DE2616235B2

DE2616235B2 - Sicherheitselement

Info

Publication number: DE2616235B2
Application number: DE2616235A
Authority: DE
Inventors: Hermann Winterthur Straub (Schweiz)
Original assignee: Gebrueder Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1976-04-09
Filing date: 1976-04-13
Publication date: 1978-08-10
Also published as: DE2616235C3; FR2347596B1; US4142544A; FR2347596A1; JPS52124211A; DE2616235A1; SE7703707L; GB1526902A; CH607785A5; CA1077374A

Description

Die Erfindung betrifft ein Sicherheitselement gegen rasches Ausströmen eines in einem Druckbehälter gespeicherten Mediums bei Bruch einer daran angeschlossenen Leitung, wobei ein Verschlußelement im Anschlußbereich der Leitung angeordnet ist, das sich bei einer vorgegebenen Druckdifferenz zwischen dem Behälter und der Leitung bleibend verformt und die Leitung verschließt.

In verschiedenen Bereichen der Technik, beispielsweise in Anlagen der Verfahrenstechnik oder der Reaktortechnik, ist es oftmals erforderlich, aus Sicherheitsgründen die von Druckgefäßen ausgehenden oder in sie einmündenden Leitungen derart auszubilden, daß zumindest keine plötzliche Entleerung des Druckbehälters bei einem Leitungsbruch stattfinden kann.

Ein Sicherheitselement der genannten Art ist daher aus der DT-PS 85 310 bekannt. Dieses Element besteht aus einem dünnen Blechkörper, der auf der einen Seite mit einem rohrförmigen Querschnitt auf dem Leitungsende gehalten und am anderen Ende in seinem Querschnitt als ein langgezogenes Oval oder ein Rhombus ausgebildet ist; dieser Blechkörper verformt sich bei einer gewissen Druckdifferenz zu seinen beiden Seiten bleibend, wobei sich die langen Seiten des Ovals bzw. die Seiten des Rhombus zu einer Dichtkante aneinander legen. Zufällige Material- oder Bearbeitungsunterschiede der vom Rohr zum Oval oder Rhombus umgestalteten Fläche können zu einem Verziehen bei der bleibenden Verformung und damit zu einer unregelmäßigen Dichtkante sowie zu unkontrollierten Undichtheiten führen.

Weiterhin sind aus der FR-OS 21 80 898 Faltelemente bekannt, die als elastische, einen Durchfluß automatisch

ίο steuernde Steuerelemente dienen. Diese Faltelemente sind in ihrer Grundlage zylindrisch, d. h., sie werden ausschließlich durch eine entlang ihrer Querschnittsform geführte, parallel zur Mittelachse liegende Gerade als Erzeugeride gebildet; ihre Flächen weisen keinerlei

ι⁵ schräg zueinander verlaufende Flächenstücke auf. Die zylindrische Grundform dieser Elemente bedingt, daß sie sich nicht ohne erhebliche Verwindungen und Dehnungen einzelner axialer »Materialfäden« schließen können. Unterschiedliche Verwindungen und Dehnungen in den »Materialfäden« lassen eine Verwendung als dichtschließende Sicherheitselemente nicht ratsam erscheinen, da dadurch wiederum unregelmäßige Dichtkanten und unkontrollierte Undichtheiten entstehen können.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht gegenüber dem eingangs erwähnten Sicherheitselement darin, eine verbesserte Dichtwirkung und eine erhöhte Widerstandsfähigkeit des geschlossenen Elements gegenüber einer hohen Druckdifferenz zwischen seiner

so Innenseite und seiner Außenseite zu erreichen. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Verschlußelement als Faltelement ausgebildet ist, das an einem Ende einen η-zackigen Stern bildet, der aus η vorspringenden Zacken und aus η einspringenden

^3S Ecken aufgebaut ist, während das andere Ende ein n-seitiges Polygon ist, dessen Ecken gegenüber den Zacken des Sternes in Umfangsrichtung versetzt sind.

Durch die Formgebung des Faltelements ist dessen Verformung beim Schließen in sehr hohem Maße

■Ό vorgeprägt, so daß ein zufälliges, unkontrolliertes Verziehen der Dichtkanten mindestens weitgehend vermieden wird, denn bei einer Schließbewegung werden die Flächenelemente des neuen Elementes zumindest verwindungsarm, wenn nicht verwindungsfrei, durch Biegung verformt, ohne daß in axialer Richtung nebeneinander verlaufende »Materialfäden« unterschiedliche Dehnungen erfahren. Weiterhin wird eine erhöhte Widerstandsfähigkeit gegenüber einer Druckdifferenz durch die vorspringenden Zacken und einspringenden Ecken des sternförmigen Endes erreicht; denn bei geschlossenem Element legen sich die von einer Zacke zu den benachbarten Ecken verlaufenden Seiten des Sterns jeweils aneinander und stützen sich so gegenseitig ab.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform, die in ihrem ursprünglich offenen Zustand sich durch einen besonders geringen Druckverlust auszeichnet, ist das neue Sicherheitselement derart ausgebildet, daß es im offenen Zustand als ein an der Leitungsinnenwand anliegendes und sich daran axial abstützendes Faltelement mit gegen das Behälterinnere offenen Taschen ausgebildet ist.

Eine im geschlossenen Zustand gegen große Druckdifferenzen besonders widerstandsfähige Konstruktion

^hr> des Sicherheitselements erhält man, wenn von den Seiten des Polygons in axialer Richtung des Faltelements η erste, gleichschenklige Dreiecke mit relativ zu ihren Basisflächen langen Schenkeln zu den vorsprin-

genden Zacken des sternförmigen Endes führen, daß ferner zwischen diesen ersten Dreiecken längs ihrer Schenkel Paare zweiter Dreiecke mit einer gemeinsamen Seite vorhanden sind, wobei die gemeinsame Seite jedes Paares von einer Ecke des Polygons zu einer einspringenden Ecke des Sterns verläuft und die dritten Seiten der Paare die Zacken und Enden des Sterns miteinander verbinden.

Bei dieser Konstruktion bilden die Dreieck-Paare im geschlossenen, d. h. gefalteten Element nahezu radial stehende Rippen relativ hoher Steifigkeit, wobei die eine lange Seite eines Dreiecks je von den angrenzenden großen Dreiecken abgestützt wird, während an der gemeinsamen langen Seite eines Paares sich die zugehörigen Dreiecke gegenseitig größereren Halt geben.

Schließlich ist es darüber hinaus vorteilhaft, wenn der das Verschlußelement tragende Teil der Leitung in den Druckbehälter hinein vorspringt.

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert

Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel in räumlicher Darstellung teilweise im Schnitt;

Fig. 2 gibt, ebenfalls im Schnitt, das Element nach F i g. 1 im eingebauten Zustand wieder.

Beim ersten Beispiel ist das Sicherheitselement 3 am Ende einer Leitung 1 in ihrem Innendurchmesser angeordnet; die Leitung 1 geht von einem Druckbehälter 5 (F i g. 2) aus und enthält in geringem Abstand vom Behälter 5 ein Absperrorgan 6.

Das Element 3 stützt sich am Innendurchmesser der Leitung 1 auf einem nach innen vorstehenden Rand 2 axial ab. Es besteht in einem Faltelement, das aus einem beispielsweise aus dünnem Blech bestehenden Konus so gefaltet ist, daß an seinem einen Ende 7 ein sternförmiges Profil mit π Zacken entsteht, während das andere Ende 8 ein reguläres n-Eck ist. Durch diese Formgebung werden von den Falten des Elementes 3 gegen die Innenseite des Behälters 5 offene Taschen 9

!0 gebildet.

Der umschreibende Kreis des Elementes 3 hat dabei an beiden Enden 7 und 8 einen Druchmesser, der im Preßsitz dem Innendurchmesser der Leitung 1 entspricht. Dabei ist die Breite des Randes 2 so groß, daß an dem n-eckseitigen Ende 8 die Segmentflächen zwischen dem Faltelement 3 und der Innenwand der Leitung 1 abgedeckt sind.

Wie Fig. 2 zeigt, ragt die Leitung 1 in den Druckbehälter 5 hinein, so daß der Rand 2 im Bereich der Wandung des Behälters oder innerhalb dieses liegt.

Bricht durch einen Unfall die Leitung zwischen dem Ventil 6 und dem Druckbehälter 5, so sinkt auf der Innenseite des Faltelementes 3 der Druck schlagartig auf die Höhe des Druckes, der außerhalb der Leitung 1 herrscht, während in den pyramidenartigen Taschen 9 zwischen dem Faltelement 3 und der Leitung 1 praktisch noch der Druck des Druckgefäßes 5 wirksam ist. Das Faltelement 3 wird unter der Wirkung dieser Druckdifferenz zusammengedrückt, wobei der sternförmige

JO Querschnitt praktisch dicht schließt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Sicherheitselement gegen rasches Ausströmen eines in einem Druckbehälter gespeicherten Mediums bei Bruch einer daran angeschlossenen Leitung, wobei ein Verschlußelement im Anschlußbereich der Leitung angeordnet ist, das sich bei einer vorgegebenen Druckdifferenz zwischen dem Behälter und der Leitung bleibend verformt und die Leitung verschließt, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußelement (3) als Faltelement ausgebildet ist, das an einem Ende einen n-zackigen Stern bildet, der aus η vorspringenden Zacken und aus η einspringenden Ecken aufgebaut ist, während das andere Ende ein /j-seitiges Polygon ist, dessen Ecken gegenüber den Zacken des Sternes in Umfangsrichtung versetzt sind.

2. Sicherheitselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Faltelement im offenen Zustand an der Leitungsinnenwand anliegt, sich darauf axial abstützt und mit gegen das Behälterinnere offenen Taschen ausgebildet ist.

3. Sicherheitselement nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der das Verschlußelement (3, 18) tragende Teil der Leitung (1,16) in den Druckbehälter (5,15) hinein vorspringt.

4. Sicherheitselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von den Seiten des Polygons in axialer Richtung des Faltelements (3) η erste, gleichschenklige Dreiecke mit relativ zu ihren Basisflächen langen Schenkeln zu den vorspringenden Zacken des sternförmigen Endes führen, daß ferner zwischen diesen ersten Dreiecken längs ihrer Schenkel Paare zweiter Dreiecke mit einer gemeinsamen Seite vorhanden sind, wobei die gemeinsame Seite jedes Paares von einer Ecke des Polygons zu einer einspringenden Ecke des Sternes verläuft und die dritten Seiten der Paare die Zacken und Enden des Sternes miteinander verbinden.