DE3201442A1

DE3201442A1 - DEVICE FOR PRESSURE RELIEF

Info

Publication number: DE3201442A1
Application number: DE19823201442
Authority: DE
Inventors: Roy L. 74105 Tulsa Okla. Kerns; John L. Broken Arrow Okla. Strelow
Original assignee: BS&B Safety Systems Ltd; BS&B Safety Systems LLC
Current assignee: BS&B Safety Systems Ltd; BS&B Safety Systems LLC
Priority date: 1981-01-22
Filing date: 1982-01-19
Publication date: 1982-08-12
Also published as: FR2498283A1; IT8219067A0; IE820120L; IT1221728B; GB2091808A

Description

ν·ν

BS & B Safety Systems Inc.BS&B Safety Systems Inc.

Tulsa, County of Tulsa, Oklahoma/USATulsa, County of Tulsa, Oklahoma / USA

Vorrichtung zur DruckentlastungDevice for pressure relief

Honor

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung der im Patentanspruch 1 angegebenen Gattung, die beispielsweise stromab von einer primären Überdrucksicherung angeordnet werden kann.The invention relates to a device of the type specified in claim 1, for example downstream can be arranged by a primary overpressure safety device.

Es wurden zahlreiche Druckentspannungs- bzw. Sicherheitsvorrichtungen unterschiedlicher Bauarten entwickelt, um bei Gefäßen oder Systemen, in denen ein Fluid unter Druck steht, das Erreichen von gefährlichen Überdruckzuständen zu verhindern. Federbelastete sowie reiß- oder berstfähige Entspannungsvorrichtungen sind die am häufigsten in Gebrauch befindlichen, und sie öffnen bzw. reißen oder bersten selbsttätig, wenn ein Überdruckzustand erreicht wird.Numerous pressure release or safety devices have been introduced different types developed for use with vessels or systems in which a fluid is under pressure is to prevent dangerous overpressure conditions from being reached. Spring-loaded as well as tearable or burstable Relaxation devices are the most common in use and they will open, tear, or rupture automatically when an overpressure condition is reached.

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Nach einem ersten Öffnen schließen Überdruck- oder Sicherheitsventile häufig nicht mehr vollständig, wofür in diesen festgesetzte Feststoffe, Korrosion der Ventilkörper und/oder -sitze u. dgl. Gründe verantwortlich sind, so daß das Fluid durch das jeweilige Ventil unter normalen Druckbedingungen durchsickert, d.h., das Ventil leckt. Ferner öffnen derartige Ventile, wenn ein vorübergehender Druckstoß in dem zu schützenden Gefäß oder System auftritt, kurzzeitig, so daß Fluid, das verschmutzende und/oder gefährliche Eigenschaften haben kann, zur Atmosphäre entweichen kann.After the first opening, overpressure or safety valves close often no longer complete, for which solid matter stuck in these, corrosion of the valve body and / or seats and the like. Reasons are responsible, so that the fluid through the respective valve under normal pressure conditions seeps through, i.e. the valve is leaking. Furthermore, such valves open when a temporary pressure surge occurs briefly in the vessel or system to be protected, so that fluid, the polluting and / or dangerous Can have properties that can escape to the atmosphere.

Bei reiß- oder berstfähigen Druckentspannungsvorrichtungen tritt oft, wenn sie nicht richtig eingebaut sind oder während des Einbaus bzw. der Behandlung und Bedienung beschädigt werden oder—in einem zyklischen Druckbetrieb verwendet werden, ein vorzeitiges Versagen auf, und zwar bei Druckwerten, die unter dem vorbestimmten Auslegungs- Berstoder Reißdruck de_xr Vorrichtung liegen. Eine derartige Vorrichtung kann auch aufgrund einer kurzzeitigen Druckwelle in dem zu schützenden Gefäß oder System ausfallen, was das sofortige Stillsetzen oder Abschalten des betroffenen Gefäßes bzw. Systems erforderlich macht, um einen Austausch der reiß- oder berstfähigen Vorrichtung zu ermöglichen.Rupturable or rupturable pressure relief devices, if improperly installed or damaged during installation, handling and operation, or used in a pressure cycling operation, will often fail prematurely at pressures below the predetermined one interpretation Berstoder fracture pressure de _x r device lie. Such a device can also fail due to a brief pressure wave in the vessel or system to be protected, which necessitates the immediate shutdown or shutdown of the affected vessel or system in order to enable the rupturable or burstable device to be replaced.

Bisher wurden berstfähge Druckentspannungsvorrichtungen stromoberhalb von Sicherheitsventilen verwendet, um mit einer Leckage des Sicherheitsventils zusammenhängende Probleme auszuschalten und um die periodische Prüfung des Sicherheitsventils ohne Gefäß- bzw. Systemabschaltung sowie das Abblasen von verunreinigenden Fluiden zur Atmosphäre zu erleichtern. Bei einem Ausfall der berst- oder reißfähigen Sicherheitsvorrichtung, ob er vorzeitig auftritt oder andere Grüne hat, wird bzw. werden jedoch die stromab gelegene(n) Druckentspannungsvorrichtung(en) min-So far, burstable pressure relief devices have been used upstream of safety valves used to solve problems related to safety valve leakage to switch off and to periodically check the safety valve without switching off the vessel or system as well as to facilitate the venting of contaminating fluids to the atmosphere. If the burst or tearable safety device, whether it occurs prematurely or has other green, is or will be the downstream pressure relief device (s) min-

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destens kurzzeitig aufgrund der Druckwelle des freigesetzten, unter Druck stehenden Fluids, die auf die Entspannungsvorrichtung (en) trifft, geöffnet. Berstfähige Druckentspannungsvorrichtungen wurden auch hintereinandergeschaltet in dem Bestreben verwendet, das Freisetzen von verunreinigenden Fluiden zur Atmosphäre bei vorzeitigem oder andersartigem Ausfall der ersten oder Primär-Druckentspannungsvorrichtung zu vermeiden. Jedoch reißt auch hier wieder, wenn die bei Reißen der Primär-Druckentspannungsvorrichtung oder Sicherheitsvorrichtung erzeugte Druckwelle auf die stromab gelegene Vorrichtung trifft, diese gewöhnlich ebenfalls auf, selbst wenn der Druck des an der primären Vorrichtung freigegebenen Fluids geringer ist als der vorbestimmte Auslegungs-Berstdruck_ider stromab gelegenen Vorrichtung.opened at least briefly due to the pressure wave of the released, pressurized fluid that hits the expansion device (s). Burstable pressure relief devices have also been used in series in an effort to avoid the release of contaminating fluids to the atmosphere in the event of premature or other failure of the first or primary pressure relief device. However, here too, if the pressure wave generated when the primary pressure relief device or safety device ruptures hits the downstream device, the device usually also ruptures, even if the pressure of the fluid released at the primary device is less than the predetermined design burst pressure _i the downstream device.

Zur Vermeidung der oben aufgezeigten Mängel und Nachteile bekannter Druckentspannungsvorrichtungen wird erfindungsgemäß eine Vorrichtung zur Druckentlastung geschaffen, die eine Berstscheibe, welche bei einem auf sie ausgeübten vorbestimmten Fluiddruck birst, und Einrichtungen zur Befestigung der Berstscheibe in abgedichteter Verbindung mit einer Druckfluidquelle enthält. Die Berstscheibe beult sich, wenn eine Druckwelle auf sie trifft, aus und bei Fluiddrücken, die dem vorbestimmten Druck gleich oder größer als dieser sind, beult sie sich aus und birst. Hinter der Berstscheibe sowie an diese angrenzend ist ein Reißglied angeordnet, das, wenn es sich ausbaucht, reißt, so daß, wenn die Berstscheibe sich ausbeult, auch das Reißglied sich ausbaucht und reißt. Damit beult sich, wenn auf die Berstscheibe ein Fluiddruck wirkt, der geringer als der vorbestimmte Druck ist und von einer Druckwelle begleitet wird, die Berstscheibe aus, sie wird jedoch durch das Reißglied an einem Bersten gehindert, während das Reißglied sich ausbaucht und reißt, wobei es die Energie der Druckwelle absorbiert, während die Berstscheibe das Fluid zurückhält.In order to avoid the deficiencies and disadvantages of known pressure relief devices indicated above, the invention is carried out a device for pressure relief created, which has a rupture disc, which is exerted on it predetermined fluid pressure bursts, and means for securing the rupture disc in sealed communication with a source of pressurized fluid. The rupture disc bulges when a pressure wave hits it, from and with fluid pressures, which are equal to or greater than the predetermined pressure, it bulges and ruptures. Behind the A rupture disk and adjacent to it is arranged a tear link which, when it bulges, tears so that, if the rupture disc bulges, the tear link bulges and tears as well. This bulges when on the Rupture disc acts a fluid pressure that is less than the predetermined pressure and accompanied by a pressure wave the rupture disc is off, but it is prevented from bursting by the rupture member while the rupture member is in operation bulges and ruptures, absorbing the energy of the pressure wave while the rupture disc removes the fluid holding back.

Eine derartige Vorrichtung kann stromab von einer primären Überdrucksicherung eingesetzt werden oder sie kann eine primäre Überdrucksicherung enthalten, wobei die Vorrichtung in der Lage ist, die bei Öffnen der Primär-Überdrucksicherung erzeugte Druckwelle zu absorbieren und das unter Druck stehende Fluid zurückzuhalten, wenn nicht und/oder bis der Fluiddruck den vorbestimmten Auslegungs-Berstdruck der Vorrichtung erreicht oder überschreitet.Such a device can be used downstream of a primary overpressure protection device or it can be a primary overpressure protection included, the device being able to operate when the primary overpressure protection is opened to absorb generated pressure wave and to hold back the pressurized fluid, if not and / or until the fluid pressure reaches or exceeds the predetermined design burst pressure of the device.

Die Erfindung wird anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen:The invention is explained with reference to the embodiments shown in the drawings. Show it:

Fig. 1 eine Teil-Seitenansicht eines Druckgefäßes, mit dem eine primäre Überdrucksicherung sowie eine stromab von dieser angeordnete Sicherheitsvorrichtung gemäß der Erfindung verbunden sind;Fig. 1 is a partial side view of a pressure vessel with which a primary overpressure safety device as well as a safety device arranged downstream of this according to FIG associated with the invention;

Fig. 2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Teils der Vorrichtung von Fig. 1;Fig. 2 is a partially sectioned side view of part of the device of Fig. 1;

Fig. 3 und 4 Draufsichten auf das lieißglied bzw. die Berstscheibe von Fig. 2;Fig. 3 and 4 plan views of the leash member and the Rupture disc of Fig. 2;

Fig. 5 eine zu Fig. 2 gleichartige Darstellung der Vorrichtung, nachdem sie von Fluiddruck und einer damit einhergehenden Druckwelle beaufschlagt worden ist;FIG. 5 shows an illustration of the device similar to FIG accompanying pressure wave has been applied;

Fig. 6 und 7 Querschnitte einer zweiten Ausführungsform einer Berstscheibe sowie eines Reißglieds gemäß der Erfindung, vor und nach dem Auftreffen eines Fluiddrucks und einer diesen begleitenden Druckwelle;6 and 7 are cross-sections of a second embodiment of a rupture disk and a tear member according to FIG of the invention, before and after the impact of one Fluid pressure and an accompanying pressure wave;

Fig. 8 und 9 gleichartige Darstellungen wie in Fig. 6 und einer dritten Ausführungsform einer Berstscheibe sowie eines Reißglieds gemäß der Erfindung;FIGS. 8 and 9 show similar representations as in FIG. 6 and a third embodiment of a rupture disc and a tear link according to the invention;

Fig. 10 und 12 gleichartige Darstellungen wie in Fig. 6 und 7 einer vierten Ausführungsform einer Berstscheibe sowie eines Reißglieds gemäß der Erfindung;FIGS. 10 and 12 show similar representations as in FIG. 6 and FIG. 7 shows a fourth embodiment of a rupture disc and a tear member according to the invention;

Fig. 11 eine Draufsicht auf die Teile von Fig. 10;Figure 11 is a plan view of the parts of Figure 10;

Fig. 13 einen Querschnitt einer weiteren Ausfuhrungsform gemäß der Erfindung mit einer primären und sekundären Berstscheibe;13 shows a cross section of a further embodiment according to the invention with a primary and secondary rupture disc;

Fig. l4 einen Querschnitt wie Fig. 13 nach dem Bersten der primären Berstscheibe sowie nach dem Auftreffen von Fluiddruck und Druckwelle auf die sekundäre Berstscheibe sowie deren Reißglied.Fig. 14 shows a cross section like FIG. 13 after the bursting primary rupture disc as well as after the impingement of fluid pressure and pressure wave on the secondary Rupture disc and its tear link.

Das in Fig. 1 gezeigte, zu schützende Druckgefäß oder Fluidsystem 10 weist eine mit ihm verbundene Druckentspannungsoder Sicherheitsvorrichtung 12 auf, die zu diesem Zweck eine primäre Überdrucksicherung lk enthält, deren Einlaß über eine Leitung l6 abgedichtet mit einer Öffnung des Druckgefäßes 10 verbunden ist. Mit dem Auslaß der Überdrucksicherung Ά ist eine Leitung 18 abgedichtet verbunden, die auch mit dem Einlaß einer Druckentlastungsvorrichtung 20 gemäß der Erfindung verbunden ist. Über eine Auslaßleitung 22 steht' die Druckentlastungsvorrichtung 20 mit der Atmosphäre in Verbindung. Falls es gewünscht oder von Vorteil ist, können die primäre Überdrucksicherung l4 sowie die Druckentlastungsvorrichtung 20 unmittelbar miteinander sowie mit der Leitung l6 verbunden sein, wobei dann die Leitung 18 wegfällt, und die Auslaßleitung 22 kann ebenfalls wegfallen oder freigesetztes Druckfluid zu einer anderen Stelle und nicht zur Atmosphäre ableiten.The pressure vessel or fluid system 10 to be protected shown in FIG. 1 has a pressure relief or safety device 12 connected to it, which for this purpose contains a primary overpressure safety device lk , the inlet of which is connected in a sealed manner to an opening of the pressure vessel 10 via a line 16. A line 18 is connected in a sealed manner to the outlet of the overpressure protection Ά and is also connected to the inlet of a pressure relief device 20 according to the invention. The pressure relief device 20 is connected to the atmosphere via an outlet line 22. If desired or advantageous, the primary overpressure safety device l4 and the pressure relief device 20 can be connected directly to one another and to the line l6, in which case the line 18 is omitted, and the outlet line 22 can also be omitted or released pressurized fluid to another location and not derive to the atmosphere.

Die primäre Überdrucksicherung Ik kann beispielsweise ein Entspannungsventil oder eine Berstscheibenanordnung aus einer oder mehreren Berstscheiben mit vorbestimmten» Berstdruck, die zwischen ein Paar von komplementären Stützflanschen eingeklemmt sind, sein.The primary overpressure safety device Ik can, for example, be a relief valve or a bursting disk arrangement made up of one or more bursting disks with predetermined bursting pressure, which are clamped between a pair of complementary support flanges.

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Die in Fig. 2 gezeigte Druckentlastungsvorrichtung 20 gemäß der Erfindung enthält eine Berstscheibe 2k und wenigstens ein Reißglied 26, die zwischen einen einlaßseitigen Lagerflansch 28 sowie einen auslaßseitigen Lagerflansch 30 geklemmt sind. Der einlaßseitige Lagerflansch 28 ist mit dir Leitung 18 dicht verschweißt, welche ihrerseits mit dem Auslaß der Überdrucksicherung lk dicht verschweißt ist. Der auslaßseitige Lagerflansch 30 ist in gleichartiger Weise mit der Auslaßleitung 22 verbunden. Die Lagerflansche 28, 30 werden von mehreren Schraubenbolzen 32 durchsetzt, auf die Muttern "$k geschraubt sind, so daß die Berstscheibe 2k sowie das Reißglied 26 abgedichtet zwischen den Flanschen festgeklemmt werden können. Berstscheibe und Reißglied können alternativ auch durch Gewindemuffen^ Verschraubungen oder eigene ringförmige Stützglieder zwischen Flanschen festgeklemmt werden.The pressure relief device 20 according to the invention shown in FIG. 2 contains a bursting disc 2k and at least one tear member 26 which are clamped between a bearing flange 28 on the inlet side and a bearing flange 30 on the outlet side. The inlet-side bearing flange 28 is tightly welded to the line 18, which in turn is tightly welded to the outlet of the overpressure protection lk . The outlet-side bearing flange 30 is connected to the outlet line 22 in a similar manner. The bearing flanges 28, 30 are penetrated by several screw bolts 32, onto which nuts "$ k are screwed, so that the rupture disc 2k and the tear-off link 26 can be clamped tightly between the flanges in a sealed manner annular support members are clamped between flanges.

Wie die Fig. 2, 3 und k zeigen, kann die Berstscheibe 2k eine flache Scheibe und das Reißglied 26 kann eine Berstscheibe mit einer mit der Größe der Berstscheibe 2k übereinstimmenden Größe sein. Das Reißglied 26 weist einen ringförmigen, flachen Randteil 36 auf, der über eine Übergangsverbindung kO mit einem vorher ausgebauchten Teil 38 verbunden ist. Der ringförmige, flache Randteil 36 des Reißglieds 26 und ein entsprechender Teil der Berstscheibe 2k sind angrenzend aneinander angeordnet und zwischen Dichtungsringen k2 eingeklemmt, die ihrerseits zwischen den Lagerllanschen 26, 30 festgd&emmt sind. Der abgedichtete Raum kk zwischen der Berstscheibe 2k sowie dem Reißglied 26 ist mit Luft gefüllt.As shown in FIGS. 2, 3 and k , the rupture disc 2k can be a flat disc and the rupture member 26 can be a rupture disc with a size corresponding to the size of the rupture disc 2k. The tear member 26 has an annular, flat edge part 36 which is connected to a previously bulged part 38 via a transition connection kO. The annular, flat edge part 36 of the tear member 26 and a corresponding part of the rupture disk 2k are arranged adjacent to one another and clamped between sealing rings k2 , which in turn are fixed between the bearing flanges 26, 30. The sealed space kk between the rupture disc 2k and the tear member 26 is filled with air.

Wie den Fig. 3 und k zu entnehmen ist, sind die Berstscheibe 2k sowie das Reißglied 26 an einer Oberfläche ihres mittigen Bereichs mit Ritzen oder Kerben kl versehen, die Schwächungslinien bestimmen, entlang welcher das Reißglied 26 bei einem As can be seen in FIGS. 3 and k , the rupture disk 2k and the tear member 26 are provided on a surface of their central area with scratches or notches kl , which determine the lines of weakness along which the tear member 26 at a

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Zerreißen einreißen soll und wird, um damit ein Zersplittern zu vermindern oder zu verhindern.Tearing should and will tear in order to reduce or prevent splintering.

Wenn im Betrieb der Druckentlastungsvorrichtung 20 ein Fluiddruck mit einer Höhe oder in einer Weise auf die primäre Überdrucksicherung 14 ausgeübt wird, daß diese öffnet, so strömt das unter Druck stehende Fluid plötzlich durch die Überdrucksicherung l4, wobei eine Druckwelle erzeugt wird, die auf die Berstscheibe 24 der Druckentlastungsvorrichtung 20 trifft.When the pressure relief device 20 is in operation Fluid pressure is applied to the primary pressure relief device 14 at a level or in such a way that it opens the pressurized fluid suddenly flows through the overpressure safety device 14, generating a pressure wave which hits the rupture disc 24 of the pressure relief device 20.

Die Berstscheibe 24 ist aus einem duktilen Material gebildet und hat eine derartige Stärke, daß, wenn ein Fluiddruck auf sie wirkt, der geringer ist als der vorbestimmte Auslegungs-Berstdruck, die Berstscheibe 24 sich ausbeult, jedoch nicht reißt. Wird auf die Berstscheibe 24 ein Fluiddruck ausgeübt, der gleich dem oder größer als der vorbestimmte Auslegungs-Berstdruck ist, so beult sich die Berstscheibe 24 aus und reißt.The rupture disk 24 is formed from a ductile material and has such a strength that when it is acted upon by a fluid pressure which is less than the predetermined one Design burst pressure, the bursting disc 24 bulges, however does not tear. If the rupture disc 24 is subjected to a fluid pressure equal to or greater than the predetermined one Is the design burst pressure, the bursting disc 24 bulges and ruptures.

Das Reißglied 26 besteht dagegen aus einem Material und hat eine solche Stärke, daß es, wenn es sich ausbeult, reißt. Auf diese Weise wird, wenn der durch das Öffnen der primären Überdrucksicherung 14 hervorgerufene Fluiddruck und die diesen begleitende Druckwelle auf die Berstscheibe 24 treffen, diese Scheibe 24 sich ausbeulen, wodurch die zwischen der Berstscheibe 24 und dem Reißglied 26 eingeschlossene Luft komprimiert wird, was dazu führt, daß das Reißglied 26 sich ausbaucht und reißt, wie Fig. 5 zeigt. Durch das Reißen des Reißglieds 26 wird die Energie der Druckwelle absorbiert, wobei das Bersten der Berstscheibe 24 verhindert wird, so daß diese das von der Überdrucksicherung 14 freigegebene Druckfluid zurückhalten kann.The tear member 26, on the other hand, is made of a material and has such a strength that, when it bulges, it rips. In this way, when the fluid pressure caused by the opening of the primary overpressure safety device 14 and the pressure wave accompanying this hit the rupture disc 24, causing this disc 24 to bulge, as a result of which the air trapped between the rupture disc 24 and the tear member 26 is compressed, which leads to that the tear member 26 bulges and tears, as shown in FIG. By tearing the tear link 26, the energy absorbed the pressure wave, the rupture of the rupture disc 24 is prevented, so that this of the Overpressure protection 14 can hold back released pressure fluid.

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Wenn das von der Überdrucksicherung Ik austretende, unter Druck stehende Fluid auf einem Druckwert ist, der gleich dem oder größer als der Auslegungs-Berstdruck für die Berstscheibe 2k ist, so wird nach dem Reißen des Reißglieds 26 auch die Berstscheibe 2k bersten, wodurch das unter Druck stehende Fluid zur Atmosphäre entweichen kann und das Druckgefäß 10 von Druck entlastet wird.If the pressurized fluid exiting from the overpressure safety device Ik is at a pressure value which is equal to or greater than the design bursting pressure for the rupture disc 2k , the rupture disc 2k will also burst after the rupture of the rupture member 26 Pressurized fluid can escape to the atmosphere and the pressure vessel 10 is relieved of pressure.

Die Berstscheibe 2k und das Reißglied 26 können verschiedene Ausbildungen aufweisen, und in Abhängigkeit vom speziellen Einsatz können mehr als ein Reißglied zur Anwendung kommen. Die Fig. 6 zeigt beispielsweise eine flache Berstscheibe k6 sowie ein flaches Reißglied k8, die voneinander durch einen Abstandsririg 50 getrennt sind, um dazwischen einen abgedichteten, mit Luft gefüllten Raum zu schaffen· Bei Auftreffen eines Fluiddrucks und einer begleitenden Druckwelle wird die Berstscheibe k6 ausgebeult, während das Reißglied k8 aufreißt, wie Fig. 7 zeigt«The rupture disc 2k and tear link 26 can have various configurations, and more than one tear link may be used depending on the particular application. Fig. 6 shows, for example, a flat rupture disc k6 and a flat tensile member k8, which are separated by a Abstandsririg 50 therebetween to provide a sealed, air-filled space · When impingement of a fluid pressure and an accompanying pressure wave rupture disk k6 is bulged , while the tear link k8 rips open, as shown in Fig. 7 «

In solchen Anwendungsfallen, wobei die vom Aufprall des unter Druck stehenden Fluids und die von der begleitenden Druckwelle auf die Berstseheibe der Druckentlastungsvorrichtung 20 ausgeübte Kraft groß ist, kann eine flache Berstscheibe 52 mit einem ersten flachen, hinter dieser Scheibe 52 angeordneten Reißglied 5k und mit einem hinter letzterem angeordneten zweiten, vorher ausgebauchten Reißglied 56 zur Anwendung kommen. Zwischen der Berstscheibe 52 und dem ersten Reißglied 5k ist ein Abstandsring 58 vorgesehen, wodurch zwischen diesen ein abgedichteter, mit Luft gefüllter Raum geschaffen wird. Bei Auftreffen eines Fluiddrucks und der diesen begleitenden Druckwelle auf die Berstscheibe 52 wird diese ausgebeult, wodurch beide Reißglieder 5k, 56 zum Reißen gebracht werden und die Druckwellenenergie, wie Fig. 9 zeigt, entweichen kann.In such applications, where the force exerted by the impact of the pressurized fluid and the accompanying pressure wave on the rupture disc of the pressure relief device 20 is large, a flat rupture disc 52 with a first flat rupture member 5k arranged behind this disc 52 and with a behind the latter, second, previously bulged tear member 56 are used. A spacer ring 58 is provided between the rupture disk 52 and the first tear member 5k , as a result of which a sealed, air-filled space is created between them. When a fluid pressure and the pressure wave accompanying it strike the rupture disk 52 , the latter is bulged, as a result of which both tear members 5k, 56 are ruptured and the pressure wave energy, as FIG. 9 shows, can escape.

In geeigneter und passender Weise kann eine Reihe von verschiedenartigen Korabinationen von flachen oder vorher ausgebeulten Berstscheiben mit flachen oder vorher ausgebauchten Reißgliedern mit oder ohne Lufträumen zwischen diesen und mit oder ohne Ritzen bzw. Kerben zur Anwendung kommen. Die Berstscheiben und Reißglieder können aus den verschiedenartigsten Materialien einschließlich Metall, Kunststoff, Keramikwerkstoff und dgl. gebildet sein, was u.a. vom Auslegungs-Berstdruck der Vorrichtung, aber auch von anderen Faktoren abhängt. Im allgemeinen wird die Berstscheibe aus einem duktilen metallischen Werkstoff gefertigt, während für das Reißglied oder die Reißglieder mehr spröde Metallwerkstoffe, Kunststoffmaterialien, keramische Werkstoffe usw. verwendet werden.Appropriately and appropriately, there can be a number of different types Combination of flat or previously bulged rupture discs with flat or previously bulged rupture discs Tear bars with or without air spaces between them and with or without cracks or notches are used. The rupture discs and ripping links can be made from a wide variety of materials including metal, plastic, Ceramic material and the like. Be formed, which inter alia from the design burst pressure of the device, but also from others Factors depends. Generally, the rupture disc is made from a ductile metallic material while more brittle metal materials for the ripping link or links, Plastic materials, ceramic materials, etc. can be used.

Die Berstscheibe"sowie das Reißglied oder deren mehrere können eine andere als kreisförmige Umfangsform haben.The rupture disc "and the tear link or several can have a shape other than circular in circumference.

Bei der in den Fig. 10 bis 12 gezeigten Ausführungsform für ein Reißglied 62 hat dieses reißfähige Stege 68, die angrenzend an eine und in Berührung mit einer Berstscheibe 6θ angeordnet sind. Wie der Fig. 11 am besten zu entnehmen ist, hat das Reißglied 62 ein ringförmiges, flaches Randteil 64 und vier im wesentlichen dreieckige Durchbrüche 66, wodurch die Stege 68 gebildet werden, die in der Mitte des Reißglieds 62 miteinander in Verbindung sind, wobei die Stege 68 Schwächungslinien 70 aufweisen, entlang welcher die Stege 68 reißen sollen. Wenn die Berstscheibe 6θ unter Druck stehendem Fluid sowie einer Druckwelle ausgesetzt wird, so beult sich die Berstscheibe 6θ aus, was wiederum zu einem Ausbauchen des Reißglieds 62 und zu einem Reißen der Stege 68 führt.In the embodiment shown in FIGS. 10 to 12 for a tear member 62 has these tearable webs 68 which are adjacent to and in contact with a rupture disk 6θ are arranged. As can best be seen in FIG. 11, the tear member 62 has an annular, flat edge portion 64 and four substantially triangular openings 66, whereby the webs 68 are formed, which in the middle of the tear member 62 are in communication with one another, the webs 68 having lines of weakness 70 along which the webs 68 should tear. When the rupture disc 6θ is exposed to fluid under pressure and a pressure wave, the rupture disc 6θ bulges, which in turn leads to a bulging of the tear member 62 and to a tearing of the webs 68.

Bei der in den Fig. I3 und l4 gezeigten Druckentlastungsvorrichtung 80 gemäß der Erfindung sind ein einlaßseitiger Tragring 82, ein zwischenliegender Tragring 84 sowie ein auslaßseitiger Tragring 86 vorhanden, die zwischen übliche Flansche eingeklemmt werden können. Zwischen dem einlaßseitigen sowie dem zwischenliegenden Tragring 82 bzw. 84 befindet sich eine primäre Berstscheibe 88 mit einem vorher ausgebauchten Mittelstück 90* Zwischen dem zwischenliegenden sowie dem auslaßseitigen Tragring 84 bzw. 86 befinden sich eine flache sekundäre Berstscheibe 9² sowie ein Reißglied 94, das ein vorher ausgebauchtes Mittelteil 91 aufweist und unmittelbar benachbart zur sekundären Berstscheibe 92 angeordnet ist.In the pressure relief device 80 according to the invention shown in FIGS. 13 and 14, an inlet-side support ring 82, an intermediate support ring 84 and an outlet-side support ring 86 are present, which can be clamped between conventional flanges. Between the inlet side and the intermediate support ring 82 and 84 is a primary rupture disc 88 with a pre-bulged center piece 90 * between the intermediate and the outlet side support ring 84 or 86 there is a a flat secondary bursting disc 9 ^2, and a tensile member 94, which has previously bulged central part 91 and is arranged immediately adjacent to the secondary rupture disk 92.

Die primäre Berstscheibe 88 kann verschiedenartig ausgebildet sein; sie-kann beispielsweise vorher ausgebeult sein, wobei ihre konkave Seite dem einlaßseitigen Tragring 82 zugewandt ist, sie kann flach oder umgekehrt gekrümmt sein, d.hv, , vorher ausgebaucht und mit ihrem konvexen Teil dem einlaßseitigen Tragring 82 zugekehrt sein. Gleichgültig welche Form die primäre Berstscheibe 88 auch immer hat, so wird sie doch aus einem solchen Material und mit einer solchen Stärke gebildet, daß sie bei einem vorgegebenen Auslegungs-Fluiddruck birst. Die sekundäre Berstscheibe 92 kann ebenfalls verschiedenartig gestaltet sein, wie oben in Verbindung mit der Berstscheibe 24 beschrieben wurde, jedoch wird sie aus einem duktilen Material gefertigt, damit, wenn auf die Berstscheibe 92 ein Fluiddruck ausgeübt wird, der geringer ist als der vorbestiramte Auslegungs-Berstdruck für die Berstscheibe 90, der jedoch von einer Druckwelle begleitet wird, die zweite Berstscheibe 92 sich ausbeult, jedoch nicht reißt. Das Reißglied 94 kann ebenfalls verschiedenartig gestaltet sein, wie oben in Verbindung mit dem Reißglied 26 erläutert wurde, jedoch besteht es aus einem solchen Material und hat eine solche Stärke, daß es bei seinem Ausbauchen reißt.The primary rupture disk 88 can be designed in various ways; she-may, for example, previously bulged be, with its concave side facing the inlet-side support ring 82, it can be flat or vice versa curved be, i.e., previously bulged and with its convex part facing the support ring 82 on the inlet side. Whatever the shape of the primary rupture disc 88, it is made from such a material and formed to a strength such that it ruptures at a given design fluid pressure. the secondary rupture disc 92 can also be various be designed as described above in connection with the bursting disc 24, but it will be made of a ductile one Material made so that when a fluid pressure is applied to the rupture disc 92, which is less than that predetermined design burst pressure for the bursting disc 90, which, however, is accompanied by a pressure wave, the second rupture disk 92 bulges, but does not tear. The tear link 94 can also be configured in various ways be, as explained above in connection with the tear member 26, but it is made of such a material and has such strength that it ruptures when it bulges.

Wie Fig. lk zeigt, wird der einlaßseitige Tragring 82 dicht mit einem zu schützenden Druckgefäß oder Fluidsystem verbunden. Wenn in diesen ein Überdruckzustand herrscht, so birst die erste Berstscheibe 28, wodurch unter Druck stehendes Fluid freigelassen und eine Druckwelle erzeugt wird, die auf die zweite Berstscheibe 92 trifft und zu deren Ausbeulen führt. Dadurch wird die zwischen der Berstscheibe 9'2 sowie dem Reißglied 9^ eingeschlossene Luft komprimiert, was wiederum zum Ausbauchen und Reißen des Reißglieds 9k führt. Ist das unter Druck stehende Fluid auf einem Druckwert, der gleich dem oder größer als der vorgegebene Auslegungs-Berstdruck der sekundären Berstscheibe 92 ist, so birst diese auch - was nicht gezeigt ist -, und das unter Druck stehende Fluid wird durch die Druckentlastungsvorrichtung 80 abgelassen, wodurch das zu schützende Gefäß- oder System vom Druck befreit wird.As FIG. 1k shows, the support ring 82 on the inlet side is tightly connected to a pressure vessel or fluid system to be protected. If there is an overpressure state in these, the first bursting disk 28 bursts, as a result of which pressurized fluid is released and a pressure wave is generated which strikes the second bursting disk 92 and leads to its bulging. As a result, the air trapped between the rupture disk 9'2 and the tear member 9 ^ is compressed, which in turn leads to the bulging and tearing of the tear member 9k . If the pressurized fluid is at a pressure equal to or greater than the predetermined design rupture pressure of the secondary rupture disc 92, the secondary rupture disc 92 also bursts - which is not shown - and the pressurized fluid is vented through the pressure relief device 80 , whereby the vessel or system to be protected is released from pressure.

Für den Fall, daß die primäre Berstscheibe 28 vorzeitig aus irgendeinem von verschiedenen Gründen bei einem Druckwert reißt, der unter dem vorbestimmten Auslegungs-Berstdruck der Scheiben 88 und 92 liegt, so treffen der durch das Bersten der Berstscheibe 88 hervorgerufene Fluiddruck und die damit einhergehende Druckwelle auf die sekundäre Berstscheibe 92, die zum Ausbeulen gebracht wird; dadurch erfolgt ein Ausbauchen des Reißglieds 94, und durch dessen Reißen wird die Druckwellenenergie absorbiert, was ein Bersten der Berstscheibe 92 verhindert. Das durch das vorzeitige Bersten der Berstscheibe 88 freigesetzte Druckfluid wird somit durch die sekundäre Berstscheibe 92 solange zurückgehalten, wie der Druckwert des im zu schützenden Gefäß oder System befindlichen Fluids unter dem vorbestimmten Auslegungs-Berstdruck für die sekundäre Berstscheibe 92 bleibt. Wenn dieser Druckwert den vorgegebenen Auslegungs-Berstdruck überschreitet, so birst auch die sekun^äjre Berstscheibe 92, wodurch das zu schützende Gefäß vom Druck entlastet wird.In the event that the primary rupture disc 28 ruptures prematurely for any of several reasons at a pressure value less than the predetermined design rupture pressure of the discs 88 and 92, the fluid pressure created by the rupture of the rupture disc 88 and the associated pressure wave will strike the secondary rupture disk 92 being buckled; this causes the rupture member 94 to bulge, and by tearing it, the pressure wave energy is absorbed, which prevents the rupture disk 92 from rupturing. The pressurized fluid released by the premature bursting of the rupture disc 88 is thus retained by the secondary rupture disc 92 as long as the pressure value of the fluid in the vessel or system to be protected remains below the predetermined design bursting pressure for the secondary rupture disc 92. If this pressure value exceeds the specified design bursting pressure, the secondary bursting disc 92 also bursts, as a result of which the pressure on the vessel to be protected is relieved.

Wie mit Bezugnahme auf die Fig. 2 bis 12 angegeben wurde, können auch bei der Druckentlastungsvorrichtung 80 hinter dem Reißglied 9k mehrere solcher angeordnet sein, und es können eine Vielzahl von Kombinationen von primärer sowie sekundärer Berstscheibe und Reißgliedern zur Anwendung kommen. Ferner können die Tragelemente 82, 84 und 86 verschiedenartig ausgebildet sein, was von dem speziellen Ort oder vom jeweiligen Rohrsystem, an bzw. in dem die Druckentlastungsvorrichtung 80 montiert werden soll, abhängt.As indicated with reference to FIGS. 2 to 12, the pressure relief device 80 may also have a plurality of these disposed behind the rupture member 9k, and a variety of combinations of primary and secondary rupture discs and rupture members may be used. Furthermore, the support elements 82, 84 and 86 can be designed in various ways, which depends on the specific location or the respective pipe system on or in which the pressure relief device 80 is to be mounted.

Aus dem Vorstehenden wird klar, daß die Druckentlastungsvorrichtung gemäß der Erfindung die von einer plötzlichen Freigabe eines Druckfluids erzeugte Druckwelle absorbiert und das Fluid zurückhält, d.h., ein Entweichen des Fluids zur"Atmosphäre verhindert, bis bzw. falls nicht der Druck des Fluids einem vorgegebenen Au/äegungs-Berstdruck gleichkommt oder diesen überschreitet, worauf eine völlige Druckentlastung des zu schützenden Gefäßes oder Systems herbeigeführt wird.From the foregoing it is clear that the pressure relief device absorbs according to the invention the pressure wave generated by a sudden release of a pressure fluid and retain the fluid, i.e., prevent the fluid from escaping to "atmosphere" until or if not the pressure of the fluid equals or exceeds a predetermined application burst pressure, whereupon a complete pressure relief of the vessel or system to be protected is brought about.

In manchen Anwendungsfällen kann die primäre Überdrucksicherung oder die primäre Berstscheibe einen vorbestimmten Auslegungs-Berstdruck haben bzw. auf einen solchen eingestellt sein, der geringer ist als der Auslegungs-Berstdruck der sekundären Berstscheibe und des Reißglieds oder deren mehrerer, wobei, wenn die niedrigere Druckhöhe erreicht wird, die primäre Sicherung oder Scheibe Druck abläßt und Druckfluid freiläßt, jedoch wird dieses Fluid dann festgehalten, bis ein höherer Druck erreicht wird, auf welchen hin eine vollständige Druckentlastung erzielt wird.In some applications, the primary overpressure safety device or the primary rupture disc can have a predetermined one Have or be set to a design burst pressure that is lower than the design burst pressure the secondary rupture disc and the rupture member or several thereof, if the lower pressure level is reached, the primary fuse or washer depressurizes and releases pressurized fluid, but that fluid becomes then held until a higher pressure is reached at which point complete pressure relief is achieved will.

Claims

Dr. rf ·.
To you

320U42

BS&B Safety Systems Inc.

Tulsa, County of TuIsa, Oklahoma / USA

Device for pressure relief

Claims

f1. j Device for pressure relief comprising a rupture disc which ruptures when a predetermined fluid pressure is exerted on it, and a device for securing the rupture disc in sealed connection with a pressure flux source, characterized by a rupture disc (24, 46, 52, 60, 92) which bulges when acted upon by a pressure wave and bulges and ruptures at a fluid pressure equal to or greater than the predetermined fluid pressure, and by a tear member (26, 48, 54, 62, 94) which ruptures when it bulges , is arranged behind and near the rupture disc and also bulges and tears when the rupture disc bulges, so that when the rupture disc is acted on by a fluid pressure accompanied by a pressure wave, it is below the predetermined

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th pressure the rupture disc bulges, due to the tear link that bulges and tears as well as the Energy from the pressure wave is absorbed but prevented from bursting and the fluid is retained.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the rupture disc on one of its Surfaces are provided with cracks (4l) forming lines of weakness.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the tear member (62) has one or more rupturable webs (68) disposed near and in contact with the rupture disk are.

4. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the tear member is designed in the manner of a rupture disc (24, k8 , 5k, 56, 94).

5. Apparatus according to claim k, characterized in that the rupture disc (2k, 52, 92) is flat, that the tear member is a previously bulged rupture disc (26, 56, 9k) and that between the rupture disc and tear member is a sealed, air-filled Space (kk) is available.

6. Apparatus according to claim k, characterized in that the rupture disc (46, 52) and the tear member (48, 54) are flat.

7. Apparatus according to claim 6, characterized in that between the rupture disc as well

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spacer members (50, 58) are arranged on the tear member, which enclose a sealed, air-filled space.

8. Device according to one of claims 1 to 7i characterized in that behind a first tear member (5 ^) another tear member (56) or more such is or are arranged.

9. Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the tear member on one its surface is provided with cracks (4l, 70) forming lines of weakness.

10. Device according to one of claims 1 to 9, characterized g ekennz '~ ei chn et that current above this a primary overpressure safety device (14) or bursting disc (88) is arranged.