AT413265B - Einrichtung zum schutz von hochdruckanlagen - Google Patents

Description

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  Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Schutz von Hochdruckanlagen vor Zerstörung durch erhöhten inneren Überdruck, bestehend aus einem Blockteil mit einer Leitung zum Hochdruckbereich und einer mit dieser in Verbindung stehenden Bohrung, in welcher ein rohrförmiges Berstscheibenhalteteil mit einer daran stirnseitig befestigten Berstscheibe einer Druckbeaufschlagung entgegengerichtet mittels Ausblasrohrkörpers positioniert ist. 



  Berstscheiben sind in der Hochdrucktechnik wichtige Mittel, um Anlagen, insbesondere solche, in welchen Reaktionen bei erhöhter Temperatur ablaufen, zum Beispiel zur Polyethylenherstellung, mittels Hochdruckverfahrens bei 1600 bar bis 3000 bar und bei 150 C bis 320 C, zu schützen. 



  Zumeist werden die Berstscheiben mit einem rohrförmigen Berstscheibenhalteteil auf einer Stirnseite derselben durch Schweissung verbunden. Derart sind austauschbare Sicherheitsteile mit hoher Ansprechgenauigkeit für Hochdruckeinrichtungen bereitstellbar. Für Anlagen zur Herstellung von Polyethylen (PE) mit niedriger Dichte (ND) werden beispielsweise Berstscheiben mit einem Berstdruck von 3161 bar 3% oder solche mit 1541 bar 3% eingesetzt. 



  Die Berstscheibenhalteteile in obiger Bauart sind in einem sogenannten Blockteil dicht eingesetzt und weisen einerseits eine Verbindung zum Hochdruckteil, zum Beispiel zu einem Reaktor, auf. Andererseits ist ein Ausström- oder Ausblaskanal in die Atmosphäre vorgesehen, welcher vielfach durch einen Rohrkörper gebildet wird. 



  Ein dichter Einbau des Berstscheibenhalteteiles erfolgt zumeist mittels eines Dichtsystems bzw. einer Dichtung, welche(s) den Anlageninnendruck zum Aufbau eines hohen Dichtungsdrucks nutzt. 



  Es ist beispielsweise bekannt, eine Dichtungspackung, bestehend aus einem Dichtring aus Teflon, mit einem Glasfaseranteil zwischen zwei Druckringen aus einer Kupfer-BerylliumLegierung in einem Ringspalt einzusetzen. Dabei wird durch den hohen Innendruck der Innenring druckbeaufschlagt und übt derart eine Druckkraft auf den Dichtring und in der Folge auf den Aussenring, der mit einem konischen Sitz gehalten sein kann, aus. 



  Dieses durchaus zielführende und vielfach genutzte Dichtsystem hat jedoch den Nachteil, dass bei jedem Ausbau des Berstscheibenteiles oder des Ausblasrohres aus dem Blockteil sämtliche Dichtungsteile erneuert werden müssen, was mit hohem Aufwand verbunden ist. Ein weiterer Nachteil des Systems kann darin liegen, dass bei einem langsamen Druckaufbau in der Hochdruckanlage die Dichtheit erst bei hohen Drücken erreicht wird und dass beim sogenannten Hochfahren der Anlage Leckagen auftreten können. 



  Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt nun darin, eine neue und verbesserte Einrichtung der eingangs genannten Art zum Schutz von Hochdruckanlagen zu schaffen, welche bei hoher Wirtschaftlichkeit die Mängel der bekannten Systeme vermeidet. 



  Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss bei einer gattungsgemässen Einrichtung dadurch gelöst, dass die Verbindungsbohrung im Blockteil einen Teilbereich mit einer Verengung zur Hochdruckleitung hin mit einer achsnormalen Ringfläche aufweist, in welchem Teilbereich das eine verschlossene Bohrung aufweisende Berstscheibenhalteteil, das eine entsprechende Gleichform, bezogen auf die Innenoberfläche der Bohrung im Teilbereich mit geringfügig verminderten Aussendurchmessern besitzt, mit dessen achsnomaler Ringfläche eine Dichtfläche bildend, an der Ringfläche im Blockteil anliegt, und dass mit dem in die Bohrung einragenden Ausblasrohrkörper, die der Berstscheibe gegenüberliegende Ringfläche des Berstscheibenhalteteiles mit einer Druckkraft beaufschlagt ist, welche den Anlageninnendruck, bezogen auf die grösste Kreisfläche des Berstscheibenhalteteiles übersteigt. 



  Die mit der Erfindung erreichten Vorteile sind im Wesentlichen darin zu sehen, dass die Dicht- 

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 fläche als achsnormale Ringfläche zwischen dem metallischen Berstscheibenhalteteil und dem Blockteil gebildet ist. Bei einer hohen spezifischen Flächenpressung zwischen den metallischen Teilen ist im Wesentlichen kein verformbares Dichtungselement erforderlich. Eine Dichtung gegen den inneren Gasdruck erfolgt unmittelbar zwischen Blockteil und dem an diesem anliegenden Berstscheibenhalteteil, sodass in einfacher Weise naheliegend an der Hochdruckleitung zur Anlage eine Dichtposition geschaffen ist. 



  Die Dichtkraft ist mit Vorteil beim Beginn des Druckaufbaues in der Anlage am höchsten, sodass während dieser Phase eine Leckage mit Sicherheit vermieden werden kann. 



  Mit besonderem Vorteil ist die Einrichtung nach der Erfindung derart ausgeführt, dass der Ausblasrohrkörper ausserhalb des Blockteiles eine aussenseitige, zum Berstscheibenhalteteil hin beaufschlagbare Ringfläche besitzt, auf welcher ein gegebenenfalls aufschraubbarer Flansch positioniert ist, welcher mittels vorgespannten Zugbolzen mit dem Blockteil verbunden ist. Dadurch ist auf besonders einfache Weise eine hohe Kraftbeaufschlagung der Dichtfläche am Berstscheibenhalteteil mittelbar möglich. 



  Von der Fachwelt wurde eine achsnormale Dichtfläche als nicht günstig angesehen, weil dem Dichtungsdruck der hohe Innendruck in der Anlage entgegengerichtet ist. Dieser Fachmeinung entgegengesetzt wurde gefunden, dass die neue Bauart der Einrichtung und eine Verwendung von vorgespannten Zugbolzen diese Probleme auf einfache Art vorteilhaft löst. 



  Wenn die Zugbolzen aus hochfestem Werkstoff mit einer Streckgrenze   RPO,2   bei 320 C von höher 700N/mm2 bestehen und Aufnahmemittel für hydraulisch betätigbare Spannköpfe aufweisen, kann eine besonders effiziente Funktion und Betriebsicherheit der Schutzeinrichtung erreicht werden. 



  Gegebenenfalls ist es in günstiger Weise möglich, dass für eine zusätzliche Sicherheit in der achsnormalen Ringfläche im Blockteil eine konzentrische Nut für einen gegebenenfalls metallischen O-Ring eingebracht ist. 



  Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer nur einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnung näher erläutert. 



  Hilfweise wird nachfolgend eine Bezugszeichenliste aufgeführt : Blockteil 1 Hochdruckleitung 10 Ringfläche (im Blockteil   1)   11 Nut 12 Berstscheibenhalteteil 2 Bohrung 20 Berstscheibe 21 Dichtfläche 22 Ringfläche 23 Ausblasrohrkörper 3 Bohrung 30 Pressfläche 31 Flanschanliegefläche 32 Flansch 4 Zugbolzen 5 Spannmittelbefestigung 51 Bohrung (im Blockteil   1)   A Teilbereich B 

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 Ein Blockteil 1 einer Sicherheitseinrichtung einer Hochdruckanlage steht über eine Leitung 10 mit deren Innenbereich in Verbindung. Zur Hochdruckleitung 10 ist in das Blockteil 1 eine Bohrung A eingebracht, welche im leistungsnahen Bereich einen Teilbereich B besitzt, in dem zur Hochdruckseite hin eine sprunghafte Verkleinerung vom Innendurchmesser gegeben ist.

   Diese sprunghafte Verkleinerung erfolgt in achsnormale Richtung unter Bildung einer Ringfläche 11. 



  Ein Berstscheibenhalteteil 2 weist eine zentrische Bohrung 20 auf, welche an der Seite mit einem geringeren Aussendurchmesser durch eine mittels Schmelzschweissung befestigte Berstscheibe 21 verschlossen ist. Die Aussenabmessungen des Berstscheibenhalteteiles 2 entsprechen im Wesentlichen der Innenform der Bohrung A im Blockteil 1 im Teilbereich B mit geringfügig verminderten Durchmessern. 



  Eine an der Ringfläche 11anliegende Ringfläche des Berstscheibenhalteteils wirkt als Dichtfläche 22. Der Berstscheibe 21 gegenüberliegend besitzt das Halteteil 2 eine achsnormale Ringfläche 23, die an einem Ausblasrohrkörper 3 stirnseitig 31 anliegt und von diesem mit einer Druckkraft beaufschlagt ist, sodass an der Dichtfläche 22 eine Flächenpressung gegeben ist. 



  Der Ausblasrohrkörper 3, der eine Bohrung 30 mit bevorzugt einem gleichgrossen oder grösseren Durchmesser, verglichen mit demjenigen 20 im Berstscheibenhalteteil 2, besitzt, weist der Stirnoder Pressfläche 31 gegenüberliegend eine Flanschanliegefläche 32 auf, die mit einem gegebenenfalls auf den Ausblasrohrkörper 3 aufschraubbaren Flansch zusammenwirkt. 



  Der Flansch 4 selbst ist mittels mehrerer vorgespannter Zugbolzen 5 mit dem Blockteil 1 verbunden, wobei die Zugbolzen 5 mit Vorteil durch hydraulisch betätigbare Spannköpfe vorgespannt sind. 



  Bei einem Einsatz einer Berstscheibe 21 wird ein mit einer solchen versehenes Berstscheibenhalteteil 2 in einem Teilbereich B einer Bohrung A in einem Blockteil 1 mit einer Hochdruckleitung 10 zu dieser hingerichtet eingesetzt und mit einem Ausblasrohrkörper 3 positioniert. Ein Flansch 4 wird in der Folge auf den Ausblasrohrkörper 3 bis zu einer Flanschanliegefläche 32 desselben aufgebracht, gegebenenfalls aufgeschraubt und mit Zugbolzen 5 mit dem Blockteil 1 verbunden. Die Zugbolzen 5 werden bei einem Anliegen der achsnormalen Druckflächen 22,23,31,32 der Teile 1,2,3 mit einer Zugkraft gedehnt und im gedehnten Zustand mit dem Flansch 4 verbunden, sodass eine Vorspannung im System und ein erforderlicher Anpressoder Kontaktdruck an der Dichtfläche 22 erreicht wird. 



  Auf einfache vorteilhafte Weise ist eine genaue Druckeinstellung bzw. ein definierter Kontaktdruck an den Dichtflächen erreichbar. 

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Claims (4)

1. Patentansprüche: 1. Einrichtung zum Schutz von Hochdruckanlagen vor Zerstörung durch erhöhten inneren Überdruck, bestehend aus einem Blockteil (1) mit einer Leitung (10) zum Hochdruckbe- reich und einer mit dieser in Verbindung stehenden Bohrung (A), in welcher ein rohrförmi- ges Berstscheibenteil (2) mit einer daran stirnseitig befestigten Berstscheibe (21) einer Druckbeaufschlagung entgegengerichtet mittels Ausblasrohrkörpers (3) positioniert ist, da- durch gekennzeichnet, dass die Verbindungsbohrung (A) im Blockteil (1) einen Teilbereich (B) mit einer Verengung zur Hochdruckleitung (10) hin mit einer achsnormalen Ringfläche (11) aufweist, in welchem Teilbereich (B) das eine mittels einer Berstscheibe (21) ver- schlossene Bohrung aufweisende Berstscheibenhalteteil (2), das eine entsprechende Gleichform, bezogen auf die Innenoberfläche der Bohrung (A)

   im Teilbereich (B) mit ge- ringfügig verminderten Aussendurchmessern besitzt, mit dessen achsnormaler Ringfläche eine Dichtfläche (22) bildend, an der Ringfläche (11) im Blockteil (1) anliegt, und dass mit dem in die Bohrung (A) einragenden Ausblasrohrkörper (3) die der Berstscheibe (21) ge- <Desc/Clms Page number 4> genüberliegende Ringfläche (23) des Berstscheibenhalteteiles (2) mit einer Druckkraft be- aufschlagt ist, welche den Anlageninnendruck, bezogen auf die grösste Kreisfläche des Berstscheibenhalteteiles (2) übersteigt.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausblasrohrkörper (3) ausserhalb des Blockteils (1) eine aussenseitige, zum Berstscheibenhalteteil (2) hin beaufschlagbare Ringfläche (32) besitzt, auf welcher ein gegebenenfalls aufschraubbarer Flansch (4) positioniert ist, welcher mittels vorgespannten Zugbolzen (5) mit dem Blockteil (1) verbunden ist.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugbolzen (5) aus hoch- festem Werkstoff mit einer Streckgrenze Rpo,2 bei 320 C von höher 700N/mm2 bestehen und Aufnahmemittel für hydraulisch betätigbare Spannköpfe (51) aufweisen.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Ringfläche (11) im Blockteil (1) eine konzentrische Nut (12) für einen gegebenenfalls metallischen O-Ring ein- gebracht ist.