DE1011688B - Verfahren zur Herstellung von zerreissbaren, kuppelfoermigen Diaphragmen fuer UEberdrucksicherungen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von zerreissbaren, kuppelfoermigen Diaphragmen fuer UEberdrucksicherungen

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Publication number
DE1011688B
DE1011688B DED16319A DED0016319A DE1011688B DE 1011688 B DE1011688 B DE 1011688B DE D16319 A DED16319 A DE D16319A DE D0016319 A DED0016319 A DE D0016319A DE 1011688 B DE1011688 B DE 1011688B
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DE
Germany
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pressure
diaphragm
diaphragms
dome
tearable
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Pending
Application number
DED16319A
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English (en)
Inventor
Thomas Bruce Philip
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Distillers Co Yeast Ltd
Original Assignee
Distillers Co Yeast Ltd
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Publication date
Application filed by Distillers Co Yeast Ltd filed Critical Distillers Co Yeast Ltd
Publication of DE1011688B publication Critical patent/DE1011688B/de
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K17/00Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves
    • F16K17/02Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side
    • F16K17/14Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side with fracturing member
    • F16K17/16Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side with fracturing member with fracturing diaphragm ; Rupture discs
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D26/00Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces

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Description

  • Verfahren zur Herstellung von zerreißbaren, kuppelförmigen Diaphraginen für Überdrucksicherungen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von zerreißbaren, kuppelförmigen Diaphragmen: für Überdrucksicherungen für Druckgefäße. Diese Diaphragmen werden vielfach so eingebaut, daß der Druck im Druckgefäß auf die konkave Seite des Diaphragmas wirkt. Wenn er über einen gewissen vorbestimmten Grenzwert ansteigt, so zerreißt das Diaphragma und bildet dann einen Auslaß für die Flüssigkeit im Druckgefäß, so daß der Druck in diesem nachläßt.
  • Die oben beschriebenen kuppelförmige n, zerbrech-oder zerreißbaren Diaphragmen werden im allgemeinen aus einem dünnen, dehnfähigen Metall hergestellt, und das positive Druckdifferential, unter dem sie zerreißen oder zerbrechen, wird dann vor allem durch die Dicke des verwendeten Materials, dessen Zugfestigkeit, den Durchmesser und die Wölbung des Diaphragmas bestimmt. Diaphragmen, die bei verhältnismäßig niederen Druckdifferenzen zerbrechen sollen, werden daher aus dünnen, dehnfähigen Metallen, wie Nickel, Silber, Kupfer, Aluminium, rostfreiem Stahl, und anderen Legierungen, wie Monelmetall, hergestellt.
  • Um zerreißbare Diaphragmen zu erhalten, die bei niedrigen Druckdifferentialen zerbrechen, müssen die Diaphragmen aus sehr dünnen Metallfolien oder -blechen hergestellt werden, und die geringste Dicke, die angewendet werden kann, ist lediglich durch die Schwierigkeit der Herstellung gleichmäßig dünner Metallbleche bestimmt.
  • Die Konturen von kuppelförmigen, zerbrechbaren Diaphragmen, die unter der Wirkung eines Flüssigkeitsdruckes auf ein Blech hergestellt worden sind, entsprechen etwa der Form von Kugelsegmenten. Wenn ein, kuppelförmiges Diaphragma durch die Wirkung eines Druckes gebildet worden ist, der wesentlich unter dem Druck liegt, bei welchem das hergestellte Diaphragma zerreißen würde, so entspricht dessen Kontur dem Segment einer Kugel mit verhältnismäßig großem Radius. Wird der Verformungsdruck erhöht, so entspricht die Kontur des erhaltenen Diaphragmas mehr dem Segment einer Kugel mit kleinerem Radius.
  • Es ist üblich, das zerbrechliche Diaphragma durch Vorformen in die Form zu bringen, die es annehmen würde, wenn es einem Druck ausgesetzt wird, der etwas über dem normalen Arbeitsdruck im Druckgefäß liegt, aber unter dem Druck, bei welchem das Diaphragma zerbrechen oder zerreißen soll.
  • Es hat sich jedoch gezeigt, daß aus dünnen, dehnfähigen Metallen hergestellte Diaphragmen, selbst wenn die normalen Arbeitsdrücke im Druckgefäß nicht über den Verformungsdruck hinausgehen, sondern unter diesem Druck bleiben, dazu neigen, sich auszudehnen und ihre Form zu verändern und sogar zu zerbrechen, wenn sie längere Zeit bei normalen Arbeitsdrücken benutzt werden. Durch diese Formveränderung oder dieses »Kriechen.« des zerbrechbaren Diaphragmas wird jedenfalls seine Lebensdauer beschränkt.
  • Es wurde nun gefunden, daß das »Kriechen« wesentlich verringert werden kann, indem das Diaphragma einem kurz wirkenden Druck ausgesetzt wird, der wesentlich über dem normalen Druck im Druckgefäß liegt, und zwar wenigstens 901/o des Druckes entspricht, bei welchem es zerreißen würde.
  • Wenn der angewendete hohe Druck nicht kurz, sondern längere Zeit auf das zerbrechbare Diaphragma zur Einwirkung kommt, so verändert letzteres langsam seine Gestalt und kann gegebenenfalls zerreißen. Es ist klar, daß das Ausmaß dieser weiteren Formveränderung des zerreißbaren Diaphragmas unter anderem auch von der Art des dehnfähigen Metalles abhängt, aus welchem das Diaphragma hergestellt wird. So neigt z. B. ein aus Silber hergestelltes zerreißbares Diaphragma unter dem Einfluß eines Vorstreckungs-Druckes viel stärker zu einer Formveränderung als ein gleiches aus Nickel hergestelltes Diaphragma, und daher kann ein Niekeldiaphragma einem erfindungsgemäßen Vorstreckungs-Druckdifferential längere Zeit ausgesetzt werden als ein. gleiches Silberdiaphragma.-Das dem kurz wirkenden Druck gemäß dem Verfahren vorliegender Erfindung zu unterwerfende zerreißbare Diaphragrna kann. zunächst in irgendeiner geeigneten Weise, wie beispielsweise durch ein Zieh-oder Prägeverfahren oder durch Einwirkung eines Flüssigkeits- oder Gasdruckes auf ein Blech aus einem dehnfähigen Metall, aus welchem das Diaphragma hergestellt werden soll, angefertigt werden.
  • Die zerreißbaren Diaphragmen, die nach dieser Ausführungsform der Erfindung gebildet werden, können hergestellt werden, indem eine Matrize verwendet wird, die der Gestalt entspricht, die das Diaphragma unter der Wirkung des zur Vorbelastung benutzten, kurzzeitig wirkenden Druckes annimmt.
  • Die Zeit, die der zur Vorstreckung oder Vorbelastung benutzte Druck auf das Diaphragma bei der obigen Ausführungsform der Erfindung zur Einwirkung gebracht wird, ist dann nicht mehr entscheidend, da das Diaphragma seine Gestalt nicht ändern kann, nachdem es die Gestalt der Hilfsform einmal angenommen hat.
  • Der kurz wirkende positive Druck, welchem die zerreißbaren Diaphragmen der vorliegenden Erfindung ausgesetzt werden, soll wenigstens 90% des Druckes betragen, bei welchem das Diaphragma zerbrechen würde. Es wurde gefunden, daß, je mehr der Vorbelastungs-Druck dem Druck angenähert wird, bei dem ein Zerreißen des Diaphragmas eintritt, um so widerstandsfähiger das erhaltene zerreißbare Diaphragma ist, und um so weniger ändert es seine Gestalt oder »kriecht« es bei der späteren Verwendung bei niedrigeren Drücken.
  • In der Praxis ist es jedoch schwierig, zerreißbare Diaphragmen hohen, kurz wirkenden Vorbelastungs-Drücken, wie beispielsweise 99% des die Zerreißung bewirkenden Druckes, auszusetzen; ohne Gefahr zu laufen, daß das Diaphragma infolge. einer geringen Zunahme des Vo.rbelastungs-Druckes unbeabsichtigt zerreißt. Vorzugsweise wird daher mit Vorstreckungs-oder Vorbelastungs-Drücken im Bereich von 90 bis '971/o des die Zerreißung bewirkenden Druckes gearbeitet, und bei aus Silber bestehenden zerreißbaren Diaphragmen wird im allgemeinen ein Vorstreckungs-Druck von 92,5% des die Zerreißung bewirkenden Druckes angewendet.
  • Der Druck, bei welchem das zerreißbare Diaphragma zerbrechen wird, kann aus der Zugfestigkeit des Metallbleches, aus welchem das Diaphragma hergestellt werden soll, berechnet werden. Es können aber auch einige zerreißbare Diaphragmen einem schnell zunehmenden Druck bis zum Zerreißen ausgesetzt werden, in welcher Weise der Zerreißungsdruck experimentell ermittelt werden. kann. Um auf diese Weise genau reproduzierbare Resultate zu erhalten, ist es notwendig; einen schnell zunehmenden Druck anzuwenden, und der normale, das Zerreißen bewirkende Druck wird dann als der Druck festgelegt, bei dem das Diaphragma zerreißt, wenn der Druck, dem das Diaphragma ausgesetzt wird, mit solcher Geschwindigkeit erhöht wird,-daß das Diaphragma in etwa einer Minute von dem Zeitpunkt ab zerreißt, bei dem der Anfangsdruck angewendet worden. ist.
  • Das folgende Beispiel -veranschaulicht einen Vergleich des »Kriech«-Widerstandes von zwei gleichen zerbrechbaren Diaphragmen, die aus demselben Blech eines dehnfähigen Metal-les hergestellt worden sind und von denen das eine einem Vorstreckungs- oder Vorbelastun,-s-Druckdifferential gemäß dem Verfahren nach vorliegender Erfindung ausgesetzt worden ist. Die Dehnung oder Ausweitung des zerreißbaren Diaphragmas ist als empirischer Wert angegeben worden und gibt die Volumenveränderung der ursprünglich flachen Diaphragmen an, wenn sie sich in eine etwa sphärische Form ausdehnen.
  • Aus einem Silberblech einer Dicke von 0,01 cm wurde ein kuppelförmiges, zerreißbares Diaphragma eines Durchmessers von 2,54 cm hergestellt, indem das Blech in eine geeignete kreisförmige Haltevorrichtung eingeklemmt und auf dessen eine Seite dann ein Druck von 16,8 kg/cm2 angewendet wurde. Dieser Verformungs-Druck entsprach 72,5°/a des Druckes (23,1 kg/cm2), bei welchem dieses Silberdiaphragma zerreißen würde. Die ursprüngliche Dehnung des Diaphragmas betrug 50 Einheiten, und diese Dehnung nahm innerhalb 24 Stunden, während welcher Zeit das Diaphragma unter einem Druckdifferential von 16,8 kg/cm2 gelassen wurde, auf 56,4 Einheiten zu, woraus hervorgeht, daß ein weiteres »Kriechen« oder Dehnen des Diaphragmas stattfand.
  • Ein gleiches kuppelförmiges, zerreißbares Diaphragma wurde nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung aus demselben Silberblech hergestellt, indem das Blech in derselben Haltevorrichtung einem Druckdifferential von 21,4 kg/cm2 (d. h. 92,5 % des normalen Zerreißdruckes) 2 Sekunden ausgesetzt wurde. Die Dehnung dieses vorbelasteten Diaphragmas betrug 72 Einheiten. Dieses Diaphragma wurde ds.nn 24 Stunden unter einem positiven Druckdifferential von 16,8 kg/cm2 gehalten, wobei keine weitere Dehnung des Diaphragmas eintrat und womit die Widerstandsfähigkeit des vorbelasteten Diaphragmas gegen weiteres Dehnen oder »Kriechen« veranschaulicht ist.
  • Um derartige dünne zerreißbare Diaphragrnen gegen Beschädigungen zu schützen, die hervorgerufen werden, wenn der Druck auf die konvexe Seite des Diaphragmas größer ist als der auf dessen konkave Seite, ist es üblich, auf der konkaven Seite des Diaphragmas einen Vakuumträger oder eine Vakuumstütze anzuordnen. Eine derartige Vakuumstütze besteht im wesentlichen aus einer kuppelförmgen Scheibe, deren konvexe Fläche sich an die konkave Fläche des zerbrechlichen Diaphragmas genau passend anlegt, wenn letzteres seine Gestalt unter dem Ein.-fluß des Druckes angenommen hat, der normalerweise zwischen dem Arbeitsdruck im Druckgefäß und dem Zerreißdruck des Diaphragmas liegt. Daß sich die Form des Diaphragmas unter den normalen Arbeitsdrücken im Druckgefäß, an dem es angebracht ist, nicht verändert, ist von besonderer Wichtigkeit, wenn das Diaphragma mit einer Vakuumstütze ausgestattet wird, da, sobald einmal seine Kontur durch Kriechen geändert worden ist, es nicht mehr über die ganze Fläche durch die Vakuumstütze abgestützt wird.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Herstellung von zerreißbaren, gewölbten Diaphragmen aus einem dehnfähigen Metall zwecks Verwendung in einer Überdrucksicherung, vorzugsweise in Verbindung mit einer Vakuumstütze, dadurch gekennzeichnet, daß das Diaphragma einem kurz wirkenden Druck aus.-gesetzt wird, der wesentlich über dem normalen Druck im Druckgefäß liegt, und zwar wenigstens 90% des Druckes entspricht, bei welchem das Diaphragma zerreißen würde.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck durch ein flüssiges Medium bewirkt wird, der das Diaphragma unmittelbar beaufschlagt.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Matrize verwendet wird, die der Gestalt entspricht, welche das Diaphragma unter der Einwirkung eines Druckes von wenigstens 90% des Zerreißdruckes annimmt. In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 1446585; Ragatz, »Edelstähle«, Springer Verlag, 1951, S. 360/361; Sachs, »Praktische Metallkunde«, II.Bd., Springer Verlag, 1934, S. 22/23.
DED16319A 1952-11-12 1953-11-11 Verfahren zur Herstellung von zerreissbaren, kuppelfoermigen Diaphragmen fuer UEberdrucksicherungen Pending DE1011688B (de)

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DED16319A Pending DE1011688B (de) 1952-11-12 1953-11-11 Verfahren zur Herstellung von zerreissbaren, kuppelfoermigen Diaphragmen fuer UEberdrucksicherungen

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1550261B1 (de) * 1965-09-14 1970-08-20 Grove Valve & Regulator Co Verfahren zur Herstellung von Schieberplatten vo bsperrschiebern
DE1775885B1 (de) * 1965-09-03 1971-06-03 Grove Vlave & Regulator Co Verfahren zur herstellung von schieberkammern fuer absperr schieber

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1446585A (en) * 1920-06-14 1923-02-27 Eugene A Riotte Safety device for refrigerating machines

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CH313844A (fr) 1956-05-15

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