Мембранное предохранительное устройство Советский патент 1981 года по МПК F16K17/16 

(54) МЕМБРАННОЕ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

1

Изобретение относится к арматуростроению.

Известно предохранительное устройство, состоящее из хлопающей куполообразной мембраны прижимных колец и неподвижного ножа с радиальными, криволинейно изогнутыми лезвиями, причем форма режуцих лезвий являет- ся зеркальным отражением геометрической формы мембраны до начала ее срабатывания и они установлены так, что мембрана соприкасается со всеми лезвиями по всей их поверхности одновременно li.

Недостатком этого устройства является то, что лезвия, криволинейно изогнутые по форме мембраны, не могут обеспечить разрезания мембраны при малой энергии хлопка.

Известно предохранительное устройство, содержащее хлопающую предохранительную мембрану, узел крепления и двухлезвийный нож треугольной формы двустороннего действия t23.

Устройство с такой геометрией и расположением ножей не обеспечивает равномерного и полного разрезания мембраны и соответственно полного раскрытия проходного сечения сбросного канала.

Цель изобретения .- повышение эксплуатационной надежности предохранительных устройств с хлопаюс щими мембранами и расширение области их применения, особенно при малой энергии хлопка.

Указанная цель достигается тем, что режущая кромка выполнена с пе.fv ременной кривизной в плоскости ножа, причем угол ее пересечения с окружностями, проходящими через линию защемления мембраны и лежащими в плоскости лезвий равен углу f ,кромка ножа наклонена к плоскости осно15вания мембраны под углом d , при этом на кромках ножей выполнены дополнительные зубцы, веритны которых расположены на общей сферической поверхности, опирающейся на ли20нию защемления мембраны и проходящей через центральный прокалывающий

зубец.

Ножи переменной кривичны и одновременного резания могут изготав25ливаться по щаблонам,, форму шаблонов предварительно рассчитывают по следующему алгоритму.

Последовательные осредненные по-, ложения мембраны при хлопке в плос30кости ножа .задаются параметрическим ;

семейством окружностей, проходящих через две фиксированные точки (точки закрепления мембраны)

,4)(H)(H)r,0, где Инг- осевая и радиальные координаты цилиндрической системы координат; Н - текущая высота купола

мембраны)

... Н - начальная высота купола 1/4+ - текущий средний ради.ус

(v.W мембраны.

За единицу масштаба выбран диа.метр мембраны (точки закрепления при г 1/2).

Уравнение, задающее форму режущей кромки ножа, имеет вид

avi(,r) )- ir

в Mir - Tu j.r

где ( г) - угол резания.

Отрицательный угол резания соответствует участку ножа между зубцом и центром, если зубец расположен не по центру мембраны (нож с нес-, колькими зубцами).

Это уравнение имеет только численное решение, однако в случае Itqj-jpl 1/ Т Го (постоянный малый угол, резания для малоподъемной (пологой) мембраны имеется следующее приближенное решение

г

4i/4-r)vr

ro/tq;ro-S. . 1/4-г

г - координаты острия зубздесь h ца.

Угол резания f определяется из уравнения

ца.

Н/1-i c

Ы

|где Нд- начальная высота купола

мембраны)

Ид,Гд- координаты острия зубца; Гр,р - безразмерный радиус предельного резания (степень раскрытия) мембраны. На фиг. 1-7 приведены возможные; варианты устройства.

На фиг.1 изображено предохранительное устройство с крестообразным ножом переменной кривизны со средним глом резания .

Устройство содержит предохранительную хлопающую мембрану 1, кольца для защемления мембран 2 и 3(нижнее и верхнее), радиальный нож 4 с режущими кромками 5 и одним центральным зубцом 6.

Устройство работает следуюишм образом.

При опасном повышении давления в защищаемом аппарате мембрана 1 теряет устойчивость и выворачивается (хлопает), стремясь занять положение, являющееся зеркальным отрах ением начальной формы мембраны. Осредненные по реализациям последовательные положения мембраны при хлопке указаны на чертеже пунктиром. В процессе прохлопывания центральная часть мембраны встречается зубцом б, прокалывается и начинает резаться лезвиями 5 ножей 4, начиная от .центра (от зубца; ПО(, направлению к периферии.

На фиг.2 приведено устройство ,с уменьшающимся к периферии углом резания, обеспечивающим более пол-ное разрезание мембраны. Угол резания в центре мембраны - 40°на краевом участке он падает до 2°. , Более эффективный путь обеспечеiHHH полного разрезания мембраны при низкой энергии хлопка заключается в увеличении угла резания благодаря нескольким зубцам, расположенным напротив центрального участка мембрны.

На фиг.З изображено устройство с ножами постоянного угла резания и с .односторонней заточкой лезвий. Исполнение ножей разборное. Для обепечения нормального разрезания мембраны при низкой ЭН12РГИИ хлопка лезвие, примыкающее к ножу с центральным зубцом с незаточенной стороны, имеет дополнительный зубец (устройсво с двумя зубцами).

На фиг. 4 представлено и.сполнение устройства с постоянным углом резания, равным ЗО , с двумя зубцами на центральном участке каждого радиального ножа (на чертеже приведен вариант с двумя перпендикулярными ножами, но возможно и большее количество ножей, пересекающихся в центре) . Здесь разрезание начинается на зубцах I а заканчивается на периферии в центре мембраны.

Устройство, изображенное на фиг. имеет еще одно важное преимущество удобство разборного исполнения ножевого узла, что обеспечивает возможность, его переточки при замене или ревизии мембран и, тем самым, продления срока службы всего устройства Если ножи имеют зубец в точке пересечения лезвий, изготовить их разборными представляется возможным только в случае, если зубец выполнен на одном из ножей, а лезвие второго, перпендикулярного, не проходит BHUje зубца (при односторонней заточке лезвий возможно вывести лезвие с незаточенной стороны но жа с зубцом непосредственно в зубец) . Следствием этого будет затрудненное разрезание мембраны приподнятым лезвием. Кроме того, ножи с несколькими (например двумя) зубцами на каждом лезвии обеспечивают более полное разрезание мембран при большом пос тоянном угле резания. На фиг.5 изображено устройство с большим постоянным углом резания (/040). Работает устройство аналогично устройству на фиг.1. Увеличение угла резания обеспечива ет раскрытие мембраны при меньших энергиях хлопка, однако в этом слу чае при постоянном угле резания уменьшается полнота раскрытия мембраны. Уменьшение угла резания к периферии обеспечивает более полное раскрытие, но только при достаточной энергии хлопка. Увеличить раскрытие мембраны пр низких энергиях хлопка можно, применив ножи с несколькими зубцами на центральном .участке ножей (фиг. Здесь нож с тем же углом резания, что и на фиг.5, но с четырьмя зубцами на каждом лезвии, обеспечивае практически полное раскрытие мембраны при минимальной энергии хлопка. Режущая кромка между зубцами н центральном участке может быть при лиженно заменена прямолинейной режущей кромкой. На фиг.7 в аксонометрии изображе ножевой узел в разборном исполнени Устройство имеет три зубца в центр ной части ножей. Заточка ножей односторонняя. Все приведенные исполнения устройства обеспечивают надежное разрезание мембраны при низкой энерги хлопка, а также при потере устойчивости мембраны без резко выражен ного хлопка, когда рабочей средой в защищаемой системе является -жидкость и мембрана после потери усто чивости ложится на ножи в квазиста тическом режиме. Фop Iyлa изобретения 1. Мембранное предохранительное устройство, содержащее хлопающую куполообразную мембрану, верхнее нижнее зажимные кольца и-неподвижн крестообразный нож с радиальными лезвиями и центральным-прокалывающим зубцом, отличающееся тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности и расширения области применения, особенно при малых перепадах давления, режущая кромка выполнена с переменной кривизной, в , плоскости ножа, причем угол ее. пересечения с окружностями, проходящими через линию защемления мембраны и лежащими в плоскости лезвий равен углу резания у, который определяется из соотношения bfli::. ,j Иа-1„р ifi+po HQ- начальная высота купола мембраны; Гл- координаты острия зубца безразмерный радиус предельного разрезания (степень раскрытия) мембраны. 2.Устройство по П.1, отличающееся тем, что для обеспечения оптимального угла резания, кромка ножа наклонена к плоскости основания мембраны под углом ei , удовлетворяющим уравнению Чy(f.)-a - 4 -rl4aic5rr. . где h и г - осевая и радиальная координаты цилиндрической системы координат; угол резания. 3,Устройство по ПП.1 и 2, о т ли чающе е ся тем, что на кромках ножей выполнены дополнительные зубцы, вершины которых расположены на общей сферической поверхности, опиракяцейся на линию защемления мембраны и проходящей через центрсшьный прокалывающий зубец. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 434212, кл. F 16 К17/40, опублик. 1971. 2.Патент США 3294277-, КЛ. 220-89, опублик.1966.