавки или проточки, полость которого запол,нена составом, выделяющим при нагре-. ве сверхкритической температуры расплав поверхностно-активного верества.

Внешний источник нагрева выполнен в виде индукционного нагревателя. Переход поверхностно-активного вещества в расплавленное состояние вызывает в месте ослабленного сечения резкое, изменение физико-механических свойств материала за счет проявляющегося эффекта Ребиндера (понижение прочности-и одновременное охрупчивание), что ведет к разрушению устройства по ослабленному сечению и последующему сбросу давления из предохраняемого аппарата.

На чертеже представлено схематическое изображение клапана сброса давления.

Клапан состоит из полого корпуса 1,приспособленного для крепления защищаемого аппарата 2. в корпусе 1с наружной стороны выполнена канавка 3, заполненная составом из порошка химического соединения легкоплавкого металла и добавок, например, восстановителя и флюса. Площадь сечения корпуса 1 в месте канавки 3 рассчитана на заведомо большее давление разрушения, чем усилия, возникающие в нем от эксплуатационной нагрузки. Канавка 3 закрыта снаружи с помощью обоймы 4, предохраняющей заполнение от механических воздействий. На корпусе устройства размещен источник 5 высокочастотного поля. Устройство находится под действием избыточного давления, действующего по стрелке Р.

Устройство работает следующим образом..

При подаче высокочастотного напряжения на источник 5 электромагнитного поля происходит индукционный объемный нагрев зоны корпуса 1 вблизи канавки 3 и материала, размещенного в самой канавке. В результате нагреба состав, заполняющий канавку 3, претерпевает фазовое или химическое превращение с образованием .. жидкометаллической фазы, вступающей в контакт с примыкающими поверхностями канавки. В результате взаимодействия жидкометаллической поверхностно-активной фазы с металлической основой корпуса происходит ее охрупчивание, чему способствует наличие 5 растягивающи5( напряжений вблизи зоны взаимодействия (эффект Ребиндера). При этом резко падает прочность материала и ослабленное сечение корпуса 1 в месте канавки 3 не выдерживает механических напряжений от приложенного давления Р и хрупко разрушается. Поэтому верхняя часть корпуса 1 под действием давления отрывается, освобождая сечение внутреннего канала для сброса содержащейся в аппарате среды.

, Ввиду того, что охрупчивание маргериала - основы при попадании на ее поверхность жидкометаллической фазы

Q происходит практически мгновенно,

инерционность устройства определяется временем разогрева и скоростью вступления жидкометаллической фазы в контакт с материалом-основой, которое также весьма мало. Это обусловливает малое время срабатывания клапана в сравнении с известной конструкцией.

Формула изобретения

1.Клапан сброса давления, содержащий корпус, имеющий сечение, разрушающееся в результате нагрева, внешний источник нагрева, о т л и 5 ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения быстродействия и надежности срабатывания, разрушаемое сечение выполнено в виде канавки, полость которой заполнена составом выделяюQ щим при нагреве сверхкритической температуры расплав поверхностноактивного вещества.

2.Клапан поп.1, отличающ и и с я тем, что внешний источник нагрева выполнен в виде индукционного нагревателя.

Источники информации. Принятые во внимание при экспертизе

1.Ольховский И.Е. Предохранитель вые мембраны для защиты оборудования

0 в химической, нефтехимической и нефтеперерабатнвакяцей промышленности. Л., Химия, 1970, с.5.

2.Патент США № 4046157, кл. 137-74, 1977.