DE2306477C3

DE2306477C3 - Sicherheitseinrichtung zur Druckentlastung

Info

Publication number: DE2306477C3
Application number: DE2306477A
Authority: DE
Inventors: Gary Joseph Tulsa Okla. Ludwig
Original assignee: BS&B Safety Systems LLC
Current assignee: BS&B Safety Systems LLC
Priority date: 1972-03-17
Filing date: 1973-02-09
Publication date: 1982-04-08
Also published as: BE795262A; IT978993B; JPS5224702B2; GB1406125A; JPS4913723A; FR2176680B1; SU520937A3; DE2306477B2; FR2176680A1; DE2306477A1; AU5203173A; NL7301704A; NL161243B; CA964549A; NL161243C; US3815779A; AU461814B2

Description

Die Erfindung betrifft eine zwischen schraubenverspannte Rohrflansche einsetzbare Sicherheitseinrichtung zur Druckentlastung mit einer zwischen zwei Halteringen gehaltenen Berstscheibe nach dem Oberbegriff des Patentanspruches.

Sicherheitseinrichtungen mit Berstscheiben sind in weitverbreitetem Einsatz. Dabei haben solche Sicherheitseinrichtungen mehr und mehr Bedeutung gewonnen, bei denen die Berstscheibe einen gewölbten Mittelteil besitzt, an den sich nach außen ein ringförmiger ebener Flansch anschließt, wobei außerdem die Berstscheibe so angeordnet ist, daß die Wölbung zur Druckseite weist. (US-PS 3 484 817). Bei dieser Art von Berstscheiben wird ein elastisch/plastisches Instabilitätsverhalten des zur Druckseite hin gewölbten Mittelteiles ausgenützt, in dem beim Ansprechen der Berstscheibe der Mittelteil sich in die entgegengesetzte Richtung durchstülpt und dann birst. Es hat sich gezeigt, daß diese Art von Berstscheiben einen Ansprechdruck innerhalb enger Grenzen ergibt, so daß einerseits damit gerechnet werden kann, daß die Sicherheitseinrichtung nicht bereits bei höheren Betriebsdrücken anspricht, andererseits aber trotzdem ein sicherer Schutz vor übermäßig ansteigendem Druck gewährleistet ist.

Voraussetzung für das vorteilhafte Verhalten dieser Art von Berstscheiben ist aber eine sehr genaue Wiedergabe der theoretisch angenommenen Einspannbedingungen des Berstscheibenrandes im Betrieb. Obwohl üblicherweise das Anziehen der Flanschschrauben mittels Drehmomentenschlüsseln durchgeführt wird, um eine gleichmäßige Verspannung über dem Umfang der Berstscheiben zu erreichen, ist eine solche exakte Wiedergabe bei den bekannten Sicherheitseinrichtungen nicht gewährleistet, so daß immer wieder das

Risiko eines fehlerhaften Ansprechens besteht

Bei einer bekannten Sicherheitseinrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruches angegebenen Art, bei der jedoch eine ebene Berstscheibe zum Einsatz kommt (DE-AS 12 08 581) sind Formschlußelemente vorgesehen, die die richtige Zuordnung der ebenen Berstscheibe zu zwei die Berstscheibe von beiden Seiten einspannenden Halteringen ermöglichen- Diese Formschlußelemente werden durch an der Berstscheibe selbst angebrachte Führungsnasen gebildet, die in entsprechend geformte und angeordnete Nuten eines der beiden Halteringen einlegbar sind. Die Führungsnasen sind unterschiedlich gestaltet, damit die richtige Stellung der Berstscheibe gewährleistet ist

Diese bekannte Sicherheitseinrichtung erlaubt zwar die Verwendung von Norm-Rohrflanschen, die sich bei Berstscheiben mit gewilbten Mittelteil der vorstehend beschriebenen Art als ungünstig erwiesen haben. Denn die Berstscheibe ist zwischen zwei Halteringen eingespannt, deren Durchmesser auf den Lochkreisdurchmesser der die Rohrflansche zusammenhaltenden Bolzen abgestimmt und durch diese Bolzen zentrierbar ist. Jedoch ist die Konstruktion zum Zweck der Zentrierung der Berstscheibe in den Halteringen und der Halteringe ineinander verhältnismäßig teuer, da infolge der Wahl von Nuten und Führungsnasen, die in ihren gegenseitigen Abmessungen relativ genau einander angepaßt werden, müssen, aufwendig ist. Trotzdem läßt sich das Ansprechen der Berstscheibe bei dem vorberechneten Berstdruck nicht so exakt eingrenzen, da die Ausbildung und Einspannung der Berstscheibe nicht zirkularsymmetrisch ist und auch Toleranzen bei der Anpassung der Berstscheibendicke im Bereich der Führungsnasen und der in den Halteringen vorgesehenen Nuten nicht ausgeschlossen werden können.

Es ist weiterhin eine Sicherheitseinrichtung bekannt, die nicht zur Gattung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs zählt (GB-PS 716 734), bei der eine Berstscheibe mit einem gewölbten Mittelteil und einem ebenen Ringflansch zwischen einen Haltering und einen der beiden Rohrflansche eingespannt ist. Durch eine Ausdrehung in dem einen Rohrflansch, die weitgehend exakt dem Durchmesser des Halteringes angepaßt ist, ist dessen Zentrierung sichergestellt. Außerdem ist durch eine asymmetrische Anordnung von mehreren im Haltering befestigten Zapfen, die in entsprechende Löcher im Ringflansch der Berstscheibe sowie damit fluchtende Löcher in dem gegenüberl^:egenden Rohrflansch eingreifen, dafür gesorgt, daß die Berstscheibe nur in der bezüglich des Druckgefälles richtigen Anordnung eingebaut werden kann.

Nachteilig an dieser bekannten Sicherheitseinrichtung ist jedoch, daß sie nicht für Norm-Rohrflansche verwendet werden kann, weil diese nicht die entsprechenden Ausnehmungen zur Zentrierung des Halteringes bzw. die Löcher für das Eingreifen der Zapfen des Halteringes aufweisen. Außerdem ist die Einspannung des Ringflansches der Berstscheibe zwischen dem einen Haltering und der Fläche des gegenüberliegenden Ringflansches nicht unproblematisch, da das exakte Ansprechen der Berstscheibe bei dem vorberechneten Berstdruck entscheidend von der exakten Einspannung und der Spannweite der Berstscheibe abhängt.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Sicherheitseinrichtung mit den Merkmalen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs zu schaffen, die unter Verwendung einer Berstscheibe mit gewölbtem und mit seiner Wölbung zur Druckseite hinweisendem Mittelteil die

Verwendung von Norm-Rohrflanschen erlaubt und trotzdem eine genau zentrisch ausgerichtete, richtig eingespannte und bezüglich des Druckgefälles auch richtig angeordnete Lage der Berstscheibe ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichenteil des Patentanspruches enthaltenen Merkmale gelöst

Durch die Anordnung randseitig befestigter oder befestigbarer Distanzelemente an den Halteringen ist es möglich, die Halteringe auf jeden FaIi zentrisch bezüglich des Lochkreisdurchmessers der Rohrflansche anzuordnen. Somit kann unabhängig vom Nenndurchmesser der Rohrflansche die Berstscheiben/Haltering-Kombination stets exakt auf den jeweiligen Nenndruck abgestimmt werden, für den die entsprechende Rohrleitung ausgelegt ist. Durch die an den Halteringen selbst vorgesehenen Zapfen bzw. Bohrungen, die mit entsprechenden Löchern am Rand der Berstscheibe zusammenwirken, wird diese zentrische Anordnung auf die Berstscheibe weitergegeben. Schließlich ist durch die zum Berstscheibenmittelpunkt asymmetrische Anordnung der Zapfen, Bohrungen und Löcher gewährleistet, daß die Berstscheibe auf jeden Fall bezüglich der Richtung des Druckgefäiles richtig eingelegt wird, was von besonderer Bedeutung bei gewölbten Berstscheiben ist. Die Verwendung von Zapfen, Bohrungen und Löchern gewährleistet außerdem, daß die Einspannungsverhältnisse des Berstscheibenrandes zwischen den beiden Halteringen praktisch zirkularsymmetrisch sind, so daß sich das Ansprechen der Berstscheibe beim vorberechneten Berstdruck eng eingrenzen läßt.

Es ist zwar bereits ein Zentrierring für die zentrische Anordnung einer Wickeldichtung zwischen zwei Rohrflanschen bekannt (US-PS 24 62 762), der so bemessen ist, daß er mit seinem Außenrand an den Verbindungsschrauben der Rohrflansche zur Anlage kommt. Aufgrund seiner dünnen nachgiebiger. Ausgestaltung aus Blech muß jedoch dieser zugleich als Haltering für die Wickeldichf ing dienende Zentrierring, falls er sich nicht durch elastische Verformung an unterschiedliche Lochkreisdurchmesser anpassen läßt, mit unterschiedlichen Außendurchmessern verwendet werden. Die Verwendung von gesonderten Distanzelemenien ist bei diesem Zentrierring jedoch nicht möglich.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 einen Querschnitt durch eine Ausführungsform einer Einrichtung zur Druckentlastung, die zwischen einem Paar gewöhnlicher Rohrflansche eingebaut ist;

F i g. 2 eine perspektivische Sprengdarstellung, die die einzelnen Teile der Einrichtung erkennen läßt, und

Fig.3 eine perspektivische Darstellung eines der Halteringe der Einrichtung mit einer modifizierten Gestaltung des daran angeordneten Distanzelementes.

Wie sich aus der Fi g. 1 ergibt, ist die im Ganzen mit 10 bezeichnete Einrichtung zur Druckentlastung zwischen einem Paar von gewöhnlichen abgesetzten Rohrflanschen 12 und 14 verspannt. Die Rohrflansche 12 und 14 sind verschweißbare Halsflansche. Eine Mehrzahl von Flanschschr<iuben 16 mit Muttern 18, die auf einem Lochkreis angeordnet sind, sind so angezogen, daß die Sicherheitseinrichtung 10 starr zwischen den Flanschen 12 und 14 verspannt wird, wobei Dichtscheiben 20 und 22 zwischen den abgesetzten Flanschflächen und der Sicherheitseinrichtung vorgesehen sind. Diese Dichtscheiben verhindern das Auslecken von Druckmedium, das in einer an den Einlaßflansch 14 anschließenden und zu einem nicht gezeigten Druckbe-

hälter oder Drucksystem führenden Leitung 24 enthalten ist.

Die Sicherheitseinrichtung 10 besteht aus einer kreisförmigen Berstscheibe 26, die zwischen einem einlaßseitigen und einem auslaßseitigen Haltering 28 bzw. 30 gehalten ist. Die Berstscheibe 26 ist eine Scheibe der in der US-Patentschrift 3 484 817 beschriebenen Art, die einen im Einbauzustand dem Druck entgegengesetzt gerichteten zentralen gewölbten Teil 34 und einen ringförmigen ebenen Flansch 32 aufweist. Drei öffnungen 36 sind in dem ringförmigen Flansch 32 der Berstscheibe asymmetrisch verteilt.

Jeder der Halteringe 28 und 30 besitzt ringförmige flache Abschnitte 38 bzw. 40 zum Verklemmen des Ringflansches 32 der Berstscheibe 26 zwischen diesen. Asymmetrisch verteilt sind auf dem ringförmigen flachen Abschnitt 38 des Haiterings 28 drei Zapfen 42. deren Größe so bemessen ist, daß sie genau in die Öffnungen 36 der Berstscheibe 26 eingeschoben werden können. Die Zapfen sind so angeordnet, daß die Berstscheibe 26 im auf den Haltering 28 aufgesteckten Zustand, in dem die Zapfen 42 durch die Löcher 36 hindurchragen, zentriert ist. Auf Grund der asymmetrischen Anordnung der Zapfen 42 und der Löcher 36 läßt sich die Berstscheibe 26 nicht umgekehrt einbauen.

Der auslaßseitige Haltering 30 weist drei Bohrungen 44 auf, die den Zapfen 42 entsprechen. Wenn somit die Sicherheitseinrichtung 10 zusammengepaßt wird, wobei die Zapfen 42 in die bohrungen 44 eintreten, dann sind einlaßseitiger und auslaßseitiger Haltering 28 bzw. 30 automatisch richtig zueinander und zur Berstscheibe 26 ausgerichtet. Anzahl und Form der Zapfen 42 lassen sich selbstverständlich verändern: die Zapfen können auch auf dem auslaßseitigen Haltering 30 und die Bohrungen 44 auf dem einlaßseiligen Haltering 28 angeordnet werden. Auch können einer oder mehrere der Zapfen 42 jeweils auf dem einen und der Rest auf dem anderen Haltering angeordnet werden. Es sollen jedoch mindestens ^wei, vorzugsweise drei Zapfen insgesamt Vorhandensein.

Wie vorstehend schon erläutert, liegen Rohrflansche in einer Vielzahl von Größen und von Nenndrücken vor. Ein bestimmter, für Drücke und Druckmedien führende Leitungen ausgelegter Rohrflansch ist in seiner Bemessung von dem jeweils auftretenden Druck und der Temperatur abhängig. Der Schraubenlochkreis eines Flansches mit niedrigerem Nenndruck ist im Durchmesser im allgemeinen kleiner als derjenige eines Flansches gleicher Größe aber mit höherer Druckbelastung.

Um zu gewährleisten, daß die Sicherheitseinrichtung 10 richtig zwischen Rohrflanschen zentrierbar ist, ist ein Distanzelement 46 an einem oder an beiden Halteringen 28,30 angeordnet, so daß der effektive Außendurchmesser der Sicherheitseinrichtung 10 dem Abstand zwischen den Flanschschrauben 16 entspricht, wie dies aus Fig. 1 hervorgeht. Es ist ein ganzer Satz von Distanzelementen 46 vorgesehen, wobei die radiale Dicke der Distanzelemente eines Satzes unterschiedlich ist. Es wird also eine einfache Grundeinheit zum Einbau für eine bestimmte Größe einer Flanschverbindung, unabhängig von der Nenndruckbemessung, vorgesehen. Um diese Grundeinheit für den Einbau in eine Flarschverbindung, die für einen bestimmten Nenndruck ausgelegt ist, geeignet zu machen, wird ein Distanzelement 46 geeigneter Größe ausgesucht und entweder permanent oder lösbar an einem der Halteringe 28 oder 30 angeordnet, so daß der effektive

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Außendurchmesser der Sicherheitseinrichtung 10 so Gestalt eines Paares bogenförmiger oder teilkreisförmi-

groß ist, daß diese automatisch durch Kontakt mit den ger Elemente 48 und 50, die anstelle eines einzigen

Flanschschrauben innerhalb der Flanschverbindung ringförmigen Distanzelementes 46 vorgesehen sind,

zentriert wird. Diese Elemente 48 und 50 sind durch Punktschweißun-

Das Distanzelement 46 kann eine Reihe von Formen gen 52 an den Haltering 28 angeheftet,
annehmen. Beispielsweise hat es gemäß Fig.3 die

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Zwischen schraubenverspannte Rohrflansche einsetzbare Sicherheitseinrichtung zur Druckentlastung, mit einer zwischen zwei Halteringen gehaltenen Berstscheibe und mit ineinanderfügbaren Formschlußelementen an Halteringen und Berstscheibe, die eine richtige Zuordnung von Halteringen und Berstscheibe ermöglichen, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung einer Berstscheibe mit einem gewölbten Mittelteil und einem ebenen ringförmigen Flansch in eier Anordnung, daß Wölbung des Mittelteils zur Druckseite weist, mindestens einer der Halteringe (28, 30) an seinem Außenrand ein aus einem bestehenden Satz mindestens teilweise kreisringförmiger, radial jeweils unterschiedlich breiter Distanzelemente (46, 48, 50) ausgewähltes Distanzelement trägt, das an den Flanschschrauben mit seinem Außenrand anliegt, die Halteringe (28,30) insgesamt mindestens zwei axial vorstehende Zapfen (42) und zwei Bohrungen (44) zur Aufnahme der durch entsprechende Löcher (36) der Berstscneibe hindurchragenden Zapfen (42) bzw. des Zapfens des jeweils anderen Halteringes aufweisen und die Zapfen mit den zugehörigen Löchern der Berstscheibe und den Bohrungen asymmetrisch auf den Halteringen und der Berstscheibe verteilt sind.