Устройство для защиты от перегрузок давлением

СО 03 СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ 6 П 9) ЕСПУБЛИК К 17/16 ВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ОСУД ПОД ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН 0 Трудовогоарственныйслова Предохраимия",тан опу ик. 197 Х МЪ/ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Ростовский орденаКрасного Знамени госудуниверситет им. К.А.СУ(56) 1. Ольховский Н,Етельные мембраны. Е.,1976, с. 54 - 56.2. Патент ЬеликобриР 2002452, кл. Е 1 О,(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАВЛИТЫ ОТ ПЕРЕГРУЗОК ДАВЛЕНИЕМ, содержащее куполообразную сжатую несущую оболочку, снабженную полосами пони женной прочности, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона давления срабатыва ния, несущая оболочка выполнена в виде намотанной вокруг жесткой щпули ленты трапецеидального сечения, причем витки ленты расположен нормально к срединной поверхности оболочки, а выпуклая поверхность оболочки покрыта герметизирующим слоем,11099164 2 10 Изобретение относится к разрушаемым устройствам, служащим для защиты аппаратов, сосудов давления итрубопроводов от разрыва избыточнымдавлением, и может быть исгользовано на предприятиях химической, 5нефтехимической, нефтеперерабатывающей промышленностях, н атомной энергетике.Известны предохранительные устройства, содержащие разрушаемыеэлементы в ниде несущих сжатыхвыпуклых оболочек 1).Однако в этих устройствах прихоится принимать специальные мерыпротив разрушающего действия осколков сработавших силовых элементов,скорости которых могут достигатьзначений 150 - 200 м/с при массахот единиц до нескольких сотен граммов.Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности являетсяустройство для защиты от перегрузокдавлением, содержащее куполообразнуюсжатую несущую оболочку, снабженнуюполосами пониженной прочности 2 .Недостаток известного устро .ствасостоит в том, что невозможно егоиспользонать для давлений, превышаю"щих 30 - 40 ИПа, а именно - недостаточная степень раскрытия. Это связа но с тем, что пропорционально увеличению данления срабатывания возрастают сечения разрушаемых элементов, чтойриводит к непропорционально большому росту их изгибной жесткости, а 35это, н свою очередь, препятствует ихотгибаник и раскрытию сбросного сечения,Цель изобретения - расширение диапазона давления срабатывания. 40Указанная цель достигается тем, что в устройстве для защиты от перегрузок давлением, содержащем куполообразную сжатую несущую оболочку, снабженную полосами пониженной проч ности, несущая оболочка выполнена в виде намотанной вокруг жесткой шпули ленты трапецеидального сечения, причем витки ленты расположены нормально к срединной поверхности оболочки, а выпуклая поверхность оболочки покрыта герметиэирующим слоем.На фиг. 1 показано устройство, Общий вид; на фиг. 2 - сечение трапецеидальной ленты; на фиг. 3 - начальный этап разрушения оболочки; на фиг. 4 - устройство с разрушенной оболочкой.Куполообразная несущая оболочка 1, выполненная ь виде плотно намо танной ленты вокруг жесткой шпули 2, зажата между сближаемых деталей крепления, например стяжных фланцев 3, Герметизирующии слой 4 выполнен из материала, имеющего адгезию к оболочке 1, и расположен со стороны высо-кого давления, действующего пострелке Р, т. е, покрывает ее выпуклую поверхность. Сечение ленты выполнено в форме равнобедренной трапеции, профиль которой может быть подрчитан по формуле: К = д , где 1 - шиЬрина средней "инни сечения; 0 - радиус оболочки; к - угол схождения непараллельных сторон сечения, Несущаяоболочка 1 обладает линиями пониженной прочности на разрыв в виде поверхности контакта между смежнымивитками.Устройство работает следующимобразом,При нагрузках, меньших давлениясрабатывания, витки несущей оболочки1 плотно прижаты друг к другу эасчет внешней нагрузки Р, вызывающейнапряжение всестороннего сжатия в еесечениях. При нагрузках, равных илибольших давления срабатывания, происходит этапное разрушение оболочки.Дгя материалон, обладающих плас -тическими свойствами, раэрушениеоболочки происходит по следующимэтапам. На первом этапе материал оболочки начинает равномерно течь, приэтом оболочка 1 прогибается в сторону низкого давления. Прогиб оболочки1 вызывает перераспределение внутренних напряжений в ней, при этом слоиоболочки 1, примыкающие к ее вогнутой стороне, оказываются вбл зишпули 2 разгруженными от растягивающих напряжений в силу меньей сжимаемости шпули, дискретности материалаоболочки и образования в этой зонепросветов между витками, а слои,примыкающие к вь:пухлой поверхности,оказываются дополнительно нагруженными, что вызывает усиленное пластическое течение материала в этойзоне (второй этап разрушения),На втором этапе разрушения оболочки зоны локальной разгрузки концентрируются вокруг центральной шпули 2. Этот этап характеризуется прогрессирующей неустойчивостью вследствие сужения зоны напряжений сжатия и заканчивается выпадением малого фрагмента несущей оболочки в районе центральной шпули 2, разрушением герметизирующего слоя 4 и последующего разматывания ленточного материала сбрасываемой среды (третий этап разрушения).Третий этап разрушения оболочки начинается после выпадения шпули 2. При этом под деиствием прорвавшейся среды несущая оболочка 1 разматывается. В случае, если сброс производится в достаточно большую емкость или н атмосферу, кинетическая энергия разматынающего рулонного материала эффективно гасится за счет10991 б 4 О/32писно ИИПИ Заказ 4 раж 913 П сильного аэродинамического торможения, смятия, дробления в турбулентном потоке истекающей среды. Аналогичным образом разлетающиеся обрывки ленточного материала могут 5.Ужгород,ул.Проектная,быть эффективно заторможены в жидкости, Тем самым достигается необходимая безопасность сброса и исключается образование крупных обломков,обладающих большой кинетическойэнергией.