Мембранное предохранительное устройство

Союз Советскик Социапистических Республик(51)М. Кл. Г 16 К 17/16 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий) МЕМБРАННОЕ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВ с ые пов плос.ическимО Изобретениетроению.Известно предохранительное устройство,состоящее из хлопающей куполообразной мембраныприжимных колец и неподвижного ножа с радиальными, криволинейно изогнутыми лезвиями, причем форма режущих лезвий является зеркальным отражением геометрической формы мембраны до начала ее срабатывания и они установлены так, что мембрана соприкасается со всеми лезвиями по всей их поверхности .одновременно 13.Недостатком этого устройства является то, что лезвия, криволинейно изогнутые по форме мембраны, не могут обеспечить разрезания мембраны при малой энергии хлопка.Известно предохранительное устройство, содержащее хлопающую предохранительную мембрану, узел крепления и двухлеэвийный нож треугольной формы двустороннего действия 23.Устройство с такой геометрией и расположением ножей не обеспечивает равномерного и полного разрезания мембраны и соответственно полного раскрытия проходного сечения сброс- ного канала. Цель изобретения, - повышениеэксплуатационной надежности предохранительных устройств с хлопаю щими мембранами и расширение области их применения, особенно прималой энергии хлопка.Указанная цель достигается тем,что режущая кромка выполнена с переменной кривизной в плоскости ножа,причем угол ее пересечения с окружностями, проходящими через линиюзащемления мембраны и лежащими вплоскости лезвий равен углу т ,кром.ка ножа наклонена к плоскости основания мембраны под углом 1, приэтом на кромках ножей выпоЛненыдополнительные зубцы, вершины которых расположены на общей сферической поверхности, опирающейся на ли О нию защемления мембраны и проходящейчерез центральный прокалывающийзубец.оврлино осл Ножи. переменной кривизны и однеменного резания могут изготавваться по шаблонам форму щабло в предварительно рассчитывают п едующему алгоритмуПоследовательные осреднен жения мембраны при хлопке сти ножа задаются параметрсемейством окружностей, проходящих через две фиксированные точки(точки закрепления мембраны)г(г,"о,Н)= Н+Р(Н)-Н Г -(Н)=0,гдеи г - осевая и радиальные координаты цилиндрическойсистемы координатН - текущая высота куполамембраныН - начальная высота купола1(Фн. - текущий средний радиусЧ мембраны.За единицу масштаба выбран диаметр мембраны (точки закрепленияпри г =1/2),Уравнение задающее форму режущей кромки ножа, имеет видд Ь(г) 1 7 (1/4 11- Г )6 14 Н" -4 1 с ) Г Ъ где у(г) - угол резания.Отрицательный угол резания соответствует участку ножа между зубцом и центром, если зубец расположен не по центру мембраны (нож с несколькими зубцами), 25Это уравнение имеет только численное решение, однако в случае 1 ) 1, "= 7(постоянный малый угол, резания) для малоподъемной (пологой) мембраны имеется следующее приближенное решениеУ 4 Г(16 г 1 й Г ъ(г): 1 1/+-г Ф(гT -Я х - Я 1/4- г ,1 П-Г 1 ДГ / 35 здесь Ь ,г - координаты острия зубца,Угол резания " определяется из уравнения(1 Д-,1 Л.+ Г,где Н - начальная высота куполаОмембраны;6 Ог - координаты острия зубца;г - безразмерный рациус преПдельного резания (степеньраскрытия ) мембраны,На фиг, 1-7 приведены возможныеварианты устройства.На фиг.1 изображено предохранительное устройство с крестообразнымножом переменной кривизны со среднимуглом резания 30.Устройство содержит предохранительную хлопающую мембрану 1, коль,ца для эащемления мембран 2 и 3(нижнее и верхнее), радиальный нож 4 срежущими кромками 5 и одним центральным зубцом 6,Устройство работает следующимобразом, 65 При опасном повышении давленияв защищаемом аппарате мембрана 1теряет устойчивость и выворачивается (хлопает), стремясь занять положение, являющееся зеркальным отражением начальной формы мембраны.Осредненные по реализациям последовательные положения мембраны прихлопке указаны на чертеже пунктиром, В процессе прохлопыванияцентральная часть мембраны встречается зубцом б, прокалывается и начинает резаться лезвиями 5 ножей 4, .начиная от.центра (от зубца) по,направлению к периферии,На фиг.2 приведено устройствос уменьшающимся к периферии угломрезания, обеспечивающим более пол ное разрезание мембраны, Угол резания в центре мембраны - 40 о,на краевогл участке он падает до 2,Более эффективный путь обеспечения полного разрезания мембраны принизкой энергии хлопка заключаетсяв увеличении угла резания благодарянескольким зубцам, расположеннымнапротив центрального участка мембраны.На фиг.3 изображено устройствос ножами постоянного угла резания ис односторонней заточкой лезвий.Исполнение ножей разборное. Для обеспечения нормального разрезания мембраны при низкой энэргии хлопка лезвие, примыкающее к ножу с центральным зубцом с неэаточенной стороны,имеет дополнительный зубец (устройство с двумя зубцами).На фиг.4 представлено исполнениеустройства с постоянным углом резания, равным 30 , с двумя зубцамина центральном участке каждого радиального ножа (на чертеже приведенвариант с двумя перпендикулярныминожами, но возможно и большее количество ножей, пересекающихся в центре) . Здесь разрезание начинается назубцах,а заканчивается на перифериив центре мембраны,Устройство, изображенное на фиг.4,имеет еще одно важное преимущество -удобство разборного исполнения ножевого узла, что обеспечивает возможность его переточки при замене илиревизии мембран и, тем самым, продления срока службы всего устройства.Если ножи имеют зубец в точке пересечения лезвий, изготовить их раэборными представляется возможнымтолько в случае, если зубец выполнен на одном из ножей, а лезвиевторого, перпендикулярного, не проходит выше зубца (при односторонней заточке лезвий возможно вывести лезвие с незаточенной стороны ножа с зубцом непосредственно в зубец), Следствием этого будет затрудненное разрезание мембраны приподнятым лезвием.Кроме того, ножи с несколькими (например двумя) зубцами на каждом лезвии обеспечивают более полное разрезание мембран при большом постоянном угле резания.На фиг.5 изображено устройство с большим постоянным углом резания ("40 ). Работает устройство аналогично устройству на фиг.1. Увеличение угла резания обеспечивает раскрытие мембраны при меньших энергиях хлопка, однако в этом случае при постоянном угле резания уменьшается полнота раскрытия мембраны, Уменьшение угла резания к периферии обеспечивает более полное раскрытие, но только при дос таточной энергии хлопка.Увеличить раскрытие мембраны при низких энергиях хлопка можно, применив ножи с несколькими зубцами на центральном .участке ножей (фиг.б), 20 Здесь нож с тем же углом резания, что и на фиг.5, но с четырьмя зубцами на каждом лезвии, обеспечивает практически полное раскрытие мембраны при минимальной энергии хлоп-. 2 ка. Режущая кромка между зубцами на центральном участке может быть приближенно заменена прямолинейной режущей кромкой.На фиг.7 в аксонометрии изображен ножевой узел в разборном исполнении. Устройство имеет три зубца в централь. ной части ножей. Заточка ножей односторонняя.Все приведенные исполнения устройства обеспечивают надежное разрезание мембраны при низкой энергии хлопка, а также при потере устойчивости мембраны без резко выраженного хлопка, когда рабочей средой в защищаемой системе является жид кость и мембрана после потери устой. чивости ложится на ножи в квазистатическом режиме.45Формула изобретения1, Мембранное предохранительноеустройство, содержащее хлопающуюкуполообразную мембрану, верхнее инижнее зажимные кольца и неподвижнь;й 50крестообразный нож с радиальными лезвиями и центральным прокалывающим зубцом, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности и расширенияобласти применения, особенно прималых перепадах давления, режущаякромка выполнена с переменной кривизной. в плоскости ножа, причем уголее пересечения с окружностями, проходящими через линию защемлениямембраны и лежащими в плоскостилезвий равен углу резания Т, которыйопределяется из соотношенияьо1 и- ч 1 и где Н- начальная высота куполамембраны;Ь ,го - координаты острия зубцаг- безразмерный радиус предельного разрезания(степень раскрытия)мембраны.2. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что для обеспечения оптимального угла резания,кромка ножа наклонена к плоскостиоснования мембраны под углом Аудовлетворяющим уравнению3 - фЬ -г -11/1- Ф О-Ф 1 ( 7 ггде и и г - осевая и радиальная координаты цилиндрической системы координат;угол резания.3. Устройство по пп.1 и 2, о т -л и ч а ю щ е е с я тем, что накромках ножей выполнены дополнительные зубцы, вершины которых расположены на общей сферической поверхности, опирающейся на линию защемления мембраны и проходящей черезцентральный прокалывающий зубец.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 434212, кл. Р 16 К 17/40, опублик.1971,2. Патент США Р . 3294277,кл. 220-89, опублик. 1966.892089 иг 7 Составитушева Техред И ь И.шевелькоайду Коррект П дак Эакаэ Тиражударствеизобрета, Ж,но од Фили ал ППП "Патент" , г, Ужгород, ул. Проектная,11190/54 ВНИИПИ Го по делам 13035, Моск