Устройства активной разгерметизации
В тех случаях, когда взрывной процесс протекает с высокой скоростью, необходимо осуществить разгерметизацию оборудования в начальный момент регистрации этого процесса, не допуская сколько-нибудь заметного повышения давления. Для этих целей используют устройства активной разгерметизации: клапаны с электро- или пироприводом и управляемые мембраны. Управляемые мембраны получили наибольшее распространение вследствие простоты конструкции, быстродействия и возможности их применения со значительными проходными сечениями.
По принципу действия управляемые мембраны подразделяются на разрушаемые при принудительном срабатывании или высвобождаемые из установочного гнезда без разрушения.
Преимущество разрушаемых управляемых мембран заключается в высоком быстродействии раскрытия проходного сечения, однако при срабатывании такие мембраны разрушаются на большое количество осколков, которые могут попасть во внутреннюю полость защищаемого аппарата или поранить обслуживающий персонал.
Для обеспечения надежности действия при отказе автоматики материал, диаметр и толщина мембран принимаются по расчетным данным для неуправляемых предохранительных мембран.
В разгерметизирующей предохранительной мембране, изображенной на рис.4.33, разрушение мембраны 1 обеспечивается ножом 2, закрепленным на плунжере 3, который приводится в действие под давлением газов, образующихся при срабатывании пиротехнического заряда 4. Время срабатывания такого устройства составляет 2 мс.
Рис. 4.33. Разгерметизирующая предохранительная мембрана: 1 – мембрана; 2 – нож; 3 – плунжер; 4 – пиротехнический заряд
В конструкции автоматической крышки-люка, представленной на рис. 4.34, при срабатывании детонатора 1 разрушается болтовая защелка 2, стопорящая прижимное коромысло 3. Под действием сжимающего усилия пружины 4 коромысло 3 с крышкой 5 поворачивается вокруг оси 6. осуществляя разгерметизацию оборудования. В данном устройстве обеспечивается сохранность крышки, однако полное открытие разгерметизирующего отверстия наступает за более продолжительное время.
Рис. 4.34. Атоматическая крышка-люк: 1 – детонатор; 2 – защелка; 3 – коромысло; 4 – пружина; 5 – крышка; 6 – ось
4.13.5 Взрывоподавляющие устройства
Для надежного подавления взрывов требуется высокое быстродействие автоматических противовзрывных систем, незначительное время доставки огнетушащего вещества в зону горения, а также достаточно эффективная протяженность распыленного факела огнетушащего вещества. Взрывоподавляющие устройства должны быть пригодны для эксплуатации в широком интервале температур и давлений, отмечаться простотой конструкции и надежностью действия.
Все конструкции взрывоподавителей, применяемые на практике, можно подразделить на следующие четыре группы:
1) устройства с разрушаемой оболочкой, приводимые в действие ударной волной, образующейся при срабатывании детонатора;
2) пневматические устройства, в которых для распыления огнетушащего вещества используется энергия заключенного в баллоне сжатого газа;
3) пирогидроимпульсные устройства типа "гидропушка", в которых для диспергирования огнетушащего вещества используется давление газа, образующегося при сгорании пиротехнического заряда;
4) комбинированные устройства, в которых совмещается принцип действия перечисленных выше конструкций с последующей подачей огнетушащей жидкости из магистральных трубопроводов.
Взрывоподавляюшие устройства с разрушаемой оболочкой отличаются простотой и технологичностью изготовления; конструктивно они могут быть выполнены в виде полусферы, сферы или цилиндра (рисунок 4.35). В зависимости от типа и назначения рабочий объем, заполненный огнетушащим веществом, составляет 100-5000 см3. Данные конструкции позволяют использовать в качестве огнетушашего вещества как жидкие, так и порошкообразные составы.
Рис. 4.35. Взрывоподавляющие устройства с разрушаемой оболочкой: а – полусферическое; б – сферическое; в – цилиндрическое; 1 – детонатор; 2 – оболочка; 3 – огнетушащий состав; 4 – детонирующий шнур
Принцип действия полусферического взрывоподавителя заключается в следующем. При подаче воспламеняющего импульса на детонатор 1 последний взрывается, благодаря образующейся ударной волне, хрупкая оболочка 2 подавителя разрушается, и огнетушаший состав 3 распыляется в виде расширяющейся полусферы по внутренней полости защищаемого аппарата. Скорость распространения распыленного огнетушащего состава в газовоздушной среде составляет в среднем 60 м/с.
Для облегчения равномерного распыливания огнетушащего состава хрупкая оболочка должна разрушаться на мелкие кусочки, что обеспечивается профилированной формой с оболочки в виде ячеистых сот. В качестве материала для изготовления разрушаемых оболочек могут использоваться пластмасса, стекло, листовой прокат из стали или цветных металлов, пленки из полистирола, полиэтилена и др.
Для исключения попадания частиц оболочки взрывоподавителя во внутреннюю полость аппарата оболочка может выполняться в форме сомкнутых лепестков. При срабатывании детонатора лепестки раскрываются и отгибаются к основанию, не препятствуя распылению огнетушащего вещества. Аналогичным образом действует сферический взрывоподавитель.
Если для подавления взрыва требуется диспергировать большое количество огнетушащего вещества и конструкция технологического аппарата позволяет размещать внутри него достаточно большие сосуды, то используется цилиндрический взрывоподавитель, внутреннее пространство хрупкой оболочки 2 которого заполняется огнетушащей жидкостью 3. Коаксиально оболочке почти на всю длину расположен детонирующий шнур 4, который верхним концом присоединен к детонатору 1. При срабатывании детонатора и детонирующего шнура оболочка 2 разрушается, и огнетушащее вещество 3 распыляется в виде мельчайших капель по внутренней полости защищаемого объекта.
Пневматические взрывоподавители - устройства одноразового действия, поскольку их восстановление после срабатывания сопряжено со значительными трудностями. Эти взрывоподавители могут найти применение в тех случаях, когда для подавления взрыва требуется большое количество огнетущащего вещества.
Пневматическое устройство (рисунок 4.36) состоит из полусферического подавителя 1 с разрушаемой оболочкой 2 и прочного баллона 3. Огнетушащей жидкостью заполняется примерно половина полезного объема баллона и полностью внутренняя полость полусферического подавителя. Рабочее давление в баллоне в пределах 2-10 Мпа создается азотом или двуокисью углерода. Внутреннее давление в баллоне уравновешивается предохранительной мембраной 4. При срабатывании детонатора 5 предохранительная мембрана 4, а вместе с ней и хрупкая оболочка 2 подавителля 1 разрушаются и огнетушащее вещество под действием ударной волны, а затем давления в баллоне вытесняется и диспергируется навстречу пламени.
Рис. 4.36. Пневматическое устройство: 1 – полусферический подавитель; 2 – оболочка; 3 – баллон; 4 – мембрана; 5 – детонатор
В конструкции пневматического взрывоподавителя, изображенного на рисунке 4.37 детонатор 1 расположен в среде огнетушащего вещества 2 над выпуклой предохранительной мембраной 3. Разрывные предохранительные мембраны имеют профилированные канавки 4. При срабатывании детонатора лепестки мембраны раскрываются и огнетушащий состав 2 под избыточным давлением в баллоне 5 диспергируется в защищаемый аппарат.
Рис. 4.37. Пневматический взрывоподавитель: 1 – детонатор; 2 – огнетушащее вещество; 3 – мембрана; 4 – профилированные канавки; 5 – баллон
Комбинированные взрывоподавляющие устройства подразделяются по принципу действия, типу побудителя и характеру дисперсирования огнетущащего вещества к очагу горения.
На рисунке 4.38 предоставлено комбинированное взрывоподавляющее устройство, в котором огнетушащая жидкость сосредоточена во внутренней цилиндрической плоскости 1, герметизированной разделительными мембранами 2. При срабатывании пиротехнического заряда 3 под давлением образующихся газов мембраны 2 разрушаются, и происходит импульсное истечение огнетушающей жидкости через распылитель 8. Давление передается также на упорные поршни 4 и 5, между которыми размещен шток 7. Поршень 4 перемещается влево, разрушая предохранительную мембрану 10 и сбрасывая защелку стопорного рычага 11.
По мере истечения огнетушащего вещества давление внутри устройства снижается настолько, что под напором со стороны магистрального водопровода поршень 5 вместе со штоком 7 сдвигается влево; при этом по трубопроводу 6 внутрь устройства подается вода, которая дисперсируется в защищаемый объем через распылитель 8.
Рис. 4.38. Комбинированное взрывоподавляющее устройство: 1 – внутренняя полость; 2 – разделительные мембраны; 3 – пиротехнический заряд; 4, 5 – упорные поршни; 6 – трубопровод; 7 – шток; 8 – распылитель; 9 – синтетическая нить; 10 – предохранительная мембрана; 11 – стопорный рычаг
Кроме принудительного пиротехнического побудителя устройство имеет автономный термочуствительный привод. В качестве термочувствительного элемента используется синтетическая нить 9, натяжением которой стопорный рычаг 11 освобождается. Под напором огнетушащей жидкости из трубопровода 6 поршни 4 и 5 перемещаются влево, разрушается нижняя разделительная мембрана 2 и через распылитель 8 осуществляется диспергирование огнетушащего вещества.