DE1186718B - Multi-part bursting disc arrangement as a safeguard for overpressure or underpressure systems with fluctuating temperatures - Google Patents

Multi-part bursting disc arrangement as a safeguard for overpressure or underpressure systems with fluctuating temperatures

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DE1186718B
DE1186718B DEB67585A DEB0067585A DE1186718B DE 1186718 B DE1186718 B DE 1186718B DE B67585 A DEB67585 A DE B67585A DE B0067585 A DEB0067585 A DE B0067585A DE 1186718 B DE1186718 B DE 1186718B
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    • F16K17/14—Safety 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
    • F16K17/16—Safety 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
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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Internat. Kl.: F 06 kBoarding school Class: F 06 k

Deutsche Kl.: 47 g-47/03 German class: 47 g -47/03

Nummer: 1186718Number: 1186718

Aktenzeichen: B 67585 XII/47 gFile number: B 67585 XII / 47 g

Anmeldetag: 7. Juni 1962 Filing date: June 7, 1962

Auslegetag: 4. Februar 1965Opening day: February 4, 1965

Es sind mehrteilige Berstscheibenanordnungen bekannt, die zur Sicherung von unter Druck oder Vakuum gehaltenen geschlossenen Räumen bestimmt sind und aus gleichmäßig gewölbten Scheibenelementen bestehen. Dabei kann sowohl die konkave als auch die konvexe Seite der Scheibenwölbung dem zu sichernden Raum zugewandt sein, wobei sich, insbesondere hinsichtlich der Einspannung bzw. Abstützung des Scheibenrandes, grundsätzlich unterschiedliche Ausführungsformen ergeben. An den Rändern eingespannte gewölbte Berstscheiben, die im allgemeinen mit der konkaven Wölbung gegen den Druckraum eingebaut sind, müssen beim Erreichen des Berstdruckes aufreißen. Mit dem Scheibenrand gegen eine vorspringende Kante eines Halterringes abgestützte Scheiben, deren konvexe Seite der Wölbung dem Druckraum zugewandt ist, schnappen beim Erreichen des Berstdruckes um, fallen aus dem Halterring heraus und geben zur Entspannung des Druckraumes sofort den ganzen Durchtrittsquerschnitt frei. Insbesondere bei Nennweiten über 100 mm Durchmesser haben die letztgenannten Berstscheibenausführungen eine höhere Ansprechgenauigkeit als aufreißende Berstscheibentypen.There are multi-part rupture disc assemblies known to secure under pressure or Vacuum-held closed spaces are intended and consist of evenly curved disc elements exist. Both the concave and the convex side of the curvature of the pane can dem to be secured space facing, with, in particular with regard to the clamping or support of the disc edge, basically result in different embodiments. To the Curved rupture disks clamped in at the edges, generally with the concave curvature against the Built-in pressure chamber must tear open when the bursting pressure is reached. With the edge of the pane disks supported against a projecting edge of a retaining ring, the convex side of which has the curvature facing the pressure chamber, snap over when the bursting pressure is reached, fall out of the retaining ring and immediately release the entire passage cross-section to relieve the pressure chamber. The latter have rupture disc designs in particular for nominal widths over 100 mm in diameter a higher response accuracy than rupture disc types.

Es ist ferner bereits eine Berstscheibenanordnung bekannt, bei der vor die dem zu sichernden Druck zugewandte Seite der gewölbten Scheibe eine dünne, dehnfähige Metall- oder Kunststoffolie gelegt ist. Diese Folie sichert die dahinterliegende Berstscheibe gegen korrosiven oder erosiven Angriff und ist so bemessen und an den Rändern gehalten, daß die Ansprechgenauigkeit der gewölbten festen Scheibe nicht beeinträchtigt ist. Derartige Berstscheibenanordnungen sind vor allem für den Einsatz in der chemischen Industrie bestimmt.Furthermore, a rupture disc arrangement is already known in which the pressure to be secured is in front of the facing side of the curved disc a thin, stretchable metal or plastic film is placed. This foil secures the rupture disc behind it against corrosive or erosive attack and is dimensioned accordingly and held at the edges that the response accuracy of the domed fixed disc is not is impaired. Such rupture disc arrangements are primarily for use in chemical Industry determined.

Bei den bisher bekannten Berstscheibenkonstruktionen und -anordnungen ist der Einfluß auf die Ansprechgenauigkeit der Berstscheibe durch an der Einbaustelle gegebenenfalls vorliegende schwankende Temperaturen noch weitgehend unberücksichtigt geblieben. In allen Anwendungsfällen, bei denen z. B. im durch die Berstscheibe zu sichernden Raum in weiten Grenzen sich ändernde Temperaturen gegeben sind, kann der Ansprechdruck daher nur unter Zugrundelegen einer mittleren Temperatur festgelegt werden. Der Ansprechdruck liegt dann temperaturbedingt in einem verhältnismäßig breiten Streuungsbereich. In the case of the rupture disc constructions and arrangements known up to now, the influence is on the accuracy of the response of the rupture disc due to fluctuations that may be present at the installation point Temperatures have largely not been taken into account. In all applications where z. B. In the space to be secured by the bursting disc, temperatures vary within wide limits the response pressure can therefore only be determined on the basis of an average temperature will. Depending on the temperature, the response pressure is then in a relatively wide range.

Es sind bereits mehrteilige gewölbte Berstscheibenanordnungen bekannt, die im wesentlichen aus einer in radialer Richtung mehrfach geschlitzten Druckscheibe in Verbindung mit einer vor die konkave Mehrteilige Berstscheibenanordnung als
Sicherung für Über- oder Unterdrucksysteme
schwankender TemperaturThere are already multi-part arched rupture disc arrangements are known, which essentially consist of a multiple slotted pressure disc in the radial direction in connection with a concave multi-part rupture disc arrangement as
Fuse for positive or negative pressure systems
fluctuating temperature

Anmelder:Applicant:

Badische Anilin- & Soda-FabrikAniline & Soda Factory in Baden

Aktiengesellschaft, Ludwigshafen/RheinAktiengesellschaft, Ludwigshafen / Rhein

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Dipl.-Ing. Hans Schütz,Dipl.-Ing. Hans Schütz,

Dipl.-Ing. Erwin Tabler, Ludwigshafen/Rhein --Dipl.-Ing. Erwin Tabler, Ludwigshafen / Rhine -

Wölbungsseite gelegten Dichtscheibe bestehen. Ferner ist in die Wölbung der Scheibenanordnung eine mehrteilige Vakuumsstütze eingelegt, die ebenfalls aus einer radial mehrfach geschlitzten Scheibe mit einer offenen Wölbungskuppel sowie aus einer wiederum auf der konkaven Wölbungsseite eingelegten Scheibe von wesentlich kleinerem Durchmesser als dem Nenndurchmesser der Scheibenanordnung besteht. Die in der Wölbung am weitesten außen liegende Stützscheibe kleineren Durchmessers wird von mehreren Krallen gehalten, die auf die mehrfach durchbrochene Vakuum-Stützscheibe fest aufgesetzt sind. Zusammen mit zwei weiteren, mehrteilig rosettenförmigen Stützelementen für die Druckscheibe sind bei der bekannten Anordnung folglich sechs Scheibenelemente hintereinandergeschaltet, ohne daß im Interesse einer engen Toleranz des Ansprechdruckes Temperatureinflüsse an den Scheibenwölbungen selbsttätig ausgeglichen werden. Diese bekannte Anordnung ist vielmehr lediglich für hohe Temperaturen sowie für Druckschwankungen unterhalb des Ansprechdruckes sowie für zu sichernde Drucksysteme mit korrosiv wirkenden Medien bestimmt.Sealing washer placed on the bulge side. Furthermore, a multi-part vacuum support is inserted into the curvature of the disk arrangement, which is also made of a disk with multiple radial slits with an open arched dome and one in turn on the concave side of the bulge inserted disc with a significantly smaller diameter than the nominal diameter the disk assembly consists. The outermost support disc in the curve The smaller diameter is held by several claws, which are openworked several times Vacuum support disc are firmly attached. Together with two further, multi-part rosette-shaped support elements In the known arrangement, therefore, six disk elements are connected in series for the pressure disk, without temperature influences in the interest of a narrow tolerance of the response pressure are automatically compensated for at the windshield bulges. Rather, this known arrangement is only for high temperatures and for pressure fluctuations below the response pressure as well as for pressure systems to be secured with corrosive media.

Insbesondere für chemische Anlagen wird daher eine Berstscheibenanordnung gefordert, die Einflüsse durch größere Temperaturdifferenzen, z. B. solche von etwa 300° C, unter Berücksichtigung der Festigkeits- bzw. Steifigkeitsänderungen der gewölbten Scheibe zur Einhaltung des Berstdruckes selbsttätig ausgleicht.A rupture disc arrangement is therefore required, in particular for chemical plants, which influences due to larger temperature differences, e.g. B. those of about 300 ° C, taking into account the strength or changes in the rigidity of the curved disc to maintain the bursting pressure automatically compensates.

Bei der Lösung der gestellten Aufgabe ist zwischen folgenden betrieblichen Fällen bzw. Forderungen zu unterscheiden:When solving the task, you have to choose between the following operational cases or requirements differentiate:

509 507/184509 507/184

Claims (1)

3 43 4 Ist eine gewölbte Berstscheibe einer höheren Tem- nungskoeffizienten legt sich punkt-, linien- oder peratur von z.B. 300° C ausgesetzt, so ist bei nur flächenförmig an die Berstscheibe3 an.
geringer Wölbung ihre werkstoffbedingte Steifigkeit, Auf Grund der Wärmeausdehnung erfahren beide von der bei Erreichen des Berstdruckes das Um- Scheiben bei steigender Temperatur eine Zunahme schnappen der Wölbung abhängt, geringer als bei 5 ihrer sphärischen Krümmung. Unter der Vorausseteiner Temperatur von 20° C. Die wärmebeanspruchte zung einer bei steigender Temperatur noch nicht verScheibe öffnet daher den gesicherten Raum bereits minderten Härte und Zähigkeit des Scheibenwerkstofvor dem Erreichen des angegebenen Berstdruckes. Bei fes wird daher die Berstscheibe 3 steifer; ihr Anverhältnismäßig starker Wölbung der Scheibe kann sprechdruck wird also heraufgesetzt. Hat nun auf Grund der Wärmeausdehnung die Wölbung aber io die durchbrochene Stützscheibe 6 einen kleineren auch größer werden und somit die Steifigkeit der Wärmeausdehnungskoeffizienten als die Berstscheibe in unerwünschter Weise erhöht werden. Soll scheibe 3, so wirkt ihre Stützkraft der zunehmenden das rechtzeitige Ansprechen einer solchen wärme- Wölbung und der unerwünschten Versteifung der belasteten Berstscheibe ungeachtet der höheren Tem- Berstscheibe 3 entgegen. Ist in einem anderen betriebperatur gewährleistet sein, so ist eine wenig gewölbte 15 liehen Anwendungsfall damit zu rechnen, daß die Berstscheibe mit zunehmender Temperatur zusätzlich Widerstandsfähigkeit der Berstscheibe 3 mit zunehzu versteifen; bei überwiegendem Einfluß der stärker mender Temperatur nachläßt, so wird für die Stützwerdenden Wölbung ist ihre Steifigkeit zu verringern. scheibe 6 ein Werkstoff mit größerem Wärmeausdeh-If a curved rupture disc is exposed to a higher temperature coefficient at points, lines or temperatures of, for example, 300 ° C, then it is only flat against the rupture disc3.
low curvature their material-related stiffness, due to the thermal expansion, both of them experience an increase in the curvature of the camber when the bursting pressure is reached, which is less than with 5 their spherical curvature. Assuming a temperature of 20 ° C. The heat stress on a pane which has not yet closed when the temperature rises therefore opens the secured space, which is already reduced in hardness and toughness of the pane material before the specified bursting pressure is reached. At fes, therefore, the rupture disc 3 becomes stiffer; Their relatively strong curvature of the disc can thus increase speaking pressure. If, due to the thermal expansion, the curvature has but the perforated support disk 6 has become smaller and larger, and thus the rigidity of the coefficient of thermal expansion than the bursting disk is increased in an undesirable manner. If disk 3 is to be used, its supporting force counteracts the increasing timely response of such a thermal bulge and the undesirable stiffening of the loaded bursting disk regardless of the higher temperature bursting disk 3. If it can be guaranteed in a different operating temperature, then a slightly arched 15 borrowed application is to be expected that the rupture disc with increasing temperature additionally stiffen the resistance of the rupture disc 3 with increasing; If the influence of the increasing temperature decreases, the stiffness of the supporting arch must be reduced. disc 6 a material with greater thermal expansion Treten andererseits in einer durch Berstscheiben nungskoeffizienten gewählt und diese Scheibe in dieOn the other hand occur in a voltage coefficient chosen by bursting disks and this disk into the gegen unzulässigen Überdruck gesicherten Anlage 20 konkave Wölbung der Berstscheibe 3 eingelegt,System 20 secured against inadmissible overpressure, concave curvature of rupture disc 3 inserted, auch unzulässige höhere Temperaturen auf und bil- Zweckmäßig hat in diesem Fall die Stützscheibe 6In this case, the supporting disk 6 den auf Grund der höheren Temperaturen eine un- keinen Bördelrand, sondern ist zusammen mit derDue to the higher temperatures, there is no beaded edge, but is together with the bedingt zu vermeidende zusätzliche Unsicherheit, so Berstscheibe 3 in der Eindrehung 2 abgestützt. InAdditional uncertainty to be avoided to a limited extent, for example rupture disc 3 supported in recess 2. In ist es zweckmäßig, die Steifigkeit der Berstscheibe besonderen Fällen kann auch die Verwendung vonit is appropriate to the rigidity of the rupture disc special cases can also be the use of und somit den Ansprechdruck mit steigender Tempe- 25 mehreren Stützscheiben 6 Vorteile bringen,and thus the response pressure with increasing temperature 25 several supporting disks 6 bring advantages, ratur herabzusetzen. .. In Fig. 2 ist eine andere Ausführungsform einerto lower the temperature. .. In Fig. 2, another embodiment is one Es wurde nun gefunden, daß man den Ansprech- Berstscheibenanordnung mit den Merkmalen der Erdruck einer gewölbten Berstscheibe ungeachtet der findung dargestellt. Die konstruktiven Elemente der einwirkenden Temperatureinflüsse durch eine beson- Flanschverbindung sind im wesentlichen die gleichen dere Anordnung von mehreren gewölbten Scheiben in 3° wie in F i g. 1. Der Halterring 1 mit der Eindrehung 2 sehr engen Grenzen halten kann. Die Erfindung be- ist jedoch zweiteilig ausgeführt. Die Berstscheibe 3 steht darin, daß die Scheiben derart angeordnet sind und die durchbrochene Stützscheibe 6 sind in dieser oder aus Werkstoffen mit derart unterschiedlichen Anordnung mit entgegengesetzt gerichteter Wölbung Wärmeausdehnungskoeffizienten bestehen, daß die übereinandergelegt. Beide Scheiben berühren sich Stützscheibe durch Temperaturänderungen hervor- 35 etwa punktförmig, sofern bei erhöhter Spannung und gerufene Wölbungsänderungen der Berstscheibe ganz gegebenenfalls auf Grund einer höheren Temperatur oder teilweise verhindert. Die eine Scheibe stützt und in der Nähe des Berührungspunktes nicht eine kleine versteift dabei in Abhängigkeit von der jeweiligen Abplattung der Kalotten eintritt. Die Wahl von Temperatur entweder die Wölbung der anderen oder Werkstoffen mit unterschiedlichen spezifischen Wärsetzt die Steifigkeit temperaturabhängig herab. 4° meausdehnungskoeffizienten ist bei dieser AnordnungIt has now been found that one can use the response bursting disc assembly with the features of the Erdruck a domed rupture disc is shown regardless of the location. The constructive elements of the The temperature influences caused by a special flange connection are essentially the same Their arrangement of several curved discs at 3 ° as in F i g. 1. The retainer ring 1 with the recess 2 can keep very tight limits. However, the invention is designed in two parts. The bursting disc 3 stands in the fact that the disks are arranged in such a way and the perforated support disk 6 are in this or from materials with such a different arrangement with oppositely directed curvature Thermal expansion coefficients exist that the superimposed. Both discs touch Support disc emerges from changes in temperature, approximately punctiform, provided that there is increased tension and Called changes in the curvature of the rupture disc, possibly due to a higher temperature or partially prevented. One disc supports and not a small one near the point of contact stiffened depending on the respective flattening of the calottes occurs. The choice of Temperature either the curvature of the other or materials with different specific heat sets the stiffness decreases depending on the temperature. 4 ° is the coefficient of expansion in this arrangement Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist nicht erforderlich, wenn der arteigene formbedingte der Durchmesser der Stützscheibe bei gleichsinniger Wärmeausdehnungskoeffizient der Stützscheibe 6 Lage der Wölbungen kleiner als der der Berstscheibe, gegenüber demjenigen der Berstscheibe 3 hin- und die Stützscheibe ist als vorzugsweise aus Bimetall reichende Stützkräfte liefert. Im Berührungspunkt hergestellte Kalotte auf die Berstscheibe fest auf- 45 können die Scheiben 3 und 6 auch kraftschlüssig mitgesetzt, einander verbunden sein.According to a further feature of the invention is not necessary if the species-specific shape-related the diameter of the support disc with the coefficient of thermal expansion of the support disc 6 in the same direction Position of the bulges smaller than that of the rupture disc, opposite that of the rupture disc 3 and the support disc is preferably made of bimetal provides supporting forces. At the point of contact The calotte produced is firmly attached to the rupture disk - the disks 3 and 6 can also be set in a non-positive manner, be connected to each other. Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in Weiterhin ist es auch möglich, den DurchmesserTwo exemplary embodiments of the invention are also possible. Furthermore, it is also possible to change the diameter der Zeichnung dargestellt. der Stützscheibe 6 wesentlich kleiner zu halten alsshown in the drawing. to keep the support disc 6 much smaller than F i g. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine Rohr- denjenigen der Berstscheibe 3. In diesem Fall ist die flanschverbindung mit eingespannter Berstscheiben- 50 Stützscheibe 6 als Bimetallkalotte mit der Berstanordnung nach der Erfindung. Der Halterring 1 hat scheibe 3 fest verbunden und korrigiert temperatureine Eindrehung 2, in die der Rand der gewölbten abhängig die Wölbung der Berstscheibe 3.
Berstscheibe 3 eingelötet oder eingekittet ist. DerF i g. 1 shows a longitudinal section through a pipe that of the rupture disc 3. In this case, the flange connection with the clamped rupture disc support disc 6 is a bimetallic dome with the rupture arrangement according to the invention. The retaining ring 1 has disk 3 firmly connected and corrects a temperature of a turning 2, in which the edge of the curved depending on the curvature of the rupture disk 3.
Rupture disc 3 is soldered or cemented. Of the Druck P des gegen unzulässigen Überdruck zu Patentansprüche:
sichernden Raumes lastet auf der konvexen Seite der 55Pressure P des against impermissible overpressure to patent claims:
securing space is on the convex side of the 55th Berstscheibe 3, die aus einem metallischen Werkstoff 1. Mehrteilige Berstscheibenanordnung als besteht. Zwischen den Flanschen 4 und 5 ist der Sicherung für Über- oder Unterdrucksysteme Halterring 1 fest eingespannt. Auf der Seite des schwankender Temperatur, bestehend aus einer Druckraumes ist auf die Berstscheibe 3 eine zweite gewölbten Berstscheibe, deren konvexe Seite dem Stützscheibe 6 mit gleichsinnig gerichteter Wölbung 60 abzusichernden Drucksystem zugewandt ist, und aufgelegt. Die Stützscheibe 6 hat einen flachen Bördel- mindestens einer gewölbten und durchbrochenen rand, der zwischen Flansch 5 und der Druckfläche Stützscheibe sowie einem den Rand der Scheiben des Halterringes 1 unter Zwischenlegen einer Dich- aufnehmenden oder festhaltenden Flanschring, tung 7 eingespannt ist. Die Stützscheibe 6 ist vielfach dadurchgekennzeichnet, daß die Scheidurchbrochen, so daß nur die Berstscheibe 3 die 63 ben (3, 6) derart angeordnet sind oder aus Werk-Druckbelastung aufnimmt. Die über die Berst- stoffen mit derart unterschiedlichen Wärmeausscheibe 3 gelegte Stützscheibe 6 von gegenüber der dehnungskoeffizienten bestehen, daß die Stütz-Berstscheibe 3 unterschiedlichem Wärmeausdeh- scheibe (6) durch Temperaturänderungen hervor-Rupture disc 3, which is made of a metallic material 1. Multi-part rupture disc assembly as consists. Between the flanges 4 and 5 is the fuse for positive or negative pressure systems Retaining ring 1 firmly clamped. On the side of the fluctuating temperature, consisting of a Pressure chamber is on the rupture disc 3, a second curved rupture disc, the convex side of the Supporting disk 6 with curvature 60 directed in the same direction faces the pressure system to be protected, and hung up. The support disk 6 has a flat flange at least one arched and perforated edge, the one between the flange 5 and the pressure surface support disk and one the edge of the disks of the holder ring 1 with a flange ring that is held or held in place, device 7 is clamped. The support disc 6 is often characterized in that the cutting perforated, so that only the rupture disc 3 the 63 ben (3, 6) are arranged in such a way or from factory pressure load records. The one about the bursting agents with such different heat disks 3 placed support disc 6 of opposite to the expansion coefficient exist that the support rupture disc 3 different thermal expansion washers (6) due to temperature changes. gerufene Wölbungsänderungen der Berstscheibe (3) ganz oder teilweise verhindert.Called changes in the curvature of the rupture disc (3) are wholly or partially prevented. 2. Berstscheibenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Stützscheibe (6) bei gleichsinniger Lage der Wölbungen kleiner ist als der der Berstscheibe (3) und daß die Stützscheibe als vorzugsweise aus Bimetall hergestellte Kalotte auf die Berstscheibe fest aufgesetzt ist.2. Rupture disc arrangement according to claim 1, characterized in that the diameter the support disc (6) is smaller than that of the rupture disc (3) when the bulges are in the same direction and that the support disc is attached to the rupture disc as a dome preferably made of bimetal is firmly attached. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 851152, 1 039 331; britische Patentschriften Nr. 711 516, 748 953; USA.-Patentschrift Nr. 2 953 279.Considered publications: German Patent Specifications No. 851152, 1 039 331; British Patent Nos. 711 516, 748 953; U.S. Patent No. 2,953,279. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings 509 507/18+ 1.65 © Bundesdruckerei Berlin509 507/18 + 1.65 © Bundesdruckerei Berlin
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