Мембранное предохранительное устройство Советский патент 1982 года по МПК F16K17/16 

(5) МЕМБРАННОЕ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО,

1

Изобретение относится к устройствам, предохраняющим сосуды с жидкостями и газами от разрушающих давлений, преимущественно в нефтяной, газовой, химической, .нефтехимической промышленности и в энергетике.

Известно мембранное предохранительное устройство, содержащее мембрану, окружная кромка которой плотно зажата между поверхностями двух кольцевых опорных элементов. При прогибании мембрана вытягивается из зажима, освобождая сечение для сброса среды С 1.

Однако указанное устройство обладает недостаточной точностью срабаты-„ вания и надежностью в длительной эксплуатации.

Известно также мембранное предохранительное устройство, которое содержит верхний и нижний держатели и 20 за)атую между ними выпукло-вогнутую мембрану, снабженную линией ослабления, выполненной в виде концентричных куполу кольцевых канавок из части

отбортовки, нежестко фиксированной держателями. При срабатывании как со стороны купола (с прощелкиванием), так и со стороны вогнутости (на разрыв) мембрана раскрывается по линии ослабления, полностью освобождая сечение для сброса 2 J.

Однако точность и надежность срабатывания известного устройства при действии давления со стороны вогнутости (на разрыв) очень невелика. Линию ослабления и границу купола мембраны разделяет кольцевая область, которая сильно влияет на усилия, передаваемые от купола к линии ослабления. Немеханический способ изготовления линии ослабления не исключает разброса прочностных свойств по этой линии. Вследствие образования и роста трещины по линии ослабления за счет движения дислокаций в материале и за счет возможного доступа технологических сред к поверхности линии ослабления надежность срабатывания устройства в допустимых пределах давления падает. Целью изобретения является повышение надежности и точности срабатывания мембранного предохранительного устройства. Указанная цель достигается тем, чт выпукло-вогнутая мембрана, отбортовка которой зажата между верхним и нижним держателями, снабжена линией ослабления, выполненной в виде кольцевой шейки, расположенной на линии перегиба выпукло-вогнутой части в отбортовку мембраны и пластически сформирован ной в процессе зажатия устройства в зажимные фланцы,, при этом на рабочей поверхности нижнего держателя выполнена кольцевая проточка, ограничфнная с внутренней стороны кольцевым формирующим выступом, высота которого меньше глубины проточки на толщину кольцевой шейки, а внешние торцы держателей снабжены кольцевыми ксэнцентраторами усилий прижима, средний диаметр которых на 8-10 толщин мембраны больше диаметра внешней границы кольцевой проточки. Такая конструкция позволяет повысить точность срабатывания мембранного предохранительного устройства в среднем до + 1%, а также увеличить надежность эксплуатации. На чертеже изображено устройство, общий вид, разрез. Мембранное предохранительное устройство содержит выпукло-вогнутую мембрану 1, между отбортовкой 2 и выпу,кло-вогнутой частью 3 которой выполнена кольцевая шейка , зажатая между кромкой 5 рабочей площадки 6 верхнего держателя 7 и круговым формирующим выступом 8 нижнего держателя 9- При этом верхний держатель 7 и нижний держатель 9 снабжены кольцевыми концентраторами усилий прижима 10 и 11. средний диаметр которых на 8-10 толщин мембраны больше круговой границы 12 кольцевой проточки 13 и зафиксированы заодно с мембраной направляющими штифтами 14 и 15, парал лельными оси симметрии устройства, таким образом отбортовка 2 оказывается вложенной в кольцевую проточку 13 в нижнем держателе ЭМембрана 1 , предварительно пласти чески вытянутая в верхнем держателе 7 с применением равномерного защемления всей отбортовки 2, ставится на направляющие штифты 1t и 15, зафиксированные в нижнем держателе 9, вкладывается в кольцевую проточку 13 и прижимается верхним держателем 7При осуществлении монтажа устройства в рабочее положение концентраторы усилий прижима 10 и 11 принимают на себя давление рабочих фланцев посадочного места и за счет момента упругих сил в верхнем 7 и нижнем 9 держателях передают усилие прижима на кромку 5 и круговой формирующий выступ 8, в результате чего между кромкой 5 и формирующим выступом 8 выштамповывается кольцевая шейка k заданной толщины, так как пластическое вдавливание прекращается при соединении рабочей площадки 6 и опорной площадки 16. Кольцевая шейка 4, являющаяся линией ослабления, равномерно напряженной по всей длине и герметичности, закрытой от воздействия жидких и газообразных сред. Такимг-образом, образование трещин в кольцевой шайке за счет дислокаций и воздействия поверхностно-активных сред значительно уменьшается, а за счет изменения прочностных свойств материала, в результате глубокого пластического формирования шейки, ее прочность становится практически независимой от дефектов проката. При этом давление разрушения шейки составляет 90 от давления вытяжки купола, что исключает пластическое изменение геометрии купола во время эксплуатации. Устройство работает следующим образом. Давление среды создает в куполе мембраны растягивающие напряжения, которые передаются на кольцевую шейку 4, находящуюся под давлением упругих сил держателей 7 и 9. По достижении критического давления величина растягивающих напряжений оказывается достаточно для преодоления предела текучести мате эиала в области кольцевой шейки 4, в результате чего происходит резкое утончение и разрыв кольцевой шейки k, при этом выпукловогнутая часть мембраны освобождает сечение для сброса среды. Использование данного мембранного предохранительного устройства обеспечивает повышение точности срабатывания при работе на разрыв вплоть до среднего статистического отклонения 59 давления срабатывания порядка %, уве личение срока эксплуатации t при работе с жидкостями срок эксплуатации уст ройства возрастает на порядок); простота изготовления мембраны и высокая надежность сохранения ее основных параметров при установке и в эксплуатации, независимость от качества проката, использованного для изготовлени мембран, возможность использования мембранного устройства для сброса сре ды как со стороны выпуклости, так и со стороны вогнутости с одинаково высокой точностью срабатывания. Формула изобретения Мембранное предохранительное устройство, содержащее устанавливаемые в зажимные фланцы верхний и нижний держатели и имеющую ослабленное сечение выпукло-вогнутую мембрану, отбортовка которой закреплена между рабочими поверхностями держателей, о т личающееся тем, что, с це1лью повышения надежности и точности срабатывания устройства, ослабленное сечение выполнено в виде кольцевой шейки, расположенной на линии перегиба выпукло-вогнутой части мембраны в ее отбортовку и пластически сформированной в процессе зажатия устройства в зажимные фланцы, на рабочей поверхности нижнего держателя выполнена кольцевая проточка, ограниченная с внутренней стороны кольцевым формирующим выступом, высота которого меньше глубины проточки из толщину кольцевой шейки мембраны, а внешние торцы держателей снабжены кольцевыми кон .т- , центраторами усилий прижима, средний размер которых на 8-10 толщин мембраны больше диаметра внешней границы кольцевой проточки. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Заявка ФРГ № 2260200, кл. F 16 К , 1977. 2.Патент США № 4072160, кл. F 16 К 17/16, опублик. 1978.