DE2756727A1

DE2756727A1 - Berstsicherung

Info

Publication number: DE2756727A1
Application number: DE19772756727
Authority: DE
Inventors: Hartmut Ing Grad Keller; Hans-Peter Dipl Ing Lauinger
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1977-12-20
Filing date: 1977-12-20
Publication date: 1979-06-21
Also published as: FR2412771B1; DE2756727B2; DE2756727C3; FR2412771A1

Description

Die Erfindung bezieht sioh auf eine Berstsicherung zur Druckbegrenzung eines Fluids mittels einer von einem Schlagbolzen durchdringbaren Membrane, die mit einer konvexen Wölbung den Abschluß zwischen Fluidbehälter und Fluidausgangskanal bildet.

Solche Beratsicherungen sind an sioh bekannt· So offenbart die Deutsche Offenlegungsschrift 2 335 3^2 eine Sicherheitseinrichtung zum Begrenzen des Druckes eines Fluids in einem Behälter mit einer von einem Schlagbolzen durchdringbaren deformierbaren Membrane und Tastern zum Abtasten des Zustandes der Membrane, wobei diese Membrane in vorgefertigter bzw. vorgeformter konvexer Wölbung an einem Ende in das Innere eines hohlen und an beiden Seiten offenen Modulelements hineinragt· Hierdurch wird dieses Ende des Modulelementes dioht abgeschlossen und im Inneren desselben ist axial und nahe der konvex gewölbten Oberfläche der Membrane ein Messer mit progressiv wirkender Schneidkante angeordnet, welches fest mit einer abnehmbar am anderen Ende des Modulelementes montierten Tragstruktur verbunden ist und Abdichtelemente vorgesehen sind.

Durch diese bekannte Ausbildung sollen die Vorteile einer Membrane mit natürlicher Zerreißung durch die Möglichkeit ergänzt werden, den Zerreißanfangepunkt ausätzlich noch durch eine Schneidanordnung einstellen zu kennen·

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Diese Maßnahmen sind aber mit dem Nachteil behaftet, daß einmal die Toleranzen für die Berstung der Membrane noch viel zu hoch liegen und demgemäß die Ansprechgenauigkeit zu gering ist* Dieser Fehler ist durch die zusätzliche Schneideinrichtung nicht behoben, denn die Schneidkante wird für einen bestimmten Berstdruck voreingestellt, wodurch jedoch die Bersttoleranzen der Membrane unbeeinflußt bleiben, d.h. sie können nicht eliminiert werden.

Hinzu kommt noch ein weiterer Nachteil, nämlich die Beeinflußbarkeit dieser Systeme durch Temperaturänderungen· Aufgrund der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten zwischen Lagermaterial, Membrane, Fluid und der Schneideinrichtung etc. ist eine genau definierte Ansprechgenauigkeit nicht gegeben. So sind diese bekannten Einrichtungen beispielsweise nicht für Anlagen brauchbar, bei denen hohe Massendurchsätze genau abgesichert werden müssen, wie dies bei Luftversorgungsanlagen für Feststoff-Stautriebwerke der Fall ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Berstsicherung zu schaffen, die von Temperatureinflüssen unabhängig eine hohe Ansprechgenauigkeit aufweist und die eine mit hoher Zuverlässigkeit funktionierende Überdrucksicherung darstellt.

Diese Aufgabe wird bei einer Anordnung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß zwischen Fluidbehälter und Fluldausgangskanal eine Verbindungsleitung angeordnet ist, an deren Ende - in Strömungsrichtung gesehen - ein einstellbares Vollhub-Sicherheitsventil schlagartig einen Kanal zur Druckbeaufschlagung eines Schlagbolzens freigibt.

Durch diese Maßnahmen ist nun eine Überdrucksicherung geschaffen, die von Temperatureinflüssen völlig unabhängig ist, da der Fluiddruck selbst das Bersten der Membrane bestimmt·

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Durch diese Maßnahmen werden unter Ausnutzung der Vorteile einer Membraneneicherung die Vorteile kostspieliger und aufwendiger Sicherheitsventile erreicht.

Die Erfindung ist in ihren Einzelheiten in den Ansprüchen niedergelegt und in der Beschreibung anhand eines Ausführungsbeispiels funktionell und aufbaumäßig beschrieben. Dieses Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:

Fig.1 einen Querschnitt duroh die Berstsicherung im sogenannten

Null-Zustand, wobei also die Grenze des Berstdruckes noch nicht erreicht ist;

Fig.2 eine Draufsicht auf die Berstsicherung nach Fig.1.

Bekanntlich haben Berstsicherungen die Aufgabe, Anlagen oder Anlagenteile gegen Überschreitung eines maximal zulässigen Betriebsdruckes zu schützen. Aufgrund ihrer relativen Preis günstigkeit werden solche Sicherungen häufig anstelle von auf wendigen Sicherheitsventilen eingesetzt. Vor allem bei großen Nennweiten ist hier der Preisunterschied zwischen Sicherheitsventil und konventioneller Berstsicherung beachtlich groß. Allerdings wird dieser Vorteil durch eine große Differenz zwischen maximal zulässigem Betriebsdruck und dem Sollberstdruck erkauft, aber auoh durch eine große Abhängigkeit des Berstdruckes von der Medium- und Umgebungstemperatur, was zu großen Ansprechungenauigkeiten führt.

Die Ausführungsform nach der Erfindung weist nun die Vorteile eines hochwertigen Sicherheitsventils bezüglich seiner hohen Ansprechgenauigkeit und dem geringen Abstand des Betriebsdruckes zum Öffnungsdruck sowie die Vorteile der Berstsicherung in Bezug auf unproblematische Montage und Preisgünstigkeit auf.

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Das in der Figur dargestellte Beispiel einer Berstsicherung weist vornehmlich eine Reihenschaltung von drei Komponenten und zwar aus einem kleinen Vollhubsicherheitsventil mit einem Arbeitskolben und einer Berstscheibe auf,

Am einströmungsseitigen Ende der Berstsicherung, die an einem Behälter 10 oder einer Rohrleitung angebracht ist, befindet sich eine Membrane 20 mit einem Fluidausgangskanal 11, mit dem sie fest verbunden ist. Das heißt, die Membrane 20 ist in der Verschraubung von Behälter 10 und Kanal 11 angeordnet und eingepreßt. Zwischen diesen beiden Elementen 10, 11 ist nun eine Verbindungsleitung 12 gelegt, deren Auegangskanal durch ein mittels Feder 19 belasteten Vollhub-Sicherheitsventil abgedichtet ist. Zusätzlich ist der Ventilboden mit einem Dichtelement 18 versehen, das vorzugsweise aus einem elastischen Material gebildet ist. Aber auch eine Labyrinthdichtung kann für bestimmte Fälle von Vorteil sein. Von diesem Sicherheitsventil führt ein Druckkanal 14 zu einem Gehäuse 1ka._t in dem ein mit einer Rückholfeder 17 vorgespannter Schlagbolzen 15 beweglich gelagert ist. Dieser Schlagbolzen 15 1st mit einem Druckkolben 16 versehen, auf den das überströmende Medium einwirkt.

Diese vorbeschriebene Sicherung wirkt wie folgtt Steigt der Druck unterhalb der Membrane bzw. Berstscheibe

auf den eingestellten höchstzulässigen Wert, so drückt das in der Verbindungsleitung befindliche Medium das Vollhub-Sicherheitsventil 13 gegen den Ausgleichedruck der Feder 19 hoch. Damit wird der Druckkanal Ik freigegeben und das Medium überträgt den Druck auf den Druckkolben 16 des Schlagbolzens 15· Dieser schlägt mit seiner Spitze auf die Membrane 20 und bringt diese zum Bersten. Für die zu etwa 60 bis 70 56 des Sollberstdruckes belastete Berstscheibe 20 genügt diese Schlagbolzenverletzung, um vollständig aufzureißen und den vollen Querschnitt des Strömungsrohres 11 freizugeben·

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Durch diese erfindungsgemäßen Maßnahmen wird in einfacher, aber absolut wirkungsvoller Weise eine hohe Ansprechgenauigkeit erreicht. Außerdem wird eine weitgehende Unabhängigkeit des Berstdruckes von der Temperatur des Mediums, wie Überhaupt von Temperatureinflüssen erzielt« Zusätzliche Druckmedien sind nicht erforderlich, wodurch einer Abnahme bzw. Zulassung durch Technische Überwachungsvereine kein Hindernis im Wege steht.

Die vielseitige Anwendbarkeit der Erfindung zeigt sich auch in der Möglichkeit, den Berstdruck durch Verstellung bzw. Einstellung des Vollhub-Sicherheitsventils zu ändern, ohne daß dabei die Berstscheibe gewechselt werden muß· Versuche haben gezeigt, daß sich der Berstdruck duroh Voreinstellen des

Sicherheitsventils mit einer absoluten Genauigkeit von 1 bis

ο
2 Kp/cm reproduzieren ließ.

Sollten am Sitz des Sicherheitsventils 13 auf der Verbindungsleitung 12 Leckagen auftreten, so werden diese durch eine kleine Bohrung im Zylinder 13a abgeführt, ohne daß dadurch die Berstsicherung anspricht«

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Leerseite

Claims

Patentansprüche

Berstsicherung zur Druckbegrenzung eines Fluids mittels einer von einem Schlagbolzen durohdringbaren Membrane» die mit einer konvexen Wölbung den Abschluß zwischen Fluidbehälter und Fluidausgangskanal bildet, dadurch gekennzeichnet , daß zwischen Fluidbehälter (1O) und Fluidausgangskanal (11) eine Verbindungsleitung (12) angeordnet ist, an deren Ende - in Strömungsrichtung gesehen - ein einstellbares Vollhubsicherheitsventil (13) schlagartig einen Kanal (i*t) zur Druckbeaufschlagung eines Schlagbolzens (15) freigibt.

2. Berstsicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß dem Schlagbolzen (if>) ein Druckkolben (16) und eine Rückholfeder (17) zugeordnet sind·

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ORIGINAL INSPECTED

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3· Berstsicherung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß das einstellbare Vollhub-Sicherheitsventil (13) mit einer Dichtung (18) versehen ist, die die Verbindungsleitung (12) abdichtet.

k. Berstsicherung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet , daß zur Abführung einer Leckage zwischen Dichtelement (18) und Verbindungsleitung (12) im Ventilzylinder (i3a) Bohrungen angeordnet sind.

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