DE1145881B

DE1145881B - Berstscheiben-Sicherung mit einer Einrichtung zum Zerstoeren der Berstscheibe

Info

Publication number: DE1145881B
Application number: DED36182A
Authority: DE
Inventors: Oskar Wanka
Original assignee: EISENBAU GmbH; Deggendorfer Werft und Eisenbau GmbH
Current assignee: EISENBAU GmbH; MAN DWE GmbH
Priority date: 1961-05-26
Filing date: 1961-05-26
Publication date: 1963-03-21

Description

Berstscheiben-Sicherung mit einer Einrichtung zum Zerstören der Berstscheibe Die Erfindung betrifft eine Berstscheiben-Sicherung für Apparate, Rohrleitungen usw. vor explosionsartigen Druckerhöhungen mit einer Einrichtung zum Zerstören der Berstscheibe. Solche Scheiben werden für einen Druck ausgelegt, der etwas über dem normalen Betriebsdruck liegt.
Wenn es sich um kalte Medien handelt, können die Berstscheiben, wie vielfach üblich, als ebene Gußeisenplatten mit Einkerbungen ausgeführt werden. Schwierigkeiten ergeben sich dagegen, wenn es sich um Gase mit verhältnismäßig hoher Temperatur und normalerweise geringem Druck handelt, bei denen aber explosionsartige Druckerhöhungen auftreten können.
Für derartige Fälle lassen sich die Berstscheiben für eine längere Betriebszeit kaum richtig auslegen, weil die im allgemeinen verwendeten membranartigen dünnen Metallfolien sich mit der Zeit dehnen und dementsprechend wölben. In diesem Zustand nehmen sie bei einer Explosion einen weitaus höheren Druck auf als den im ursprünglichen, straff gespannten Zustand vorgesehenen Berstdruck. Demgemäß wird der zu schützende Apparat mit einem zu hohen Druck beansprucht, zumal eine membranartige metallische Berstscheibe infolge ihrer Elastizität bei einem über ihre ganze Fläche gleichmäßig verteilten Druck zunächst immer etwas nachgibt, bevor sie reißt.
Ferner hat man in der Mitte einer an ihrem Umfang eingespannten Membran eine Bruchplatte angeordnet, die bei einem bestimmten einseitigen Überdruck und entsprechender Verforinung der Membran gegen einen Dom stößt und durch diesen zerbrochen wird. Bei dieser Einrichtung wird nur ein der Größe dieser Bruchplatte entsprechender Querschnitt freigegeben, der erheblich kleiner ist als der Gesamtquerschnitt der Membran. Dasselbe trifft auf die Verwendung eines Stanzstempels zu, der dem mittleren Teil einer Membran gegenüberliegt und bei Druckbelastung derselben ein entsprechendes Stück herausschneidet. Weiterhin sind Einrichtungen bekannt, bei denen Schneiden auf der druckabgewandten Seite der Berstscheibe angeordnet sind. Diese wirken jedoch nur bei einer entsprechendenDurchwölbung derBerstscheibe und könnten auch bei Berstscheiben, die sich im Laufe der Zeit gedehnt haben und durchgewölbt sind, zum vorzeitigen Zerstören der Berstscheiben unterhalb der gewünschten Druckgrenze führen.
Schließlich gibt es eine Anordnung, bei der ein axial bewegliches Rohr mit einer messerartigen Schneide an seiner einen Stirnseite einer eingespannten Membran gegenüberliegt und diese in der Nähe ihres Einspanndurchmessers durchschneiden soll, wenn ein an dem Rohr angreifender gewichtsbelasteter Hebel durch Ausrücken einer Klinke zur Wirkung gebracht wird. In diesem Falle muß also zunächst eine Handhabung durch das Bedienungspersonal erfolgen, wodurch gerade bei sehr plötzlichen Drucksteigerungen gefährliche Verzögerungen eintreten können.
Demgegenüber besteht die Erfindung darin, eine Berstscheibensicherung mit einer Einrichtung zum Zerstören der Berstscheibe in der Weise zu verbessern, daß bei explosionsartiger Druckerhöhung schlagartig der ganze Druckflußquerschnitt freigegeben wird. Gelöst wird die Aufgabe dadurch, daß als Zerstöreinrichtung eine Scherplatte auf der druckzugewandten Seite der Berstscheibe angeordnet ist, die der Berstscheibe in anderweitig an sich bekannter Weise mit einer sich über ihren Umfang erstreckenden Schneide dicht am Einspanndurchmesser derselben gegenüberliegt, in axialer Richtung frei beweglich gelagert ist und zusammen mit der Berstscheibe eine Raum einschließt, der mit dem hinter der Scherplatte liegenden Innenraum des Apparates oder der Leitung durch mindestens eine kleine öffnung in Verbindung steht.
Die Scherplatte liegt dabei zweckmäßig in einer ringförnügen Aussparung eines Apparate- oder Leitungsstutzens, dessen lichter Durchmesser auf der der Berstscheibe abgekehrten Seite der Scherplatte etwas kleiner ist als der Außendurchmesser der letzteren.
Die Scherplatte kann auch zusammen mit ihrer Schneide wiegenartig gebogen sein, so daß die Schneide auf die Berstscheibe zunächst nur an zwei einander gegenüberliegenden Stellen des Umfanges einwirkt. Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung in verschiedenen Ausführungsforinen beispielsweise dargestellt.
Gemäß Fig. 1 ist eine Scherplatte 1, die mehrere öffnungen 2 und an ihrem Rand einen nach unten vorspringenden Ringansatz als Schneide 3 hat, dicht oberhalb einer dünnen Berstscheibe 4 angeordnet. Letztere ist membranartig straff zwischen einem Stutzen 5 und einem mit diesem verschraubten Ring 6 eingespannt. Der Stutzen 5 ist im Bereich der Scherplatte 1 mit einer ringförmigen Aussparung 7 versehen, deren lichter Durchmesser etwas größer ist als der Außendurchmesser der Scherplatte.
Fig- 2 zeigt eine andere Anordnung, bei der die Scherplatte 8 ebenfalls auf der Druckseite, aber unterhalb der Berstscheibe 9 liegt# die wieder zwischen zwei miteinander verschraubten Flanschkörpern 10, 11 eingespannt ist. In diesem Falle ruht die Scherplatte 8 zum Unterschied von der Anordnung nach Fig. 1 nicht mit ihrer Schneide 12 auf der Berstscheibe, sondern mit ihrem rückseitigen Rand auf der Stimfläche der im unteren Flanschkörper 10 vorgesehenen ringförmigen Aussparung 13.
Fig. 3 läßt eine noch andere Anordnung erkennen, bei der die Scherplatte 14 und die zwischen zwei Flanschkörpern 15, 16 eingespannte Berstscheibe 17 senkrecht angeordnet sind. Letztere ist, ebenso wie bei Fig. 2, normalerweise nicht von der Schneide 18 der Scherplatte belastet, die sich wieder in einer Aussparung 19 des einen Flanschkörpers 15 befindet. Hier verläuft also die Rohrleitung oder der Apparatestutzen, die durch die Berstscheibe normalerweise abgesperrt sind, im Gegensatz zu den vorhergehenden Anordnungen nach den Fig. 1 und 2 waagerecht.
Der Scherplatte kann auch anders ausgebildet sein, z. B. in der aus Fig. 4 ersichtlichen kalottenartig gegewölbten Form 20, so daß an ihrem Rand auf der konkaven Seite ohne einen besonderen Ringansatz im Sinne der Fig. 1 bis 3 eine schneidenartige Kante 21 gebildet wird.
Bei solchen gemeinsamen Anordnungen einer eingespannten Berstscheibe und einer derselben druckseitig vorgelagerten Scherplatte herrscht normalerweise beiderseits der Scherplatte der gleiche Druck, da diese Platte mindestens eine Öffnung und gegenüber dem sie umgebenden Flanschkörper auch etwas Spiel hat, so daß ein Druckausgleich aus dem rückseitig von der Scherplatte liegenden Innenraum des Apparates oder der Leitung zu dem zwischen der Scherplatte und der Berstscheibe liegenden Raum 22 (Fig. 1 bis 3) erfolgen kann. Ein plötzlicher, z. B. durch eine Explosion in dem Apparat hervorgerufener starker Druckanstieg wirkt sich dagegen zunächst nur auf die Rückseite der Scherplatte aus, die dann schlagartig mit ihrer Schneide gegen die Berstscheibe gedrückt wird und dieselbe dort unmittelbar an ihrem Einspanndurchmesser abschert. Damit ist der Weg nach draußen für die Druckwelle frei, so daß keine Zerstörungen im Inneren des Apparates oder der Leitung entstehen können.
Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung ist darin zu sehen, daß die vorerwähnte Wirkung im Falle einer unvorhergesehenen Störung der normalen Betriebsverhältnisse unverzüglich ohne irgendein Eingreifen des Bedienungspersonals und auch dann sicher eintritt, wenn die Berstscheibe infolge längerer Wärmeeinwirkung des Betriebsmittels sich etwas gedehnt hat. Das Abscheren unmittelbar am Einspanndurchmesser der Berstscheibe ist nämlich unabhängig davon, ob dieselbe noch ganz straff ist oder nicht.
Um die Scherkraft noch bedeutend zu erhöhen, kann die Scherplatte 23 gemäß Fig. 5 wiegenartig durchgebogen sein, so daß ihre ringsum sich erstrekkende Randschneide 24 die Berstscheibe zunächst nur an zwei einander gegenüberliegenden Stellen 25 berächt und auf diese Stellen sich bis zum beginnenden Aufreißen der Berstscheibe der ganze auf der Scherplatte lastende Druck konzentriert.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. BerstscheibenSicherung für Apparate oder Rohrleitungen vor explosionsartIgen Druckerhöhungen mit: einer Einrichtung zum Zerstören der Berstscheibe, dadurch gekennzeichnet, daß als Zerstöreinrichumg eine Scherplafte (1, 8, 14, 20, 24) auf der druckzugewandten Seite der Berstscheibe angeordnet ist, die der Berstscheibe (4, 9, 17) in anderweitig an sich bekannter Weise mit einer sich über ihren Umfang erstreckenden Schneide (3, 12, 18, 21, 24) dicht am Einspanndurchmesser derselben gegenüberliegt, in axialer Richtung frei beweglich gelagert ist und zusammen mit der Berstscheibe einen Raum (22) einschließt, der mit dem hinter der Scheaplatte liegenden Innenraum des Apparates oder der Lei.=g:d#moh mindestens eine kleine öffnung (2) in Verbindung steht.
2. Berstsche-iben-Sicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Scherplme in einer ringförmigen Aussparung (7, 13, 19) eines Apparate- oder Leitungsstutzens (5, 10, 15) li-,A dessen lichter Durchmesser auf der der Berstscheibe abgekehrten Seite der Sdierplatte, etwas kleiner ist als derAußendurchmesser der letzteren. 3. Berstscheiben-Sicherung nach Anspruch 1, dad'arch gekennzeichnet, daß die Scherplatte (23) zusammen mit ihrer Schneide (24) wiegenartig gebogen ist, so daß die Schneide auf die BeTstscheibe zunächst nur an zwei einander gegenüberliegenden Stellen (25) des Umfanges einwirkt.
In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 847 539; britische Patentschriften Nr. 716 734, 488 953; USA.-Patentschrift Nr. 2 766 904.