ВЗРЫВОЗАЩИТНОЕ УСТРОЙСТВО С РАЗРЫВНОЙ МЕМБРАНОЙ
EXPLOSION-PROOF DEVICE WITH BURSTING DISC

Изобретение относится к взрывозащитным устройствам и может быть использовано для взрывозащиты технологического оборудования в случае возникновения чрезвычайной ситуации (ЧС).
Наиболее близким техническим решением к заявленному объекту является взрывозащитное устройство по патенту РФ №2549751, F16D 3/04 (прототип), содержащее корпус клапана, теплоизолирующий и разрывной элементы, футерованный грузовой затвор, подвижно соединенный с корпусом клапана, который выполнен в виде нижней цилиндрической, средней конической и верхней цилиндрической частей, причем в нижней цилиндрической части размещен футерованный грузовой затвор, перекрывающий отверстие в корпусе защищаемого объекта, а в верхней цилиндрической части корпуса клапана размещен узел крепления разрывной мембраны.
Недостатком известного решения является сравнительно невысокая надежность из-за того, что гибкие связи крепления футерованного грузового затвора к корпусу взрывозащитного устройства, выполненные в виде ремней, работают рывками, с ударами, т.е. создают дополнительные динамические нагрузки на устройство в целом, что может привести к их поломке.
Технический результат - повышение эффективности и надежности защиты технологического оборудования от взрывов путем выполнения крепления футерованного грузового затвора к корпусу защищаемого объекта посредством направляющих стержней, что способствуют более надежному и мягкому (без рывков и ударов) центрированию затвора относительно сбросного отверстия.
Это достигается тем, что во взрывозащитном устройстве с разрывной мембраной, содержащем корпус, разрывной элемент мембранного типа, футерованный грузовой затвор, подвижно соединенный с корпусом защищаемого объекта, при этом корпус клапана выполнен в виде нижней цилиндрической, средней конической и верхней цилиндрической частей, причем в нижней цилиндрической части размещен футерованный грузовой затвор, перекрывающий отверстие в корпусе защищаемого объекта, а в верхней цилиндрической части корпуса клапана размещен узел крепления разрывного элемента мембранного типа, подвижное соединение футерованного грузового затвора с корпусом защищаемого объекта выполнено в виде по крайней мере трех направляющих стержней, средняя часть которых подвижно размещена во втулках, закрепленных в футерованном грузовом затворе, а нижний конец каждого из которых жестко соединен с корпусом посредством фланца, при этом на другом конце стержней закреплены упорные пластины, на которых закреплены взрывозащитные элементы взрывозащитного устройства, демпфирующие воздействие ударной взрывной волны, поступающей через отверстие диаметром Dy в корпусе защищаемого объекта, в случае возникновения ЧС, при этом корпус взрывозащитного устройства выполнен в виде нижней цилиндрической части, средней конической части и верхней цилиндрической части, причем в нижней цилиндрической части размещен футерованный грузовой затвор, перекрывающий отверстие диаметром Dy в корпусе защищаемого объекта, а к верхней цилиндрической части корпуса взрывозащитного устройства крепится узел разрывной мембраны с герметизирующей прокладкой посредством крепежных элементов, при этом футерованный грузовой затвор защищает корпус взрывозащитного устройства от прогорания в случае высокой температуры в защищаемом объекте, а между взрывозащитными элементами и футерованным грузовым затвором установлены быстроразрушающиеся под воздействием первичного импульса взрывной волны элементы, выполненные в виде втулок, охватывающих направляющие стержни, причем на быстроразрушающихся под воздействием первичного импульса взрывной волны элементах закреплены датчики системы оповещения начальной фазы ЧС, выполненные в виде тензорезисторов, сигналы с которых по линии связи поступают на тензоусилитель, а с него по линии связи - на блок системы оповещения начальной фазы ЧС.
На фиг. 1 изображен общий вид взрывозащитного устройства с разрывной мембраной и креплением футерованного грузового затвора к корпусу защищаемого объекта посредством направляющих стержней, на фиг. 2, 3 - варианты выполнения взрывозащитного элемента взрывозащитного устройства.
Взрывозащитное устройство (фиг. 1) с разрывной мембраной 7 устанавливается на корпусе 1 защищаемого объекта и содержит футерованный грузовой затвор 2, подвижно соединенный с корпусом 1 защищаемого объекта посредством по крайней мере трех направляющих стержней 10, средняя часть которых подвижно размещена во втулках 16, закрепленных в футерованном грузовом затворе 2, а нижний конец каждого из которых жестко соединен с корпусом 1 посредством фланца 11, при этом на другом конце стержней закреплены упорные пластины 12, на которых закреплены взрывозащитные элементы 13 взрывозащитного устройства, демпфирующие воздействие ударной взрывной волны, поступающей через отверстие 9 диаметром Dy в корпусе 1 защищаемого объекта, в случае возникновения ЧС.
Корпус взрывозащитного устройства выполнен в виде нижней цилиндрической части 3, средней конической части 4 и верхней цилиндрической части 5, причем в нижней цилиндрической части размещен футерованный грузовой затвор 2, перекрывающий отверстие 9 диаметром Dy в корпусе 1 защищаемого объекта. К верхней цилиндрической части 5 корпуса взрывозащитного устройства крепится узел разрывной мембраны 7 с герметизирующей прокладкой 6 посредством крепежных элементов 8. При этом футерованный грузовой затвор 2 защищает корпус взрывозащитного устройства от прогорания в случае высокой температуры в защищаемом объекте. Между взрывозащитными элементами 13 и футерованным грузовым затвором 2 установлены быстроразрушающиеся под воздействием первичного импульса взрывной волны элементы 14, выполненные в виде втулок, охватывающих направляющие стержни 10. В качестве материала втулок применяется фарфор, стекло типа «триплекс» и другие хрупкие материалы, прочность которых рассчитывается на первичный импульс взрывной волны. На быстроразрушающихся под воздействием первичного импульса взрывной волны элементах 14 закреплены датчики 15 системы оповещения начальной фазы ЧС, выполненные в виде тензорезисторов, сигналы с которых по линии связи 17 поступают на тензоусилитель 18, а с него по линии связи 19 - на блок 20 системы оповещения начальной фазы ЧС.
Разрывные мембраны изготавливают обычно из тонколистового проката пластичных металлов, таких как алюминий, никель, нержавеющая сталь, латунь, медь, титан, монель, а также асбеста и др. Применение асбеста оправдывается высокой температурой внутри оборудования, т.е. в случае взрывозащиты топок, печей и других высокотемпературных реакторов.
Взрывозащитное устройство с разрывной мембраной работает следующим образом.
Аварийное взрывное давление в защищаемом объекте воздействует на футерованный грузовой затвор 2 через отверстие 9 диаметром Dy в корпусе 1 защищаемого объекта. При этом футерованный грузовой затвор 2 приподнимается по направляющим стержням 10 и срабатывает система оповещения начальной фазы ЧС за счет быстроразрушающихся элементов 14. При взрывном давлении разрывная мембрана 7 также испытывает разрывные деформации и разрывается, тем самым обеспечивая полное раскрытие проходного сечения отверстия 9 диаметром Dy в корпусе 1 защищаемого объекта и выброс повышенного давления в атмосферу, что защищает объект от разрушения.
Для химической и других смежных отраслей промышленности, продукты которых и ценны и исключительно вредны для окружающей среды, условие полной герметичности следует рассматривать как приоритетное, в значительной мере определяющее область возможного их применения.
На фиг. 2 представлен вариант выполнения взрывозащитного элемента 13 взрывозащитного устройства.
Взрывозащитный элемент 13 взрывозащитного устройства (фиг. 2) выполнен в виде пакета тарельчатых упругих элементов 22, подвижно базирующихся на направляющих стержнях 10 и закрепленных на упорной пластине 12. Пакет тарельчатых упругих элементов содержит круглое основание 21, которое посредством по крайней мере двух штырей 23 подвижно расположено на стержне 10, при этом один конец штыря 23 жестко закреплен на упорной пластине 12, а другой входит с зазором в отверстие 24, выполненное в основании 21, и фиксируется посредством гайки 25. К нижней части основания 21 жестко и соосно ему прикреплен цилиндрический стакан 27 с полостью и отверстием, через которое с зазором проходит стержень 10. Стержень 10 подвижно входит внутрь втулки 16, установленной в футерованном грузовом затворе 2, и в полость цилиндрического стакана с отверстием, через которое с зазором проходит стержень 10. Полость цилиндрического стакана заполнена вибродемпфирующим материалом с жесткостью меньшей, чем жесткость пакета тарельчатых упругих элементов 22, например полиуретаном.
Пакет тарельчатых упругих элементов 22 расположен, с небольшим поджатием, между упорной пластиной 12 и круглым основанием 21. На внешней поверхности штыря 23, коаксиально и осесимметрично, установлена втулка 26 (фиг. 2) из быстроразрушающегося материала, например стекла типа «триплекс», которая выполняет дублирующую функцию «слабого звена» в системе безопасности и на которой также закреплен датчик в виде тензорезистора, входящий в систему оповещения начальной фазы ЧС (не показано).
Возможен вариант (фиг. 3), когда взрывозащитный элемент 13 взрывозащитного устройства выполнен в виде по крайней мере двух листовых рессор 29 и 30, один конец каждой из которой жестко закреплен на упорной пластине 12, а второй - на свободно размещенной на направляющем стержне 10 втулке 31, соосной стержню 10. Между упорной пластиной 12 и свободно размещенной на стержне 10 втулке 31, коаксиально стержню 10, установлена предохранительная втулка 28, выполненная из быстроразрушающегося материала, например стекла типа «триплекс».