Система защиты разделительного стекла пузырьковой камеры

Система защиты разделительного стекла пузырьковой камеры

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. СИСТЕМА ЗАЩИТЫ РАЗДЕЛИТЕЛЬНОГО СТЕКЛА ПУЗЫРЬКОВОЙ КАМЕРЫ,содержащая BHejuiHHft источник рабочей среды, подвижное разделительное стекло, заключенное в обойму, контур подпитки, подсоединенный к охранному объему пузырьковой Кс1меры, 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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН ()9) (И) 3(51) G 01 T 5 06, G 01. Т 7/12 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ :, ., .;;, .;,:;::., К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2. А.В.Астахов и др. Электрофиэическая аппаратура, вып. 9, 114, М., Атомиэдат, 1971 (прототип). (54)(57) 1. СИСТЕМА ЗАЩИТЫ РАЗДЕЛИТЕЛЬНОРО СТЕКЛА ПУЗЫРЬКОВОЙ КАМЕРЫ, (21) 2876507/18-25 (22) 31.01.80 (46) 07.08.83 Вюл. )) 29 (72) В.И.Ермолавв, М.А.Самарин и В.И.Хлеборад (53) 621 ° 387.424 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

)) 646284, кл. G 01 Т 5/06, 1976. содержащая внешний источник рабочей среды, подвижное разделительное стекло, заключенное в обойму, контур подпитки, подсоединенный к охранному объему пузырьковой камеры, заполненному водой, о т л и ч а ю щ а я с я 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.

824773

2. Система по п. 1, о т л и— ч а ю щ а я с я тем,,что эапорный 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 стеклав

3. Система по пп. 1 и 2, о т л ич а ю щ а я с я тем, что в нее введен обратный клапан, служащий для предотвращения сброса воды иэ охранного объема в случае падения давления в контуре подпитки и устаИзобретение относится к области экспериментальной ядерной физики, в частности к противоаварийным системам защйты разделительного стекла пузырьковой камеры от разрушения в случае аварийной утечки воды из охранного объема.

Известны конструкции тяжеложидкостных пузырьковых камер Г1), в которых. фотографирование рабочего объема производится через подвижное оптическое стекло, разделяющее ее рабочий и охранный объемы, отделенное от фотокамер слоем оптически- прозрачной малосжимаемой жидкости (например воды) . Будучи разгруженным от давления в нормальной ситуации, такое стекло неизбежно разрушается в случае аварийной утечки воды из охранного объема, поскольку оно не в состоянии выдержать одностороннего действия давления, величина которого в подобных камерах достигает 30 атм. Проб- . лема защиты разделительных стекол приобрела, особую актуальность в связи с резким увеличением их размеров и стоимости в современных пузырьковых камерах. !

Ближайшей к предлагаемой является система,защиты разделительного стекла пузырьковой камеры, содержащая внешний источник рабочей среды, подвижное разделительное стекло, заключенное в обойму, контур подпитки подсоединенный к охранному объему пузырьковой камеры, заполненному водой t2j .

Известная система защиты разделительного стекла пузырьковой камеры СКАТ-M содержит < заключенные в обойму подвижное оптическое стекло, 20

43 новленный н одном корпусе с запорным клапаном.

4. Система по и. 1, о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что в контур подпитки дополнительно введены ем,кость 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 запол:нена водой.

1 совместно с кольцевой диафрагмой, разделяющее рабочий (заполненный сжиженным газом) и охранный (заполненный водой) объемы камеры, которые соединены между собой контуром подпитки с установленным в нем компенсатором. Внутренний объем компен-, сатора герметично разделен эластичной диафрагмой на две .полости, в одной иэ которых, сообщенной через обратный клапан с рабочим объемом, установлена .опорная решетка, а во второй, сообщенной с охранным объемом, установлен указатель положения диафрагмы и укреплен нож для прокола диафрагмы. В охранном объеме установлены упоры, ограничивающие перемещение разделительного стекла в сторону охранного объема.

Эта,система обладает рядом серьезных недостатков.

При работе камеры в динамическом режиме иэ-за неодновременности процессов изменения давления, происходящих в камере и сообщенных с ней протяженными и имеющими ограниченное проходное сечение коммуникациями полостях компенсатора,, имеет место постоянная"перекачка воды из компенсатора в охранный объем, что вызывает дрейф подвижного разделительного стекла в сторону рабочего объема. Следствием этого, эффекта является непостоянство масштаба фотографирования рабочего объема и, кроме того, необходимость постоянно прерывать работу камеры для возвращения стекла (и диафрагмы компенсатора в исходное положение.

На практике этой системой пользовались только в статическом режиме, при работе же камеры.в динамичес824773 ком режиме ее приходилось отсекать.

Рассматривая 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

1 при выбранных конструктивных пара- !О метрах) зависит от величины перепада давлений, воспринимаемых стеклом, значейие же допустимой величины этого перепада для больших стекол не превышает 1 атм. Это обстоятельство существенно ограничивает вели- .. чину допустимой утечки воды, т.е. рабочий диапазон системы защиты.

Существует постоянный риск смешения сред, заполняющих рабочий и охранный объемы, последующее разделение которых представляет значительные трудности.

Целью изобретения является повышение эксплуатационных характеристик системы: защиты разделительного стекла пузырьковой камеры путем устранения вышеуказанных недостатков..

Поставленная цель достигается тем, что в известной системе защиты ЗО разделительного стекла пузырьковой камеры, содержащей внешний источник рабочей среды, подвижное разделительное стекло, заключенное в обойму, контур подпитки, подсоединенный к охранному объему пузырьковой камеры, заполненному водой, контур подпитЖи 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, а также тем, что .запорный клапан установлен в.стенке охранного объема камеры и выполнен 45 в виде клапана прямого действия с затвором, взаимодействующим своим выступающим штоком с обоймой разделительного стекла, причем, величина выступания штока затвора соответст- 5О вует аварийному положению стекла, а также тем, что в нее введен обратный клапан, служащий для предотвращения сброса воды иэ охранного объема в случае падения давления в контуре подпитки и установленный в одном корпусе с запорным клапаном, а также тем, что в контур подпитки дополнительно введены емкость и компенсатор с эластичной диафрагмой, разделяющей его гидравлическую и пневматическую полости, снабженной датчиком. положения диафрагм, опорной решеткой и пневматической полости и ножом для прокола диафрагмы в крайнем положении в гидравлической полости, 65 причем пневматическая полость компенсатора через газовый редуктор подключена к внешнему источнику сжатого газа, а остальная часть контура подпитки заполнена водой.

Благодаря этому контур подпитки в нормальной ситуации отсечен от охранного объема запорным клапаном и его наличие совершенно не оказывает влияния на характер динамических процессов в камере, это позволяет испольэовать предлагаемую систему в любой момент времени функционирования камеры (как в статическом, так и в динамическом режиме ее работы). Благодаря наличию внешнего источника рабочей среды и регулятору давления имее гся возможность значительно увеличить перепад давлений, определяющий производительность контура подпитки, что расширяет рабочий диапазон системы, причем ее действие не ограничено по времени.

Функциональная связь открытия запорного клапана с положением стекла наделяет систему свойством "саморегулирования" — она включается в работу при перемещении разделительного стекла в аварийно опасное положение и отключается как только оно вернется в допустимый предел. Отсутствие связи контура подпитки с рабочим объемом исключает риск смешения сред, находящихся в рабочем и охранном объемах.

Конструктивно запорный клапан установлен в расточке охранного объема камеры в непосредственной близости от стекла и выполнен в виде кла пана прямого действия с затвором, взаимодействующим своим выступающим штоком и обоймой разделительного стекла. Величина выступания штока затвора точно соответствует пределу допустимого перемещения стекла в

Охранный объем. ТакоЕ конструктивное исполнение обеспечивает наиболее простую и надежную реализацию функциональной связи открытия запорного клапана с аварийным положением стекла. В общем корпусе с запорным клапаном смонтирован обратный клапан, установленный таким образом, чтобы воспрепятствовать сбросу воды иэ охранного объема при внезапном падении давления в корпусе подпитки.

Такая компоновка клапана обеспечивает наиболее высокую степень надежности системы защиты.

Для удобства эксплуатации системы в качестве рабочего тела контура подпитки применен сжатый гаэ, однако, поскольку присутствие газа в охранном объеме совершенно недопустимо, непосредственный контакт воды охранного объема с газом является йежелательным(так как возможно попа- дание газа в охранный объем иэ-за

824773 негерметичности затвора запорного клапана или прн первом же его срабатывании) .

Для надежного разделения сред s контур подпитки введен компенсатор, внутренний объем которого эластичной диафрагмой разделен на две полости в одну из которых через газовый редуктор подается сжатый гаэ от внешнего источника, а остальная часть контура подпитки (включая t0 вторую полость компенсатора) заполнена водой, причем для увеличения ее запаса введена емкость, расположенная между компенсатором и запорным клапаном. Компенсатор допол- 5 нительно оборудован датчиком положения диафрагмы, что дает возможность контролировать неизменность объема воды в гидравлической части контура подпитки при нормальной 29 ситуации и зафиксировать уменьшение этого объема, что служит сигналом о начале раб9ты системы, т.е. об аварийно-опасной ситуации. В гидравлической полости компенсатора

25 установлен нож для прокола диафрагьы, занявшей крайнее положение. (после вытекания воды). Таким образом, величина объема гидравлической полос« ти компенсатора определяет запас времени на ликвидацию возникшей утечки, до истечения которого система еще может быть-возвращена в исходное состояние (когда пневматическая и гидравлическая части контура подпитки герметично разделены), а 35 величина суммарного объема гидравлической части контура подпитки— полный запас времени на оперативное вмешательство в аварийной ситуации. В пневматической полости ком- 40 пенсатора установлена опорная решет-> ка, на которую ложится диафрагма в случае внезапного падения давления газа в контуре подпитки.

На чертеже изображена принципи- 45 альная пневмогидравлическая схема системы защиты.

В корпусе пузырьковой камеры ус- тановлено заключенное в герметическую обойму оптическое стекло 1 совместно с кольцевой мембраной 2, разделяющее рабочий 3 (заполненный, например, фреоном) н 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, ограничивающим перемещение обоймы со стеклом,в сторону охранного объема, и подсоединена к контуру подпитки, содержащему последовательно соединенные друг с другом газовый редуктор б, компенсатор 7, резервную емкость 8 и клапанный блок 9, уста-. 65 новленный в расточке стенки охранного объема и содержащий размещенные в общем корпусе нормально-закрытый запорный клапан прямого дейст» вия с затвором 10, выполненным заод" но 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 выступания штока затвора 10 относительно плоскости уступа 5 в охранном объеме точно соответствует пределу допустимого перемещения разделительного стекла в эту сторону. Внутренний объем компенсатора разделен эластичной диафрагмой 13 иа .две полости - пневматическую А, и гидравлическую Б. В полости Б установлен нож 14 для прокола диафрагмы в крайнем верхнем положении и датчик 15 для контроля ее положения. В полости

A установлена опорная решетка 16 и предохранительный клапан 17. Полость Б сообщена с верхом емкости

8, низ которой сообщен с клапанным блоком 9, образуя гидравлическую часть контура подпитки, заполненную водой. Полость А сообщена с газовым редуктором б. В рабочем объеме камеры установлены датчики 18 контроля положения стекла 1.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Давление Фреона s рабочем объеме

3 передается через разделительное стекло 1 и кольцевую мембрану 2 на воду, находящуюся в охранном объеме 4. Сжатый воздух от внешнего источника (на чертеже не показан) через газовый. редуктор б под давлением, превьыающим давление в охранном объеме, подается в полость А компенсатора .7. Его давление через диафрагму передается на воду, находящуюся в гидравлической части контура, запертого затвором 10 запорного клапана.

В случае возникновення утечки воды иэ охранного объема обойма с разделительным стеклом, перемещаясь в сторону охранного объема, нажи- . мает на шток затвора 10 запорного клапана, который открывается, и вода, находящаяся под избыточным (по отношению к Охранному объему) давлением, попутно открывая обратный клапан, .поступает в охранный объем, компенсируя утечку и тем самым предотвращая дальнейшее движение стекла упором охранного объема. Вследствие расходования запаса воды в контуре диафрагма компенсатора прогибается, при этом датчик 15 положения диафрагмы выдает сигнал о начале работы системы компенсации и информацию о

824773

Составитель. В.Макаров

Редактор П.Горькова ТехредА.Бабинец Корректор А,Тяско

Заказ 8130/4 Тираж 710 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и:открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 величине утечки (по скорости переме= щения диафрагмы). Если утечка не будет оперативно ликвидирована, то диафрагма, вытеснив всю воду из компенсатора, прорывается о нож 14, после чего вытеснение воды из резерв- 5 ной емкости 8 производится непосредственно .сжатым воздухом. Даже если весь запас воды в контуре будет израсходован и за это время утечка не нрекратится, а давление в рабочем 10 объеме не будет сброшено (фреон из рабочего объема не успеют слить, в охранный объем станет поступать сжа-, тый воздух, создавая в нем необходимое противодавление. Разумеется, к этому моменту работа системы изме-, нения давления пузырьковой камеры должна быть прекращена) . В случае внезапного падения давления в кон.туре компенсатора (неисправность в линии подачи газа, разгерметизация элементов системы и т.п.) диафрагма 13 компенсатора ложится на опорную решетку 1б, предотвращая сброс запаса воды из системы, если авария случится в гидравлической части контура системы, обратный клапан предотвратит утечку воды из охранного объема.

Предложенная система защиты разделительного стекла построена по ЗО принципу "эшелонированной обороны" в зависимости от хараКтера аварий, ной утечки срабатывание ее проходит в 3 этапа.

Первый - от начала до окончания 35 прогиба диафрагмы компенсатора. На этом этапе изменения в системе обратимы. т.е. после ликвидации утечки гидравлическая часть контура подпитки пополняется водой, и диафраг- 40 ма компенсатора возвращается в исходное положение., Продолжительность этого этапа зависит от объема гидравлической полости компенсатора.

Второй — от момента прокола диафрагмы до израсходования всего 4 запаса воды в гидравлической части контура подпитки. Ликвидация утечки на этом этапе не нарушает работоспособности камеры, хотя и требуется замена диафрагмы.компенсатора для восстановления исходного состояния ,системы. Продолжительность этого этапа зависит от запаса воды в гидравлической части контура подпитки.

Выбором объема резервной емкости с водой можно .обеспечить достаточный запас времени для оперативного вмешательства (вплоть=до полного .удаления фреона из рабочего объема) .

Третий - от момента поступления в охранный объем сжатого газа, что уже нарушает работоспособность камеры. Продолжительность этого этапа благодаря наличию внешнего источника . сжатого газа не ограничена.

Основные преимушества предложенной системы защиты по сравнению с известной системой, состоят в сле-! дующем: она находится в постоянной готовности к действию в любой момент времени (как при работе системы изменения давления, так и во время ее остановки, причем, как подтвердили испытания, ее подключение к охранному объему камеры совершенно не оказывает влияния на характер динамических процессов в камере( она обеспечивает надежное разделение рабочих сред (воздух-вода) во внешнем контуре подпитки, что позволяет продолжать нормальную работу камеры после оперативной ликвидации возникшей утечки, при этом следует подчеркнуть, что отсутствие контура связи по линии фреон-вода исключает риск смешения этих сред, выбором объема резервной, емкости с водой обеспечивается любой запас . времени для оперативного вмешательства в аварийнои ситуации (вплоть до полного удаления фреона из рабочего объема камеры).

Применение. предложенной системы позволило решить проблему надежной защиты разделительного стекла пузырьковой камеры СКАТ от разрушения в случае возникновения утечки воды из охранного объема.