DE2540597A1

DE2540597A1 - Berstscheiben-anordnung

Info

Publication number: DE2540597A1
Application number: DE19752540597
Authority: DE
Inventors: Iii Edward Harbison Short
Original assignee: Black Sivalls and Bryson Inc
Current assignee: BS&B Safety Systems LLC
Priority date: 1974-11-04
Filing date: 1975-09-09
Publication date: 1976-05-06
Also published as: FR2289824A1; CA1004951A; FR2289824B1; US3908684A; JPS5192432A; GB1505708A

Description

PATENTANWALT D-1 BERLIN 33 19.8.1975

MANFREDMIEHE FALKENRIED 4

Telefon: (030) 83119 50

Diplom-Chemiker Telegramme: INDUSPROP BERLIN

Telex: 0185443

GB/03/2239 A/24608

BLACK, SIVALLS & BRYSON INC. 4242 Southwest Freeway, Houston, Texas 77027 V.St.A.

Berstscheiben-Anordnung

Die Erfindung betrifft Berstscheiben-Anordnungen, die in Drucksystemen angeordnet werden können, so daß in dem Fall eines Überdrucks ein Druckablaß sichergestellt wird.

Es sind zahlreiche derartige Druckablaßvorrichtungen entwickelt und erfolgreich angewandt worden, wobei dieselben in Verbindung mit einem Gefäß oder System stehen, das unter Druck stehende Strömungsmittel enthält, so daß die Berstscheibe dem Druck ausgesfetzt ist. Wenn ein überdruck in dem Gefäß oder System eintritt, der über dem vorgesehenen Berstdruck der Scheibe liegt, zerbirst die Scheibe und der Druck wird aus dem Gefäß oder System abgelassen.

Kürzlich sind Druckablaßvorrichtungen entwickelt worden, die Berstscheiben der sogenannten Umkehrkrümmungs-Type aufweisen und in der Lage sind Strömungsmitteldrücke bei 90% oder mehr des vorgesehenen Berstdrucks über längere Zeitspannen hin auszuhalten. Derartige Umkehrkrümmungs-Berstvorrichtungen weisen allgemein eine Berstscheibe mit einem konkav-konvexen Teil auf, wobei die konvexe Seite dem Strömungsmitteldruck ausgesetzt ist, so daß die Scheibe sich in einem Zustand des Zusammendrücken befindet. Wenn der auf die Scheibe ausgeübte Druck über den vorgesehenen Berstdruck ansteigt, kehrt sich das konkave-konvexe Teil der Scheibe um und birst sodann. Um das Bersten der Scheibe derge-

609819/0770 _ ₂ _

stalt zu bewerkstelligen, daß ein vollständiges Öffnen ohne Splitterwirkung erzielt wird, werden gelegentlich Messerklingen so angeordnet, daß bei der Umkehr die Scheibe durch die Messerklingen aufgeschnitten wird. Anstelle von Messerschneiden oder Klingen sind auch auf der Oberfläche des konkaven oder konvexen Teils der Berstscheibe Einritzungen oder Auskehlungen vorgesehen worden, so daß hier Schwächungslinien vorliegen. Bei Erreichen des Berstdrucks kehrt sich die Scheibe um und zerreißt sodann längs der Schwächungslinien.

Bei vielen Anwendungsgebieten für Berstscheiben-Anordnungen ist das zwecks Aufheben des Überdrucks zu entfernende Volumen und Strömungsgeschwindigkeit des Strömungsmittels gering. Kleine nach dem Umkehrkrümmungs-System arbeitende Berstscheibenanordnungen haben nicht zur Verfügung gestanden, wodurch es erforderlich wurde, verwickelte und kostspielige Anordnungen anzuwenden, die für ein vollständiges Öffnen ausgelegt sind und eine Druckablaßfläche mit relativ großer Querschnittsfläche aufweisen.

Erfindungsgemäß wird eine Berstscheiben-Anordnung geschaffen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß eine Berstscheibe in einem praktisch waagerechten hohlen Gehäuse angeordnet ist, das eine ringförmige Schulter im Inneren desselben gegenüberliegend zu dem Stromabende hierzu aufweist, die Scheibe auf der ringförmigen Schulter getragen wird, ein ringförmiges Tragteil im Inneren des Gehäuses angeordnet ist und eine ringförmige Oberfläche aufweist, die mit der ringförmigen Schulter zusammenarbeitet unter Einspannen der Berstscheibe zwischen denselben, wobei das Tragteil ein ringförmiges Lippenteil aufweist, das sich nach außen um den Umfang desselben herum erstreckt, sowie eine Anordnung für das Befestigen des ringförmigen Tragteils in dem Stromabende des Gehäuses vorliegt.

Eine derartige Berstscheibe kann preiswert sein und aufgrund der geringen Kosten derselben kann dieselbe einfach weggeworfen und nach dem Bersten ersetzt werden.

- 3

609819/0770

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Figur 1 einen Seitenaufriß im Schnitt einer erfindungsgemäßen Ausführungsform;

Figur 2 eine perspektivische und auseinandergezogene Darstellung des Erfindungsgegenstandes nach der Figur 1;

Figur 3 eine perspektivische Ansicht des ringförmigen Tragteils des Gegenstandes nach den Figuren 1 und 2;

Figur 4 eine Draufsicht von unten auf das ringförmige Tragteil nach der Figur 3;

Figur 5 eine vergrößerte Teilansicht im Schnitt einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform;

Figur 6 eine ähnliche Teilansicht einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsfo an.

Unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 2 weist die Berstscheiben-Anordnung 10 im wesentlichen ein praktisch zylinderförmiges Gehäuse 12 mit einem hohlen Inneren, einen Einlaßende 14 und einem Auslaßende 16 auf. Wie in den Zeichnungen wiedergegeben, wird das untere Teil des Gehäuses 12 mit einem verringerten Durchmesser bezüglich des oberen Teils ausgebildet und weist ein Außengewinde 22 auf. Das obere verbreiterte Teil des Gehäuses 12 ist in einen sechsseitigen Kopf 24 ausgebildet, um so das Hineinschrauben des Gehäuses 12 in eine herkömmliche mit Innengewinde versehene Armatur zu erleichtern.

Es liegt eine mittlere Bohrung 26 im Inneren des Gewindeteils 22 vor und steht mit einer inneren Ausnehmung 18 an dem oberen Teil des Gehäuses 12 in Verbindung. Im Inneren des Gehäuses ist eine ringförmige Schulter 20 ausgebildet.

Nach der bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform findet in der Vorrichtung 10 eine Berstscheibe 28 mit Umkehrkrümmung Anwendung, und zwecks Aufnahme des konkav-konvexen Teils der Scheibe ist im Inneren des Gehäuses 12 eine zweite innere Ausnehmung 30

6098 1 9/0770

vorgesehen, die einen kleineren Durchmesser als die Ausnehmung 18 aufweist. Wenn Berstscheiben mit einer flachen oder anderen Konfiguration in der Vorrichtung 10 angewandt werden, kann natürlich die Ausnehmung 30 in Fortfall kommen.

Die Berstscheibe 28 ist vorzugsweise ein konkav-konvexes Teil der Umkehrkrümmungstype, siehe die Figur 2, die ein mittleres konkavkonvexes Teil 32 in Verbindung mit einem äußeren, ringförmigen, flachen Flanschteil 34 vermittels einer Übergangsverbindung 36 verbunden ist. Die Scheibe 28 ist im Inneren des Gehäuses 12 so angeordnet, daß die konvexe Seite gegenüber dem Einlaßende 14 vorliegt.

Es ist ein vorzugsweise zylinderförmiges und ringförmiges Tragteil 38 im Inneren des Gehäuses 12 benachbart zu der Berstscheibe 28 angeordnet und weist eine mittlere Öffnung 40 auf, durch die der Druck aus dem Gehäuse 12 bei einem Bersten der Scheibe 28 abgelassen wird. Wie insbesondere anhand der Figuren 1 und 3 gezeigt, weist das Tragteil 38 eine flache ringförmige Oberfläche 42 auf, die mit der ringförmigen Schulter 20 des Gehäuses 12 zusammenwirkt und zwischen denselben wird das ringförmige flache Flanschteil 34 der Berstscheibe 28 getragen. Es ist eine ringförmige Ausnehmung 44 in der unteren Fläche des Tragteils 38 ausgebildet, und der Innendurchmesser desselben ist größer als der Durchmesser der Öffnung 40, so daß ein zylinderförmiger Vorsprung 46 mit einer scharfen Kante in dem Tragteil 38 ausgebildet wird und wirkt dergestalt, daß die Scheibe 28 bei der Umkehr zerschnitten wird, wie weiter unten erläutert.

Wenn auch Berstscheiben der Umkehrkrümmungs-Type mit unterschiedlichen Konfigurationen angewandt werden können, ist insbesondere eine Umkehrkrümmungs-Berstscheibe der oben beschriebenen Art bevorzugt, d.h. eine solche, die ein konkav-konvexes Teil in Verbindung mit einem ringförmigen flachen Flanschteil über eine Übergangsverbindung aufweist. Weiterhin weist die Berstscheibe 28 vorzugsweise eine derartige Größe auf, daß die Übergangsverbindung 36 derselben benachbart zu der inneren Ecke leigt, die durch'

— 5 —

609819/077P

2 5 4 O -S 9

die ringförmige Schulter 20 und die Seiten der Ausnehmung 30 gebildet wird. Weiterhin ist es bevorzugt, daß der Außendurchmesser der Ausnehmung 44 in dem Tragteil 38 angeordnet, kliener als der Innendurchmesser der Ausnehmung 30 in dem Gehäuse 12 ist, so daß sich eine nach innen erstreckende Schulter durch die flache ringförmige Oberfläche 42 des Tragteils 38 ergibt, das die Übergangsverbindung der Berstscheibe 2ö trägt. Die Abstützung der Übergangsverbindung 36 hindert die Berstscheibe 2ö daran, vorzieitig nach innen an der Übergangsverbindung bei Belastung gekrümmt zu werden.

Für Hochdruck-Anwendungen und weitere Anwendungsgebiete, wo ein Lecken durch die Vorrichtung 10 nicht geduldet werden kann, ist eine kontinuierliche ringförmige Auskehlung 48 in dem radial äußeren Teil der nach oben gerichteten Oberfläche der Schulter angeordnet, so daß ein Ring in dem Gehäuse 12 verbleibt und die Auskehlung 48 liegt gegenüber zu dem ringförmigen flachen Flansch 34 der Berstscheibe 28 vor. Es ist ein federnder Dichtngsring in der ringförmigen Auskehlung 48 angeordnet und weist vorzugsweise einen kreisförmigen Querschnitt und eine derartige Größe auf, daß bei Anordnung in der Auskehlung 48 und bei Einspannen des Tragteils 38 gegen das ringförmige flache Flanschteil 34 der Berstscheibe 28 der Dichtungsring 50 in eine abdichtende Berührung mit der Berstscheibe 28 deformiert wird und die Oberf-lächen der Auskehlung 48 zwischen demselben eine Abdichtung ergeben.

An dem äußeren Umfang des Tragteils 38 ist eine kontinuierliche Auskehlung 52 so angeordnet, daß ein oberes, sich nach außen erstreckendes Lippenteil 54 gebildet wird. Wie anhand der Figur 5 gezeigt, ergibt sich bei einem Herüberfalten des oberen Endteils 56 des Gehäuses 12 über die sich nach außen erstreckende Lippe 54 des Tragteils 38, daß die Eippe 54 nach unten hin über deren Streckgrenze deformiert wird. Hierdurch wird sichergestellt, daß das Tragteil 38 starr gegen das ringförmige flache Flanschteil 34 der Berstscheibe 28 eingespannt wird, die ihrerseits starr gegen die ringförmige Schulter 20 des Gehäuses und gegen den Dichtungsring 50, derhierdurch deformiert wird, eingespannt

609819/0770

— 6 —

wird. Die höhe und Dicke des Lippenteils 54 werden für ein spezielles Material, aus dem das Tragteil 38 gebildet ist, so ausgewählt, daß die für die Deformation des Lippenteils 54 über die Streckgrenze desselben hinaus erforderliche Kraft ausgebildet wird. Die für die Deformation des Lippenteils 54 des Tragteils 38 erforderliche Kraft ist die Kraft, die auf das ringförmige flache Flanschteil 34 der Berstscheibe 28 ausgeübt wird. Die auf die Berstscheibe ausgeübte Kraft oder Belastung kann somit durch Einregulieren der Größe und der Anordnung der Auskehlung 52 in dem Tragteil 38 vorherbestimmt werden. Weiterhin wird durch die Deformation des Lippenteils 54 des Tragteils 38 um den gesamten Umfang des Teils 38 herum sichergestellt, dassdie Berstscheibe 28 starr im Inneren des Gehäuses 12 unter einer einheitlichen Belastung gehalten wird.

Wie anhand der Figur 5 gezeigt, kann der Vorsprung 46 Sägezähne aufweisen, um so die Schneidfähigkeit der vorderen geschärften Kante desselben zu erhöhen. Diese Ausführungsform der Vorrichtung 10 erweist sich als besonders geeignet für die Anwendung auf dem Wiederdruckgebiet.

der

Bei/Ausführungsform nach der Figur 6 bildet eine ringförmige Ausnehmung 58 benachbart zu dem Umfang der Oberfläche 42 eine flache Oberfläche 60, die gegenüber der inneren, ringförmigen, flachen Oberfläche 42 versetzt angeordnet ist und befindet sich gegenüberliegend zu der Auskehlung 48 und dem Dichtungsring 50 dergestalt, daß bei einem starren Einspannen des Tragteils 38 und der Berstscheibe 28 gegen die Schulter 20 und den Dichtungsring 48 das flache ringförmige Flanschteil 34 der Berstscheibe 28 in die Ausnehmung 58 deformiert wird, siehe die Figur 6. Die sich ergebende Stufenform des ringförmigen Flanschteils 34 der Berstscheibe 28 ergibt eine zusätzliche Widerstandsfähigkeit gegenüber einer Bewegung der Berstscheibe zwischen dem Tragteil 38 und dem Gehäuse 12. Wie anhand der Figur 6 erläutert, weist der Vorsprung 46 eine Diskontinuität oder herausgeschnittenes Teil 62 auf.

609819/0770

2 B 4 O B 9

Für die Benutzung wird die Vorrichtung 10 in eine herkömmliche Armatur eingeschraubt, die mit dem zu schützenden Drucksystem oder Gefäß in Verbindung steht. Die Berstscheibe 28 ist natürlich so aufgebaut, daß ein Bersten solange nicht eintritt, wie im Inneren des zu schützenden Drucksystems normale Druckerhältnisse herrschen. Der Druck des in dem System vorliegenden Strömungsmittels wird vermittels der Bohrung 26 auf die konvexe Oberfläche der Berstscheibe 28 beaufschlagt, und wenn im Inneren des Systems ein Überdruck herrscht, wird die Berstscheibe 28 umgekehrt, und das konkav-konvexe Teil 32 wird gegen die scharfe vordere Kante des Vorsprungs 46 gedrückt. Ein Teil des konkav-konvexen Teils 32 wird aus der Scheibe 28 herausgeschnitten, wodurch der Druck an die Außenluft abgegeben wird.

Bei der Ausführungsform nach den Figuren 1 bis 4 wird ein kreisförmiges Teil der Berstscheibe 28 weggeschnitten und kann somit durch die öffnung 40 hindurchtreten und wird nach außerhalb der Anordnung 10 geführt. Andererseits wird nach der Figur 6 ein rechtwinkliger Schlitz 62 in die Seite des Vorsprungs 46 geschnitten, so daß bei einer Umkehr der Lage der Berstscheibe 28 sich dieselbe auf den geschärften Vorsprung 46 aufspießt, in dem Mittelteil der Scheibe ein C-Schnitt ausgeführt wird und hierdurch das geschnittene Teil sich nach oben in die Öffnung 40 des Tragteils 38 faltet, jedoch an der Berstscheibe 28 durch das nicht geschnittene Teil desselben befestigt bleibt.

Die öffnung 40 in dem Tragteil 38 kann beliebige Querschnittsformen annehmen. So kann z.B. die öffnung 40 in Form eines Polygons ausgebildet sein, wodurch der Vorsprung 46 dann eine Mehrzahl an scharfen Spitzen aufweist. Weiterhin kann das Tragteil 38 stark im Inneren des Gehäuses 12 in den verschiedensten Weisen starr gehalten werden, die anders geartet sind als das Herüberfalten des oberen Endteils des Gehäuses 12, wie durch das Anwenden eines Sprengrings oder kreisförmiger Klammer, die in eine im Inneren des Gehäuses 12 vorliegende Auskehlung eingepaßt ist.

609819/Γ177Π -8-

Claims

54 0 5

Patentansprüche

y Berstscheiben-Anordnung, in der eine Berstscheibe so angeordnet ist, daß deren Umfangsteil zwischen zwei Tragteilen eingespannt ist, dadurch gekenn ze ichnet , daß eine Berstshheibe (28) in einem praktisch waagerechten hohlen Gehäuse (12) angeordnet ist, das eine ringförmige Schulter (20) im Inneren desselben gegenüberliegend zu dem Stromabende hierzu aufweist, die Scheibe auf der ringförmigen Schulter getragen wird, ein ringförmiges Tragteil (38) im Inneren des Gehäuses angeordnet ist und eine ringförmige Oberfläche (42) aufweist, die mit der ringförmigen Schulter zusammenarbeitet unter Einspannen der Berstscheibe zwischen denselben, wobei das Tragteil ein ringförmiges Lippenteil (54) aufweist, das sich nach außen um den Umfang desselben herum erstreckt, sowie eine Anordnung (56) für das Befestigen des ringförmigen Tragteils in dem Stromabende des Gehäuses vorliegt.
2. Berstscheiben-Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Stromabende des Gehäuses (12) umgefaltet ist (bei 56) unter Inberührungkoxnmen mit dem sich nach außen hin erstreckenden Lippenteil (54) dergestalt, daß das Lippenteil verformt wird und das Tragteil (38) und die Berstscheibe (28) starr gegen die Schulter (20) eingespannt sind.
3. Berstscheiben-Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Stromabende des Gehäuses (12)umgefaltet ist unter Deformieren des Lippenteils (54) über die Streckgrenze desselben hinaus.
4. Berstscheiben-Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß das ringförmige Tragteil (38) eine Schneidkante (46) so angeordnet aufweist, daß die Berstscheibe (28) zerschnitten wird.
5. Berstscheiben-Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Schneidkante (46) eine ringförmige Kante benachbart zu der mittleren Öffnung (40) des ringförmigen Tragteils (38) ist.
6. Berstscheiben-ÄJidrdnnng nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet / daß die ringförmige Kante mit wenigstens einer Auskerbung (6 2) versehen ist.
7. Berstscheiben-Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daßdie ringförmige Kante Sägezähne aufweist.
8. Berstscheiben-Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß das Stromaufendteil des Gehäuses (12) ein Gewinde (22) aufweist und das Stromabende des Gehäuses (12) mit flachen Oberflächen (24) ausgebildet ist zwecks erleichtertem einschrauben des Gehäuses (12) in eine Armatur mit Innengewinde.
9. Berstscheiben-Anoranung nach ein© der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e anzeichnet, daß die ringförmige Schulter (20) eine ringförmige Auskehlung (48) gegenüberliegend zu dera ünfangsteil der Berstscheibe (28) aufweist, ein ringförmiger Dichtungsring (50) in der Auskehlung (48) angeordnet ist und eine derartige Größe und Form aufweist, daß eine Abdichtung zwischen dem ümfangsteil der Berstscheibe (28) und den Oberflächen der Auskehlung (48) erzielt wird.
10. Berstscheiben-Anordnung nach einen: der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daßdie Berstscheibe eine solche der Unkehrkrümnungstype ist und sich die ringförmige Oberfläche (42), die mit der ringförmigen Schulter (20) zusammenarbeitet radial nach innen bezüglich der ringförmigen Schulter bis zu der Stelle der Übergangszone (35) der Berstscheibe erstreckt.
11. Berstscheiben-Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß die ringförmige Tragoberfläche (42) des Tragteils (38) mit einer ringförmigen Ausnehmung (58) gegenüberliegend zu der ringförmigen Auskehlung (48) versehen ist.

609819/0 770

Leerseite