Hochdr uck-Entlastungsvor r ichtung. Vorliegende Erfindung bezieht sieh auf eine 11ochdruck-Entlastungsvorrichtung der jenigen Art, bei welcher ein Berstorgan durch den Druck, dem es ausgesetzt ist, bricht, wenn derselbe eine gewisse Höhe überschreitet. Unter der Bezeichnung "Berst- organ" soll ein Verschlussorgan verstanden werden, welches in einem Abzugsweg am Hochdruckbehälter angeordnet ist und wel ches das Hochdruckfluidum von der Atmo sphäre trennt.
Das Berstorgan kann aus einem einzigen Stück bestehen oder aus ver schiedenen, miteinander verbundenen Teilen zusammengesetzt sein.
Versuche haben gezeigt, dass, besonders im Fall von Berstorganen mit kleinem Durch messer, das heisst solchen von nicht über 51 mm (2" engl.) Durchmesser, ein Berst- ssrgan von gleichförmiger Dicke nicht ge nügend empfindlich oder zuverlässig ist, da. das Brechen nicht bei einem scharf begrenz ten Druck eintritt, sondern dass es bei irgend einem Druck innert verhältnismässig weiter Grenzen stattfinden kann.
Versuche haben gezeigt, dass dieser Nachteil dadurch ver mieden werden kann, dass das Berstorgan von ungleichförmiger Dicke, und so abge stützt und proportioniert ist, dass bei Errei chung eines gewissen, kritischen Druckes ein Brechen ausschliesslich durch rechtwinkliges Abscheren quer ,durch die geringste Dicke des Berstorganes stattfindet, wobei diese dünne Stelle einerseits durch die Stützmittel und anderseits durch starre Teile des Berst- gliedes begrenzt ist.
Durch genaues Dimen sionieren der Dicke -der genannten, dünnsten Stelle kann ein Berstorgan geschaffen wer den, welches bei einem zum voraus bestimm ten kritischen Druck bricht.
Es ist von Wichtigkeit, dass bei Bruch .des Berstorganes plötzlich eine relativ grosse Öffnung für die Entlastung, das heisst für das Entweichen des Druckfluidums, geschaf fen werden kann. Versuche haben ergeben, dass Druckentlastungsvorrichtungen nach dem Sicherheitsventiltyp oder Berstorgane, welche in solcher Weise bersten, dass sie nur eine verhältnismässig enge Öffnung schaffen, im Falle einer sehr raschen Drucksteigerung im.- befriedigend sind.
Im Falle, dass das Druck fluidum ein Gas wie zum Beispiel Kohlen dioxyd ist, haben diese Druckentlastungsvor- richtungen noch den weiteren Nachteil, dass die rasche Expansion des Gases hinter der kleinen Öffnung die Bildung eines Eisan satzes und dadurch eine weitere Verengung .der genannten Öffnung zur Folge hat.
Demzufolge ist das Berstorgan zweck mässig so ausgebildet, dass dessen dünnster Teil die Form eines schmalen, einen relativ dickeren Teil umgebenden Randes hat, so dass bei Bruch der genannte, dicke Teil vollstän dig abgesprengt und eine grosse Abblasöff- nung geschaffen wird. Um ,ein Brechen in obiger Weise zu erleichtern, . und um zu.
sichern, dass ein Bruch ausschliesslich durch Abscheren stattfindet, ist es zweckmässig, die Abstützung des Berstorganes derart auszu bilden, dass sie konzentrisch zum dicken Teil des Derstorganes ist, und dass zwischen dem dicken -Teil und der Abstützung nur wenig Zwischenraum ist. Ferner ist es zweckmässig, wenn diese dünne Stelle eine gleichmässige Dicke hat.
Es können auch mehrere Berstorgane vor gesehen sein. Auch kann ein einziges Berst- organ zwei oder mehr dicke Teile, von denen jedes von einem relativ dünnen Rand um geben ist, enthalten. Diese letzteren Konstruk- tionen ergeben jedoch keinen maximalen Gasablass, da es in der Praxis beinahe un möglich ist, den gleichzeitigen Bruch von verschiedenen Teilen eines Beratorganes, respektive von verschiedenen Berstorganen zu erreichen.
-Das Berstorgan besitzt vorzugsweise Kreisform, in welchem Fall der dünne Rand die Form eines Ringes hat.
Um den Bruch des genannten Ringes durch Abseherung zu erleichtern, ist derselbe zweckmässig möglichst nahe an den Umfangs- stützmitteln angebracht und sind diese Mittel zweckmässig mit starren und relativ scharfen Kanten versehen.
Der dünne Ring kann auch einen gewissen Abstand von den Umfangs stützmitteln haben, wobei zweckmässig ein äusserer Ring von relativ dickem Material nahe an den Stützmitteln vorgesehen ist. In diesem Fall sollte aber der relativ dicke Ring so starr und so bemessen sein, dass immer noch ein Brechen ausschliesslich durch Abscheren ,des dünnen Ringes erfolgt. Diese Ausfüh rungsform hat den Nachteil, dass nicht die Maximalfläche des Berstorganes zum Ent weichen des Druckfluidums ausgenutzt wer .den kann.
Das Berstorgan kann aus einer Metall blechscheibe von gleichmässiger Dicke herge stellt werden, von der man das Metall derart -wegarbeitet, .dass ein dickerer, zentraler Teil von etwas kleinerem Durchmesser als jener der Abblasöffnung, in welche die Scheibe ein geklemmt ist, bleibt.
-Das Berstorgan kann auch aus einer Metallbleehscheibe von gleich mässiger Dicke hergestellt werden, indem man eine Ringnut in die Scheibe einarbeitet, deren Durchmesser jenen der Abblasöffnung, in die die ,Scheibe eingesetzt ist, nicht über schreitet.
Diese Berstorgane leiden jedoch am 'Cbel- stand, -dass es beim Bearbeiten des Berst- organes schwierig ist, mit Sicherheit zu er reichen, dass der kritische Druck, bei welchem es berstet, innerhalb enger Grenzen irgend eines vorbestimmten Druckes fällt. Hier aus folgt, dass es schwierig ist, eine Anzahl Berstorgane so zu bearbeiten, .dass sie beim gleichen Druck oder innerhalb relativ enger Druckgrenzen bersten.
Es wird deshalb vorgezogen, den zen tralen Teil einer Hauptscheibe von gleich 3nässier Dicke durch Aufsetzen einer Hilfs scheibe von kleinerem Durchmesser zu ver stärken, das Ganze derart, dass ein schmaler Ring der dünnen Scheibe unmittelbar an: den Wänden der Abblasöffnung, in welche das Berstorgan eingeklemmt ist, gelassen wird.
Unter irgend einem Druck über dem atmo- sphärischere ist der Ringteil der dünnen Scheibe der schwächste Teil des Berstorganes und tritt ein Bruch des Berstgliedes demzu <B>folge</B> - ausschliesslich durch. Abscheren.-- des Metallei an diesem Ring ein. Statt einer ein zigen, dickeren Hilfsscheibe kann auf jeder Seite der dünnen Hauptscheibe eine solche Hilfsscheibe angeordnet sein und können alle drei Scheiben, zum Beispiel mittelst eines Bolzens zusammengeschraubt sein.
Im Falle, dass das Berstorgan eine zentrale, dünne Hauptscheibe von gleichmässiger Dicke auf weist, kann dieselbe aus kaltgewalztem Me tallblech oder durch Abarbeiten einer dik- k eren Scheibe auf die erforderliche Dünne hergestellt werden.
Die 7aeiehnung veranschaulicht ein Aus führungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes im Längsschnitt.
Der Stutzen 1 der Entla.stungsvorrich- tunb ist zugleich der Abblasstutzen des von einem übermässigen Druck zu entlastenden Hochdruckgasbehälters und trägt ein Berst- organ, welches eine dünne Hauptscheibe aus Metall und zwei. Hilfsscheiben 6 und i besitzt, die mittelst eines Bolzens 9 und einer Mutter 10 auf die beiden Seiten der dün nen Hauptscheibe 2 geklemmt sind.
Das Berstorgan ist zwischen einem Weichmetall ring 5 auf .der innern Seite des Behälters und einem harten Metallring 4 mit scharfer, auf der Hauptscheibe 2? liegender Innenkante auf der äussern Seite angeordnet. Zur Verhütung von Gasentweichung hinter dem Bolzenkopf ist eine weiche Unterlagsscheibe ss unter den Bolzenkopf gelegt. Auf den Stutzen 1 ist eine Schutzkappe 3 geschraubt, um die beim Ber sten des Berstorganes auswärts geschleuder ten Teile zurückzuhalten.
Die Schutzkappe besitzt das Abblasen des Gases gestattende Löcher 1.l.. Durch genügend starkes An ziehen der Mutter 10 ist die Hauptscheibe 2 in ihrer Stellung gesichert und ein gasdichter Abschluss am Bolzenkopf erreicht.
Ist im das Berstorgan tragenden Stutzen ein Ventil vorgesehen, so kann das Einsetzen eine.. -andern Berstorganevorgenommen werden, ohne dass das Gas aus dem Behälter abgelassen werden muss.
High pressure relief device. The present invention relates to a high pressure relief device of the type in which a rupture member ruptures due to the pressure to which it is subjected when the same exceeds a certain height. The term “bursting organ” should be understood to mean a closure organ which is arranged in a discharge path on the high-pressure container and which separates the high-pressure fluid from the atmosphere.
The bursting device can consist of a single piece or be composed of various interconnected parts.
Tests have shown that, particularly in the case of bursting devices with a small diameter, that is to say those of not more than 51 mm (2 ") in diameter, a bursting device of uniform thickness is not sufficiently sensitive or reliable because Breaking does not occur at a sharply delimited pressure, but rather that it can take place at any pressure within relatively wide limits.
Tests have shown that this disadvantage can be avoided by the fact that the bursting device is of non-uniform thickness and is supported and proportioned in such a way that, when a certain critical pressure is reached, it breaks only by shearing at right angles across the smallest thickness of the Bursting organ takes place, this thin point being limited on the one hand by the support means and on the other hand by rigid parts of the bursting member.
By precisely dimensioning the thickness of the thinnest point mentioned, a bursting element can be created which breaks at a predetermined critical pressure.
It is important that when the bursting element ruptures, a relatively large opening can suddenly be created for relief, that is, for the pressure fluid to escape. Tests have shown that pressure relief devices of the safety valve type or bursting devices, which burst in such a way that they only create a relatively narrow opening, are satisfactory in the event of a very rapid increase in pressure.
In the event that the pressure fluid is a gas such as carbon dioxide, these pressure relief devices have the further disadvantage that the rapid expansion of the gas behind the small opening results in the formation of ice and thus a further narrowing of the opening mentioned has the consequence.
Accordingly, the bursting element is expediently designed so that its thinnest part has the shape of a narrow edge surrounding a relatively thicker part, so that if it breaks, said thick part is completely blown off and a large blow-off opening is created. To facilitate breaking in the above manner. and around to.
ensure that a break occurs exclusively by shearing, it is advisable to form the support of the bursting element in such a way that it is concentric to the thick part of the bursting element, and that there is only a little space between the thick part and the support. It is also useful if this thin point has a uniform thickness.
Several bursting organs can also be seen before. A single bursting element can also contain two or more thick parts, each of which is surrounded by a relatively thin rim. However, these latter constructions do not result in a maximum gas discharge, since in practice it is almost impossible to achieve simultaneous rupture of different parts of a berator organ or of different bursting organs.
-The bursting element preferably has a circular shape, in which case the thin edge has the shape of a ring.
In order to make it easier to break the said ring by preventing it, it is expediently attached as close as possible to the circumferential support means and these means are expediently provided with rigid and relatively sharp edges.
The thin ring can also have a certain distance from the circumferential support means, an outer ring of relatively thick material being expediently provided close to the support means. In this case, however, the relatively thick ring should be so rigid and dimensioned that it is still broken solely by shearing off the thin ring. This embodiment has the disadvantage that the maximum area of the bursting element cannot be used for the pressure fluid to escape.
The bursting device can be made from a sheet metal disc of uniform thickness, from which the metal is worked away in such a way that a thicker, central part of a slightly smaller diameter than that of the blow-off opening into which the disc is clamped remains.
-The bursting element can also be made from a sheet metal disk of uniform thickness by working an annular groove into the disk, the diameter of which does not exceed that of the blow-off opening into which the disk is inserted.
However, these bursting organs suffer from the fact that when working on the bursting organ it is difficult to achieve with certainty that the critical pressure at which it bursts falls within narrow limits of any predetermined pressure. It follows from this that it is difficult to process a number of bursting elements in such a way that they burst at the same pressure or within relatively narrow pressure limits.
It is therefore preferred to reinforce the central part of a main disk of equal thickness by placing an auxiliary disk of smaller diameter, the whole thing in such a way that a narrow ring of the thin disk directly touches: the walls of the vent opening into which the bursting element is trapped, is left.
Under any pressure above the more atmospheric pressure, the ring part of the thin disk is the weakest part of the bursting element and a breakage of the bursting element occurs - consequently - exclusively through. Shear off - the metal on this ring. Instead of a single, thicker auxiliary disk, such an auxiliary disk can be arranged on each side of the thin main disk and all three disks can be screwed together, for example by means of a bolt.
In the event that the bursting element has a central, thin main disk of uniform thickness, the same can be produced from cold-rolled metal sheet or by machining a thicker disk to the required thinness.
The 7aeienung illustrates an exemplary embodiment of the subject of the invention in longitudinal section.
The nozzle 1 of the relief device is also the venting nozzle of the high pressure gas container to be relieved of excessive pressure and carries a bursting element, which has a thin main disk made of metal and two. Has auxiliary disks 6 and i, which are clamped by means of a bolt 9 and a nut 10 on the two sides of the thin main disk 2.
The bursting element is between a soft metal ring 5 on .der inner side of the container and a hard metal ring 4 with a sharp, on the main disk 2? lying inner edge on the outer side. To prevent gas escaping behind the bolt head, a soft washer ss is placed under the bolt head. On the nozzle 1, a protective cap 3 is screwed to hold back th parts thrown outward when Ber most of the bursting element.
The protective cap has holes 1.l .. allowing the gas to be blown off. By tightening the nut 10 sufficiently, the main disk 2 is secured in its position and a gas-tight seal is achieved on the bolt head.
If a valve is provided in the connector carrying the bursting element, then another bursting element can be inserted without the gas having to be drained from the container.