Система защиты разделительного стекла пузырьковой камеры

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК З(5 л Ф чей 8-25юл. Р 29в, М.А.Сама 24 (088.8) ское свидетель С 01 Т 5/06,во,СССР76. тро, 11 п). 3 ДЕЛИАМЕРЫ,36ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ ОПИСАНИЕ И ОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ 21) 2876507/ 22) 31.01.80 46) 07.08.83 72) В.И.ЕрмолВ.И.Хлеборад 53) 621387.56) 1. Автор 646284, кл. 2, А,В.Астахов и др. Эл физическая аппаратура, вып М., Атомиэдат, 1971 (,прото(54)(57) 1. СИСТЕМА ЗАЩИТЫТЕЛЬНОРО СТЕКЛА ПУЗЫРЬКОВОЙ 1 Т 5 06, 0 01,Т 7/ содержащая внеаний источник рабосреды, подвижное разделительноестекло, заключенное в обойму, контурподпитки, подсоединенный к охранному объему пузырьковой камеры, заполненному водой, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения эксплуатационных характеристик, контур подпитки подключенк внешнему источнику рабочей средыснабжен регулятором давления и запорным клапаном для обеспечения возможности его сообщения с охраннымобъемом при перемещении разделительного стекла в аварийное положение.824773 2. Система по п, 1, о т л и - ч а ю щ а я с я тем, что эапорный клапан установлен в стенке охранного объема камеры и выполнен в виде клапана прямого действия с затвором, взаимодействующим своим выступающим штоком с обоймой разделительного стекла, причем, величина выступления штока затвора соответствует аварийному положению стекла3, Система по пп. 1 и 2, о т л ич а ю щ а я с я тем, что в нее введен обратный клапан, служащий для предотвращения сброса воды иэ охранного объема в случае падения давления в контуре подпитки и уста 51015 Изобретение относится к области экспериментальной ядерной физики, в частности к противоаварийным системам защйтц разделительного стекла пузырьковой камеры от разрушения в случае аварийной утечки воды из охранного объема.Известны конструкции тяжеложидкостных пузырьковых камер 1, в которых фотографирование рабочего объема производится через подвиж" ное оптическое стекло, разделяющее ее рабочий и охранный объемы, отделенное от фотокамер слоем оптически-прозрачной малосжимаемой жидкости например воды) . Будучи разгруженным от давления в нормальной ситуации, такое стекло неизбежно разрушается в случае аварийной утечки воды из охранного объема, поскольку оно не в состоянии выдержать одностороннего действия давления, величина которого в подобных камерах достигает 30 атм, Проб- . лема защиты разделительных стекол приобрела, особую актуальность в связи с резким увеличением их размеров и стоимости в современных пузырьковых камерах.Ближайшей к предлагаемой является система,защиты разделительного стекла пузырьковой камеры, содержащая внешний источник рабочей среды, подвижное разделительное стекло, заключенное в обойму, контур подпитки подсоединенный к охранному объему пузырьковой камеры, заполненному водой 2 .известная система защиты разделительного стекла пузырьковой камеры СКАТ-М содержит 1 заключенные в обойму подвижное оптическое стекло,20 2 30 35 4 Э новленный н одном корпусе с запорным клапаном.4. Система по и. 1, о т л и - ч а ю щ а я с я тем, что в контур подпитки дополнительно введены ем,кость и компенсатор с эластичной диафрагмой, разделяющей его гидравлическую и пневматическую полости, снабженный датчиком положения диафрагмы, опорной решеткой в пневматической полости и ножом для прокола диафрагмы в крайнем положении в гидравлической полости, причем пневматическая полость компенсатора через газовый редуктор подключена к внешнему источнику сжатого газа, а остальная часть контура подпитки заполнена водой. 1совместно с кольцевой диафрагмой,разделяющее рабочий заполненныйсжиженным газом) и охранный (заполненный водой) объемы камеры, которыесоединены между собой контуром подпитки с установленным в нем компенсатором. Внутренний объем компен-,сатора герметично разделен эластичной диафрагмой на две .полости, водной иэ которых, сообщенной черезобратный клапан с рабочим объемом,установлена .опорная решетка, а вовторой, сообщенной с охранным объемом, установлен указатель положениядиаФрагмы и укреплен нож для проколадиафрагмы. В охранном объеме установлены упоры, ограничивающие перемещение разделительного стекла в сторонуохранного объема,Эта,ристема обладает рядом серьезных недостатков.При работе камеры в динамическом режиме иэ-за неодновременности процессов изменения давления, происходящих в камере и сообщенных с ней протяженными и имеющими ограниченное проходное сечение коммуникациями полостях компенсатора имеет место постоянная"перекачка воды из компенсатора в охранный объем, что вызывает дрейф подвижного разделительного стекла в сторону рабочего объема. Следствием этого, эффекта является непостоянство масштаба фотографирования рабочего объема и, кроме того, необходимость постоянно прерывать работу камеры для возвращения стекла 1 и диафрагмы компенсатора 1 в исходное положение, На практике этой системой пользовались только в статическом режиме, при работе же камеры.в динамическом режиме ее приходилось отсекать.Рассматривая работу системы пристатическом режиме камеры нетруднозаметить, поскольку Функционирование контура подпитки возможнотолько при наличии перепада давлений, стекло должно осесть" на упорыв охранном объеме. Очевидно, чтопроизводительность контура подпиткипри выбранных консТруктивных пара- Ометрах) зависит от величины перепададавлений, воспринимаемых стеклом,значейие же допустимой величиныэтого перепада для больших стеколне превышает 1 атм. Это обстоятельство существенно ограничивает вели"чину допустимой утечки воды, т,е.рабочий диапазон системы защиты.Существует постоянный риск смешения сред, заполняющих рабочий иохранный объемы, последующее разделение которых представляет значительные трудности,Целью изобретения является повышение эксплуатационных характеристик системызащиты разделительногостекла пузырьковой камеры путем устранения вышеуказанных недостатковПоставленная цель достигается тем, что в известной системе защиты разделительного стекла пузырьковой камеры, содержащей внешний источник рабочей среды, подвижное разделитЕльное стекло, заключенное в обойму, контур подпитки, подсоединенный к охранному объему пузырьковой камеры, заполненному водой, контур подпитЖи подключен к внешнему источнику рабочей среды, снабжен регулятором давления и запорным клапаном для обеспечения возможности его сообще О ния с,охранным объемом при перемещении разделительного стекла в аварийное положение, а также тем, что .запорный клапан установлен в.стенке охранного объема камеры и выполнен 45 в виде клапана прямого действия с затвором, взаимодействующим своим выступающим штоком с обоймой разделительного стекла, причем, величина выступания штока затвора соответст О вует аварийному положению стекла, а также тем, что в нее введен обратный клапан, служащий для предотвращения сброса воды иэ охранного объема в случае падения давления в контуре подпитки и установленный в одном корпусе с запорным клапаном, а также тем, что в контур подпитки дополнительно введены емкость и компенсатор с эластичной диафрагмой, разделяющей его гидравлическую и пневмати О ческую полости, снабженной датчиком. положения диафрагм, опорной решеткой и пневматической полости и ножом для прокола диафрагмы в крайнем положении в гидравлической полости, 65 причем пневматическая полость компенсатора через газовый редуктор подключена к внешнему источнику сжатого газа, а остальная часть контура подпитки заполнена водой,Благодаря этому контур подпиткив нормальной ситуации отсечен отохранного объема запорным клапаноми его наличие совершенно не оказывает влияния на характер динамических процессов в камере, это позволяет испольэовать предлагаемуюсистему в любой момент времени функционирования камеры (как в статическом, так и в динамическом режиме ееработы). Благодаряналичию внешнегоисточника рабочей среды и регуляторудавления имеегся возможность значительно увеличить перепад давлений,определяющий производительностьконтура подпитки, что расширяет рабочий диапазон системы, причем еедействие не ограничено по времени.Функциональная связь открытия запорного клапана с положением стекланаделяет систему свойством "саморегулирования" - она включается в работу при перемещении разделительногостекла в аварийно опасное положениеи отключается как только оно вернется в допустимый предел. Отсутствие связи контура подпитки с рабочим объемом исключает риск смешениясред, находящихся в рабочем и охранном объемах,Конструктивно запорный Клапанустановлен в расточке охранного объема камеры в непосредственной близости от стекла и выполнен в виде клапана прямого действия с затвором,взаимодействующим своим выступающимштоком и обоймой разделительногостекла. Величина выступания штоказатвора точно соответствует пределудопустимого перемещения стекла вОхранный объем. ТакоЕ конструктивное исполнение обеспечивает наиболеепростую и надежную реализацию функциональной связи открытия запорногоклапана с аварийным положением стекла, В общем корпусе с запорным клапаном смонтирован обратный клапан,установленный таким образом, чтобывоспрепятствовать сбросу воды иэохранного объема при внезапном падении давления в корпусе подпитки.Такая компоновка клапана обеспечивает наиболее высокую степень надежности системы защиты.Для удобства эксплуатации системы в качестве рабочего тела контура подпитки применен сжатый гаэ, однако, поскольку присутствие газа в охранном объеме совершенно недопустимо, непосредственный контакт воды охранного объема с газом является йежелательнымтак как возможно попа- дание газа в охранный объем иэ-занегерметичности затвора запорного клапана или прн пЕрвом же его срабатывании),Для надежного разделения сред в контур подпитки введен компенсатор, внутренний объем которого эластичной диафрагмой разделен на две полости в одну из которых через газовый редуктор подается сжатый гаэ от внешнего источника, а остальная часть контура подпитки включая 10 вторую полость компенсатора) заполнена водой, причем для увеличения ее запаса введена емкость, расположенная между компенсатором и за- порным клапаном. Компенсатор допол нительно оборудован датчиком положения диафрагмы, что дает возможность контролировать неизменность объема воды в гидравлической части контура подпитки при нормальной 29 ситуации и зафиксировать уменьшение этого объема, что служит сигналом о начале раб 9 ты системы, т.е. об аварийно-опасной ситуации. В гидравлической полости компенсатора25 установлен нож для прокола диафрагьв, занявшей крайнее положение. (после вытекания воды). Таким образом, величина объема гидравлической полос ти компенсатора определяет запас времени на ликвидацию возникшей Зо утечки, до истечения которого система еще может быть-возвращена в исходное состояние (когда пневматическая и гидравлическая части контура подпитки герметично разделены), а 35 величина суммарного объема гидравлической части контура подпитки - полный запас времени на оперативное вмешательство в аварийной ситуации. В пневматической полости ком О пенсатора установлена опорная решет- ка, на которую ложится диафрагма в случае внезапного падения давления газа в контуре подпитки.На чертеже изображена принципиальная пневмогидравлическая схемасистемы защиты.В корпусе пузырьковой камеры ус-тановлено заключенное в герметическую обойму оптическое стекло 1 совместно с кольцевой мембраной 2,разделяющее рабочий 3 (заполненный,например, фреоном) н охранный 4 (заполненный, например, водой) объем.Обойма разделительного стекла 1 установлена на подвижных опорах, расположенных в охранном объеме (начертеже не показаны), полость которого выполнена с уступом 5, ограничивающим перемещение обоймы состеклом,в сторону охранного объема, 6 Ои подсоединена к контуру подпитки,содержащему последовательно соединенные друг с другом газовый редуктор б, компенсатор 7, резервную емкость 8 и клапанный блок 9, уста-. 65 новленный в расточке стенки охранного объема и содержащий размещенные в общем корпусе нормально-закрытый запорный клапан прямого дейст вия с затвором 10, выполненным заод" но с нажимньв штоком, выступающим в полость охранного объема, и обратный клапан с затвором 11. Затворы 10 и 11 клапанов, поджатые пружиной 12 к соответствующим седлам корпуса, разобщают охранный объем и контур подпитки. Величина В выступания штока затвора 10 относительно плоскости уступа 5 в охранном объеме точно соответствует пределу допустимого перемещения разделительного стекла в эту сторону, Внутренний объем компенсатора разделен эластичной диафрагмой 13 иа .две полости - пневматическую А, и гидравлическую Б. В полости Б установлен нож 14 для прокола диафрагмы в крайнем верхнем положении и датчик 15 для контроля ее положения. В полости А установлена опорная решетка 16 и предохранительный клапан 17. Полость Б сообщена с верхом емкости 8, низ которой сообщен с клапанным блоком 9, образуя гидравлическую часть контура подпитки, заполненную водой, Полость А сообщена с газовым редуктором б. В рабочем объеме камеры установлены датчики 18 контроля - положения стекла 1.Предлагаемое устройство работает следующим образом.Давление Фреона в рабочем объеме 3 передается через разделительное стекло 1 и кольцевую мембрану 2 на воду, находящуюся в охранном объеме 4, Сжатый воздух от внешнего источника на чертеже не показан) через газовый. редуктор б под давлением, превьыающим давление в охранном объеме, подается в полость А компенсатора .7. Его давление через диафрагму передается на воду, находящуюся в гидравлической части контура, запертого затвором 10 запорного клапана,В случае возникновения утечки воды иэ охранного объема обойма с разделительным стеклом, перемещаясь в сторону охранного объема, нажи- . мает на шток затвора 10 запорного клапана, который открывается, и вода, находящаяся под избыточным (по отношению к Охранному объему) давлением, попутно открывая обратный клапан, .поступает в охранный объем, компенсируя утечку и тем самым предотвращая дальнейшее движение стекла упором охранного объема. Вследствие расходования запаса воды в контуре диафрагма компенсатора прогибается, при этом датчик 15 положения диафрагмы выдает сигнал о начале работы системы компенсации и информацию о824773 Составитель.В.МакаровРедактор П,Горькова ТехредА.Бабинец Корректор А.Тяско Заказ 8130/4 Тираж 710 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и:открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 величине утечки по скорости перемеЯщения диаФрагмы). Если утечка небудет оперативно ликвидирована, тодиафрагма, вытеснив всю воду изкомпенсатора, прорывается о нож 14,после чего вытеснение воды из резервной емкости 8 производится непосредственно .сжатым воздухом. Даже есливесь запас воды в контуре будет израсходован и за это время утечка ненрекратится, а давление в рабочем 10объеме не будет сброшено (фреон израбочего объема не успеют слить, вохранный объем станет поступать сжа-,тый воздух, создавая в нем необходимое противодавление. Разумеется,к этому моменту работа системы изме-,нения давления пузырьковой камерыдолжна быть прекращена) . В случаевнезапного падения давления в кон,туре компенсатора неисправностьв линии подачи газа, разгерметизация элементов системы и т.п.)диафрагма 13 компенсатора ложитсяна опорную решетку 1 б, предотвращаясброс запаса воды из системы, еслиавария случится в гидравлическойчасти контура системы, обратный клапан предотвратит утечку воды из охранного объема,Предложенная система защиты разделительного стекла построена по 30принципу "эшелонированной обороны"в зависимости от характера аварий. ной утечки срабатывание ее проходитв 3 этапа.Первый - от начала до окончания 35прогиба диафрагмы компенсатора. Наэтом этапе ию 4 енения в системе обратимы. т.е. после ликвидации утечкигидравлическая часть контура подпитки пополняется водой, и диафраг Ома компенсатора возвращается в исходное положение., Продолжительностьэтого этапа зависит от объема гидравлической полости компенсатора.Второй - от момента проколадиафрагмы до израсходования всегозапаса воды в гидравлической частиконтура подпитки. Ликвидация утечкина этом этапе не нарушает работоспособности камеры хотя и требуется замена диафрагмы компенсатора для восстановления исходного состояния ,системы. Продолжительность этого этапа зависит от запаса воды в гидравлической части контура подпитки. Выбором объема резервной емкости с водой можно .обеспечить достаточный запас времени для оперативного вмешательства (вплоть-до полного .Удаления фреона из рабочего объема) .Третий - от момента поступления в охранный объем сжатого газа, что уже нарушает работоспособность камеры, Продолжительность этого этапа благодаря наличию внешнего источника сжатого газа не ограничена.Основные преимушества предложенной системы защиты по сравнению с известной системой, состоят в следующем: она находится в постоянной готовности к действию в любой момент времени (как при работе системы изменения давления, так и во время ее остановки , причем, как подтвердили испытания, ее подключение к охранному объему камеры совершенно не .оказывает влияния на характер динамических процессов в камереона обеспечивает надежное разделение рабочих сред (воздух-вода) во внешнем контуре подпитки, что позволяет продолжать нормальную работу камеры после оперативной ликвидации возникшей утечки, при этом следует подчеркнуть, что отсутствие контура связи по линии фреон-вода исключает риск смешения этих средфвыбором объема резервной, емкости с водой обеспечивается любой запас . времени. для оперативного вмешательства в аварийнои ситуации вплоть до полного удаления фреона из рабочего объема камеры,Применение. предложенной системы позволило решить проблему надежной защиты разделительного стекла пузырьковой камеры СКАТ от разрушения в случае возникновения утечки воды из охранного объема.