Мембранное предохранительное устройство

Союз Советскик

Социапистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<н892089 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 09.10.78 (21) 2672628/25-08 с присоединением заявки No (5i)M. Кл.

F 16 К 17/16

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 231281. Бюллетень Hо 47

Дата опубликования описания 233.281 (53) УДК 621. 646 (088. 8) (72) Авторы изобретения

Н.Е.Ольховский, A.A.Òû÷êèí, О.П.Максимо (71) Заявитель (54) МЕМБРАННОЕ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к арматуростроению.

Известно предохранительное устройство,состоящее из хлопающей куполообразной мембраны„прижимных 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 (1 .

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 обеспечи вает равномерного и полного разрезания мембраны и соответственно полного раскрытия проходного сечения сбросного канала.

Цель изобретения . — повышение эксплуатационной надежности предохранительных устройств с хлопающими мембранами и расширение области их применения, особенно при малой энергии хлопка.

Указанная цель достигается тем, что режущая кромка выполнена с переменной кривизной в плоскости ножа, причем угол ее пересечения с окружностями, проходящими через линию защемления мембраны и лежащими в плоскости лезвий равен углу т,кромка ножа наклонена к плоскости основания мембраны под углом d, при этом на кромках ножей выпоЛнены дополнительные зубцы, вершины которых расположены на общей сферической поверхности, опирающейся на линию защемления мембраны и проходящей через центральный прокалывающий зубец.

Ножи. переменной кривизны н одновременного резания могут изготавливаться по шаблонам,, форму шаблонов предварительно рассчитывают по следующему алгоритму.

Последовательные осредненные положения мембраны при хлопке в плос- кости ножа задаются параметрическим:

89 2089 семейством окружностей, проходящих через две фиксированные точки (точки закрепления мембраны) г(АН)= (1+ (Н)-Н,) Г -р (Н)0 где h u r — осевая и радиальные координаты цилиндрической си ст емы коорди н ат;

Н вЂ” текущая высота купола мембраны>

Н вЂ” начальная высота купола „) 1/Ф вЂ” текущий средний радиус

QH мембраны.

За единицу масштаба выбран диа.метр мембраны (точки закрепления при r =1/2).

Уравнение„ задающее форму режущей кромки ножа, имеет вид

dS(r) t

1!4+1 "-- . -+ gt0r )" Г Н 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) . 25

Это уравнение имеет только численное решение, однако в случае Jtq yI <

<1, Я"= 0(постоянный малый угол резания) для малоподъемной (пологой) мембраны имеется следующее приближенное решение

1/4- Г („ g > (Щ г 1/1- i"ц II

Х "0 1/+ 0/ >%TÎ

1/4 г >,1/ L Г Я Г0 /)

35 здесь h,r — координаты остРия зубца.

Угол резания >" определяется из уравнения где Н вЂ” начальная высота купола

0 мембраны;

Ь0,г0 — координаты острия зубцар г — безразмерный рациус пре >>> дельного резания (степень раскрытия ) мембраны.

На фиг. 1- 7 приведены возможные варианты устройства.

На фиг.1 изображено предохранительное устройство с крестообразным ножом переменной кривизны со средним углом резания 30 .

Устройство содержит предохранительную хлопающую мембрану I, коль.ца для защемления мембран 2 и 3(ниж- Щ нее и верхнее), радиальный нож 4 с режущими кромками 5 и одним центральным зубцом б.

Устройство работает следующим образом. 65

При опасном повышении давления в защищаемом аппарате мембрана 1 теряет устойчивость и выворачивается (хлопает), стремясь занять положение, являющееся зеркальным отражением начальной формы мембраны.

Осредненные по реализациям последовательные положения мембраны при хлопке указаны на чертеже пунктиром. В процессе прохлопывания центральная 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 устройство с уменьшающимся к периферии углом резания, обеспечивающим более пол-ное разрезание мембраны. Угол резания в центре мембраны — 40о,на краевогл участке он падает до 2 .

Более эффективный путь обеспечения полного разрезания мембраны при низкой энергии хлопка заключается в увеличении угла резания благодаря нескольким зубцам, расположенным напротив центрального участка мембраны.

На фиг.3 изображено устройство с ножами постоянного угла резания и с .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 исполнение устройства с постоянным углом резания, равным 30, с двумя зубцами на центральном участке каждого радиального ножа (на чертеже приведен вариант с двумя перпендикулярными ножами, но возможно и большее количество ножей, пересекающихся в центре) . Здесь разрезание начинается на зубцах,а заканчивается на периферии в центре мембраны.

Устройство, изображенное на фиг.4, имеет еще одно важное преимущество— удобство разборного исполнения ножевого узла, что обеспечивает возможность его переточки при замене или ревизии мембр н и, тем самым, продления срока службы всего устройства.

Если ножи имеют зубец в точке пересечения лезвий, изготовить их раэборными представляется возможным только в случае, если зубец выполнен на одном из ножей, а лезвие второго, перпендикулярного, не проходит выше зубца (при односторонней заточке лезвий возможно вывести лезвие с неэаточенной стороны ножа с зубцом непосредственно в зубец) . Следствием этого будет затрудненное разрезание мембраны приподнятым лезвием.

892089

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 (f 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 достаточной энергии хлопка.

Увеличить раскрытие мембраны при низких энергиях хлопка можно, при-. менив 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-. р5 ка. Режущая кромка между зубцами на центральном участке может быть приближенно заменена прямолинейной режущей кромкой.

Hа фиг.7 в аксонометрии изображен ножевой узел в разборном исполнении.

Устройство имеет три зубца в центральной 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- ®О кость и мембрана после потери устойчивости ложится на ножи в квазистатическом режиме.

Формула изобретения

1. Мембранное предохранительное устройство, содержащее хлопающую куполообразную мембрану, верхнее и нижнее зажимные кольца и .неподвижнь.й 5Q крестообразный нож с радиальными лезвиями и центральным прокалывающим зубцом, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности и расширения области применения, особенно при малых перепадах давлейия, режущая кромка выполнена с переменной кривизной. в плоскости ножа, причем угол ее пересечения с окружностями, проходящими через линию защемления мембраны и лежащими в плоскости лезвий равен углу резания Т, который определяется из соотношения 90

1/4- Чъ 1/4- 00 где Н - начальная высота купола мембраны; и,ro - координаты острия зубца> г„„- безразмерный радиус предельного разрезания (степень раскрытия) мембраны.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что для обеспечения оптимального угла резания, кромка ножа наклонена к плоскости основания мембраны под углом d, удовлетворяющим уравнению 4 /

/л — + - -г2 7 г4

4 где h u r — 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 на кромках ножей выполнены дополнительные зубцы, вершины которых расположены на общей сферической поверхности, опирающейся на линию защемления мембраны и проходящей через центральный прокалывающий зубец.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 434212, кл. F 16 К 17/40, опублик.

19 71.

2. Патент США 9 . 3294277, кл. 220-89, огублик. 1966.

892089

Составитель И.Шевелько

Редактор С.Патрушева Техред И. Гайду Корректор М.Коста

Эакаэ 11190/54 Тираж 1009 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4