Предохранительное устройство

"Нефгехим аники им. 1 явител динение ститут меесоюэн ХРАНИТГЛЬ СТРОИСТВО ырьков, олочНа фиг, 1 иаоустройства; на фирианты исполненияна фиг. 10 - устрозырьков в виде то схем ражена обш2-9 - разл пористых рв йство со сб спылителей;орником пуболочки,стенной о Предлагаемое изобретение относится к мембранным предохранительным устройствам, используемым для зашиты технологического оборудования от опасных перегрузо 1 давлением, особенно в условиях возникновения гидравлического удара, в нефгяной, нефгеперерабатывающей и нефтехимической промышленности.Известно предохранительное устройство, содержащее разрушающуюся при заданном давлении мембрану, установленную на патрубке, сообшаюшем защищаемый аппа рат со сбросной системой Г 13 .Известное устройство обладает тем недостатком, что часто повторяющиеся гидравлические удары небольшой амплитуды и аштельности снижают циклическую прочность мембран и приводят к преждевременному их разрушению при нормальном рабочем режиме.Бель изобретения - повышение эксплуатационной надежности устройства.Поставленная цель достигается тем, что патрубок между мембраной и системой И. Нигматулин,Н. Ахатов; А. Г ГумеРов аучно-исследовательский , Лййлщсова сброса содержит завесу из нуэырьков газа малого размера. Пузырьковая завеса содержит газ, нейтральный по отношению к рабочей среде. В патрубке может бьггь установлен распылитель, . выполненный в виде диска или полукольца иэ пористого материала. Устройство может иметь выполненные в стенках патрубка отверстия, сообщенные с емкостью с нейтральным газом, Диаметр пор пористого материала и одиаметр отверстий для ввода газа, образующего завесу, равен 0,9-1,0 диаметра пузырьков газовой завесы, Устройство может быть снабжено сборником пуз 5выполненным в виде тонкостенной об ки, например, конической или цилиндрической формы, полость которой сообщена через насос с независимой емкостью.ЙВМ 104Р к. - плотность жидкостиф наС - теплоемкость жидкости;- теплопроводность жидкости;йо - радиус пузырьков,узрыси схлопываются. Во время схлопывания, эа счет работы давления пузырьки приобретают кинетическую энергию вследствие радиального движения жидкости. А в момент схлопывания происходит с 4 еричесе 1 о кий микро гидроудар, Приобретенная пузырьком при сжатии кинетическая энергия переходит в потенциальную энергию сжатия жидкости. Амплитуда увеличения давления при этом определяется по формуй ле Устройство содержит предохранительную мембрану 1, установленную в патрубке 2, сообщающим с защищаемой системой (аппаратом ) 3 сборочный трубопровод 4 после срабатывания мембраны. В патрубке 2 установлен распылитель 5 иэ пористого материала, создающий пузырьковую завесу 6. Распылитель сообщен с ,независимой емкостью 7, которая через редуктор 8 сообщена с источником давл ния 9, а через насос 10 - с полостью патрубка 2 у мембраны. Трубка 11 подведена непосредственно под купол мембраны, Устройство может быть снабженоборником пузырьков в виде тонкостенно оболочки 12.Устройство работает следующим образом.При нормальном рабочем давлении в защищаемом аппарате 3 выходящий из распылителя 5 гвз создает пузырьковую завесу 6. Пузырьки отрываются от поверхности пористого материала и распылителя и поднимаются до мембраны 1 Скапливающийся газ насосом 10 малой производительности отсасывается через трубку 11 в независимую емкость 7, Заданное давление в этой емкости поддерживается с помощью редуктора 8 за счет источника давления 9 (баллона со сжатым газом).При возникновении гидравлического удара в защищаемом аппарате 3 ударная волна воздействует на предохранительную мембрану 1 и разрушает ее, освобождая сечение патрубка 2 для сброса тех 35нологической среды из защищаемого аппарата,в сбросной трубопровод 4.Использование пузырьковой завесырастворимого газа, а также паров жидкой4 Офазы связано с тем, что в такой пузырь-, ковой среде при наложении давления имеет место куммулятивный эффект. Этот эффект заключается в том, что в среде происходит значительное повышение давления, причем амплитуда повышения давления может превысить амплитуду наложенного дав- ленни на порядок или больше.Одвим иэ физических объяснений этогоявления является следующее. При наложении давления на смесь, для размеров пузырьков, удовлетворяющих условию При использовании растворимого газадля создания пузырьковой завесы газа (пара) предпочтительно осуществлять через отверстия в стенке патрубка со сверх- критическим перепадом давления.55 При быстронарастающем фронте ударнойволны (харвктерное время, нарастания давления гораздо меньше времени срабатывания мембраны) пузырьковая завеса содергде Р - амплитуда ударной волны дозавесы (в жидкости) беэ пузырьков; р Г(Ре-")Р ас сд. где р- скорость звука жидкости безпузырьков;д. - объемная доля пузырьков;Р - давление в защищаемой системе.Если пузырьковая газовая завеса содержит растворимый газ или пар жидкости, то радиус пузырьков лежит в интервале от 0,1 до 1 мм и определяется соотСуммарный объем пузырьков газовойзавесы определяется из соотношения Ч=1 фгде Ч,. - суммарный объем пузырьковгазовой завесьцАсечение пвтрубкв;д - ширина пузырьковой завесы внаправлении воздействия гидроудара;д, - объемная доля пузырьков, которая может изменяться преимущественно от 0,01 до0,05.Протяженность пузырьковой газовой завесы, в направлении гидравлического удара, воздействующего на мембрану, определяется соотношением1 о ооФ 1 -5 ММ жит газ, нерастворимый в рабочей среде защищаемой системы, при этом размеры пузырьков газа определяются из соотношения.Суммарный объем пузырьков определгется гз уравненияЧ = АФ 4. , гдето лежит в интервале от 0,01 до 0,05, а протяженность пузырьковой газовой за-, весы в направлении гидравлического удара, воздействующего на мембрану, опре О деляется из соотношения1й(ф у ре - роЯ сд ( д) Вгде Ро - давление перед ударной Родной,- необходимое время нарастаниядавления во фронте ударной волны, равное времени срабатывания предохранительной мембраны э 20Технико-зкономический эффект от использования газовой завесы заключаетсяв том, что благодаря повышению чувствительности мембраны к гидроударам снижаются требования к прочности и металлоемкости оборудования, ресурс их работыувеличивается,где 3, - обьемная для пузырьков растворимого газа, которая изменяется335в интервале от 0,01 до 0,5.3, Устройство по пп. 1 и 2, о т л ич а ю щ е е с я тем, что в патрубке перед мембраной установлен распылительгаза, выполненный в виде диска для попукольца из пористого материала, которыйсообщен с независимой емкостью, содержащей газ под заданным давлением,4. Устройство яо пп. 1 и 2, о т л ич а ю щ е е с я тем, что патрубок защищаемой емкости снабжен кожухом, образующим с ним Полости наддува и полость приема газа, связанную через на сос с независимой емкостью. Ю5, Устройство пп. 1 - 4, о т л ич а ю ш е е с я тем, что отверстия ила поры, через которые истекает газ, имеют диаметр, равный 0,9-1,0 диаметра 35пузырька газовой завесы. 6. Устройство по пп,1-5, о т л ич а ю ш е е с я тем, что оно снабжено сборником пузырьков, выполненным в вяформула изобретения 1. Предохранительное устройство, содержащее разрушающуюся при заданном давлении мембрану, установленную на патрубке, сообщающем защищаемую систему сосбросной, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия срабатывания и чувствительности устройства патрубок между мембраной и зашиша мым аппаратом содержит завесу иэ пузырьков газа, нейтрального к рабочей среде, например, азота, при этом размер радиуса пузырьков определяется соотноазением где Рэ - радиус пузырьков нерастворимого газа; - объемная доля пузырьков газа которая. изменяется. преимущественно в интервале 0,01- 0,05, причем протяженность пузырьковой завесы в направлении гидравлического удара, воздействующего на мембрану, определяется из соотношенияР Р0) Ь) 1 й 6где Рй - давление на фронте ударной, волны;Р, - давление перед фронтом ударной волны;р - плотность жидкости;Т - допустимое время нарастаниядавления во фронте ударной волны в завесе, равное временисрабатывания предохранительного устройства.2. Уг".тройство по и. 1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что пузырьковая завесасодержит газ, растворимый в рабочей среде, защищаемого аппарата, например, углекислый газ, при этом радиус пузырьков газа определяется соотношением где Б - радиус пузырьков растворимого газатеплопроводность жидкой рабочей среды,С к - теплоемкость жидкости а протяженность пузырьковой завесы в направлении гидравлического удара, воздействующего на мембрану, определяется соотношением:8 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР7 М 651 де тонкостенной оболочки конической или цилиндрической формы, полость которой сообщена через насос с независимой емюсть 30 еавитель И. Шеве ЛБокшан Корре дактор А. Шандор Техре атис кое иаб., д. 4 Филиал ППП Патент, г. Ужго ул. П, 4 каз 8044/59 Тираж 1009 ВНИИ ПИ Государственного комитет по делам изобретений и открыты 3035, Москва, Ж, Раушская