Предохранительное устройство

ОЮЗ СОВЕТСКОЦИАЛИСТИЧЕСНЕСПУБЛИК 119) (11) И ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54)(57) ПРЕДО БО, содержащее данном давлени женную перед н му, распределе содержащейся в щем к мембране с я тем, что, дежности, демп полнена в виде с проводящими ми через резис ненный в виде Р 2 рдена Трудовогогосударственный.А.Суслова8) видетельство СССРК 17/16, 1980,детельство СССРК 17/16, 1980 ГОСУДАРСТВЕННЫИ НОМИТЕТ С ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТН(71) Ростовский оКрасного Знамениуниверситет им. 11(прототип). 15) . 16 К 17/16//Г 16 К 47 //К 16 ), 55/02 Е УСТРОЙСТ- ую при заи располоющую систеой среде, примыкаюч ающеевышени я н аистема выезоэлементовзамкнуты 1 ент, выпол -ХРАПИТЕЛЬН разрушаем и мембрану ей демпфир иную в жид патрубке,о т л и с целью по фирукщая с набора пь обкладками тивный эле спирали,10 Геометрические схемы демпфирующей системы 5 по расположению пьезоэлементов б могут быть различныьи: шахматное Гасположение пьезоэЛементов б с послоиным чередованием пустых и заполненных ячеек и обеспечением зазора между слоями; набор из пьезоэлементоь б призматической формы,Изобретение относится к мембранным предохранительным устройстнам,служащим для защиты сосудон и трубопроводов от аварийного разрываизбыточным давлением, и может бытьиспользонано на предприятиях химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей промышленностей, ватомной энергетике.Известно предохранительное устройство, содержащее разрушаемуюпри заданном давлении мембрану,установленную на патрубке, сообщающем защищаемую, систему со сброснойчерез жидкость, заполняющую патрубоки распределяющую демпфирующую систему в виде пузырьковой завесы изгаза, нейтрального к рабочей среде,при этом радиус пузырьков Завесыопределяется исходя из соответствующего соотношения. Это позволяет преобразовать короткий и значительныйпо амплитуде импульс гидроудара в импульс, амплитудой и продолжительностью соответствующий времени полноценного срабатывания мембраны с еераскрытием по всему сечейию сброса 1),Недостатками устройства являютсяйеобходимость длительного поддержания пузырьковой завесы путем постоянного перекачивания газа, что требуетвосполнения его неизбежных потерьи постоянного надзора, а такжеконструктивная сложность,Наиболее близким к изобретениюпотехнической сущности и достигаемому эффекту является предохранительное устройство, состоящее изразрушаемой при заданном давлениимембраны, размещенной в патрубке,Заполненном жидкой средой и сообщенном с предохраняемым агрегатом, вкотором в качестве генератора пузырьковой завесы используется нагреватель, испаряющий жидкость в предохраняемом агрегате. Поскольку входа своего движения пузырьки паровжидкости постепенно охлаждаются ипарообраэная фаза конденсируется,диаметр пузырьков по мере их всплытия закономерно уменьшается вплотьдо полного их исчезновения. Тем50самым решается задача удаления пузырьков и подбора их размера, а самоустройство существенно упрощается 2.Однако известное устройство неможет быть использовано в средах,скво ных к термохимическим изменениям й результате нагрева. В ряде слуЧаен использование устройства недопустимо по противопожарным соображениям, а также не может быть использовано для защиты цистерн, содержащих жидкометаллический теплоноситель (например, натрий) ввиду высокойтемпературы его кипения.Другой недостаток известного устройства заключается в необходимости 65 поддержания дежурного режима н течение всего срока эксплуатации, поддерживаемого эа счет внешнего источника энергии. Возможное отключение источника энергии приводит кфункциональной непригодности устройства. Кроме того, поскольку н устройстве предусмотрена завеса извсплывающих пузырьков, его использование связано с необходимостью принятия конструктивных мер по предотвращению образования газовых карманов,полостей.Цель изобретения - повышение надежности срабатывания предохранительного устроиства, т,е, создание устройства с повышенными эксплуатационными характеристиками, устойчивого к воздействию гидравлических ударови срабатывающего при плавном повышении давления в предохраняемом агрегате, не зависящего от внешних источников энергии и постоянно готового к работе.Указанная цель достигается тем что н предохранительном устройстве, содержащем разрушаемую при заданном давлении мембрану и расположенную перед ней демпфирующую систему, распределенную в жидкой среде, содержащейся н патрубке, примыкающем к мембране, демпфирующая система выполнена в виде набора пьезоэлементов с проводящими обкладками, замкнутыми через резистивный элемент, ы полненный ь ниде спирали.На фиг. 1 представлен общий нид предохранительного устройства, раз - рез на фиг. 2 - общий вид одного из пьезоэлементов,.разрез.Предохранительная мембрана 1, размещенная на патрубке 2, разделяет заполненный жидкостью объем 3 от объема 4, в который происходит сброс. Перед предохранительной мембраной 1 расположена демпфирующая система 5 набор пьезоэлементов б, который может представлять собой сквозную объемную структуру, н которой пьезоэлементы б частично перекрывают друг друга таким образом, что поверхность мембраны 1 оказывается экранированной от прямого воздействия ударной волны. Демпфирующая система 5, выполненная Йз",свободно примыкающих друг к другу пьезоэлементов б, не препятствует передаче медленно меняющегося гидростатического данления на поверхность мембраны 1.Заказ 4350/32 Тираж 913 ПодписноеВНИИПО 1 осударственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д,4/5 филиал ПГ 1 П Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4 выполненный в виде ступенчатой спиральной структуры.Пьезоэлемент 6 (фиг. 2) содержитв своем составе таблетку или призмупьезоактивного материала 7, токопроводящие прокладки 8, замкнутые черезрезистивный элемент 9, выполненныйв виде спирали или катушки. От внешней среды пьезоэлемент б защищенгерметизирующей оболочкой 10, непрепятствующей передаче на поверхность пьезоэлемента 6 механическихнагрузок.Устройство работает следующимобразом,При плавных изменениях давления 15жидкость, содержащаяся в объеме 3,перетекает через демпфирующую систему 5 и воздействует на поверхностьмембраны 1, При повышении давлениясверх давления срабатывания мембраны1, она разрушается, освобождая сбросное сечение трубопровода, и сбрасываемая среда перетекает через демпфирующую систему 5 в направлениисброса. При возникновении в объеме3 импульсов ударного типа ударнаяволна воздействует на поверхностипьезоэлементов б, вызывая появлениена их токопронодящих прокладках 8электрических зарядов, Так как токодроводящие прокладки 8 замкнуты,между собой через резистивныйэлемент 9, выполненный в виде спирали или катушки, весь пьезоэлемент бпредставляет собой генератор ЭДС,совмещенный с ВГ.с -контуром и при 35воздействии на него гидроудара происходит два процесса - преобразование энергии гидроудара в ЭДС и преобразование ЭДС в энергию затухающих электромагнитных колебаний, которая рассеивается в виде электромагнитного излучения и тепла. Таким образом, в процессе прохождения ударной волны через демпфирующую систему 5 происходит ее гашение, а за счет дифракционвых явлений ее сглаживание, в результате чего импульс гидроудара может быть уменьшен и сглажен до безопасных пределов. Тем самым предотвращается повреждение предохранительной мембрайы ( кратковременными нагрузками гидро- ударного типа и становится возможным ее нормальное срабатывание при последующих аварийных ситуациях.В качестве материалов пьезоэлементов бмогут быть использованы любые пьезоактивные материалы с коэффициентами электромеханической связи не ниже 0,20, например, титанат бария, цирконаттитанат свинца, ниобат лития и др. Б качестве резистиьных элементов могут быть использованы проволока с высоким омическим сопротивлением (никелин, нихрон, константан), пасты на основе порошков меди и углерода, напыленные пленки углерода и т.д.Технико-эконоьяческая эффективность изобретения заключается в повышении надежности срабатывания предохранительного устройства, не требующего поддержания дежурного режима, подачи электроэнергии, периодического технического обслуживания, обеспечении пожаробезопасности и чистоты технологической среды в предохраняемом аппарате.