DE2949469C2 - Sicherheitselement - Google Patents

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, wobei das Verschlußelement als Faltelement ausgebildet ist, das an einem Ende einen η-zackigen Stern bildet, der aus η vorspringenden Zacken und aus η einspringenden Ecken aufgebaut ist, während das andere Ende ein n-seitiges Polygon ist und wobei diese begrenzenden Figuren durch ebene Dreieckflächen miteinander verbunden sind. Ein solches Element ist bekannt, wobei die Ecken des Polygons gegenüber den Zacken des Sterns in Umfangsrichtung versetzt sind (DE-PS 26 16 235).

Es hat sich nun gezeigt, daß die bekannte Konstruktion, um in geschlossenem Zustand einer hohen Druckdifferenz widerstehen zu können, eine verhältnismäßig hohe Wandstärke aufweisen muß. Diese hohe Wandstärke verlangt zum Schließen des Elements eine entsprechend hohe Druckdifferenz. Um in offenem Zustand beim Rohrbruch-Mengenstrom diese hohe Druckdifferenz zu erzeugen, muß im offenen Zustand der sternseitige Öffnungsquerschnitt des Sicherheitselements relativ klein gewählt werden. Das bekannte Sicherheitselement führt daher im Betrieb zu einem verhältnismäßig hohen Druckverlust.

Es ist Aufgabe der Erfindung, das Sicherheitselement so zu verbessern, daß sein Druckverlust im Normalbetrieb erheblich kleiner wird.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Ecken des Polygons bezüglich des Umfangs des Sicherheitselements mit den Zacken des Sterns fluchten, so daß in geschlossenem Zustand des Sicherheitselements jeweils zwei mit je einer Seite dem Stern anliegende Dreiecksflächen parallel zu liegen kommen. Vorzugsweise sind Polygon und Stern regulär ausgebildet

Schließt sich das neue Faltelement, so legen sich zwei je zwei Stirnseiten mit einer Ecke des Polygons verbindende Dreiecksflächen aneinander.

Dadurch ergibt sich im geschlossenen Zustand des Elements zwischen diesen dann parallel liegenden Dreiecksflächen ein sich in die Tiefe erstreckender Drosselspalt und eine sehr gute gegenseitige Abstützung der am Polygon anliegenden Dreiecksflächen, so daß das Element bei gleicher Wandstärke eine höhere Druckdifferenz aufnehmen kann als das bekannte Element oder aber — aufgabegemäß — bei gleicher Tragfähigkeit mit geringerer Wandstärke ausgeführt weiden kann, so daß im Normalbetrieb der Druckverlust kleiner ist.

Bei der neuen Konstruktion bilden die von den Zacken des Sterns ausgehenden, zu den Ecken des Polygons verlaufenden Längskanten im geschlossenen Zustand eine einzige Faltung. Es ist daher relativ schwierig, im Bereich dieser Kanten einen dichten Verschluß zu erzielen. Vorteilhafterweise sind daher an den, den Stern bildenden Seiten der Dreiecksflächen nach innen vorspringende Dichtungselemente angeordnet, die eine Dichtleiste bilden; so ist es nicht notwendig, daß die vom Stern ausgehenden Dreiecksflächen im geschlossenen Zustand des Elements sich vollständig berühren. Eine Ausbildung als Wulst, beispielsweise als Schw^ißraupe, ermöglicht relativ harte Dichtleisten, während nachgiebige Schürzen sich eventuellen Deformationen leicht anpassen.

Durch die Maßnahme nach Anspruch 5 wird im Bereich der Kanten die beim Biegen auftretende Verfestigung des Materials durch eine Schwächung der Wandstärke kompensiert. Auf diese Weise kann verhindert werden, daß sich im Bereich der Kante eine unzulässig vergrößerte Undichtheit ergibt.

Die Erfindung wird nun in Verbindung mit den Figuren der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1, 2 und 3 von dem eingangs erwähnten, bekannten Sicherheitselement eine Draufsicht und in einem Schnitt II—II von Fig. 1 einen Querschnitt im offenen sowie eine Draufsicht im geschlossenen Zustand;

Fig.4, 5 und 6 in gleicher Darstellung ein Sicherheitselement nach der Erfindung;

F i g. 7 einen vergrößerten Ausschnitt A aus F i g. 6;

F i g. 8 einen Querschnitt VIII-VIII von F i g. 7;

F i g. 9 einen Querschnitt entsprechend F i g. 8 für eine alternative Lösung;

Fig. 10 eine Darstellung des Bereichs B von Fig. 4, in größerem Maßstab;

Fig. 11 einen Vertikalschnitt XI-Xl von Fig. 10;

Fig. 12 ein am Ende einer Rohrleitung eingebautes Sicherheitselement.

Im Sicherheitselement nach den F i g. 1 und 2 stehen, leicht nach außen gerichtet, an den Seiten eines regulären Polygons mit den Ecken 1, 2, 3, 4, 5, 6 gleichschenklige Dreiecke 7 (Fig.2), an deren gleichlangen Schenkeln 8 Dreiecksflächen 9 angeschlossen sind, die jeweils unter sich in einer Kante 10 verbunden sind.

Ein Anwendungsbeispiel eines derartigen Sicherheitselements ist in Fig. 12 dargestellt; diese zeigt die Einmündung einer mit einem Absperrorgan 36 versehenen Leitung 37 in ein Druckgefäß 38. In dem gezeigten Beispiel ist das Sicherheitselement 32 im linken, in das Druckgefäß 38 hineinragende Ende der Leitung 37 angeordnet Es ist an seiner durch das Polygon gebildeten Basis 33 beispielsweise auf einem inneren Bund 34 eines Rohres derart befestigt, daß seine Stern-Seite 35 stromoberhalb seiner Polygonseite liegt. Seine Wandstärke ist so bemessen, daß es dem Druckabfall bei normalem Durchfluß v.idersteht Steigt zufolge eines Rohrreißers stromunterhalb des Sicherheitselements der Durchfluß durch das Sicherheitselement 32 stark an, so wird es durch den erhöhten Druckabfall, der sich insbesondere auf die Dreieckseiten 9 (Fig. 1) auswirkt, zugeklappt; das geschlossene Element ist in F i g. 3 gezeigt

Das Sicherheitselement 32 nach der Erfindung geht ebenfalls von einem regulären Polygon mit den Ecken 11 bis 16 als Grundfläche aus. An den Seiten des Polygons sind ebenfalls, wie die F i g. 4 und 5 zeigen, gleichschenklige Dreiecke 17 angeschlossen, an deren Schenkein dreieckige Flächen 19 angefügt sind. Gegenüber der bekannten Konstruktion nach F i g. 1 bis 3 erfolgen alle Faltungen in umgekehrtem Sinne, so daß die den zwei Dreiecksflächen 19 gemeinsame Kante 30, im Gegensatz zur entsprechenden Kante 10, nach außen vorspringt.

Im geschlossenen Zustand (F i g. 6) sind jeweils zwei in einer Längskante 30 sich berührende Dreiecksflächen 19 parallel zusammengeklappt. Die Flächen 17 bilden eine geschlossene Pyramide. Während beim Stand der Technik im geschlossenen Zustand (F i g. 3) die benachbarten Flächen 9, sich in einer etwa radialen Schließkante 20 treffend, einen spitzen Winkel miteinander bilden, sind in der erfindungsgemäßen Ausführung die Flächen 19 parallel aufeinandergeklappt. Im Bereich der radialen Kanten 18 zwischen benachbarten Flächen 19 ergeben sich dabei tropfenförmige Durchtrittsquerschnitte 22, die zusammen mit der verbleibenden Öffnung 39 (F i g. 6) im Zentrum des geschlossenen Sicherheitselements 32 Leckstellen darstellen. Der Querschnitt dieser tropfenförmigen Durchtrittsquercchnitte 22 kann verkleinert werden, wenn im Bereich der freien radialen Kanten 18 der Dreiecksflächen 19 Dichtleisten, etwa in Form von Schweißraupen 24 (Fig.8), angebracht werden. Diese Schweißraupen können bearbeitet sein.

Anstelle der massiven Dichtleisten nach F i g. 8 lassen sich auch nachgiebige Dichtleisten nach F i g. 9 anbringen, die aus einem U-förmig gebogenen Blechstreifen oder einer Schürze 25 bestehen. Sie werden vorzugsweise auf der Außenseite jeder zweiten Dreiecksfläche 19 durch eine Naht 26 angeschweißt und mit ihren freien Enden in einem Bogen zwischen die Innenseiten der beiden einander benachbarten Dreiecksflächen 19 geführt

Um die tropfenförmigen Durchtrittsquerschnitte 22 zu verkleinern, kann das Dichtelement im Bereich der Längskanten 30 geschwächt werden, sei es durch einen gegebenenfalls durchgehenden Sägeschnitt in Kantenrichtung oder, wie in den Fig. 10 und 11 dargestellt, durch eine Nut 28 etwa dreieckigen Querschnitts. Diese Nut 28 kann, wie in den Fig. 10 und 11 dargestellt, in Richtung gegen die Polygonseite des Elements auslaufen. Durch eine solche Nut wird der Materialquerschnitt derart geschwächt, daß die Längskante 30 zu einem Scharnier wird. Die Schwächung der Längskante 30 zwischen den beiden Dreiecksflächen 19 kann auch auf der ganzen Länge durch zur idealen Kante paralleles ebenes Ausschleifen erfolgen.

Das erfindungsgemäße Sicherheitselement 32 läßt sich nicht nur im beschriebenen Sinne, sondern auch als Rückschlagsicherung verwenden. Es wird dann so angeordnet, daß es im Normalfall in Richtung von der Polygonseite 33 zur Sternseite 35 (Fig. 12) durchströmt wird. Bei starker Rückströmung in der umgekehrten Richtung klappt es zu. Um seine Ansprechempfindlichkeit zu erhöhen, kann es zweckmäßig sein, das Verhältnis Sternfläche zur Polygonfläche gegenüber dem in Fig.4 gezeigten Verhältnis zu verkleinern, beispielsweise indem die Längskanten 30 (Fig.5), in deren benachbarte Dreiecksflächen 19 sich berühren, nicht vertikal zur Polygonfläche, sondern nach innen geneigt angeordnet werden, oder daß der eingeschriebene Kreis des Sterns verkleinert wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1 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, wobei das Verschlußelement als Fältelement ausgebildet ist, das an einem Ende einen n-zackigen Stern bildet, der aus π vorspringenden Zacken und aus π einspringenden Ecken aufgebaut ist, während das andere Ende ein n-seitiges Polygon ist und wobei diese begrenzenden Figuren durch ebene Dreiecksflächen miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Ecken (11 — 16) des Polygons bezüglich des Umfangs des Sicherheitselements mit den Zacken des Sterns fluchten, so daß in geschlossenem Zustand des Sicherheitselements jeweils zwei mit je einer Seite dem Stern anliegende Dreiecksflächen (19) parallel zu liegen kommen.

2. Sicherheitselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den, den Stern bildenden Seiten (18) der Dreiecksflächen (19) nach innen vorspringende Dichtungselement (24,25) angeordnet sind.

3. Sicherheitselement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungselemente als Wulste (24), beispielsweise aufgetragene Schweißraupen, ausgebildet sind.

4. Sicherheitselement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungselemente als nachgiebige Schürzen (25) ausgebildet sind.

5. Sicherheitselement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Faltkanten (30) längs zweier sich berührender Dreiecksflächen (19) des Sicherheitselements am sternseitigen Ende (28) geschwächt sind.