Страница 119

Рис. 5.4. Линзовый зажим разрывной мембраны:

1 — мембрана; 2 — коническая шайба; 3 — торцы сбросной магистрали;

4—соединительные фланцы

Рис. 5.5. Взрывной клапан с наружными периферийными пружинами:

/—защищаемый сосуд; 2—запорный диск; 3—пружина; 4—кольцо; 5—штанга

Достоинством предохранительных мембран является предельная простота их конструкции, что характеризует их как самые надежные из всех существующих средств взрывозащиты. Кроме того, мембраны практически не имеют ограничений по пропускной способности. Существенным недостатком предохранительных мембран является то, что после срабатывания защищаемое оборудование остается открытым, это, как правило, приводит к остановке технологического процесса и к выбросу в атмосферу всего содержимого аппарата. При разгерметизации технологического оборудования нельзя исключить возможность вторичных взрывов, которые бывают обусловлены подсосом атмосферного воздуха внутрь аппарата через открытое отверстие мембраны.

Использование на технологическом оборудовании взрывных клапанов дает возможность устранить эти негативные последствия, так как после срабатывания и сброса отверстие вновь закрывается и таким образом не вызывает необходимости немедленной остановки оборудования и проведения восстановительных работ. К недостаткам взрывных клапанов следует отнести их большую инерционность по сравнению с мембранами, сложность конструкции, а также недостаточную герметичность, ограничивающую область их применения (они могут использоваться для взрывозащиты оборудования, работающего при Нормальном давлении).

Широко используются разрывные мембраны, изготовляемые из тонколистового металлического проката. Конструктивное оформление узла зажима мембраны может быть различным (шип — паз, конический или линзовый зажим, см. рис. 5.4).

При нагружении рабочим давлением мембрана испытывает большие пластические деформации и приобретает ярко выраженный купол, по форме очень близкий к сферическому сегменту. Чаще сего куполообразную форму мембране придают заранее при изготовлении, подвергая ее нагружению давлением, составляющим около 90 % разрывного. При этом фактически исчерпывается почти весь запас пластических деформаций материала, поэтому еще больше увеличивается быстродействие мембраны.

Разрывное давление Рс такой оболочки (давление срабатывания мембраны)

Рс = 2Δ0sврR (5.1)

где Δ0 —толщина материала мембраны; sвр —временное сопротивление материала при растяжении (предел прочности); R — радиус купола. Минимальный (на пределе разрыва мембраны) радиус купола , где d — относительное удлинение при разрыве.

Для определения времени полного раскрытия сбросного отверстия мембран можно использовать соотношение:

0,75о — для разрывных мембран со сплошным куполом;

t0 = 0,500о —для разрывных мембран с прорезями;

1,650д —для хлопающих мембран,

где ; D и Δ0 —соответственно рабочий диаметр мембраны и толщина металлопроката, из которого изготовлена мембрана; r — плотность материала мембраны, кг/м . Наиболее распространенным средством защиты технологического оборудования от взрыва являются предохранительные клапаны (см. рис. 5.5). Однако и они имеют ряд существенных недостатков, в основном определяющихся большой инерционностью подвижных деталей клапанов.

Расчет и подбор предохранительного клапана заключается в определении количества газа (жидкости), вышедшего из сосуда, аппарата, и площади проходного сечения предохранительно устройства, а также расчете времени истечения при заданном конечном давлении Давление Рmах в защищаемой емкости не должно превышать значение указанных ниже:

Рр , Мпа Рmax , МПА

< 0,3 < Рр + 0,05

< 6,0 < 1,15 Рр

> 6,0 < 1,1 Рр

Согласно ГОСТ 12.2.085—82 при расчете массового расхода М газа через предохранительное устройство необходимо использовать выражения

; для жидкости , где А и F—коэффициент расхода и площадь сечения устья сбросного отверстия, м2; Xi—плотность рабочей среды в сосуде или аппарате, кг/м3; Р' и Рi — абсолютные давления, Па, соответственно в устье сбросного отверстия и сосуде или аппарате; комплекс

Для .подбора предохранительного клапана или мембраны необходимо по заданному массовому расходу, который определяется как максимальный аварийный расход среды, определить площадь проходного сечения клапана.