Устройство предохранительное мембранное

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности к предохранительной арматуре, а именно к устройству предохранительному мембранному, предназначенному для использования на ядерных реакторах для обеспечения необходимого сброса массы парогазовой смеси при определенном давлении срабатывания.
Наиболее близким к заявляемой полезной модели является предохранительное мембранное устройство (патент RU 2569465, Российская Федерация, заявка RU 2014134593, заявл. 22.08.2014, опубл. 27.11.2015), содержащее хлопающую мембрану, закрепленную между двумя зажимными фланцами. Со стороны вогнутой части хлопающей мембраны напротив ее вершины закреплено нерабочими сторонами режущее средство. Это средство содержит четыре плоских ножа и два дополнительных ножа. Ножи равномерно расположены по окружности вокруг центральной оси хлопающей мембраны. Каждый нож выполнен в форме прямоугольного треугольника, больший катет которого имеет режущую кромку пилообразной формы. Другой катет снабжен двумя прямоугольными выступами для крепления в кольцевой проточке нижнего зажимного фланца и в соответствующем пазу стопорного прижимного кольца. В упомянутом прижимном кольце для этого выполнены пазы по числу ножей и крепежные отверстия на одной оси с крепежными отверстиями верхнего и нижнего зажимных фланцев. Данное устройство принято за прототип.
Недостатком прототипа является относительно высокий риск нарушения герметичности фланцевого соединения корпуса при исполнении устройства в угловом варианте, что обусловлено высокой нагрузкой на резьбовые детали фланцевого соединение.
Технической проблемой является необходимость разработки надежного и высокоэффективного предохранительного мембранного устройства в угловом исполнении
Технический результат состоит в уменьшении риска нарушения герметичности фланцевого соединения за счет снижения нагрузки на резьбовые детали.
Технический результат достигается тем, что в устройстве предохранительном мембранном, содержащем мембранный узел, включающий мембрану, закрепленную между двумя зажимными фланцами и предназначенную для разрушения под воздействием расчетного давления, согласно полезной модели в верхней части установлена крышка с боковыми отверстиями.
Крышка с боковыми отверстиями, расположенная в верхней части устройства, исключает прямое динамическое воздействие реактивной струи среды на днище крышки при резком раскрытии мембраны. Поток среды направляется через боковые отверстия в крышке. Количество и диаметр отверстий обеспечивает полную пропускную способность предохранительного устройства. Данное техническое решение позволяет избежать нарушения герметичности фланцевого соединения корпуса и колпака за счет снижения нагрузки на резьбовые детали фланцевого соединения.
Заявляемая полезная модель поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлено предохранительное мембранное устройство, вид сбоку, а на фиг. 2 - заявляемое устройство в разрезе, вид сверху.
На фиг. 1 и фиг. 2 изображены следующие элементы устройства: 1 - вставка; 2 - корпус; 3 - колпак; 4 - узел мембранный; 5 - прокладка; 6 - прокладка; 7 - патрубок входной; 8 - патрубок сброса; 9 - патрубок дренажный с заглушкой; 10 - табличка; 11 - шпилька 1; 12 - гайка 1; 13 - шпилька 2; 14 - гайка 2; 15 - шпилька 3; 16 - гайка 3; 17 - гильза преобразователя; 18 - заглушка.
Устройство предохранительное мембранное включает корпус 2, который выполнен в угловом исполнении и оснащен колпаком 3, а внутри него расположена вставка 1. Сверху на вставке 1 закреплен мембранный узел 4. В месте соединения вставки 1 и мембранного узла 4 установлена прокладка 5. В месте соединения колпака 3 и корпуса 2 также установлена прокладка 6. При этом колпак 3 соединен с корпусом 2 с помощью шпилек 15 и гаек 16. В нижней части корпуса 2 расположен входной патрубок 7, а с боковой стороны корпуса 2 расположен патрубок сброса 8. Также в нижней части корпуса 2 дополнительно расположен патрубок дренажный 9 с заглушкой. С наружной стороны корпуса расположена табличка 10 маркировочная. Мембранный узел 4 оснащен шпильками 11, 12, соединяющими фланцы мембранного узла. Также мембранный узел 4 оснащен шпильками 13 и гайками 14, соединяющими мембранный узел 4 с вставкой 1. Также корпус 2 оснащен гильзой 17 преобразователя и заглушкой 18.
Мембранный узел более подробно представлен на фиг. 3 (вид сбоку) и фиг. 4 (вид сверху в разрезе).
Мембранный узел содержит верхний 19 и нижний 20 фланцы, а также установленную над верхним фланцем крышку 21. Между фланцами 19, 20 закреплена мембрана 22. При этом фланцы закреплены между собой с помощью шпилек 23. Предпочтительно в качестве шпилек 23 используются шпильки M16×1,5. При этом на шпильки 23 накручены гайки 24 (предпочтительно гайки M16×1,5). При этом нижний фланец 20 оснащен шпильками 25 (предпочтительно шпильками Ml6), выступающими за пределы нижнего фланца 20. При этом со стороны вогнутой части мембраны 22 напротив ее вершины на расстоянии прогиба при ее срабатывании под воздействием расчетного давления к фланцу 19 прикреплены ножи 26. Режущая кромка ножей 26 выполнена под наклоном по отношению к поперечной горизонтальной плоскости устройства, при этом острие каждого ножа 26 расположено ближе всего к вершине купола мембраны 22. При этом мембрана 22 закреплена между фланцами 19, 20 с помощью крепежных элементов и пружинного кольца 27 (кольцевой части). Заявляемая полезная модель работает следующим образом.
При повышении допустимого (расчетного) давления, возникающего из-за воздействия газодинамической струи, мембрана 22 «схлопывается» и ее купол соприкасается с остриями ножей 26. Далее мембрана 22 равномерно просекается ножами 8, после чего от нее остаются лепестки, зажатые пружинным кольцом 27 и крепежными элементами, а избыточное давление высвобождается за счет сброса массы парогазовой смеси. При этом за счет крышки 21, расположенной в верхней части устройства, поток среды направляется через боковые отверстия в крышке 21, что исключает прямое динамическое воздействие реактивной струи среды на днище крышки.
Заявляемая полезная модель поясняется примером.
Для проверки эффективности срабатывания был собран образец заявляемого устройства в угловом исполнении. Данный образец был установлен в модель Т-образного участка трубопровода на специальном лабораторном стенде. Также данный стенд был оснащен системой контроля давления. Внутри замкнутого трубопровода путем контролируемого нагружения давлением сжатого воздуха была проверена эффективность срабатывания образца. В результате проведенных испытаний не было обнаружено значимого расхождения расчетного и фактически полученного давления срабатывания. Также после испытаний было изучено состояние фланцевого соединения, характеристики которого соответствовали состоянию до проведения испытаний (соединение осталось герметично).
Таким образом, заявляемая полезная модель представляет собой эффективное устройство предохранительное мембранное и обеспечивает уменьшение риска нарушения герметичности фланцевого соединения за счет снижения нагрузки на резьбовые детали.