DE2828341C2 - Überdruck-Sicherung mit einer Umkehr-Bruchscheibe - Google Patents

Überdruck-Sicherung mit einer Umkehr-Bruchscheibe

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DE2828341C2 DE2828341A DE2828341A DE2828341C2 DE 2828341 C2 DE2828341 C2 DE 2828341C2 DE 2828341 A DE2828341 A DE 2828341A DE 2828341 A DE2828341 A DE 2828341A DE 2828341 C2 DE2828341 C2 DE 2828341C2
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Description

dadurch gekennzeichnet, daß die Sägezähne (28) des
behindern.
In der US-PS 38 34 580 ist ebenfalls eine Umkehr-Bruchscheibe beschrieben mit dahinter angeordneten gekreuzten Messern. Zusätzlich sind aber noch weitere Schneidgiieder vorhanden, weiche radial von außen nach innen gerichtet sind und die Bruchscheibe sternförmig an den Rändern einschneiden. Trotz des Fortschrit-. . tes, der durch diese Anordnung erzielt wurde, bleibt
ringförmigen Schneidemessers (24) in Richtung auf 25 aber der Nachteil bestehen, daß auch bei dieser Anorddie Bruchscheibe geneigt sind. nung der Strömungsweg nach Umkehr der Bruchschei-
4. Überdruck-Sicherung nach wenigstens einem be nicht völlig freigegeben wird.
der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekenn- Schließlich sind im deutschen Gebrauchsmuster
zeichnet, daß das ringförmige Tragteil aus metalli- 71 17 679 Umkehr-Bruchscheiben mit gekreuzt angeschem Werkstoff besteht und daß die ringförmigen 30 ordneten Schneidwerkzeugen beschrieben, deren ebenen Bc-eiche (22; 16) des Tragteiles und der Schneidwerkzeuge die Form von gezackten Sägemes-Bruchscheibe vorzugsweise mittels Schweißpunkten sern aufweisen. Des weiteren gehören zum Stande der (26) miteinander verbunden sind. Technik Umkehr-Bruchscheiben, wie sie beispielsweise
5. Überdruck-Sicherung n»-h wenigstens einem in der US-PS 34 84 817 beschrieben sind und welche der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekenn- 35 Kerben oder Gruben in der Oberfläche des konkavzeichnet daß das Trageglied (20) mit einer Fangstan· konvexen Bereiches aufweisen, wodurch Schwächungslinien gebildet werden, so daß der konkav-konvexe Bereich bei seiner Umkehr entlang dieser Schwächungslinien reißt und sich öffnet, ohne dt2 sich lose Teile bil-
40 den.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorbekannten Überdruck-Sicherungen derart weiter zu entwickeln, daß sie beim Ansprechen, also bei Umkehr der Bruchscheibe auf dem gesamten Scheibenumfang aus-
geschnitten und folglich mit größtmöglichem Querschnitt geöffnet werden. Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß das Schneidteil ringförmig aus-
ge (34) verbunden ist.
6. Überdruck-Sicherung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Fangstange (34) sich quer über die gesamte Öffnung erstreckt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergangsbereich (18) .;m Bereich der Fangstange (34) einen größeren Biegeradius aufweist, als in den übrigen Umfangsbereichen.
8. Überdruck-Sicherung nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Fangstange (34) auf einer ringförmigen Platte (32) angeordnet ist, welche auf der der Bruchscheibe abgewandten Seite des Tragegliedes (20) angeordnet ist
9. Überdruck-Sicherung wenigstens nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Fangstange (34) zur Bruchscheibe hin konvex geformt ist.
gebildet und an seinem inneren Umfang mit Sägezähnen versehen ist, die in unmittelbarer Nähe des Übergangsbereiches der Scheibe nach innen gerichtet angeordnet sind und eine zentrale Öffnung begrenzen, die vom abgetrennten Teil der Scheibe passierbar ist
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die zentrale, von den Sägezähnen begrenzte öffnung kreisförmig ist und
10. Überdruck-Sicherung nach wenigstens einem 55 auch, wenn die Sägezähne des ringförmigen Schneideder Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß messers in Richtung auf die Bruchscheibe geneigt sind.
Das ringförmige Trageteil besteht vorzugsweise aus metallischem Werkstoff und die ringförmigen ebenen Bereiche des Trageteiles und der Bruchscheibe sind vorzugsweise mittels Schweißpunkten miteinander verbunden.
Des weiteren wird vorgeschlagen, daß ein Trageglied vorhanden ist, welches mit einer Fangstange verbunden ist. Eine derartige Anordnung bietet den Vorteil, daß das
einer Umkehr-Bruchscheibe, deren konkav-konvexer 65 auf seinem gesamten Umfang ausgeschnittene Teil der Bereich über einen kontinuierlich gekrümmten Über- Bruchscheibe aufgefangen und dabei um die Fangstangangsbereich in einen ringförmigen ebenen Flanschbe- ge herum gebogen wird,
reich übergeht, mit einem an den ebenen Flanschbereich Bei den meisten Überdruck-Sicherungen, die mit Um-
sich die Fangstange (34) in einer Ebene erstreckt, die im wesentlichen parallel verläuft zur Ebene des flachen Flanschbereiches (16) der Bruchscheibe.
Die Erfindung betrifft eine Überdruck-Sicherung mit
• V t t t T^ 1 . *· * . .
kehr-Bruchscheiben arbeiten, bestanden Probleme mit der unkontrollierten Reversion der Scheiben. Mit Ausnahme gewisser Anordnungen, die vom Mittelteil nach außen umgekehrt wurden, z. B. gekerbte Umkehr-Bruchscheiben einschließlich solcher mit geschwächtem Mitteibereich (US7PS 38 34 580) beginnt der Umkehrprozeß in der Übergangszone, '"enn übermäßiger Druck auf die Scheibe einwirkt Dies bedeutet, daß die Übergangsverhindung nach innen zum Zentrum der Scheibe bewegt wird und zwar von einem Punkt ausgehend, der den geringsten Widerstand hat, gefolgt von der Umkehr des gesamten konkav-konvexen Teiles der Scheibe. Früher blieb der spezielle Punkt des Obfcrgangsteiles, von dem die Umkehrbewegung ausging, dem Zufall überlassen, was manchmal zu anerwünschten Arbeitsbedingungen führte.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung hat die Übergangszone einen Bereich, der einen größeren Biegeradius aufweist als die verbleibende Übergangszone. Eine Bruchscheibe mit einer derartigen Anordnung beginnt in diesem Bereich des größeren Durchmessers sich zu verbiegen, wobei die',:r Bereich vorzugsweise angrenzend an das eine Ende der Fangstange angeordnet ist
Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die als Beispiel zu verstehende Zeichnung näher erläutert Es stellen dar:
F i g. 1 einen unteren Grundriß einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Überdruck-Sicherung,
F i g. 2 einen oberen Grundriß einer Vorrichtung gemaß F ig. 1,
F i g. 3 einen Querschnitt entlang der Linie 3-3 der Fig. 1.
F i g. 4 einen Schnitt entlang der Linie 4-4 der F i g. 1,
F i g. 5—7 ähnliche Schnitte wie F i g.4 und die Vorrichtung während der Phasen des Bruchscheibenumstülp- und Ausschneideprozesses,
F i g. 8 einen Schnitt entlang der Linie 8-8 der F i g. 7 und
F i g. 9 e.'j Schaubild, welches den kleinsten Sollbruchdruck für verschiedene Größen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie den kleinsten Soübruchdruck für verschiedene Größen vorbekannter gekerbter Umstülp-Bruchscheiben zeigt.
Die in den F i g. 1 —4 dargestellte Vorrichtung 10 enthält eine Umkehr-Bruchscheibe 12 .nit einem konkavkonvexen Teil 14, welches mit einem ringförmigen flachen Flanschteil 16 über eine gebogene Übergangsverbindung 18 verbunden ist Der flache Flanschbereich 16 der Bruchscheibe 12 isi an einem dünnen Trageglied befestig!, welches in wirtschaftlicher Weise aus einem Metallblech od. dgl. geformt werden kann, das einen flachen Flanschbereich 22 und ein kreisförmiges sägezahnartiges Schneidemesser 24 aufweist Die ringförmigen flachen Flanscnbereiche 22 und 16 des Tragegliedes 20 und der Bruchscheibe 12 haben zueinander korrespondierende Größe und sind durch Schweißpunkte 26 miteinander verbunden. Wie am besten aus den F i g. 3 und 4 zu sehen ist, ist das ringförmige gezackte Schneidemesser 24 des Tragegliedes 20 radial im Innern des Übergangsbereiches 18 angeordnet und deshalb vom ringförmigen flachen Flanschbereich des Tragegliedes 20 unterstützt Die Sägezähne 28 des Schneidemessers 24 haben vorzugsweise die Form von Dreiecken und sie sind in Richtung auf und in den konkav-konvexen Bereich 14 der Bruchscheibe 12 geneigt und zwar mit einem Winkel, der im Bereich von ungefähr 30 bis 45° liegt.
Auf der der Bruchscheibe 12 gegenüberliegenden Seite des Flanschbereiches 22 des Tragegliedes 20 befindet sich eine Stange 30 zum Auffangen des ausgesägten Bereiches 42 der Bruchscheibe 12. Es ist zu erkennen, daß die Stange 3J an einer ringförmigen Platte 32 befestigt ist, welche aus einem Metallblatt hergestellt worden ist das am Flanschbereich 22 des Tragegliedes 20 mit Hilfe von Schweißpunkten 26 befestigt ist Die Stange 30 ist vorzugsweise im Abstand vom Trageglied 20 angeordnet und erstreckt sich zentral quer über die Ringöffnung, die darin durch das Schneidemesser 24 gebildet ist und zwar in einer Fläche, die im wesentlichen parallel zur Fläche des Flanschteiles 22 verläuft. Die Stange 30 weist ein gebogenes Fangteil 34 auf, deren konvexe Seite zur Bruchscheibe 12 zeigt und bei der ein Paar von Armen 36 an den Enden des Fangbereiches 34 angeordnet ist und an der Ringplitte 32 befestigt ist Die Stange 30 kann allerdings auch unmittelbar am Ringflansch 22 des Tragegliedes 20 befestigt sein und kann in der Ebene des ringförmiger flachen Flansches 22 liegen oder im Abstand davon angeordnet sein. Die spezielle Form der Öffnung, welche im Trageglied 20 durch das Schneidemesser 24 gebildet wird ist nicht kritisch, obgleich die Ringform bevorzugt wird. Auch kann das spezielle Design oder die Form des Schneidemessers 24 geändert werden, doch ist ein Schneidemesser, welches geneigte Sägezähne 28 so wie sie oben beschrieben und in den Zeichnungen dargestelt sind, bevorzugt, da sie schließlich die Bruchscheibe 12 bei Umstülpung durchdringen und einen zentralen Abschnitt aussägen und zwar bereits bei Anwendungen im Bereich sehr geringer Drücke, wobei sichergestellt wird, daß das Verhältnis der Bruchspannung zur Sollbruchspannung der Bruchscheibe 12 nicht größer als 1,5 ist.
Wie am besten aus F i g. 2 ersichtlich, ist ein Bereich 38 der gebogenen Übergangszone 18 der Bruchscheibe 12 mit einem wesentlich größeren Krümmungsradius ausgeführt als der verbleibende Bereich dieser Übergangszone 18. Bei Belastung steht die Scheibe 12 unter Kompression, d. h. die Kräfte, die vom Druckmittel auf die Scheibe ausgeübt werden, werden auf die konvexe Seite des konkav-konvexen Teiles 14 übertragen. Die Kompressionskräfte werden via Übergangsbereich 18 auf den ringförmigen flachen Flanschbereich 22 des Tragegliedes 20 übertragen, welch letzteres den Bereich 18 unterstützt. Allgemein gilt das bei einer bestimmten Dicke der Bruchscheibe 12, je kleiner der Biegeradius der Überganszone 18 ist, um so mehr widersteht die Bruchscheibe 12 der Umstülpung. Überschreitet die Kraft, welche auf die Scheibe 12 einwirkt den Widerstand, den die Scheibe der Umstülpung entgegensetzt, so rollt die Übergangszone 18 nach innen zu dem Punkt derselben mit dem größten Biegeradius, gefolgt durch die Umstülpung des konkav-konvexen Bereiches 14. Bei der Herstellung de- Scheibe 12 mit dem Bereich 38 bsginnt der Umstülp-Prozeß im Bereich 38 und setzt sich fort in Richtung ;m wesentlichen jenseits des Bereiches 38, der vorzugsweise an ein Ende des Fangteiles 34 der Stange 30 angrenzt, so daß die Richtung der Umstülpung der Scheibe 12 im wesentlichen parallel zur Achse des Fangteiles 34 liegt. Wie in F i g. 5 dargestallt, beginnt der Umstülp-Prozeß im Bereich 38 =jnd setzt sich fort in einer Richtung, die im wesentlichen parallel zur Achse des Fangbereiches 34 der Stange 30 liegt und die durch den Pfeil 40 angedeutet ist. Der Umstülp-Prozeß setzt sich in dieser Richtung quer durch den konkavkonvexen Bereich 14 fort bis sich der letztere völlig umgekehrt hat, wonach das Teil des Bereiches 14 Jen-
seits dem Bereich 38 der Übergangszone 18 vom Schneidemesser 24 des Tragegliedes 20 durchschnitten wird. Der Schneidvorgang des Bereiches 14 setzt sich dann wie in F i g. 6 gezeigt ist fort, in die entgegengesetzte Richtung 41, wobei das letzte zu sägende Teil der Bruchscheibe 12 an den Bereich 38 der Übergangszone 18 angrenzt.
Wie in den F i g. 7 und 8 dargestellt ist, wird ein ursprünglich in der Mitte befindlicher Bereich 42 der ßruchscheibe 12 von dem Schneidemesser 24 ausgesägt, welcher Teil dann das Trageglied 20 durchdringt. Da das Umstülpen sowie auch das Ausschneiden im wesentlichen in einer Richtung parallel zur Achse des Fangteiles 34 der Stange 30 gelenkt ist. passiert das Teil nach dem Ausschneiden die öffnung im Trageglied 20 und wickelt sich rund um das Fangteil 34 mittels der Kraft des ausströmenden Fluids, wo es auf der Stange 30 balanciert und zurückgehalten wird. Könnte der Umstülp-Prozeß der Bruchscheibe 12 in unkontrollierter Weise vonstatten gehen, d. h. an einem Punkt der Übergangszone starten, wobei die Richtung des Umstülpens und das Ausschneiden quer zur Achse des Fangbereiches 34 der Stange verliefe, so wäre es dem ausgeschnittenen Teil 42 möglich, den Fangbereich 34 außermittig zu berühren und ihn zu zerreißen oder sich in einer nicht ausbalancierten Art um den Fangbereich 34 zu falten, wobei er in der Folge von der Kraft des vorbeiströmenden Fließmittels weggerissen würde.
Vorteilhafterweise wird der Übergangsbereich 18 der Bruchscheibe 12 derart geformt, daß der Biegeradius des Bereiches 38 im Bereich von 1,5 bis 2 mal größer ist als der Biegeradius des Restteiles. Die Länge des Bereiches 38 der Übergangsverbindung 18 variiert mit der speziellen Größe der Bruchscheibe. Jedoch ist es im allgemeinen im Bereich von ca. 12 bis 18 mm für Bruchscheiben von 25 mm Größe und bis zu ca. 25 bis 33 mm für Brüchscheiben von J 55 mm und größer.
In F i g. 9 ist eine grafische Darstellung wiedergegeben, in der die kleinsten Sollbruchdrücke für verschiedene Größen der erfindungsgemäßen Vorrichtung (Kurvenzug 60) und die kleinsten Sollbruchdrücke für entsprechende Größen vorbekannter gekerbter Umkehrbruchvorrichtungen (Kurvenzug 50) wiedergegeben ist Der Ausdruck »kleinster Sollbruchdi ack« bedeutet hier den kleinsten Druck, der auf die Umstülpbruchscheibenanordnung einwirkt, wobei die Scheiben zuverlässig umstülpen und voll öffnen, und falls Umstülpung ohne Bruch infolge Beschädigung u. dgl. eintritt, die Scheiben bei einem Fluiddruck brechen, der nicht größer als 1,5 mal dem Soilbruchdruck ist Obgleich die Anordnungen in Anwendungsfällen unterhalb des kleinsten in F i g. 9 angegebenen Bruchdruckes eingesetzt werden können, nimmt deren Zuverlässigkeit jedoch drastisch ab, da die Wahrscheinlichkeit, daß Umstülpung ohne Bruch eintritt, ansteigt und da die genaue Kontrolle des Verhältnisses des Spannungsbruchdruckes zum Sollbruchdruck schwieriger wird. Die Kurvenzüge 50 und 60 basieren auf Erfahrungen in tatsächlich arbeitenden Apparaten. Wie dargestellt, kann die erfindungsgemäße Überdruck-Sicherung zuverlässig in Anwendungsfällen eingesetzt werden, in denen der Sollbruchdruck der Scheiben sehr viel geringer ist als derjenige bei verfügbaren gekerbten Umkehrbruchscheibenvorrichtungen. Hinzu kommt, daß wegen der wirtschaftlichen Konstruktion der eriindangsgernäSen Vorrichtungen (z. B. können das Trageglied 20 und das ringförmige Flanschteil 32, falls verwendet, beides aus Metallblech hergestellt werden) diese Teile ökonomisch gegen neue ausgewechselt werden, falls einmal ein Überdruck das Reißen des Apparates bewirkt haben sollte. Dies sieht im Gegensatz zu gekerbten Bruchdruckscheibenvorrichtungen, wie sie vorher verwendet wurden sowie auch früheren Bruchdruckscheibenvorrichtungen, welche Messerblätter aufwiesen, die in einem speziellen Teil angeordnet waren und die nur unter hohen Kosten hergestellt werden konnten. Weiter kommt hinzu, daß — da das Trageglied 20 an der Bruchscheibe 1.2 angepunktet ist — dieses den ringförmigen Flanschteil 16 versteift und deshalb die Wahrscheinlichkeit der Zerstörung der Bruchscheibe 12 während der Handhabung und/oder Installation mindert.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche: angrenzenden, auf der konkaven Seite der Scheibe angeordneten Trageglied sowie einem an der konkaven Seite des konkav-konvexen Bereiches der Scheibe vorgesehenen Schneidteil. Überdn. :k-Sicherungen dieser Art sind beispielsweise aus den amerikanischen Patentschriften 32 94 277 und 38 34 581 bekannt. Die Schneidteile bestehen in diesem Fall aus gekreuzt angeordneten Messerblättern, weiche die Bruchscheibe aufschneiden, wenn diese unter der Wirkung des Überdruckes entge-
1. Überdruck-Sicherung mit einer Umkehr-Bruchscheibe, deren konkav-konvexer Bereich über einen
kontinuierlich gekrümmten Übergangsbereich in einen ringförmigen ebenen Flanschbereich übergeht,
mit einem an den ebenen Flanschbereich angrenzenden, auf der konkaven Seite der Scheibe angeordneten Trageglied, sowie einem an der konkaven Seite io gen ihrer ursprünglichen Wölbung umgestülpt worden des konkav-konvexen Bereiches der Scheibe vorge- ist
sehenen Schneidteil, dadurch gekennzeich- Die kreuzförmige Anordnung der Schneidblätter hat
net, daß das Schneidteil (24) ringförmig ausgebil- den Nachteil, daß die Bruchscheibe lediglich aufgedet und an seinem inneren Umfang mit Sägezähnen trennt, nicht aber völlig ausgeschnitten wird. Es bleiben (28) versehen ist, die in unmittelbarer Nähe des k, also Reste der Bruchscheibe im Strömungsweg zurück, Übergangsbereiches (18) der Scheibe nach innen ge- welche diesen verengen und den Druckausgleich somit richtet angeordnet sind und eine zentrale Öffnung · - - begrenzen, die vom abgetrennten Teil (42) der
Scheibe passierbar ist
2. Übcidruck-Sicherung nach Anspruch 1, dadurch gcKciiiiZciChüct, daß die Zentrale, VCm den Sägezähnen (28) begrenzte öffnung kreisförmig ist
3. Überdruck-Sicherung nach Anspruch 1 oder 2,
20
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