Устройство для выравнивания давления и засов, используемый в устройстве
Изобретение относится к областям техники, в которых в аварийных ситуациях может возникнуть необходимость выравнивания давления по разные стороны газонепроницаемой перегородки, например, на атомных электростанциях и в химическом производстве. Устройство для выравнивания давления в смежных пространствах, разделенных перегородкой, включает встраиваемый в перегородку корпус, панель, герметизирующий элемент. Панель, выполненная в виде, по меньшей мере, одной створки, крепится на оси вращения створки, установленной в корпусе. Корпус снабжен держателем для фиксации створки в закрытом положении. Створка имеет засов, снабженный элементом регулирования усилия открывания створки, включающим упругий для скручивания элемент. Один конец упругого элемента жестко соединен с эксцентриком с пазом, являющимся ответной подвижной частью засова для держателя, таким образом, чтобы ось поворота эксцентрика проходила через упругий элемент. Другой конец упругого элемента вставлен в зажим с возможностью перемещения в зажиме. Эксцентрик установлен на створке с возможностью вращения вокруг оси вращения эксцентрика таким образом, чтобы в положении створки закрыто держатель для фиксации створки в закрытом положении располагался в пазу эксцентрика и препятствовал вращению створки вокруг ее оси вращения. Зажим крепится на створке с возможностью его перемещения по створке вдоль упругого элемента. В данном устройстве обеспечивается точность срабатывания при определенном заданном перепаде давления. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 2 ил.
Устройство для выравнивания давления применяется для быстрого выравнивания давления в смежных замкнутых объемах, разделенных газонепроницаемой перегородкой, в областях техники, в которых потенциально могут создаваться аварийные ситуации, приводящие к резкому изменению давления по любую сторону газонепроницаемой перегородки, что может привести к разрушению этой перегородки со всеми вытекающими последствиями, например разрушению, приводящему к последующему разрушению ограждающих замкнутый объем конструкций, что может привести к экологической катастрофе, в частности на атомных электростанциях или в химическом производстве.
Известно устройство для сброса давления, включающее раму и разрушаемую зону с линиями слабости разрыва (US 4787180 А, 29.11.1988). К недостаткам известного устройства следует отнести: большой, нерегулируемый разброс значений порога срабатывания устройства; значительное затенение проходных сечений устройства для истечения газов и паров при его срабатывании, что уменьшает скорость выравнивания давления; потенциальную возможность отрыва фрагментов устройства в момент срабатывания и их неконтролируемого перемещения в замкнутом объеме, что может приводить к нежелательным последствиям, т.к. скорости их свободного перемещения могут быть значительными. К недостаткам следует также отнести одноразовый характер использования известного устройства и срабатывание устройства для сброса давления только в одну сторону.
В качестве прототипа для устройства для выравнивания давления было выбрано устройство для сброса давления, включающее встраиваемый в перегородку корпус с панелью в виде створки, герметизирующий элемент и держатель для фиксации створки в закрытом положении (US 4276725 А, 07.07.1981). К недостаткам прототипа следует отнести большой, нерегулируемый разброс значений порога срабатывания устройства.
Большой нерегулируемый разброс значений порога срабатывания известных устройств обусловлен объективными причинами, связанными с естественным диапазоном разброса механических свойств материалов изготовления разрушаемой зоны и герметизирующего элемента.
Известен засов, включающий подвижный элемент, соединенный с упругим элементом (RU 2137895 С1, 20.09.1999). Недостатком этого засова является отсутствие возможности регулирования порогового усилия, необходимого для срабатывания засова на открывание створки.
В уровне техники не обнаружено засовов, используемых именно в устройствах для выравнивания давления.
Решаемая настоящим изобретением техническая задача состоит в том, чтобы создать устройство для выравнивания давления в смежных пространствах, разделенных перегородкой, при превышении давления с любой из сторон перегородки выше допустимого, многоразового использования, с регулируемым порогом срабатывания на определенный заданный перепад давления, обеспечивающее точность срабатывания, не превышающую 3% от установленного порога срабатывания. (Величина порога срабатывания определяется предельными допустимыми перепадами давления на разделенную перегородку, при которых разрушение перегородки заведомо невозможно).
Технический результат состоит в создании устройства для быстрого выравнивания давления в смежных замкнутых объемах, разделенных газонепроницаемой перегородкой, которое надежно срабатывает в узком, задаваемом и регулируемом диапазоне действующего давления с любой из сторон открытия устройства, позволяющего обеспечить надежное срабатывание при допустимых порогах газовой и паровой непроницаемости перегородки, при разумных затратах на изготовление проемов для устройства в перегородке и самого устройства при проектных авариях, в которых устройство может подвергаться резким перепадам давления и температуры, при этом устройство обеспечивает приемлемую скорость выравнивания давления, при которой скорость нарастания давления в одном из объемов заведомо не приведет к разрушению разделительной перегородки. А также в создании механизма, позволяющего регулировать усилие, необходимое для срабатывания устройства выравнивания давления.
Указанный технический результат в отношении устройства для выравнивания давления в смежных пространствах, разделенных перегородкой, достигаемая тем, что устройство, включающее встраиваемый в перегородку корпус, панель и герметизирующий элемент, причем панель, выполненная в виде, по меньшей мере, одной створки, крепится на оси вращения, установленной в корпусе, а корпус снабжен держателем для фиксации створки в закрытом положении, согласно изобретению створка снабжена засовом, снабженным элементом регулирования усилия открывания створки, включающим упругий для скручивания элемент, причем один конец упругого элемента жестко соединен с эксцентриком с пазом, являющимся ответной подвижной частью засова для держателя, таким образом, чтобы ось поворота эксцентрика проходила через упругий элемент, а другой конец упругого элемента вставлен в зажим с возможностью перемещения в зажиме, при этом эксцентрик установлен на створке с возможностью вращения вокруг своей оси таким образом, чтобы в положении створки закрыто держатель для фиксации створки в закрытом положении располагался в пазу эксцентрика и препятствовал вращению створки вокруг ее оси вращения, а зажим крепится на створке с возможностью его перемещения по створке вдоль упругого элемента.
Створка может быть дополнительно снабжена фиксирующим ее в открытом положении элементом, ответная часть которого расположена на встраиваемом в перегородку корпусе.
Сущность изобретения в отношении засова, используемого в устройстве для выравнивания давления, состоит в том, что засов включает подвижный элемент, соединенный с упругим элементом, и зажим, при этом подвижный элемент выполнен в виде эксцентрика с пазом, упругий элемент выполнен упругим для скручивания, причем один конец упругого элемента жестко соединен с эксцентриком таким образом, чтобы ось поворота эксцентрика проходила через упругий элемент, а другой конец упругого элемента вставлен в зажим с возможностью перемещения в зажиме.
В качестве упругого для скручивания элемента могут быть использованы металлическая пластина или торсион.
На фиг.1 схематично представлен общий вид устройства для выравнивания давления; на фиг.2 - то же, вид сверху.
Устройство для выравнивания давления включает корпус 1, выполненный из прочного материала, например листового металла в виде трубы прямоугольного сечения, в корпус 1 на оси 2 вмонтирована панель в виде поворотной створки 3. Зазор между створкой 3 и корпусом 1 в закрытом положении створки герметизируется по контуру створки герметизирующей пленкой 4, прижимаемой к внутренней поверхности корпуса таким образом, чтобы обеспечить первоначальный сдвиг створки в момент срабатывания устройства без дополнительного сопротивления сдвигу створки со стороны пленки. Для фиксации створки в закрытом положении в корпус 1 вмонтирован держатель 5. Держатель 5 выполнен в виде цилиндрического штыря. Эксцентрик 6 с пазом, являющийся ответной для держателя подвижной частью засова, снабжен поворотной петлей 7, закрепленной на створке 3. Упругий для скручивания элемент 8, выполненный, например, в виде торсиона, одним концом жестко соединен с эксцентриком таким образом, чтобы ось поворота эксцентрика проходила через упругий для скручивания элемент 8. Другой, свободный конец упругого для скручивания элемента вставлен в зажим 9, смонтированный на створке 3 с возможностью перемещения по створке 3 вдоль упругого для скручивания элемента 8. Створка 3 снабжена отверстием 10 для ее фиксации в открытом положении стопором 11, встроенным в корпус 1. В закрытом положении створки отверстие 10 герметизируется герметизирующей пленкой.
В устройстве для выравнивания давления вместо герметизирующей пленки для герметизации зазоров между створкой 3 и корпусом 1 может использоваться герметизирующий прилегающий элемент в виде упругой ленты, один край которой закреплен на створке 3, а второй прилегает к внутренней поверхности корпуса 1.
В устройстве для выравнивания давления в один корпус 1 может быть вмонтировано две створки 3, оси поворота 2 которых вмонтированы в корпус 1 у противоположных сторон корпуса. В этом случае необходимо герметизировать также зазор между створками.
Засов, используемый в устройстве для выравнивания давления, выполнен в виде эксцентрика с пазом 6, являющегося подвижным элементом засова, жестко соединенным с одним концом упругого для скручивания элемента 8 таким образом, чтобы ось поворота эксцентрика 6 проходила через упругий элемент 8, другой конец упругого элемента вставлен в зажим 9 с возможностью перемещения в зажиме.
Устройство для выравнивания давления и засов, используемый в устройстве для выравнивания давления, работают следующим образом.
Вариант с герметизацией зазора между створкой 3 и корпусом 1 пленкой.
Первоначально створка закрывается, при этом держатель 5 входит в зацепление с эксцентриком с пазом 6. Зазоры между створкой 3 и корпусом 1, а также отверстие 10 герметизируются пленкой 4. Зазоры герметизируются пленкой с образованием гофра таким образом, чтобы у створки 3 была возможность выхода из закрытого положения без потери герметичности и дополнительных усилий на натяжение герметизирующей пленки, т.е. устройство оставалось бы герметичным до выхода из зацепления держателя 5 и эксцентрика 6 за счет расправления гофра пленки. При возникновении разности давления по бокам створки силы разности давления воздействуют на нее, пытаясь открыть. От открывания створку удерживает эксцентрик с пазом 6, находящийся в зацеплении с держателем 5. При возникновении разности давления держатель 5 передает силу давления на эксцентрик 6, что приводит к закручиванию упругого для скручивания элемента 8 относительно оси поворота эксцентрика, проходящей через упругий для скручивания элемент 8. При достижении определенной, заранее установленной, разности давления угол скручивания достигает значения, при котором эксцентрик с пазом 6 и держатель 5 выходят из зацепления, и створка начинает процесс открывания. При этом герметизирующая пленка 4 натягивается и разрывается. Открытая створка фиксируется в открытом положении с помощью отверстия 10 и стопора 11.
Вариант с герметизацией зазора между створкой 3 и корпусом 1 герметизирующим элементом в виде упругой ленты.
Работа устройства аналогична работе по варианту с пленкой с тем отличием, что герметизирующий элемент в виде упругой ленты создает дополнительное сопротивление открыванию створки. Однако это дополнительное сопротивление автоматически учитывается при регулировании порога срабатывания устройства.
Регулирование порога срабатывания устройства для выравнивая давления осуществляется с помощью засова, используемого в устройстве для выравнивания давления, изменением длины упругого для скручивания элемента 8 посредством перемещения зажима 9 вдоль него, что приводит к изменению упругих свойств части упругого для скручивания элемента 8, расположенной между эксцентриком и зажимом. Регулирование порога срабатывания осуществляется экспериментально подбором соответствия нормированных усилий на открытие, прилагаемых к панели, и длиной части упругого для скручивания элемента между эксцентриком 6 и зажимом 9.
Предложенные изобретения позволяют получить следующие технические характеристики устройства для выравнивания давления:
1) Многоразовый характер использования устройства.
2) Срабатывание в узком - ±3% диапазоне превышения давления на любую из сторон створки.
3) Настройка узкого - ±3% диапазона срабатывания.
4) Затенение проходного сечения канала элементами конструкции после срабатывания (открытия) не более 4÷5%.
5) Отсутствие опасности заклинивания створки в результате ее деформации.
1. Устройство для выравнивания давления в смежных пространствах, разделенных перегородкой, включающее встраиваемый в перегородку корпус, панель и герметизирующий элемент, причем панель, выполненная в виде, по меньшей мере, одной створки, крепится на оси вращения створки, установленной в корпусе, а корпус снабжен держателем для фиксации створки в закрытом положении, отличающееся тем, что створка снабжена засовом, имеющим элемент регулирования усилия открывания створки, включающий упругий для скручивания элемент, причем один конец упругого элемента жестко соединен с эксцентриком с пазом, являющимся ответной подвижной частью засова для держателя, таким образом, чтобы ось поворота эксцентрика проходила через упругий элемент, а другой конец упругого элемента вставлен в зажим с возможностью перемещения в зажиме, при этом эксцентрик установлен на створке с возможностью вращения вокруг своей оси таким образом, чтобы в положении створки закрыто держатель для фиксации створки в закрытом положении располагался в пазу эксцентрика и препятствовал вращению створки вокруг ее оси вращения, а зажим крепится на створке с возможностью его перемещения по створке вдоль упругого элемента.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что створка снабжена фиксирующим ее в открытом положении элементом, ответная часть которого расположена на встраиваемом в перегородку корпусе.
3. Засов, используемый в устройстве для выравнивания давления, включающий подвижный элемент, соединенный с упругим элементом, и зажим, при этом подвижный элемент выполнен в виде эксцентрика с пазом, а упругий элемент выполнен упругим для скручивания, причем один конец упругого элемента жестко соединен с эксцентриком таким образом, чтобы ось поворота эксцентрика проходила через упругий элемент, а другой конец упругого элемента вставлен в зажим с возможностью перемещения в зажиме.
4. Засов по п.3, в котором в качестве упругого для скручивания элемента использована металлическая пластина.
5. Засов по п.3, в котором в качестве упругого для скручивания элемента использован торсион.
