RU2732623C1 - Vacuum valve with destructible membrane - Google Patents

Vacuum valve with destructible membrane Download PDF

Info

Publication number
RU2732623C1
RU2732623C1 RU2019125767A RU2019125767A RU2732623C1 RU 2732623 C1 RU2732623 C1 RU 2732623C1 RU 2019125767 A RU2019125767 A RU 2019125767A RU 2019125767 A RU2019125767 A RU 2019125767A RU 2732623 C1 RU2732623 C1 RU 2732623C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
membrane
cutting edge
flange
vacuum valve
annular
Prior art date
Application number
RU2019125767A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Николай Петрович Ермилов
Борис Сергеевич Злобин
Юрий Викторович Скорняков
Виктор Викторович Киселев
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт гидродинамики им. М.А. Лаврентьева Сибирского отделения Российской академии наук (ИГиЛ СО РАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт гидродинамики им. М.А. Лаврентьева Сибирского отделения Российской академии наук (ИГиЛ СО РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт гидродинамики им. М.А. Лаврентьева Сибирского отделения Российской академии наук (ИГиЛ СО РАН)
Priority to RU2019125767A priority Critical patent/RU2732623C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2732623C1 publication Critical patent/RU2732623C1/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K17/00—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves
    • F16K17/02—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side
    • F16K17/14—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side with fracturing member
    • F16K17/16—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side with fracturing member with fracturing diaphragm ; Rupture discs
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K17/00—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves
    • F16K17/40—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves with a fracturing member, e.g. fracturing diaphragm, glass, fusible joint

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Details Of Valves (AREA)

Abstract

FIELD: machine building.SUBSTANCE: invention relates to machine building, namely: to vacuum blasting and ventilation equipment of metal blasting chambers. Vacuum valve containing flange with membrane attached to it by means of annular clamp, body with stepped grooves having thrusts. Nut unites and fixes a flange and the casing. Movable branch pipe with knife aligned therewith with annular cutting edge is moved and fixed inside housing with stepped slots by means of bushings with through holes. Circular cutting edge has a groove in its lower part.EFFECT: valve design allows to use membranes of different thickness, to replace them quickly during operation, does not require their preliminary molding, ensures guaranteed membrane cutting and prevents ingress of cut part of membrane into ventilation system.3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, а именно к технике вентиляции камер для локализации взрыва и может быть использовано в технологическом оборудовании для обработки материалов энергией взрыва.The invention relates to mechanical engineering, namely to the technique of ventilation of chambers for localizing an explosion and can be used in technological equipment for processing materials with explosion energy.

Традиционно взрывные камеры представляют собой гладкие цилиндрические или сферические тонкостенные герметичные оболочки, снабженные загрузочными люками с крышками и предметным столом (опорой). Они оснащены системами вакуумирования, вентиляции, загрузки заготовок и изделий с зарядами взрывчатого вещества, системами инициирования, управления и блокировки (см. Металлические взрывные камеры: монография / А.Ф. Демчук, В.П. Исаков. - Красноярск: КрасГУ, 2006. - 299 с.). Рабочий цикл взрывной камеры в общем случае заключается в размещении заряда взрывчатого вещества (ВВ) в полости камеры, закрытии камеры, вакуумировании рабочего объема камеры, подрыве заряда ВВ, очистке внутреннего объема камеры от газообразных продуктов взрыва, открытии камеры для подготовки к следующему циклу.Traditionally, blast chambers are smooth cylindrical or spherical thin-walled sealed shells equipped with loading hatches with covers and an object table (support). They are equipped with systems for evacuation, ventilation, loading blanks and products with explosive charges, initiation, control and blocking systems (see Metal explosion chambers: monograph / A.F.Demchuk, V.P. Isakov. - Krasnoyarsk: KrasSU, 2006. - 299 s.). The working cycle of an explosive chamber generally consists in placing an explosive charge (HE) in the chamber cavity, closing the chamber, evacuating the working volume of the chamber, detonating the explosive charge, cleaning the inner volume of the chamber from gaseous explosion products, and opening the chamber to prepare for the next cycle.

Работа взрывных камер диктует особые требования к конструкции вакуумных клапанов. Основная задача вакуумного клапана - обеспечение надежной герметизации рабочего объема камеры на момент подрыва заряда ВВ. Вакуумные клапаны с мембранами из полиэтиленовой пленки толщиной 0,1-0,5 мм, используемые во взрывных камерах, обеспечивают герметичность в ходе процесса вакуумирования и сохранения вакуума в рабочем объеме камеры до момента подрыва заряда ВВ. Толщину пленки подбирают в зависимости от проходного диаметра клапана и глубины вакуумирования. Элементы конструкции взрывных камер (см. Демчук А.Ф. Один метод расчета взрывных камер. // Прикладная механика и техническая физика. -1968. №5. - С. 47-50) нагружаются разлетающимися продуктами детонации при вакуумировании и ударной волной при работе без вакуумирования. При взрыве максимального для взрывной камеры заряда ВВ мембрана, как правило, разрушается. Проблемы возникают при работе с небольшими зарядами. На этапе вакуумирования мембрана должна выдерживать требуемый уровень перепада давления между давлением во внутреннем объеме камеры и атмосферным. При подрыве небольшого заряда ВВ давления в ударной волне, а также избыточного давления газообразных продуктов взрыва может быть недостаточно для разрушения мембраны. Кроме того, в случае прорыва наблюдается лишь частичный разрыв мембраны, вследствие чего происходит выравнивание давления, но мембрана все равно перекрывает большую часть проходного сечения выпускного канала, затрудняя прохождение газа и увеличивая время вентиляции.The operation of blast chambers dictates special requirements for the design of vacuum valves. The main task of the vacuum valve is to ensure reliable sealing of the working volume of the chamber at the moment of detonation of the explosive charge. Vacuum valves with membranes made of polyethylene film 0.1-0.5 mm thick, used in explosion chambers, ensure tightness during the evacuation process and maintain vacuum in the working volume of the chamber until the explosive charge is detonated. The thickness of the film is selected depending on the flow diameter of the valve and the depth of evacuation. Structural elements of explosion chambers (see. Demchuk A.F. One method for calculating explosion chambers. // Applied Mechanics and Technical Physics. -1968. No. 5. - P. 47-50) are loaded with flying detonation products during evacuation and a shock wave during operation without evacuation. In the explosion of the maximum explosive charge for the explosive chamber, the membrane, as a rule, collapses. Problems arise when working with small charges. At the stage of evacuation, the membrane must withstand the required level of pressure drop between the pressure in the internal volume of the chamber and atmospheric. When a small explosive charge is detonated, the pressure in the shock wave, as well as the excess pressure of the gaseous explosion products, may be insufficient to destroy the membrane. In addition, in the event of a breakthrough, only a partial rupture of the membrane is observed, as a result of which pressure equalization occurs, but the membrane still blocks most of the flow area of the outlet channel, hindering the passage of gas and increasing the ventilation time.

Известно предохранительное разгрузочное устройство (заявка Великобритании №15969056 МПК F16K 17/16 03.09.81 г), в котором при достижении определенного перепада давления эластичная мембрана выгибается и происходит вырезание ее неподвижным ножом с кольцевой режущей кромкой. Недостатком данного устройства является неполное разрезание мембраны, а значит ненадежное срабатывание устройства при малых перепадах давления. Так как конструкция взрывных камер позволяет работать с различными по массе и составу зарядами ВВ, перепад давления будет разным и необходимо обеспечить надежное срабатывание разгрузочного устройства при любых условиях, независимо от массы и состава заряда ВВ, наличия загрязнений от продуктов взрыва.Known safety unloading device (UK application No. 15969056 IPC F16K 17/16 03.09.81 g), in which when a certain pressure drop is reached, the elastic membrane bends and is cut out by a fixed knife with an annular cutting edge. The disadvantage of this device is incomplete cutting of the membrane, which means unreliable operation of the device at low pressure drops. Since the design of the explosive chambers allows working with explosive charges of different mass and composition, the pressure drop will be different and it is necessary to ensure reliable operation of the unloader under any conditions, regardless of the mass and composition of the explosive charge, the presence of contamination from the explosion products.

В качестве прототипа выбрано предохранительное устройство (патент РФ 2477406 МПК F16K 17/16 17.08.2011). Указанное предохранительное устройство содержит обратновыгибаемую мембрану, отформованную из эластичного материала, и режущий элемент с кольцевой режущей кромкой. Режущий элемент выполнен как поршень с уплотняющими кольцами и конструктивными проточками. Полый режущий элемент расположен коаксиально мембране. Режущая кромка снабжена несимметрично расположенными зубьями и прилегает к мембране. Данная конструкция обеспечивает полное и равномерное разрезание мембраны при малой энергии хлопка. Но стоит отметить, что прорыв мембраны в данной конструкции также связан с перепадом давления, а как отмечалось ранее, это не всегда надежно при использовании во взрывных камерах. Подвижный поршень и уплотнения находятся в выпускном канале, в котором могут находиться механические загрязнения в виде остатков от продуктов взрыва и продуктов коррозии, которые со временем образуются на внутренней поверхности камеры. По этой причине возможны ситуации, когда давление срабатывания поршня увеличится из-за загрязнения подвижных контактных поверхностей и прорыва мембраны не произойдет.A safety device was chosen as a prototype (RF patent 2477406 IPC F16K 17/16 17.08.2011). The specified safety device contains a reverse bendable membrane, molded from elastic material, and a cutting element with an annular cutting edge. The cutting element is designed as a piston with sealing rings and structural grooves. The hollow cutting element is coaxial to the diaphragm. The cutting edge has asymmetrically spaced teeth and bears against the diaphragm. This design ensures complete and even cutting of the membrane with low cotton energy. But it is worth noting that membrane breakthrough in this design is also associated with a pressure drop, and as noted earlier, this is not always reliable when used in blast chambers. The movable piston and seals are located in the outlet channel, which may contain mechanical impurities in the form of residues from explosion products and corrosion products, which over time form on the inner surface of the chamber. For this reason, situations are possible when the actuation pressure of the piston increases due to contamination of the moving contact surfaces and the membrane does not break.

Цель изобретения - обеспечить гарантированное разрезание мембраны и возможность многоразового использования клапана при замене только мембраны при любых условиях, независимо от массы и состава заряда ВВ и наличия загрязнений от продуктов взрыва.The purpose of the invention is to ensure guaranteed cutting of the membrane and the possibility of reusable valve when replacing only the membrane under any conditions, regardless of the mass and composition of the explosive charge and the presence of impurities from the explosion products.

Техническая задача - повышение надежности работы и упрощение конструкции клапана и работы с ним.The technical challenge is to improve the reliability of operation and simplify the design of the valve and work with it.

Данная цель достигается тем, что в вакуумном клапане с разрушаемой мембраной, зафиксированной в рабочем положении прижимом, режущий элемент выполнен как нож с кольцевой режущей кромкой совмещенный с подвижным патрубком в выпускной системе. Нож размещен в корпусе, который фиксируется гайкой к фланцу с прилегающими к нему мембраной и прижимом.This goal is achieved by the fact that in a vacuum valve with a destructible membrane, fixed in the working position by a clamp, the cutting element is made as a knife with an annular cutting edge combined with a movable nozzle in the exhaust system. The knife is placed in the body, which is fixed with a nut to the flange with an adjacent membrane and a clamp.

Патрубок, совмещенный с корпусом, снабжен втулками со сквозными отверстиями, в которые вставляют съемную рукоятку, при помощи которой патрубок с ножом перемещают вдоль оси. Нож разрезает мембрану, при этом втулки движутся в ступенчатых пазах корпуса.The branch pipe, aligned with the body, is equipped with bushings with through holes, into which a removable handle is inserted, with the help of which the branch pipe with a knife is moved along the axis. The knife cuts the membrane, while the sleeves move in the stepped grooves of the body.

Предлагаемое техническое решение поясняется графическим материалом.The proposed technical solution is illustrated by graphic material.

На фиг. 1 показан вакуумный клапан в поперечном разрезе.FIG. 1 shows a cross-section of a vacuum valve.

На фиг. 2 - вид Б фиг. 1.FIG. 2 - view B of Fig. 1.

Вакуумный клапан (см. фиг. 1 и 2) содержит фланец 1 с прилегающей к нему при помощи кольцевого прижима 2 мембраной 3, корпус 4 со ступенчатыми пазами 5, имеющими упоры 6 и 7. Гайка 8 объединяет и фиксирует фланец 1 и корпус 4. Подвижный патрубок 9, совмещенный с ножом 10 с кольцевой режущей кромкой 11 перемещают и фиксируют внутри корпуса 4 по ступенчатым пазами 5 при помощи втулок 12 со сквозными отверстиями. Кольцевая режущая кромка 11 имеет паз 13 в нижней ее части.The vacuum valve (see Fig. 1 and 2) contains a flange 1 with a membrane 3 adjoining it by means of an annular clamp 2, a body 4 with stepped grooves 5, having stops 6 and 7. Nut 8 unites and fixes flange 1 and body 4. The movable branch pipe 9, combined with the knife 10 with an annular cutting edge 11, is moved and fixed inside the housing 4 along the stepped grooves 5 using bushings 12 with through holes. The annular cutting edge 11 has a groove 13 in its lower part.

Клапан работает следующим образом. В исходном положении гайка 8 не накручена на фланец 1. Подвижный патрубок 9, совмещенный с ножом 10, вместе с корпусом 4 отодвинут съемной рукояткой в крайнее левое положение, втулки 12 при этом прилегают к упору 6. Клапан раскрыт, имеется свободный доступ к торцевой поверхности фланца 1.The valve works as follows. In the initial position, the nut 8 is not screwed onto the flange 1. The movable branch pipe 9, aligned with the knife 10, together with the housing 4 has been pushed aside by the removable handle to the extreme left position, while the bushings 12 are adjacent to the stop 6. The valve is open, there is free access to the end surface flange 1.

Мембрану 3 закрепляют на фланце 1 с помощью кольцевого прижима 2. Далее корпус 4 с патрубком 9, совмещенным с ножом 10, подводят к фланцу 1 так, чтобы корпус 4 коснулся кольцевого прижима 2. Втулки 12 при этом прилегают к упору 6. Корпус 4, кольцевой прижим 2, мембрану 3 и фланец 1 фиксируют в сборе гайкой 8. Клапан герметичен и готов к работе.Membrane 3 is fixed to flange 1 using an annular clamp 2. Next, housing 4 with a branch pipe 9 aligned with a knife 10 is brought to flange 1 so that the housing 4 touches the annular clamp 2. The bushings 12 are adjacent to the stop 6. Housing 4, annular clamp 2, membrane 3 and flange 1 are fixed together with nut 8. The valve is tight and ready for operation.

После подрыва заряда ВВ внутрь втулок 12 вновь вставляют съемную рукоятку, и патрубок 9, совмещенный с ножом 10, поворачивают по часовой стрелке и смещают в ступенчатых пазах 5 вдоль своей оси в сторону мембраны до тех пор, пока втулки 12 не дойдут до упоров 7. В этом положении мембрана 3 прорезана ножом 10 кроме области паза 13, который находится в нижней части кольцевой режущей кромки. Выпускной канал открыт.After detonating the explosive charge, a removable handle is again inserted into the bushings 12, and the branch pipe 9, combined with the knife 10, is turned clockwise and shifted in the stepped grooves 5 along its axis towards the membrane until the bushings 12 reach the stops 7. In this position, the membrane 3 is cut with a knife 10 except for the area of the groove 13, which is located in the lower part of the annular cutting edge. The outlet is open.

Вырезанная часть мембраны 3 удерживается за счет неразрезанного участка (играет роль ловителя) и не уносится потоком продуктов взрыва в выпускную систему. Далее патрубок 9, совмещенный с ножом 10, возвращают в исходное положение сдвинув и повернув его до контакта втулок 12 с упором 6.The cut part of the membrane 3 is held by the uncut section (plays the role of a catcher) and is not carried away by the flow of explosion products into the exhaust system. Further, the branch pipe 9, combined with the knife 10, is returned to its original position by sliding and turning it until the bushings 12 contact with the stop 6.

После завершения очистки внутреннего объема камеры от газообразных продуктов взрыва гайку 8 откручивают. Корпус 4 с патрубком 9 полностью отводят в сторону, обеспечивая свободный доступ к фланцу 1 для замены мембраны 3.After cleaning the inner volume of the chamber from gaseous explosion products, the nut 8 is unscrewed. The body 4 with the branch pipe 9 is completely retracted to the side, providing free access to the flange 1 for replacing the membrane 3.

Предлагаемый вакуумный клапан обладает высокой надежностью, простотой конструкции и удобством в использовании. Конструкция клапана позволяет использовать мембраны разной толщины, быстро заменять их в ходе работы, не требует их предварительной формовки, обеспечивает гарантированное разрезание мембраны и предотвращает попадание вырезанной части мембраны в систему вентиляции.The offered vacuum valve is highly reliable, simple in design and easy to use. The design of the valve allows the use of membranes of different thicknesses, quick replacement during operation, does not require their preliminary formation, ensures guaranteed cutting of the membrane and prevents the cut-out part of the membrane from entering the ventilation system.

Конструкция вакуумного клапана с разрушаемой мембраной разработана и опробована в Конструкторско-технологическом филиале Института Гидродинамики СО РАН.The design of a vacuum valve with a ruptured membrane was developed and tested at the Design and Technological Branch of the Institute of Hydrodynamics of the SB RAS.

Claims (3)

1. Вакуумный клапан с разрушаемой мембраной, содержащий корпус, мембрану и режущий элемент с кольцевой режущей кромкой зубчатой формы, отличающийся тем, что клапан снабжен фланцем с прилегающей к нему с помощью кольцевого прижима мембраной, не соприкасающейся с режущим элементом, выполненном в виде подвижного ножа с кольцевой режущей кромкой, сопряженного с патрубком и размещенного в корпусе, зафиксированном с фланцем съемной гайкой.1. A vacuum valve with a destructible membrane, containing a body, a membrane and a cutting element with an annular cutting edge of a serrated shape, characterized in that the valve is equipped with a flange with a membrane adjacent to it by means of an annular clamp, not in contact with the cutting element, made in the form of a movable knife with an annular cutting edge, mated with a branch pipe and placed in a body fixed with a flange by a removable nut. 2. Вакуумный клапан по п. 1, отличающийся тем, что патрубок зафиксирован в корпусе втулками со сквозными отверстиями.2. The vacuum valve according to claim 1, characterized in that the branch pipe is fixed in the body by bushings with through holes. 3. Вакуумный клапан по п. 1, отличающийся тем, что кольцевая режущая кромка зубчатой формы имеет в своей нижней части паз.3. The vacuum valve of claim. 1, characterized in that the annular cutting edge of the serrated shape has a groove in its lower part.
RU2019125767A 2019-08-13 2019-08-13 Vacuum valve with destructible membrane RU2732623C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019125767A RU2732623C1 (en) 2019-08-13 2019-08-13 Vacuum valve with destructible membrane

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019125767A RU2732623C1 (en) 2019-08-13 2019-08-13 Vacuum valve with destructible membrane

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2732623C1 true RU2732623C1 (en) 2020-09-21

Family

ID=72922275

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019125767A RU2732623C1 (en) 2019-08-13 2019-08-13 Vacuum valve with destructible membrane

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2732623C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1596905A (en) * 1977-09-12 1981-09-03 Bs & B Safety Systems Inc Safety pressure relief apparatus
SU1576761A1 (en) * 1988-05-26 1990-07-07 Предприятие П/Я А-3791 Safety valve with destructable membrane
UA54625C2 (en) * 1999-02-19 2003-03-17 Откритоє Акціонєрноє Общєство "Магістральниє Нєфтєпроводи Цєнтральной Сібірі" Membrane valve and burst membrane for the valve
US7143775B2 (en) * 2002-01-17 2006-12-05 Marioff Corporation Oy Valve element
RU2477406C1 (en) * 2011-08-17 2013-03-10 Открытое акционерное общество "Сибирский химический комбинат" Safety device

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1596905A (en) * 1977-09-12 1981-09-03 Bs & B Safety Systems Inc Safety pressure relief apparatus
SU1576761A1 (en) * 1988-05-26 1990-07-07 Предприятие П/Я А-3791 Safety valve with destructable membrane
UA54625C2 (en) * 1999-02-19 2003-03-17 Откритоє Акціонєрноє Общєство "Магістральниє Нєфтєпроводи Цєнтральной Сібірі" Membrane valve and burst membrane for the valve
US7143775B2 (en) * 2002-01-17 2006-12-05 Marioff Corporation Oy Valve element
RU2477406C1 (en) * 2011-08-17 2013-03-10 Открытое акционерное общество "Сибирский химический комбинат" Safety device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5385081A (en) Fluid storage tank employing a shear seal
EP3406948B1 (en) Pneumatic inflation system
RU2732623C1 (en) Vacuum valve with destructible membrane
GB2561510A (en) Prepackaged bug gun magazine
US3184097A (en) Valve with exploding diaphragm
US3494370A (en) Explosive valve
US3358961A (en) Explosively driven shutter type pressure release apparatus
RU2004124938A (en) VALVE ELEMENT
NO834209L (en) FLAMMING STOPPING DEVICE WITH POROES MEMBRANE
US2568712A (en) Underwater signaling device
US9273704B2 (en) Door actuator comprising means for setting to atmospheric pressure in a rapid manner at the end of opening the door
US3638905A (en) Propulsion system safety vent
US3343400A (en) Impact test apparatus
RU2684712C1 (en) Reusable start valve with extended impact zone
JP4303338B2 (en) Emergency fluid shut-off valve
US3257724A (en) Explosively actuated cable cutter
WO2018097754A1 (en) Perforating gun
RU143275U1 (en) QUICK SHUTTER
RU2614312C1 (en) Pyro-valve
RU2669161C1 (en) Sealed device
US2750886A (en) Gas pressure blasting device
RU2592662C2 (en) Safety device
WO2014132014A1 (en) A wire cutting device
RU2465182C1 (en) Pipeline separation device
RU2696912C9 (en) Portable pulse-thermal shears