DD237590A3

DD237590A3 - Sicherheits- und unterdruckkontrolleinrichtung fuer vakuumisolierte transportbehaelter

Info

Publication number: DD237590A3
Application number: DD26755084A
Authority: DD
Inventors: Konrad Michael; Joachim Noack; Siegfried Otto; Ingo Nietzold
Original assignee: Leipzig Chemieanlagen
Priority date: 1984-09-24
Filing date: 1984-09-24
Publication date: 1986-07-23

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sicherheits- und Unterdruckkontrolleinrichtung vakuumisolierter, ortsveraenderlicher Transportbehaelter mit tiefkalten, verfluessigten technischen Gasen. Das Ziel ist, eine Sicherheits- und Unterdruckkontrolleinrichtung fuer vakuumisolierte Transportbehaelter in Leichtbauweise. Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine in ihrem Aufbau einfache, unkomplizierte, robuste Sicherheits- und Unterdruckkontrolleinrichtung geloest, die eine hohe Sensibilitaet und minimales Ansprechdruckstreuverhalten besitzt. Erfindungsgemaess wird eine Lochplatte mit Aussparungen und einer abgestuetzten ebenen Folie versehen. Die tieftemperaturbestaendige Folie ist am aeusseren Umfang befestigt. Die Lochplatte ist mit einer zylindrischen Wandung und einem mit einer zentrischen Oeffnung versehenen Boden so verbunden, dass eine Verteilerkammer gebildet wird. Am Umfang des Verteilerkammerbodens sind parallele Fuehrungshuelsen angeschweisst. Zentrisch am Boden der Verteilerkammer befindet sich eine Wellrohrfeder, die an ihren Stirnseiten mit Hilfe von Verstaerkungsringen und nutfoermigen Aussparungen in zentrischen Oeffnungen des Verteilerkammerbodens und der Grundplatte vakuumdicht verbunden sind. Der ebenen Folie ist ein axial justierbarer Dorn zugeordnet.

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die erfindungsgemäße Sicherheits- und Unterdruckkontrolleinrichtung ist für den Einsatz an vakuumisolierten, ortsveränderlichen Transportbehältern geeignet. Sie soll vorzugsweise in der chemischen und artverwandten Industrie ihre Anwendung finden, wobei der Transport von tiefkalten, verflüssigten technischen Gasen als Hauptanwendungsgebiet anzusehen ist.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

In derTechniksind Sicherheitseinrichtungen bekannt, die in ihrer Konstruktion so aufgebaut sind, daß der Einsatz in vakuumisolierten, stationären Tankanlagen und in ortsveränderlichen Druckbehältern möglich ist. Derartige Sicherheitseinrichtungen arbeiten auf dem Prinzip von Berstscheiben aus unterschiedlichen Werkstoffen, die je nach Art und Größe zwischen Flansche gedichtet mit verschiedener Überdruckbelastung geaufschlagbarsind.

In der US PS 3,463,351 ist eine Überdrucksicherung beschrieben, die mit Hilfe einer vorgewölbten, eingeflanschten Scheibe und in deren Zentrum befindlichen, kreuzförmigen Einkerbung sowie einer unterlegten Verstärkung ihr Einsatzgebiet im Mittel- und Hochdruckbereich findet. Die zum Ansprechen der Sicherheitseinrichtung notwendigen Überdrücke weichen dabei um mehrere Bar vom Sollwert ab. Dazu tragen Temperaturunterschiede und damit Dehnungs- und Festigkeitskennwertschwankungen bei.

Hauptstörgröße wird hierbei die konstruktiv, technologische und fertigungstechnische Formabweichung sein. Diese Lösung ist aufgrund ihrer Konstruktion im Nieder- bzw. Unterdruckbereich nicht einsetzbar.

Eine weitere Sicherheitseinrichtung zeigt die US PS 4,030,322, die in der Weise aufgebaut ist, daß über ein Druckmeßgerät ein Steuerimpuls ausgelöst wird, der eine elektromechanische Verriegelung löst und somit der kegelstumpfförmige Sicherheitsverschluß zur Druckentspannung öffnet.

Für den Einsatz als Sicherheitseinrichtung vakuumisolierter Behälter ist diese Lösung ebenfalls nicht geeignet, da für die Funktion ein innerer Überdruck notwendig ist. Darüber hinaus ist diese Lösung in ihrem Aufbau durch viele notwendige Bauteile sehr kostenintensiv und relativ wartungsintensiv sowie bei dynamischer Beanspruchung störanfällig.

In der OS 2850278 und OS 12382 sind Sicherheitseinrichtungen für ortsveränderliche Druckgasbehälterbeschrieben, bei denen Sicherheitsdichtplatten eingesetzt werden, die eine zentrische Aussparung besitzen. Bei außergewöhnlichem Ansteigen des Innendruckes wölbt sich die Aussparung und es entsteht eine Öffnung, wodurch das Medium entweichen kann und es zu einer Druckverminderung kommt, ohne daß der Druckbehälter Schaden nimmt.

Derartige Sicherheitseinrichtungen sind nur für einen Druckarbeitsbereich einsetzbar, der weit über dem der in der Aufgabe der erfindungsgemäßen Lösung beschrieben liegt. Darüber hinaus ist bei den hier angeführten Lösungen eine zu große Ansprechdruckstreuung vorhanden, die einen Einsatz für vakuumisolierte Transportbehälter, bei denen maximal 0,1 Bar + 10% Abweichung als Ansprechdruck der Sicherheitseinrichtung vorgegeben ist, ausschließt.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung liegt darin begründet, eine Sicherheits- und Unterdruckkontrolleinrichtung zum Einsatz zu bringen, mit der es möglich ist, den Transport von tiefkalten Medien in vakuumisolierten Transportbehältern, die in Leichtbauweise gefertigt wurden, zu realisieren. Gleichzeitig sollen hochwertige Einsatzmaterialien wie CrNi-Stähle, Kupfer, Bronze und Messing eingespart und Transportkosten erheblich vermindert werden.

-2- 237 590 Das Wesen der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine in ihrem Aufbau einfache, unkomplizierte, robuste Sicherheits- und Unterdruckkontrolleinrichtung mit einer hohen Sensibilität und minimalem Ansprechdruckstreuverhalten zu realisieren. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß eine Lochplatte mit Aussparungen versehen ist, deren lichte Weite zur Dicke der abgestützten ebenen Folie ein Verhältnis von 100... 150:1 beträgt. Die ebene Folie ist an ihrem gesamten Umfang mit der Lochplatte form- und kraftschlüssig, unlösbar, vakuumdicht verbunden und besteht aus einem vorzugsweise metallischem, tieftemperaturbeständigem Material mit einer Dicke von 0,01 ...0,09 mm, vorzugsweise 0,05mm. Die Aussparungen der Lochplatte sind so ausgebildet, daß deren Strömungsquerschnitt A₈ gleich dem Strömungsquerschnitt A_R einer Wellrohrfeder ist. Die Lochplatte ist vorzugsweise mit einer zylindrischen Wandung und einem mit einer zentrischen Öffnung versehenen Boden so verbunden, daß sie eine Verteilerkammer bildet, deren Innendurchmesser D_v zur lichten Weite b_v durch ein Verhältnis von 2... 5 vorgegeben ist. Am Umfang des Bodens der Verteilerkammer sind unterhalb parallele Führungshülsen angeschweißt, deren freien Enden im unbelasteten Einbauzustand der WeIIrohrfeder zur Grundplatte einen Abstand von L_A = 0,1 ...0,2 χ der Länge der Wellrohrfeder haben. Zentrisch am Boden der Verteilerkammer ist die Wellrohrfeder mit einem Verhältnis Außendurchmesser zu Nennlänge von < 1 zugeordnet. Die Wellrohrfeder ist an ihren Stirnseiten mit Hilfe von Verstärkungsringen und mit nutförmigen Aussparungen in zentrischen Öffnungen des Bodens der Verteilerkammer und der Grundplatte vakuumdicht verbunden, vorzugsweise verschweißt. An der Grundplatte befinden sich neben nutförmigen Aussparungen zur Aufnahme eines Dichtkörpers gleichfalls Bohrungen zur Aufnahme von Führungsbolzen mit grundplattenseitig angeordneten, geeichten Parallelrillenskalen. Am gegenüberliegenden Ende der Führungsbolzen ist ein Oberteil angeordnet. Im Oberteil ist eine Gewindehülse und der Dorn axial justierbar angebracht. Die Dornspitze ist mit einem Winkel <x bis zu 30 Grad, vorzugsweise 10 Grad und einem Dornspitzenradius von R = 0,5... 1 mm versehen. Der Dornspitze ist auf der Mittelachse der Lochplatte in einem vorgegebenen Sicherheitsabstand eine Aussparung zugeordnet. Das Oberteil sitzt auf dem Führungsbolzen stirnseitig auf, ist mit diesem verschraubt und bildet mit der Lochplatte eine Abströmfläche A$ die gleich 1,1 ...1,6 χ dem Strömungsquerschnitt A_R der Wellrohrfeder ist. Eine lösbar angebrachte Abdeckhaube schließt das Oberteil ab. In dem für die Montage der Grundplatte vorgesehenen Flansch am Anschlußstutzen ist eine zentrische Eindrehung angeordnet, in der eine lösbare Siebscheibe befestigt ist.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert:

In der dazugehörigen Zeichnung zeigt die Figur eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Sicherheits- und Unterdruckkontrolleinrichtung (Schnittdarstellung).

Wie aus der Figur'ersichtlich, besteht die Sicherheits- und Unterdruckkontrolleinrichtung aus einer Lochplatte 1 in der Aussparungen 2 angeordnet sind, deren lichte Weite zur Dicke der auf der Lochplatte abgestützten ebenen Folie 3 ein Verhältnis von 100... 150:1 aufweist. Am gesamten Umfang der Lochplatte 1 ist die ebene Folie form- und kraftschlüssig, unlösbar und vakuumdicht, vorzugsweise durch Verlöten befestigt. Die in der Lochplatte 1 gleichmäßig verteilt angeordneten Aussparungen 2 sind so ausgebildet, daß deren Strömungsquerschnitt A₅ gleich dem Strömungsquerschnitt einer Wellrohrfeder 4 ist, die mit einer vorzugsweise zylindrischen Wandung 5 und einen mit einer zentrischen Öffnung 6 mit zugeordneter nutförmigen Aussparung versehenen Boden 7 eine Verteilerkammer bildet, die vorzugsweise als Schweißkonstruktion gestaltet ist. Die Lochplatte bildet eine Abströmfläche zum Oberteil 16 A₅ = 1,1 ...1,6 χ dem Strömungsquerschnitt A_R der Well rohrfeder 4. Am Oberteil 16 ist eine geschlossene Abdeckhaube 21 aufgeschraubt.

Die Verteilerkammer 8 ist in ihrer Größe so gestaltet, daß der Innendurchmesser zur lichten Weite ein Verhältnis 2...5 hat. Am Umfang des Bodens? befinden sich Bohrungen 9 an denen parallel zur Wellrohrfeder 4 parallel verlaufende Führungshülsen 10 unterhalb der Verteilerkammer 8 angeordnet sind. Die parallelen Führungshülsen 10 sind auf den Führungsbolzen 14 so angeordnet, daß im unbelasteten Einbauzustand der Wellrohrfeder 4 zur Grundplatte 12 ein freier Abstand von L_A = 0,1 ...0,2 χ der Länge der Wellrohfeder 4 vorhanden ist.

Die Grundplatte 12 ist mit dem Flansch 26 des Anschlußstutzens 27 über die Führungsbolzen 10 und dem eingenuteten Dichtkörper 25 vakuumdicht verbunden.

Als Abschluß des Anschlußstutzens 27 ist in einer zentrischen Eindrehung 28 im Flansch 26 eine lösbare Siebscheibe 29 vorgesehen. Die Wellrohrfeder 4 und zugeordnete Verstärkungsringe 22 sind einerseits zentrisch am Boden 7 und andererseits in gleicher Weise auf einer mit einer zentrischen Öffnung 11 versehenen Grundplatte 12 befestigt, vorzugsweise verschweißt.

Unterseitig der Grundplatte 12 befindet sich eine Nut 24, die zur Aufnahme des Dichtkörpers 25 dient.

Am Umfang der Grundplatte 12 sind Bohrungen 13 angeordnet, die zur Aufnahme von Führungsbolzen 14, mit grundplattenseitig eingearbeiteten, geeichten Parallelrillenskalen 15, vorgesehen sind. Die gegenüberliegenden Enden der Führungsbolzen dienen zur lösbaren stirnseitigen Befestigung des Oberteiles, daß die Lochplatte eine Abströmfläche zum Oberteil 16 A₈ = 1,1 bis 1,6 x den Strömungsqeuschnitt A_R der Wellrohrfeder 4 freigibt. Am Oberteil 16 ist eine geschlossene Abdeckhaube 21 aufgeschraubt. Das Oberteil 16 trägt mittig eine Gewindehülse 18 in der der Dorn 17 axial justierbar angeordnet ist. Die Dornspitze 19 hat einen Winkel von α bis zu 30 Grad, vorzugsweise 10 Grad und einen Dornspitzenradius 20 von R = 0,5 bis 1 mm. Die Dornspitze 19 ist in einem Sicherheitsabstand zur ebenen Folie 3 auf der Mittelachse gegenüber der Aussparung 2 angeordnet.

Die erfindungsgemäße Sicherheits- und Unterdruckkontrolleinrichtung arbeitet wie folgt:

Der auf dem am Vakuumisolierraum befestigte Anschlußstutzen wird mit Hilfe der Siebscheibe 29 verschlossen, um ein Entweichen des feinkörnigen Absorptionsmittels zu verhindern. Danach wird die Sicherheits- und Unterdruckkontrolleinrichtung für vakuumisolierte Transportbehälter auf den Flansch 26 gesetzt und mit Hilfe der Führungsbolzen verschraubt. Der in den Nuten angeordnete Dichtkörper garantiert dabei eine zuverlässige Abdichtung.

Nach Anbau der Sicherheits- und Unterdruckkontrolieinrichtung erfolgt die Evakuierung des Isolierraumes des Transportbehälters in bekannter Weise bis zu einem Unterdruck < 10 Torr. Durch die Evakuierung bildet sich ein äußerer Überdruck, der ein Zusammendrücken der Rohrfeder bei gleichzeitigem Anpressen der Folie auf die Lochplatte 1 bewirkt bis die

Führungshülsenenden die Parallelrillenskala erreichen. Die Parallelrillenskalen werden dabei in Abhängigkeit zum anliegenden Unterdruck in geeichtem Maße verdeckt. Nach Erreichen des vorgegebenen Vakuums erfolgt die Justierung des Dornes 17 innerhalb der Gewindehülse 18 bis zu einem vorgegebenen Maß Oberseite Folie 3 bis zur Dornspitze 19S = 3...7mm, vorzugsweise 5 mm. Die Arretierung des Dornes 17 erfolgt in bekannter Weise über eine Kontermutter. Der aus dem Oberteil 16 herausragende einjustierte Dorn 17 wird durch die Abdeckhaube 21 gegen unbefugte Verstellung und andere äußere Einflüsse geschützt.

Der vakuumisolierte Transportbehälter kann nun mit dem zu transportierenden Medium zum Beispiel flüssiges Argon, Sauerstoff oder Stickstoff bis zum Erreichen des Betriebsdruckes befüllt werden. Der sich anschließendeTransportzyklus schließt nicht aus, daß am vakuumisolierten Druckbehälter Betriebsstörungen in der Weise auftreten können, daß an der Innen- und/oder Außenbehälterwandung Schaden in Form von Undichtigkeiten eintreten können, die einerseits zu unzulässig hohen äußeren Überdruck des Innenbehälters bei vorher zusammengebrochenem Vakuum und unzulässig hohem inneren Überdruck an der Außenbehälterwandung führen. Der im Innenbehälter gefahrene innere Überdruck wird bei Eintreten der oben beschriebenen Störung zusätzlich negativ dadurch beeinflußt, daß,er bei einfallender Wärme durch Zusammenbrechen des Vakuums und eintretendes Sieden des verflüssigten Mediums mit hoher Geschwindigkeit steigt. Die Sicherheits- und Unterdruckkontrolleinrichtung wird durch den ansteigenden Druck im Isolierraum in der Weise wirksam, daß das gasförmige Medium durch den Anschlußstutzen 27 über das Absorptionsmittel, die abscheidende Siebscheibe 29 und die WeI !rohrfeder 4 in die Verteilerkammer 8 gelangt. Die Wellrohrfeder geht durch den Druckanstieg in ihre Ausgangsstellung zurück. Gleichzeitig wird die Verteilerkammer 8 mit den Führungshülsen 10 innerhalb der Führungsbolzen 14 zur Dornspitze 19 bewegt. Die auf der Lochplatte 1 angeordnete ebene Folie 3 kommt mit der Dornspitze 19 in Berührung. Bei weiterer Entspannung der Rohrfeder wird die Folie 3 zunehmend, örtlich bis zur Ausbildung so großer Spannungsspitzen verformt, daß ein Bersten der Folie eintritt. Die durch die Folie 3 verschlossenen Aussparungen 2 werden somit freigegeben und das anstehende Medium kann über die vorhandenen Strömungsquerschnitte der Lochplatte 1 A_R und des Oberteiles 16A_S entweichen.

Nach Eintreten dieses Zustandes am vakuumisoliertem Transportbehälter sind die entsprechenden sicherheitstechnischen Maßnahmen einzuleiten und notwendige Reparaturaktivitäten vorzunehmen. Die erfindungsgemäße Sicherheits- und Unterdruckkontrolleinrichtung kann erst nach Überprüfung der Funktionsfähigkeit des vakuumisolierten Transportbehälters und dem Einsatz einer neuen Folie 3 in oben beschriebene Weise wieder in Betrieb genommen werden. Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung sind:

— Einfacher, unkomplizierter Aufbau

— leicht montierbar, ohne zusätzliche Hilfsmittel

— hohe Sensibilität für den jeweilig vorzusehenden Ansprechdruck

— minimales Ansprechdruckstreuverhalten

— geringer Materialaufwand infolge der realisierten Leichtbauweise

— Erhöhung der Betriebssicherheit der vakuumisolierten Transportbehälter durch hohe Zuverlässigkeit der erfindungsgemäßen Lösung

— geringer Arbeitsaufwand bei der Fertigung

Claims

Patentansprüche:

1. Sicherheits- und U nterdruckkontrol lein richtung für vakuumisolierte Transportbehälter, bestehend aus einem festen Dorn und einer auf einer Lochplatte abgestützten, elastomeren Berstscheibe, vorzugsweise elastische Folie zentrisch angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Lochplatte (1) mit Aussparungen (2) versehen ist, deren lichte Weite zur Dicke der abgestützten ebenen Folie (3) ein Verhältnis von 100 bis 150 besitzt, die ebene Folie (3) an ihrem gesamten Umfang mit der Lochplatte (1)form- und kraftschlüssig unlösbar, vakuumdicht verbunden ist und die Lochplatte (1) mit einer vorzugsweise zylindrischen Wandung (5) und einem mit einer zentrischen Öffnung (6) versehenen Boden (7) eine Verteilerkammer (8) bildet, deren Innendurchmesser (D_v) zur lichten Weite (b_v) durch ein Verhältnis 0,2 bis 0,3 vorgegeben ist und am Umfang des Bodens (7) Bohrungen (9) mit angeschweißten parallelen Führungshülsen (10) unterhalb der Verteilerkammer (8) vorhanden sind und zentrisch am Boden (7) eine Wellrohrfeder (4) mit einem Verhältnis Außendurchmesser zu Nennlänge von < 1 vakuumdicht zugeordnet ist und auf ihrer Gegenseite in gleicher Weise auf einer mit einer zentrischen Öffnung (11) versehenen Grundplatte (12) vakuumdicht lagert, an deren Umfang weitere Bohrungen (13) zur Aufnahme von Führungsbolzen (14) mit grundplattenseitig angeordneten, geeichten Parallelrillenskalen (15) und einem am gegenüberliegenden Ende aufgesetzten Oberteil (16) vorgesehen sind.

2. Sicherheits- und Unterdruckkontrolleinrichtung für vakuumisolierte Transportbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn (17) eine Dornspitze (19) mit einem Winkel α bis zu 30 Grad aufweist, einen Dornspitzenradius (20) von R = 0,1 bis 1mm besitzt und die Dornspitze (19) auf der Mittelachsein einem Sicherheitsabstand zur ebenen Foiie(3) gegenüber der Aussparung (2) angeordnet ist.