×
20.02.2016
216.014.ced7

Результат интеллектуальной деятельности: ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНОЕ МЕМБРАННОЕ УСТРОЙСТВО

Вид РИД

Изобретение

№ охранного документа
0002575186
Дата охранного документа
20.02.2016
Аннотация: Изобретение относится к области машиностроения и может быть преимущественно использовано в предохранительных устройствах мембранного типа. В корпусе предохранительного мембранного устройства размещены разрывной элемент и сильфонный привод, включающий в себя шток, сильфон, подпружиненный фиксирующий механизм расцепляющегося типа. Разрывной элемент выполнен в виде мембранного узла, состоящего из соединенных кольцевой фасонной мембраной неподвижной части, герметично соединенной с корпусом, и подвижной части, выполненной в виде стакана, имеющего в бортовой части продольные прорези и цилиндрическую ножевую поверхность в донной части. В противоположном от мембраны конце обе части выполнены взаимодействующими друг с другом посредством конического бурта стакана и внутренней конической поверхности неподвижной части. К нижней плоскости донной части стакана прикреплен ограничитель с осевым зазором по отношению к нижнему торцу нижней резьбовой втулки неподвижной части мембранного узла. Во внутреннюю расточку стакана входит запирающая втулка. Кинематическая связь штока с запирающей втулкой осуществлена за счет установки во втулку штифтов, входящих в паз штока. Осевой зазор между торцами штока и запирающей втулки превышает ход штока, необходимый для срабатывания сильфонного привода. Изобретение направлено на разгрузку мембраны от действия давления среды предохраняемой системы. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано преимущественно в предохранительных устройствах мембранного типа, работающих при высоких параметрах предохраняемой среды и высоких требованиях по надежности, например, в атомных энергетических установках для защиты от превышения давления систем с потенциально опасной средой.

Необходимость применения предохранительных мембранных устройств (далее по тексту - УПМ) в атомных энергетических установках обусловлена жесткими требованиями по герметичности защищаемого контура по отношению к внешней среде, точности срабатывания и надежности в работе.

Известны разрывные мембраны прямого действия, срабатывающие непосредственно от усилия, развиваемого давлением предохраняемой среды мембранного устройства (SU 1213300 F16K 17/16, опубл. 23.02.1986 г., SU 1057733 F16K 17/16, опубл. 30.11.1983 г., SU 1569494 A1 F16K 17/16, опубл. 07.06.90 г., US 4,819,823 F16K 17/40, опубл. 11.04.1989 г., US 4,830,052 F16K 17/40, опубл. 16.05.1989 г.).

Существенными недостатками, ограничивающими применение данных конструкций в рассматриваемой области техники являются: невозможность использования при высоких уровнях давления предохраняемой системы, недостаточная точность срабатывания, невозможность определения фактического давления срабатывания без обрыва мембраны, невозможность блокирования при проведении гидроиспытаний полости предохраняемой среды и невозможность проведения гидроиспытаний замембранной полости.

Известны предохранительные мембранные устройства, в которых применена куполообразная мембрана, имеющая два устойчивых состояния, которая является техническим средством, реагирующим на уровень давления в предохраняемой системе и приводящим в действие внешний силовой привод для разрушения основной мембраны (RU 2219406 С2 F16K 17/14, опубл. 20.12.2003 г., RU 2220348 С2 F16K 17/14, опубл. 27.12.2003 г.). В данной конструкции обеспечивается дискретный характер срабатывания, но недостатки, описанные выше, распространяются и на эти конструкции, кроме того, использование внешнего привода противоречит базовым принципам, действующим в атомной энергетике.

В предохранительном клапане с разрушаемой мембраной по а.с. СССР № SU 1576761 A1 F16K 17/16, опубл. 07.07.1990 г. мембрана выполняет двоякую роль: герметизация предохраняемого объема и роль чувствительного элемента, реагирующего на давление предохраняемой среды и приводящего в действие пружинный привод разрушения мембраны. Данная конструкция позволяет производить прямую настройку на давление срабатывания, обеспечивает требуемую точность срабатывания, однако мембрана в ней не защищена от циклических нагружений мембраны при нормальной работе вследствие колебания величины давления предохраняемой среды, что снижает ее надежность. Кроме того, срезание мембраны осуществляется не усилием, развиваемым предохраняемой средой, а пружиной, что также противоречит поставленным задачам. По этим причинам данное конструктивное решение не может быть принято.

Мембранное предохранительное устройство по патенту РФ №2214543 С1 F16K 17/16, опубл. 20.10.2003 г. освобождает мембрану от циклических нагружений мембраны при нормальной работе вследствие колебания величины давления предохраняемой среды, однако величина давления срабатывания в этой конструкции определяется усилием обрыва контрольного стержня (штифта), которое зависит от фактических механических характеристик металла и допусков на изготовление. Это относится также и к предохранительному устройству для сосуда давления по патенту РФ №2272207 F16K 17/14, опубл. 20.03.2006 г.

Наиболее близким аналогом предлагаемой конструкции, являющимся ее прототипом, является предохранительный клапан по патенту РФ №1356631 F16k 17/14, опубл. 11.03.1986 г., в корпусе которого размещен нагруженный через опору шток, концентрично которому установлен соединенный своими торцами со штоком и корпусом сильфон, передающий давление рабочей среды через шток на разрывной элемент с ослабленным сечением, и на внутренней поверхности корпуса выполнена расточка, опора пружины выполнена в виде стакана, дно которого соединено со штоком, а наружная поверхность его венца снабжена коническим буртом, причем механизм разгрузки пружины выполнен в виде радиально установленных и заключенных в сепаратор цилиндрических или призматических элементов, торцы которых наклонены под углом к образующей и контактируют соответственно с буртом венца стакана и стенкой корпуса, а пружина своим торцом оперта на сепаратор.

Данная конструкция удовлетворяет требованиям по гарантированной герметичности предохраняемого контура до момента срабатывания, по точности срабатывания, по возможности настройки и регулирования давления срабатывания, по обеспечению возможности проверки работоспособности при эксплуатации.

Однако пропускная способность этой конструкции ограничена диаметром отверстия обрываемого стержня, большие величины расходов она не может обеспечить.

Целью изобретения с учетом высокого уровня давления в основных циркуляционных контурах атомных энергетических установок является разгрузка мембраны от действия давления среды предохраняемой системы, позволяющая применять тонкостенные оболочки в качестве материала для полнопроходной мембраны, а также разгрузка от действия давления со стороны полости сброса, позволяющая обеспечить возможность проведения гидроиспытаний замембранной полости в процессе работы установки с целью проверки герметичности мембраны в процессе эксплуатации УПМ.

Поставленная цель достигается тем, что в известном предохранительном мембранном устройстве, в корпусе которого размещены разрывной элемент и взаимодействующий с ним сильфонный привод, включающий в себя шток, сильфон, соединенный с корпусом и штоком, подпружиненный фиксирующий механизм расцепляющегося типа, разрывной элемент выполнен в виде мембранного узла, состоящего из соединенных кольцевой фасонной мембраной неподвижной части, герметично соединенной с корпусом, и подвижной части, выполненной в виде стакана, имеющего в бортовой части продольные прорези и цилиндрическую ножевую поверхность в донной части, в противоположном от мембраны конце обе части выполнены взаимодействующими друг с другом посредством конического бурта стакана и внутренней конической поверхности неподвижной части, а к нижней плоскости донной части стакана прикреплен ограничитель с осевым зазором по отношению к нижнему торцу нижней резьбовой втулки неподвижной части мембранного узла, обеспечиваемым запасом по упругости мембраны в осевом направлении, во внутреннюю расточку стакана входит запирающая втулка, а кинематическая связь штока с запирающей втулкой осуществлена за счет установки во втулку штифтов, входящих в паз штока, а осевой зазор между торцами штока и запирающей втулки превышает ход штока, необходимый для срабатывания сильфонного привода.

Профиль кольцевой фасонной мембраны образован коническим участком, преходящим в плоские участки со скруглениями в переходах.

Неподвижная часть мембранного блока выполнена в виде двух свинченных между собой цилиндрических резьбовых втулок, причем верхняя втулка ввинчена в корпус и заваривается усиковым сварным швом, а нижняя втулка ввинчена в верхнюю втулку до упора в ее торец через плоский участок мембраны.

В верхней части запирающей втулки предусмотрен бурт, нижний торец которого в исходном состоянии устройства оперт на торец резьбовой втулки, ввинченной в крышку.

Верхняя граница паза штока выбрана из условия обеспечения на пружине усилия предварительного затяга, обеспечивающего неподвижность элементов механизма при рабочих режимах работы.

На фиг. 1-5 представлено схематическое изображение УПМ.

УПМ состоит из следующих основных составных частей: корпус 1, сильфонный привод 2, мембранный узел 3, соединительные и крепежные элементы.

Корпус 1 представляет собой цилиндрическое тело с внутренней рабочей полостью для предохраняемой среды. В корпусе 1 имеются верхний входной 4 и нижний выходной 5 патрубки, а также полость 6 в донной части для размещения подвижной части 7 мембранного узла 3 после срабатывания УПМ. Для герметичного соединения корпуса 1 с крышкой 10 предусмотрены необходимые пристыковочные элементы.

Сильфонный привод 2 выполняет функцию чувствительного механизма, реагирующего на давление в предохраняемой системе и вырабатывающего при недопустимом росте давления дискретный силовой рабочий импульс для срабатывания УПМ.

В состав сильфонного привода 2 входят крышка 10, шток 8, сильфон 9, подпружиненный фиксирующий механизм расцепляющегося типа 11, запирающая втулка 17.

Сильфон 9 герметично соединен с нижней частью штока 8 и крышкой 10. Совместно с корпусом 1 и крышкой 10 сильфон 9 замыкает рабочую полость 6 корпуса 1, находящуюся под давлением предохраняемой системы.

Подпружиненный фиксирующий механизм расцепляющегося типа 11 выполнен, например, в виде радиально установленных и заключенных в сепаратор 12 толкателей 13, торцы которых наклонены под углом к образующей и контактируют соответственно с конической поверхностью 14, предусмотренной на упоре 15, установленном на верхнем конце штока 8, и стенкой расточки крышки 10, а пружина 16 одним торцом оперта в сепаратор 12, а другим - в расточку крышки

Запирающая втулка 17 кинематически сочленена телескопическим соединением с нижним концом штока 8 с возможностью относительного осевого перемещения.

Кинематическая связь штока 8 с запирающей втулкой 17 осуществлена за счет установки в запирающую втулку 17 штифтов 18, входящих в паз штока 8, причем осевой зазор В между торцами штока 8 и запирающей втулки 17 превышает ход штока 8, необходимый для срабатывания сильфонного привода 2.

Верхняя граница паза штока выбрана из условия обеспечения на пружине усилия предварительного затяга, обеспечивающего неподвижность элементов механизма при рабочих режимах работы.

В верхней части запирающей втулки 17 предусмотрен бурт 19, нижний торец 20 которого в исходном состоянии УПМ оперт на торец 21 резьбовой втулки 22, ввинченной в крышку 10, что обеспечивает ограничение захода запирающей втулки 17 в расточку мембранного узла 3 и, соответственно, минимизацию хода штока 8.

Мембранный узел 3, выполняющий функцию разрывного элемента, предназначен для обеспечения до момента срабатывания герметичности защищаемого контура.

В состав мембранного узла 3 входят фасонная кольцевая мембрана 23, неподвижная часть 24, подвижная часть 7 и ограничитель 29.

Профиль фасонной кольцевой мембраны 23 образован коническим участком, переходящим в плоские участки со скруглениями в переходах.

По внешнему контуру фасонная кольцевая мембрана 23 соединена сваркой с неподвижной частью 24, а по внутреннему контуру - с подвижной частью 7.

Неподвижная часть 24 мембранного блока выполнена в виде двух свинченных между собой цилиндрических резьбовых втулок, причем верхняя втулка 32 ввинчена в корпус 1 и заваривается усиковым сварным швом, а нижняя втулка 31 ввинчена в верхнюю втулку 32 до упора в ее торец через плоский участок мембраны, остающийся при срабатывании между торцами втулок 31 и 32. В верхней части втулки 32 предусмотрен участок с внутренней конической поверхностью.

Подвижная часть 7 мембранного блока выполнена в виде стакана 26, имеющего внутреннюю расточку, продольные прорези 27 в бортовой части и цилиндрическую ножевую поверхность в донной части. В противоположном от ножевой поверхности конце стакана имеется конический бурт, взаимодействующий с внутренней конической поверхностью верхней резьбовой втулки 32 неподвижной части 24 мембранного блока 3. К нижней донной поверхности стакана прикреплен ограничитель 29 с осевым зазором по отношению к нижнему торцу нижней резьбовой втулки 31 неподвижной части 24 мембранного узла 3, обеспечиваемым запасом по упругости мембраны в осевом направлении.

УПМ работает следующим образом.

При нормальной величине давления в предохраняемой системе сильфонный привод 2 находится в исходном состоянии, шток 8 и соединенная с ним посредством штифтов 18 запирающая втулка 17, упираясь буртом 19 в торец 21 резьбовой втулки 22, ввинченной в крышку 10, под действием пружины 16 находятся в нижнем положении, между торцами штока и запирающей втулки имеется осевой зазор В, необходимый для обеспечения срабатывания сильфонного привода 2 до начала перемещения запирающей втулки 17, запирающая втулка 17 находится внутри расточки стакана 26.

Осевое усилие предварительного затяга пружины 16 через сепаратор 12, толкатели 13, упор 15, шток 8, штифты 18, бурт 19 запирающей втулки 17 и резьбовую втулку 22 передается на крышку 10 и корпус 1, что обеспечивает неподвижность элементов сильфонного привода при рабочих колебаниях давления в предохраняемой системе и, соответственно, отсутствие износа механизма.

Радиальная составляющая усилия на коническом упоре 25 воспринимается цилиндрической поверхностью запирающей втулки 17, входящей в зацепление с мембранным узлом. Этим исключаются деформация ослабленных участков бортовой части стакана 26 в направлении к центру детали и блокирование УПМ от преждевременного срабатывания.

Осевое усилие от действия давления среды предохраняемой системы через упор конусовидной формы 18 замыкается на корпус 1, не нагружая мембрану 23.

При недопустимом росте давления в предохраняемой системе, под действием усилия давления среды на сильфон 9, шток 8 перемещается вверх, происходит срабатывание подпружиненного фиксирующего механизма расцепляющегося типа 11, шток 8, освободившись от противодействия пружины 16, резко перемещается вверх, зазор В между торцами штока 8 и запирающей втулки 17 выбирается, происходит подъем штоком 8 запирающей втулки 17 и выход ее из расточки стакана 26 подвижной части 7 мембранного узла 3, в результате чего рабочий участок стакана 26 под действием радиальной составляющей усилия, действующего на упор конусовидной формы 18, деформируется (ослабленные прорезями участки несущей детали - стакана 26 прогибаются к центру), что влечет за собой освобождение подвижной части 7 мембранного узла 3 от корпуса 1, прекращение разгрузки мембраны 23 от действия давления среды предохраняемой системы и, как следствие, - обрыв мембраны 23 и освобождение прохода.

Разгрузка мембраны 23 от действия давления со стороны полости сброса осуществляется за счет упора ограничителя 29 подвижной части 7 мембранного узла 3 в торец 30 нижней резьбовой втулки 31 неподвижной части 24 мембранного узла 3 в пределах допустимого прогиба мембраны 23, который обеспечивается профилем мембраны.

После срабатывания УПМ в обеспечение повторного использования УПМ необходимы срезка усикового сварного шва, соединяющего неподвижную часть 24 мембранного узла 3, извлечение ее из корпуса и монтаж нового мембранного узла.


ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНОЕ МЕМБРАННОЕ УСТРОЙСТВО
ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНОЕ МЕМБРАННОЕ УСТРОЙСТВО
ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНОЕ МЕМБРАННОЕ УСТРОЙСТВО
ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНОЕ МЕМБРАННОЕ УСТРОЙСТВО
ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНОЕ МЕМБРАННОЕ УСТРОЙСТВО
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 21-29 из 29.
10.05.2018
№218.016.4661

Парогенератор

Техническое решение относится к парогенераторам АЭС и барабан-сепараторам АЭС, ТЭС. Парогенератор, в верхней части в корпуса 1 которого расположено сепарационное устройство, а над теплообменными элементами размещен погружной перфорированный щит 3. Сепарационное устройство выполнено в виде...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002650442
Дата охранного документа: 13.04.2018
10.05.2018
№218.016.4e99

Клапан

Изобретение относится к области арматуростроения и может быть использовано в качестве запорных устройств в трубопроводах, работающих с потенциально опасной средой высоких параметров, например, в атомных энергетических установках. Технический результат, заключающийся в повышении надежности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002650919
Дата охранного документа: 18.04.2018
18.05.2018
№218.016.5235

Система аварийного расхолаживания ядерного реактора

Изобретение относится к системе аварийного расхолаживания ядерного реактора. В заявленной системе теплообменная поверхность аварийного контура выполнена из теплообменных элементов, аналогичных теплообменным элементам парогенератора. Теплообменные элементы расположены между теплообменными...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002653053
Дата охранного документа: 07.05.2018
29.05.2018
№218.016.5348

Регулирующее устройство

Группа изобретений относится к устройствам для регулирования расхода среды (воздуха). Регулирующее устройство включает шибер с поворотными лопатками, соединенными через передаточный механизм с приводами пассивного и активного принципа действия, кулачковую муфту, промежуточный силовой элемент....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002653845
Дата охранного документа: 15.05.2018
11.06.2018
№218.016.6086

Устройство для сборки или разборки фланцевых соединений

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для сборки и разборки резьбовых соединений. Устройство для сборки или разборки фланцевых соединений, включающих шпильки и гайки, содержит установленные на основании устройства для вытяжки шпилек с гидроцилиндрами и тягами с гайками. Каждое...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002657150
Дата охранного документа: 08.06.2018
25.01.2020
№220.017.f999

Клапан двухзапорный

Клапан двухзапорный предназначен для трубопроводной арматуры, работающей в составе энергетических установок, характеризующихся сложными условиями эксплуатации, высокими требованиями надежности и максимальными ограничениями массогабаритных характеристик, например, в составе атомных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002711797
Дата охранного документа: 23.01.2020
25.01.2020
№220.017.f9b6

Клапан предохранительный

Изобретение относится к арматуростроению и предназначено для использования в качестве предохранительного клапана периодического действия, допускающего многократные срабатывания и обратную посадку запирающего органа клапана с обеспечением требуемой степени герметичности до и после срабатывания в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002711798
Дата охранного документа: 23.01.2020
25.01.2020
№220.017.f9ee

Клапан двухзапорный

Клапан двухзапорный относится к арматуростроению, в частности к двухзапорным клапанам, работающим в составе энергетических установок, характеризующихся сложными условиями эксплуатации, высокими требованиями надежности, максимальными ограничениями массогабаритных характеристик, например в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002711796
Дата охранного документа: 23.01.2020
14.05.2023
№223.018.5689

Шаровой кран

Шаровой кран относится к области арматуростроения и может быть использован при выполнении работ по созданию ядерных энергетических установок для подводного энергетического комплекса, в установках с водо-водяными энергетическими реакторами в качестве локализующей арматуры второго контура, а...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002734989
Дата охранного документа: 27.10.2020
Показаны записи 11-19 из 19.
25.08.2017
№217.015.cb3e

Пенал для хранения отработавших тепловыделяющих сборок

Изобретение относится к атомной энергетике, в частности к устройствам для обращения с отработавшим ядерным топливом, а более конкретно к пеналам, в которых размещаются отработавшие тепловыделяющие сборки (ОТВС) или их части. В пенале для размещения дефектных ОТВС, содержащем тонкостенный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002620132
Дата охранного документа: 23.05.2017
26.08.2017
№217.015.d6a2

Контейнер для выгрузки отработавших тепловыделяющих сборок

Изобретение относится к атомной энергетике, в частности к устройствам для обращения с отработавшим ядерным топливом, а более конкретно к контейнерам, в которых размещаются отработавшие тепловыделяющие сборки (ОТВС). Контейнер для выгрузки отработавших тепловыделяющих сборок содержит шибер и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002622901
Дата охранного документа: 21.06.2017
26.08.2017
№217.015.ec1f

Система очистки и расхолаживания теплоносителя ядерного реактора

Изобретение относится к области атомной энергетики, к системам очистки и расхолаживания теплоносителя первого контура ядерного реактора. Система очистки и расхолаживания теплоносителя представляет собой циркуляционный контур, включающий корпус реактора с патрубками отбора и возврата...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002628093
Дата охранного документа: 17.08.2017
19.01.2018
№218.016.005d

Способ монтажа затвора шарового крана в корпус

Изобретение относится к арматуростроению, в частности к способу монтажа затвора шарового крана в цельный корпус с верхним разъемом крышки, и предназначено для использования в шаровой арматуре для атомных установок, а также на магистральных нефтепроводах, газопроводах, на предприятиях...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002629317
Дата охранного документа: 28.08.2017
19.01.2018
№218.016.0091

Теплообменный аппарат

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в теплообменных аппаратах, в частности, для установок с интегральным ядерным реактором. В теплообменном аппарате коллектор 2 подвода питательной среды выполнен в крышке 4. Центральная полость 5 соединена наклонными каналами...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002629306
Дата охранного документа: 28.08.2017
20.01.2018
№218.016.14ca

Распределительное устройство

Изобретение относится к области арматуростроения и может быть использовано для предохранения первого контура ядерных энергетических установок от повышения в них давления рабочей среды выше допустимого. Технический результат, заключающийся в защите первого контура атомных энергетических...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002635004
Дата охранного документа: 08.11.2017
20.01.2018
№218.016.1578

Клапан предохранительный

Изобретение относится к арматуростроению и предназначено для использования в качестве предохранительного клапана периодического действия, допускающего многократные срабатывания, в атомной энергетике, химической промышленности, энергетического комплекса. Предохранительный клапан содержит корпус...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002634999
Дата охранного документа: 08.11.2017
05.12.2018
№218.016.a37e

Двухзапорный клапан

Изобретение относится к области атомного энергетического машиностроения и может быть использовано в трубопроводах с потенциально опасной рабочей средой, работающих при высоких параметрах рабочей среды и высоких требованиях по надежности, например, в атомных энергетических установках. Целью...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002673922
Дата охранного документа: 03.12.2018
25.01.2020
№220.017.f9b6

Клапан предохранительный

Изобретение относится к арматуростроению и предназначено для использования в качестве предохранительного клапана периодического действия, допускающего многократные срабатывания и обратную посадку запирающего органа клапана с обеспечением требуемой степени герметичности до и после срабатывания в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002711798
Дата охранного документа: 23.01.2020
+ добавить свой РИД