Виды мембранных предохранительных устройств

По характеру разрушения различают разрывные, срезные, ломающиеся, хлопающие, выщелкивающиеся и отрывные взрывные мембраны (рис. 9.1).

е

д

г

б

в

а

Рис. 9.1. Мембранные предохранительные устройства с разрушающимися мембранами: а – с разрывной мембраной; б – со срезной мембраной; в – с ломающейся мембраной;

г – с хлопающей мембраной; д – с выщелкивающейся мембраной; е – с отрывной

мембраной; 1 – мембрана; 2 – прижимные кольца; 3 – разрезной нож

Разрывные мембраны при срабатывании разрываются, поэтому их чаще изготавливают в виде тонкой пластины, плоской или вогнутой, из пластичных металлов (алюминия, никеля, меди, латуни или других).

Срезные мембраны срезаются по периметру острой кромки прижимного кольца. Их также изготавливают из пластичных металлов.

Ломающиеся мембраны при срабатывании ломаются и поэтому они выполняются из хрупких материалов (чугуна, графита, стекла и т.п.). Они чувствительно реагируют на нагрузки динамического характера, являются малоинерционными.

Хлопающие мембраны имеют форму сферического купола, выпуклая сторона которого обращена к зоне повышенного давления (внутрь защищаемого аппарата). При повышении давления сверх критического сферический купол мембраны теряет устойчивость и выворачивается в обратную сторону. При этом мембрана сталкивается с крестообразным ножом и разрезается. Хлопающие мембраны изготовляют из тонколистового проката пластичных металлов.

Выщелкивающиеся мембраны применяют в тех случаях, когда разрывные и срезные мембраны из-за малой их толщины допускают ложные срабатывания. Выщелкивающиеся мембраны чаще изготавливаютиз пластмасс, они имеют выпуклую форму и крепятся в специальном гнезде (кольцевой выточке) с помощью мягкого припоя или замазки. При срабатывании выщелкивающиеся мембраны выбиваются из гнезда, полностью освобождая живое сечение стравливающего патрубка. После срабатывания вы-

щелкивающиеся мембраны вновь могут быть использованы (они многоразового действия).

Отрывные мембраны применяют для защиты аппаратов с высоким рабочим давлением.Ими, например, защищены змеевиковые реакторы производства полиэтилена методом высокого давления (р _р = 150- 200 МПа), колонны синтеза карбамида (р _р = 20 МПа) и т. п. Такая мембрана чаще всего имеет вид колпачка, отлитого вместе с фланцами для крепления, и имеет ослабленное сечение, по которому и происходит ее отрыв при срабатывании.

Взрывные клапаны с шарнирно-откидными дверцами (рис. 9.2) применяют для защиты трубчатых печей, топок котлов, газогенераторов и других аппаратов.

	Рис. 9.2. Предохранительный клапан с шарнирно-откидной дверцей: а – до взрыва; б – после взрыва; 1 – рама клапана; 2 – дверца (клапан); 3 – противовес; 4 – упор для фиксации клапана в исходном положении

В исходном положении дверца клапана закрыта. Герметичность ее обеспечивается прижатием под действием собственного веса и проти-вовеса. При нарастании взрывного давления в аппарате дверца клапана откидывается на шарнире и, выпустив избыточное давление, вновь закрывает выпускное отверстие.

Основные размеры взрывных мембран (диаметр и толщина), общуюих площадь и количество определяют расчетом.

Мембранные клапаны, как правило, размещают у аппаратов в верхней части, у трубопроводов и воздуховодов – на поворотах, в тупиках.

Место установки должно учитывать безопасность людей и пожарную безопасность: стравливаемые высоконагретые продукты взрыва должны быть направлены в сторону от людей и горючих веществ. Материал мембран подбирают не только с учетом характера изменения нагрузок на мембрану, но и химической активности среды в защищаемом аппарате или трубопроводе. Аппарат после срабатывания взрывной мембраны немедленно останавливают, все трубопроводы перекрывают. Пуск его в работу разрешается только после выяснения и устранения причин, вызвавших срабатывание мембраны, и замены разрушенной мембраны.