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überdrucksicherung Die Erfindung bezieht sich auf eine überdrucksicherung,
bei der ein runder oder ovaler Durchströmquerschnitt, an den sich ein Abströmkanal
gleichen Querschnitts und gleicher Form anschließt, durch eine am aesamten Umfang
des Durchströmquerschnitts fest eingespannte Folie verschlossen ist und bei der
auf der Abströmseite eine praktisch den gesamten Durchströmquerschnitt überdeckende
und an der Folie liegende Schwenkklappeneinrichtung vorgesehen ist, die an einer
bei unzulässig hoher Druckdifferenz den Durchströmquerschnitt freigebenden Verblockungseinrichtung
liegt.
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Eine überdrucksicherung dieser Art ist im wesentlichen bekannt. Bei
der bekannten überdrucksicherung ist ein runder Durchströmquerschnitt, an den sich
ein runder, aber größeren Querschnitt aufweisender Abströmkanal anschließt, durch
eine Folie verschlossen und eine einzige, kreisrunde, an ihrem Außenumfang gelagerte
Schwenkklappe vorgesehen; zur Verblockungseinrichtung gehört eine Klinke, die bei
unzulässig hoher Druckdifferenz durch ein in die Schwenkklappe gleitbar eingepaßtes
Druckstück, auf das die Druckdifferenz wirkt, ausrastbar ist. Diese überdrucksicherung
hat zwei Nachteile. Erstens besteht die Gefahr, daß das Druckstück verkantet oder
sich infolge Korrosion oder Schmutzansammlung im Paßspalt, hervorgerufen durch das
Druckmedium oder in ihm befindliche Fremdstoffe, festfrißt und dadurch die überdrucksicherung
nicht anspricht. Zweitens muß der Querschnitt des Abströmkanals größer sein als
der Durchströmquerschnitt im Gebiet der Folie und der Schwenkklappe, damit die bei
einem Ansprechen schlagartig in den Abströmkanal schwenkende Schwenkklappe wenigstens
einen Teil des vollen Abströmkanalquerschnitts freigibt. Ist aber wie gemäß der
Erfinduno, ein Abströmkanalquerschnitt vorausgesetzt, dergleich dem genannten Durchströmquerschnitt
ist, dann kann die, Schwenkklappe praktisch überhaupt nicht schwenken, so daß der
Querschnitt bei mem Ansprechen praktisch vollkommen versperrt bleibt. Darüber hinaus
klemmt die Schwenkklappe auch noch bei dem schlagartigen Schwenken an der Innenwand
des Abströmkanals fest, ganz gleich, ob der Abströmkanalquerschnitt größer als der
genannte Durchströmquerschnitt ist oder gleich diesem ist.
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Es ist ferner eine Explosionsklappe bekannt, bei der in ein die Klappe
auf ihren Sitz drückendes Spannseil ein bei Sicherheitsventilen bekanntes Reißglied
eingeschaltet ist, bei dessen Zerstörung durch überdruck ein Gewicht freigegeben
wird, das die Klappe wieder auf ihren Sitz drückt. Bei der Erfindung spielt ein
Sollbrachteil eine Rolle. Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin,
eine überdrucksicherung zu schaffen, die zuverlässi- unter Freigabe des größten
Teiles des Strömun-squerschnitts anspricht. Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß
der Erfindung dadurch, daß die Schwenkachse in der Mitte des Durchströmquerschnitts
liegt und an ihr zwei jeweils den halben Durchströmquerschnitt überdeckende Schwenkklappen
gelagert sind, die durch je ein an der am weites-. ten von der Schwenkachse
entfernten Stelle ihres Umfanges angeordnetes Sollbruchteil in der Schließstellung
gehalten wird. Die überdrucksicherung spricht durch Bruch dieses Sollbruchteils
zuverlässig an, und durch die genannte Lage der Schwenkachse und die beiden Schwenkklappen
ist gewährleistet, daß die Schwenkklappeneinrichtung in der Offenstellung nur einen
ganz geringen Teil des vollen Abströrnkanalquerschnitts einnimmt und somit die Gefahr
eines Druckstaus im abzusichernden System auf ein Kleinstmaß vermindert ist und
daß ein Klemmen von Schwenkklappen an der Innenwand des Abströmkanals praktisch
unmöglich ist. Jede Schwenkklappe kann voll aufschlagen, d. h. um
901 schwenken.
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Das Sollbruchteil ist insbesondere ein Scherteil, Scherstift oder
Scherbolzen. Es ist so ausgelegt, d. h. vorher so berechnet, daß es bei Erreichen
einer ganz bestimmten Druckdifferenz bricht. In diesem Sinne ist auch der Scherquerschnitt
eines genannten Scherteiles berechnet.
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In der Zeichnung ist in F i g. 1 und 2 ein Ausführungsbeispiel
der überdrucksicherung gemäß der Erfindung in einem Längsschnitt II-II und einer
Ansicht aus Richtung I dargestellt.
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Ein Abströrn- oder Auspuffkanal 10 ist durcheinen Rohrstutzen
11 mit kreisrunden Durchströmquerschnitt und einem Innendurchmesser von etwa
500 mm gebildet. Er ist an einen zeichnerisch nur, angedeuteten Rohrstatzen
12 mit kreisrundem
Durchströmquerschnitt und ebensolchemInnendurchmesser
geflanscht. Die beiden Flansche sind mit 13
und 14 bezeichnet. Der Rohrstutzen
12 befindet sich, was nicht darg C gestellt ist, an einer Brennkammerabgasleitung
einer Gasturbinenanlage dicht hinter der Brennkammer oder aber an der Wand der Brennkammer
selbst. Zwischen zwei rohrachssenkrechte Kreisringflächen 15 und
16 der beiden Flansche 13
und 14 der Rohrstutzen 11 und 12 ist
eine kreisscheibenförmige Folie (oder Membran) 17 von etwa 0,1 bis
0,3 mm Stärke aus hochwarmfestem Werkstoff. Durch den Zug der auf dem gesamten
Umfang verteilt angeordneten Flanschschrauben 18 ist eine feste Einspannung
der Folie 17 auf dem gesamten Umfang erzielt.
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In der Mitte des freizugebenden Durchströmquerschnitts 19 liegt
eine Schwenkachse 36, die an die Innenwand des Rohrstutzens 11 geschweißt
ist. An
ihr sind zwei jeweils den halben Durchströmquerschnitt 19 überdeckende
Schwenkklappen 20 und 21 scharnierartig gelagert, die jeweils schwenkachsenfern
C ZD an einem Sollbruchteil liegen. Diese Bauart ist auch für ovalen Durchströmquerschnitt
geeignet. Die beiden Sollbruchteile sind zwei Scherstifte 22 und 23
aus Grauguß.
Jeder der beiden Scherstifte 22 und 23
sitzt fest in einer Radialbohrung 24
des Flansches 13.
Die Radialbohrung 24 ist durch eine Abschlußschraube
25 radial außen abgeschlossen. Der Scherquerschnitt der Scherstifte 22 und
23 ist mit 26 bezeichnet. Jede Schwenkklappe 20, 21 ist an den abzuscherenden
Teil 27 des zugehörigen Scherstiftes 22, 23 gedrückt (über einen besonderen,
an die Schwenkklappe 20, 21 geschweißten Preßklotz 29), da auf der überdruckseite,
also im Raum 28, ein Gasdruck von 4 ata und im Abströmkanal 10 ein
Luftdruck von 1 ata herrscht. Der Differenzdruck von 3 ata wirkt über
die Folie 17 auf die Schwenkklappen 20 und 21 mit den Preßklötzen
29. Die Folie 17 liegt an allen Stellen des Durchströmquerschnitts
19 an den Schwenkklappen 20 und 21. Die auf der überdruckseite liegenden
Oberflächen der Schwenkklappen 20 und 21 und die Kreisringgfläche 15 des
Flansches 13
sind gemeinsam überdreht. Auf der überdruckseite herrscht eine
Gastemperatur von etwa 650' C.
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Jeder der beiden Sollbruchteile, also jeder der beiden Scherstifte
22 und 23, ist auf eine gleiche, über die Zeit immer konstante Temperatur
gekühlt. Dadurch können sich Temperaturschwankungen des Gases im Raum 28 nicht auf
die Scherstifte 22 und 23 auswirken. Solche Schwankungen würden die Scherstifte
22 und 23 bei Gasdrücken im Raum 28
abscheren, die kleiner oder größer
sind als der Sollbruchgasdruck, der z. B. 5 ata beträgt, denn die Scherfestigkeit
des Werkstoffes der Scherstifte 22 und 23 ist abhängig von der Temperatur,
die die Scherstifte 22 und 23 haben.
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Die genannte Kühlung der Scherstifte 22 und 23
zum Zwecke der
Erzielung einer konstanten Festigkeit erfolgt durch einen Kühlmittelstrom, z. B.
Luftstrom, der nacheinander (s. den Pfeil 37) durch ein durch die Abschlußschraube
25 schraubenaxial führendes Rohr 38, einen Bohrungsabschnitt
39, eine Längsbohrung 30 des betreffenden Scherstiftes 22,
23, eine Querbohrun" 31 des betreffenden Scherstiftes 22,
23,
des betreffenden Preßklotzes 29 und der betreffenden Schwenkklappe
20, 21, eine am Umfang jeder Schwenkklappe 20, 21 vorgesehene Ausfräsung
32
und eine hinter oder vor der Ebene des Schnittes II-II gemäß F i
g. 1 liegende, nicht dargestellte, die Ausfräsung 32 mit dem Abströmkanal
10 verbindende Ausfräsung in den Abströmkanal 10 führt.
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Die auf der Abströmseite liegende Oberfläche 33
der Schwenkklappe
20, 21 ist eben, und es ist eine in Offenstellung der Schwenkklappe 20, 21 von dieser
Oberfläche 33 berührte Anschlagfläche 34 vogesehen, die in dieser Offenstellung
zu dieser Oberfläche 33
planparallel ist und als Anschlagbremse dient. Die
beiden für die Schwenkklappen 20 und 21 vorgesehenen Anschlagflächen 34 sind die
Oberflächen eines Anschlagteiles 35, da mit der Innenwand des Abströmkanals
10 verschweißt ist.
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In der Anlage ist die Schwenkachse 36 vertikal angeordnet oder
ist die Achse der Rohrstutzen 11, 12 so angeordnet, daß die Schwenkklappen
20, 21 nach dem Sollbruchfall schon allein durch ihr Eigengewicht gegen das Anschlagteil
35 fallen.
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An Stelle eines Scherstiftes kann auch ein Flacheisen verwendet werden.
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Die Wirkungsweise der Überdrucksicherung ist folgende: Beträgt der
Druck vor ihr z. B. 4 ata und der hinter ihr z. B. 1 ata, dann wird die Folie
durch den Differenzdruck von 3 ata gegen die Schwenkklappe und diese durch
eine diesem Differenzdruck entsprechende Kraft gegen das Sollbruchteil gepreßt.
Ist das Sollbruchteil so berechnet, daß es bei einem Druck vor der überdrucksicherung
von 5 ata, also durch eine einem Differenzdruck von 4 ata entsprechende Kraft,
bricht, und tritt diese Kraft bei Druckerhöhung vor der überdrucksicherung auf
5 ata auf, dann bricht das Sollbruchteil, wobei gleichzeitig die Folie reißt,
und schwenkt die Schwenkklappe in Offenstellung, wodurch das hydraulische Medium
durch den nun freigegebenen Durchströmquerschnitt abströmt. Damit sinkt der Druck
im Raum vor der überdrucksicherung. Die Schwenkklappe kann nun wieder in Schließstellung
gebracht werden. Dies kann automatisch erfolgen. Es muß dann ein neues Sollbruchteil
eingesetzt oder das gebrochene nachgestellt werden. Meist wird aber die zu sichernde
Maschine od. dgl. mit dem Aufschwenken der Schwenkklappe zusammen abgestellt, so
daß der überdruck im Raum vor der überdrucksicherung verschwindet und das Schließen
der Schwenkklappe erst später zu erfolgen braucht.