SU824773A1 - Система защиты разделительного стекла пузырьковой камеры - Google Patents

Abstract

1. СИСТЕМА ЗАЩИТЫ РАЗДЕЛИТЕЛЬНОГО СТЕКЛА ПУЗЫРЬКОВОЙ КАМЕРЫ,содержаща  BHejuiHHft источник рабочей среды, подвижное разделительное стекло, заключенное в обойму, контур подпитки, подсоединенный к охранному объему пузырьковой Кс1меры, заполненному водой, отличающа с  тем, что, с целью повышени  эксплуатационных характеристик , контур подпитки подключен к внешнему источнику рабочей среды, снабжен регул тором давлени  и запорным клапаном дл  обеспечени  возможности его сообщени  с охранным объемом при перемещении разделительного стекла в аварийное положение.

Description

5 «

2.Система по п. 1, отличающа с  тем, что запорный клапан установлен в стенке охранного объема камеры и выполнен в виде клапана пр мого действи  с затвором взаимодействующим своим выступающим штоком с обоймой разделительного стекла, причем, величина выступлени  штока затвора соответствует аварийному положению стекла .

3.Система по пп. 1 и 2, о т л ичающа с  тем, что в нее введен обратный клапан, служащий дл  предотвращени  сброса воды из охранного объема в случае падени  давлени  в контуре подпитки и установленный в одном корпусе с запорным клапаном.

4. Система по п. 1, отличающа с  тем, что в контур подпитки дополнительно введены ем ,кость и компенсатор с эластичной диафрагмой, раздел ющей его гидравлическую и пневматическую полости, снабженный датчиком положени  диафрагмы , опорной решеткой в пневматической полости и ноже дл  прокола диафрагмы в крайнем положении в гидравлической полости, причем пневматическа  полость компенсатора.через газовый редуктор подключена к внешнему источнику сжатого газа, а детальна  часть контура подпитки заполнена водой.

Изобретение относитс  к области экспериментальной  дерной физики, в частности к противоаварийным системам защиты разделительного стекла пузырьковой камеры от разрушени  в случае аварийной утечки воды из охранного объема.

Известны конструкции т желожидкостных пузырьковых кймер l , в которых фотографирование рабочего объема производитс  через подвижное оптическое стекло, раздел ющее ее рабочий и охранный объемы, отделенное от фотокамер слоем оптически-прозрачной малосжимаемой жидкости (например воды) . Будучи разгруженным от давлени  в нормальной ситуации, такое стекло неизбежно разрушаетс  в случае аварийной утечки воды из охранного объема, поскольку оно не в состо нии выдержать одностороннего действи  давлени , величина которого в подобных камерах достигает 30 атм. Проблема защиты разделительных стекол приобрела особую актуальность в св зи с резким увеличением их размеров и стоимости в современных пузырьковых камерах.

Ближайшей к предлагаемой  вл етс  система .защиты разделительного стекла пузырьковой камеры, содержаща  внешний источник рабочей среды, подвижное разделительное стекло, заключенное в обойму, контур подпитки подсоединенный к о ранному объему пузырьковой камеры, заполненному водой .

Известна  система защиты разделительного стекла пузырьковой камеры СКАТ-М Содержит заключенные в обойму подвижное оптическое стекло,

совместно с кольцевой диафрагмой, раздел ющее рабочий (заполненный сжиженным газом) и охранный (заполненный водой) объемы камеры, которые соединены между собой контуром подпитки с установленным в нем кс отеисатором . Внутренний объем компенсатора герметично разделен эластичной диафрагмой на две полости, в одной из которых, сообщенной через

0 обратный клапан с рабочим объемом, установлена опорна  решетка, а во второй, сообщенной с охранным объемом , установлен указатель положени  диафрагмы и укреплен нож дл  прокола

5 диафрагмы. В охранном объеме установлены упоры, ограничивающие перемещение разделительного стекла в сторону охранного объема.

Эта «ристема обладает р дом серьезных недостатков. .

При работе камеры в динамическом режиме из-за неодновременности процессов изменени  давлени , происход щих в кгилере и сообйценных с ней

5 прот женными и имеющими ограниченное проходное сечение коммуникаци ми полост х компенсатора,, имеет место посто нна  перекачка воды из компенсатора в охранный объем, что

Q вызывает дрейф подвижного разделительного стекла в сторону рабочего Объема. Следствием з.того. эффекта  вл етс  непосто нство масштаба фотографировани , . рабочего объема и,

с кроме того, необходимость посто нно прерывать работу камеры дл  возвращени  стекла (и диафрагмы компенсатора ) в исходное положение. На практике этой системой пользовались только в статическом режиме,

«J при работе же камеры, в динамическом режиме ее приходилось отсекать . Рассматрива  работу системы при статическом режиме камеры нетрудно заметить, поскольку функционирование контура подпитки возможно только при наличии перепада давлений , стекло должно сесть на упоры в охранном объеме. Очевидно, что производительность контура подпитки выбранных конструктивных параметрах ) зависит от величины перепад давлений, воспринимаемых стеклом, значение же допустимой величины этого перепада дл  больших стекол не превышает 1 атм. Это обсто тельство существенно ограничивает величину допустимой утечки воды, т.е. рабочий диапазон системы защиты. Существует посто нный риск смешени  сред, заполн ющих рабочий и охранный объемы, последующее разделение которых представл ет значительные трудности. Целью изобретени   вл етс  повышение эксплуатационных характеристик системы-защиты разделительного с-текла пузырьковой камеры путем уст ранени  вышеуказанных недостатков. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в известной системе защиты разделительного стекла пузырьковой KcUtieiXii, содержащей внешний источник рабочей среды, подвижное разделительное стекло, заключенное в обойм , контур подпитки, подсоединенный к охраннсму объему пузырьковой камеptt , заполненному водой, контур подп |ки подключен к внешнему источнику рабочей среды, снабжен регул тором давлени  и запорным клапаном дл  обеспечени  возможности его сообщенй  Суохранным объемом при перемещении разделительного стекла в аварийное положение, а также тем, что запорный клапан установлен в стенке охранного объема камеры и выполнен в виде клапана пр мого действи  с затвором, взаимодействующим своим выступающим штоком с обоймой разделительного стекла, причем, величина выступани  штока затвора соответствует аварийному положению стекла, а также тем, что в нее введен обратны клапан, служащий дл  предотвращени  сброса воды из охранного объема в случае падени  давлени  в контуре подпитки и установленный в одном корпусе с запорным клапаном, а такж тем, что в контур подпитки дополнительно введены емкость и компенсато с эластичной диафрагмой, .раздел ющей его гидравлическую и пневматическую полости, снабженной датчиком положени  диафрагм, опорной решетко и пневматической полости и ножом дл  прокола диафрагмы в крайнем положении в гидравлической полости, причем пневматическа  полость компенсатора через газовый редуктор подключена к внешнему источнику сжатого газа, а остальна  часть контура подпитки заполнена водой. Благодар  этому контур подпитки в нормальной ситуации отсечен от охранного объема запорным клапаном и его наличие совершенно не оказывает вли ни  на характер динамических процессов в камере, это позвол ет использовать предлагаемую систему в любой момент времени функционировани  камеры (как в статическом , так и в динамическом режиме ее работы). Благодар наличию внешнего источника рабочей среды и регул тору давлени  имеемс  возможность значительно увеличить перепад давлений, определ ющий производительность контура подпитки, что расшир ет рабочий диапазон системы, причем ее действие не ограничено по времени. Функциональна  св зь открыти  запорного клапана с положением стекла надел ет систему свойством саморегулировани  - она включаетс  в работу при перемещении разделительного стекла в аварийно опасное положение и отключаетс  как только оно вернетс  в допустимый предел. Отсутствие св зи контура подпитки с рабочим объемом исключает риск смешени  сред, наход щихс  в рабочем и охранном объемах. Конструктивно запорный Клапан установлен в расточке охранного объема камеры в непосредственной близости от стекла и выполнен в виде клапана пр мого действи  с затвором, взаимодействующим скоим .выступающим штоком и обоймой разделительного стёкла. Величина выступани  штока затвора точно соответствует пределу допустимого перемещени  стекла в охранный объем. Такое конструктивное исполнение обеспечивает наиболее простую и надежную реализацию функциональной св зи открыти  запорного Клапана с аварийным положением стекла . В общем корпусе с запорным клапаном смонтирован обратный клапан, установленный таким образом, чтобы воспреп тствовать сбросу воды из охранного объема при внезапном падении давлени  в корпусе подпитки. Така  компоновка клапана обеспечивает наиболее высокую степень надежности системы защиты. Дл  удобства эксплуатации системы в качестве рабочего тела контура подпитки применен сжатый газ, однако, поскольку присутствие газа в охранном объеме совершенно недопустимо, непосредственный контакт воды охранного объема с газом  вл етс  Нежелательным (так как возможно попадание газа в охранный объем из-за

негерметичности затвора запорного клапана или при первом же его срабатывании ) ,

Дл  надежного разделени  сред в контур подпитки введен ксвчпенсатор, внутренний объем которого эластичной диафрагмой разделен на две полости/ в одну из которых через ГАЗОВЫЙ редуктор подаетс  сжатый газ от внешнего источиика, а остальна  часть контура подпитки (включа  вторую полость компенсатора) запол йена водой, причем дл  увеличени  ее запаса введена емкость, расположенна  между компенсатором и запорным клапаном. Компенсатор дополнительно оборудован датчиком положени  диафрагмы, что дает возможность контролировать неизменность объема воды в гидравлической части контура подпитки при нормальной ситуации и зафиксировать уменьшение этого объема, что служит сигналом о начале раб9ты системы, т.е. об аварийно-опасной ситуации. В гидравлической полости компенсатора установлен нож дл  прокола диафрагкв 1 , зан вшей крайнее полсджение после вытекани  воды). Таким образой, величина объема гидравлической полоти компенсатора определ ет запас времени на ликвидацию возникшей утечки, до истечени  которого система еще может быть-возвращена в исходное состо ние (когда пневматическа  и гидравлическа  части контура подпитки герметично разделены), а величина суммарного .объема гидравлической части контура подпитки полный запас времени на оперативное вмешательство в аварийной ситуации . В пневматической полости компенсатора установлена опорна  решет ка, на которую ложитс  диафрагма в случае внезапного падени  давлени  газа в контуре подпитки.

На чертеже изображена принципиальна  пневмогидравлическа  схема системы защиты.

В корпусе пузырьковой камеры установлейо заключенное в герметическую обойму оптическое стекло 1 совместно с кольцевой мембраной 2, раздел ющее рабочий 3 (заполненный, например, фреоном) и охранный 4 (заполненный , например, водой) объем. Обойма разделительного стекла 1 установлена на подвижных опорах, расположенных в охранном объеме (на чертеже не показаны), полость которого выполнена с уступом 5, ограничиванмцим перемещение обоймы со стеклом ,в сторону охранного объема, и подсоединена к контуру подпитки, содержащему последовательно соединенные друг с другом газовый редуктор 6, компенсатор 7, резервную емкость 8 и к лапанный блок 9, устанрвленный в расточке стенки охранного объема и содержащий разметенные в общем корпусе нормально-закрытый запорный клапан пр мого действи  с затвором 10, выполненным заодно с нажимным штоком, выступающим в полость охранного объема, и обратный клапан с затвором 11. Затворы 10 и 11 клапанов, поджатые пружиной 12 к соответствующим седлам корпуса, разобщают охранный объем и контур подпитки. Величина В выступани  штока затвора 10 относительно плоскости уступа 5 в охранном объеме точно соответствует пределу допустимого перемещени  разделительного стекла в эту сторону. Внутренний объем компенсатора разделен эластичной диафрап 4Ой 13 на две полости - пневматическую А. и гидравлическую Б. В полости Б установлен нож 14 дл  прокола диафрагмы в крайнем верхнем положении и датчик 15 дл  контрол  ее положени . В полост А установлена опорна  решетка 16 и предохранительный клапан 17, ПоjyocTb Б сообщена с верхом емкости 8, низ которой сообщен с клапанным блоком 9, образу  гидравлическую часть контура подпитки, заполненную водой. Полость А сообщена с газовым редуктором 6. В рабочем объеме камеры установлены датчики 18 контрол  положени  стекла 1,

Предлагаемое устройство работает след тощим образом.

Давление фреона в рабочем объеме 3 передаетс  через разделительное стекло 1 и кольцевую мембрану 2 на воду, наход щуюс  в охранном объеме 4. Сжатый воздух от внешнего источника (на чертеже не показан) через газовый редуктор б под давлением , превышающим давление в охраном объеме, подаетс  в полость А компенсатора 7. Его давление через диафрагму передаетс  на воду, наход щуюс  в гидравлической части контура , запертого затвором 10 запорного клапана.

Б случае возникновени  утечки воды из охранного объема обойма с разделительным стеклом, перемеща сь в сторону охранного объёма, нажимает на шток затвора 10 запорного клапана, который открываетс , и вода наход ща с  под избыточньпи (по отношению к охраннсллу объему) давлением , попутно открыва  обратный клапан, поступает в охранный объем, коМпенсиру  утечку и тем самым предотвраща  дальнейшее движение стекла упоре охранного объема. Вследствие расходовани  запаса воды в контуре диафрагма компенсатора прогибаетс , при этом датчик 15 положени  диафрагмы выдает сигнал о начале работы системы компенсации и информацию о

величине утечки (по скорости перемсг щени  диафрагмы. Если утечка не будет оперативно ликвидирована, то диафрагма, вытеснив из компенсатора, прорываетс  о нож 14, после чего вытеснение воды из резерной емкости 8 производитс  непосрественно сжатым воздухом. Даже если весь запас воды в контуре будет израсходован и за это врем  утечка не прекратитс , а давление в рабочем объеме не будет сброшено (фреон из рабочего объема не успеют слить, в охранный объем станет поступать ежа тый воздух, создава  в нем необходимое противодавление . Разумеетс , к этому моменту работа системы изменени  давлени  пузырьковой камеры должна быть прекращена). В случае внезапного падени  давлени  в контуре компенсатора неисправность в линии подачи газа, разгерметизаци  элементов системы и т.п.) диафрагма 13 компенсатора ложитс  на опорную решетку 16, предотвраща  сброс запаса воды из системы если авари  случитс  в гидравлической .части контура системы, обратный клапан предотвратит утечку воды из охранного объема.

Предложенна  система защиты разделительного стекла построена по принципу эшелонированной обороны в зависимости от xapaiitTepa аварийной утечки срабатывание ее проходит в 3 этапа.

Первый - от начала до окончани  прогиба диафрагмы компенсатора. На этом этапе изменени  в системе обратимы , т.е. после ликвидации утечки гидравлическа  часть контура подпитки пополн етс  водой, и диафрагма компенсатора возвращаетс  в исходное положение.. Продолжительность этого этапа зависит от объема гидравлической полости компенсатора.

Второй - от момента прокола диафрагмы до израсходовани  всего запаса воды в гидравлической части контура подпитки. Ликвидаци  утечки на этом этапе не нарушает работоспособности камеры, хот  и требуетс  замена диафрагмы компенсатора дл  восстановлени  исходного состо ни  ,системы. Продолжительность этого этапа зависит от запаса воды в гид- ,

5 -равлической части контура подпитки. Выбором объема резервной емкости с водой можно обеспечить достаточный запас времени дл  оперативного вмешательства (вплоть-до полного

0 удалени  фреона из рабочего объема).

Третий - от момента поступлени  . в охранный объем сжатого газа, что уже нарушает работоспособность камеры . Продолжительность этого этапа

5 благодар  наличию внешнего источника сжатого газа не ограничена.

f Основные преимуш.ества предложенной системы защиты по сравнению с Iизвестной системой, состо т в сле дующем: она находитс  в посто нной готовности к действию в любой момент -времени (как при работе системы изменени  давлени , так и во врем  ее остановки , причем, как под5 твердили испытани , ее подключение к охранному рб-ьему камеры соверценно не оказывает вли ни  на характер динамических процессов в камереi она обеспечивает надежное разделение рабочих сред (воздух-вода) во внешнем контуре подпитки, что позвол ет продолжать нормальную работу камеры после оперативной ликвидации возникшей утечки, при этом

5 следует подчеркнуть, что отсутствие контура св зи по линии фреон-вода исключает риск смешени  этих сред

выбором объетла резервной,емкости с водой обеспечиваетс  любой запас времени, дл  оперативного вмешатель0 ства в аварийной ситуации -{вплоть до полного удалени  фреона из. рабочего объема камеры).

Применение.предложенной системы позволило решить проблему надежной

5 защиты разделительного стекла пузырьковой камеры СКАТ от разрушени  в случае возникновени  утечки воды из охранного объема.

Claims (4)

1. СИСТЕМА ЗАЩИТЫ РАЗДЕЛИТЕЛЬНОГО СТЕКЛА ПУЗЫРЬКОВОЙ КАМЕРЫ, содержащая внешний источник рабочей среды, подвижное разделительное стекло, заключённое в обойму, контур подпитки, подсоединенный к охранному объему пузырьковой камеры, заполненному водой, отличающаяся тем, что, с целью повышения эксплуатационных характеристик , контур подпитки подключен к внешнему источнику рабочей среды, снабжен регулятором давления и запорным клапаном для обеспечения возможности его сообщения с охранным объемом при перемещении разделительного стекла в аварийное положение.

2. Система по π. 1, отличающаяся тем, что запорный клапан установлен в стенке охранного объема камеры и выполнен в виде клапана прямого действия с затвором, взаимодействующим своим выступающим штоком с обоймой разделительного стекла, причем, величина выступления штока затвора соответствует аварийному положению стекла.

3. Система по пп. 1 и 2, о т л ичающаяся тем, что в нее введен обратный клапан, служащий для предотвращения сброса воды из охранного объема в случае падения давления в контуре подпитки и уста новленный в одном корпусе с запорным клапаном.

4. Система поп. 1, отличающаяся тем, что в контур подпитки дополнительно введены емкость и компенсатор с эластичной диафрагмой, разделяющей его гидравлическую и пневматическую полости, снабженный датчиком положения диафрагмы, опорной решеткой в пневматической полости и ножом для прокола диафрагмы в крайнем положении в гидравлической полости, причем пневматическая полость компенсатора.через газовый редуктор подключена к внешнему источнику сжатого газа, а остальная часть контура подпитки заполнена водой.

1 ' 2 . 1 ...