DE3244233C2

DE3244233C2 -

Info

Publication number: DE3244233C2
Application number: DE3244233A
Authority: DE
Inventors: Sam An Bixby Okla. Us Ou
Original assignee: BS&B Safety Systems Ltd
Current assignee: BS&B Safety Systems Ltd
Priority date: 1982-02-10
Filing date: 1982-11-30
Publication date: 1992-03-19
Also published as: IT1154365B; IE53567B1; FR2521251A1; IN159214B; JPH0639181Y2; JPS58149478A; IT8224518A0; JPH03119677U; IE822837L; GB2114666B; CA1174556A; FR2521251B1; GB2114666A; US4404982A; DE3244233A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine reißfähige Druckentla stungsvorrichtung, die zwischen zu- und ablaufseitige ring förmige Träger einklemmbar ist und eine Berstscheibe mit einem ringförmigen Flansch, der durch einen Übergangsbereich mit einem Konkav/Konvex-Teil verbunden ist, aufweist, wobei in der Fläche des Konkav/Konvex-Teils eine eine Schwächungs linie bildende Nut ausgestaltet ist und an einer Fläche des Konkav/Konvex-Teils wenigstens ein Verstärkungsteil ange bracht ist, welches dem Konkav/Konvex-Teil der Berstscheibe benachbart angeordnet und diesem gleichartig ausgestaltet ist.

Eine derartige Druckentlastungsvorrichtung ist aus der US-PS 26 56 950 bekannt. Bei dieser Vorrichtung werden in der Fläche des gewölbten Konkav/Konvex-Teils vom Rand zum Mittelpunkt dieser Fläche hin klar abgegrenzte Kerben als Schwächungslinien ausgebildet, die sich quer zu bei der Her stellung der Berstscheibe bzw. des Materials dieser entstan denen Riefen oder Streifen erstrecken und an denen die Berst scheibe in Segmente aufreißen soll. Um das Auswärtsbiegen der Segmente nach dem Aufreißen der Berstscheibe längs der Schwächungslinien zu erleichtern, sind nahe der Verbindung zwischen dem gewölbten Teil und einem Klemmflansch quer zu den Schwächungslinien verlaufende Kerben über eine gewisse Umfangsstrecke ausgestaltet.

Es hat sich jedoch in der Praxis gezeigt, daß konvex/konkave Berstscheiben, auch wenn sie durch Kerben gebildete Schwä chungslinien an einer Fläche aufweisen, bei einem Bersten nicht völlig geöffnet werden, was als nachteilig anzusehen ist, da dadurch das freie Abströmen des Mediums, das entla stet werden soll, behindert wird. Darüber hinaus besteht bei der bekannten, oben genannten Druckentlastungsvorrichtung die Gefahr, daß Teile der Berstscheibe, die nach dem Aufrei ßen nur noch über den kurzen Bereich zwischen den Enden der Querschlitze gehalten werden, von dem abströmenden Fluid mit gerissen werden, da das Material der Berstscheibe an sich dünn ist und dieser kurze Bereich zwischen den Enden der Querschlitze einen festen Zusammenhalt des aufgerissenen Teils mit dem Flanschbereich der Berstscheibe nicht mit Si cherheit gewährleisten kann.

Aus der GB-PS 5 78 008 ist eine reißfähige Berstscheibe be kannt, die relativ dick ist und eine sich nicht völlig über den Umfang der Scheibe erstreckende Kehle hat, wobei eine als ein Gelenk verbleibende Zunge aus dickerem Material den aufgerissenen Teil der Berstscheibe festhalten soll, zusätz lich aber auch noch ein Käfig zum Auffangen von Stücken der Berstscheibe vorhanden ist.

Durch den Erfindungsgegenstand soll die Aufgabe gelöst wer den, die gattungsgemäße Druckentlastungsvorrichtung derart weiterzubilden, daß mit Sicherheit ein Mitführen von Teilen der geborstenen Scheibe in einen stromabwärtigen Bereich ohne das Hilfsmittel von zusätzlichen Käfigen verhindert und ein vollständiges Öffnen der Abströmöffnung gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird bei einer Druckentlastungsvorrichtung nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1 durch die im kennzeichnenden Teil dieses Anspruchs angegebenen Merkmale gelöst.

Das wesentliche Merkmal der erfindungsgemäßen Berstscheibe liegt darin, daß das Verstärkungsteil ein Gelenkverstärkungs teil ist, das sich nur über einen begrenzten Abschnitt des Konkav/Konvex-Teils erstreckt, d. h., das sich nur über einen Teil des Umfangs des Konkav/Konvex-Teils erstreckt, z. B. über einen Bereich von weniger als 25% des vollen Umfangs des Konkav/Konvex-Teils der Berstscheibe. Der restliche Be reich von mehr als 75% des Umfangs des Konkav/Konvex-Teils der Berstscheibe wird nicht durch ein Verstärkungselement getragen oder abgestützt. Weil die Schwächungsnut sich nicht um den Gesamtumfang der konkav-konvexen Fläche er streckt, entsteht an der nicht geschwächten Stelle ein Ge lenk, um welches sich während des Berstens das Konkav/Konvex- Teil drehen kann, wobei dieses Gelenk von dem Gelenkverstär kungsteil gestützt wird. Da sich das Gelenkverstärkungsteil auch nur teilweise entlang des Berstscheibenumfangs er streckt, wobei sein Umriß ein Kreisabschnitt ist, bildet dessen Sehne eine Kante, um die sich das Konkav/Konvex-Teil definiert umbiegen kann. Ohne diese definierende Kante be steht die Gefahr, daß die Berstscheibe an den Enden der Schwächungsnut weiter undefiniert einreißt, wodurch die Berst scheibe nicht gänzlich geöffnet werden und darüber hinaus das Konkav/Konvex-Teil abreißen kann.

Zwar ist bei der Druckentlastungsvorrichtung nach der US-PS 26 56 950 ein aus zwei Flanschen sowie einer Nase ge bildetes Gelenkverstärkungsteil vorhanden, jedoch ist dieses entlang des Gesamtumfangs der Berstscheibe ausgebildet und stellt vor allen Dingen keine gerade Kante dar, wodurch sich die konkav/konvexe Fläche nicht definiert abbiegen kann, was die oben erwähnten negativen Auswirkungen zur Folge hat.

Bei der aus der GB-PS 5 78 008 bekannten Vorrichtung ist ein Gelenk, jedoch kein Gelenkverstärkungsteil mit einer gera den Biegekante bekannt. Es tritt also, wie oben gesagt wurde, bei einem Bersten der Fall ein, daß die Berstscheibe nicht ganz öffnet und/oder das Konkav/Konvex-Teil abreißt, weshalb auch der Auffangkäfig vorgesehen ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der erfin dungsgemäßen Druckentlastungsvorrichtung sind Gegenstand der Patentansprüche 1 bis 7.

Der Erfindungsgegenstand wird unter Bezugnahme auf die Zeich nungen anhand bevorzugter Ausführungsformen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine reißfähige Druckentla stungsvorrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 2 einen zu Fig. 1 gleichartigen Längsschnitt nach Reißen der Berstscheibe;

Fig. 3 eine Draufsicht auf die Anordnung von Fig. 1;

Fig. 4 bis 8 Schnitte von gegenüber Fig. 1 abgewandelten Ausführungsformen von Berstscheiben.

Eine reißfähige Druckentlastungsvorrichtung 10 hat einen ringförmigen, zulaufseitigen Träger 12 sowie einen ablaufsei tigen Träger 14, zwischen die eine Anordnung 16 mit einer Berstscheibe 26 abgedichtet eingeklemmt ist. Die Träger 12, 14 können verschiedenartig ausgebildet sein; bei der ge zeigten Ausführungsform haben sie jedoch Flansche, die sich gegen gegenüberliegende Flächen der Anordnung 16 anlegen und durch mehrere Schraubenbolzen 18 mit Muttern 20 zusam mengehalten sind.

Die Träger 14, 16 sind jeweils mit Leitungen 22, 24 ver schweißt. Im Anwendungsfall ist die Leitung 22 mit einem ein unter Druck stehendes Fluid enthaltenden Gefäß, das ge gen Überdruck zu schützen ist, verbunden. Die Leitung 24 kann beispielsweise zu einer anderen Druckentlastungsein richtung, z. B. zu einem Entspannungsventil, oder zur At mosphäre führen. Die Träger 12, 14 haben einander gegenüber liegende ringförmige Sitzflächen für die dichte Anlage und Aufnahme eines ringförmigen Flansches 28 der Berstscheibe 26. Der Flansch 28 der Berstscheibe ist mit einem Konkav/ Konvex-Teil 30 dieser Scheibe über einen kreisförmigen Über gangsbereich 32 verbunden.

Wie die Fig. 1 und 3 zeigen, hat die Berstscheibe 26 auf ihrer einen Fläche, vorzugsweise auf der konkaven Fläche, eine Nut 34, die eine Schwächungslinie darstellt, so daß, wenn ein vorgegebener Fluiddruck überschritten wird, das Konkav/Konvex-Teil 30 längs dieser Schwächungslinie reißt und eine Öffnung bildet. Die Nut 34 ist kreisförmig und ver läuft über einen Kreisabschnitt.

Bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 3 ist ein Paar von identischen und identisch gelegenen, im wesentlichen ring förmigen Verstärkungsgliedern 36, 38 an zwei gegenüberliegen den Seitenflächen der Berstscheibe 26 vorhanden. Jedes die ser Glieder weist ein flaches, ringförmiges Randstück 40, 44 mit einem Flansch auf, das bzw. der mit einem Gelenkverstärkungsteil 42 und 46, welches sich über eine geringe Distanz an der einen Flä che bzw. am einen Randbereich des Konkav/Konvex-Teils 30 der Berstscheibe 26 einwärts erstreckt, einstückig ausgebildet ist. Die Gelenkverstärkungsteile 42, 46 haben somit einen Umriß, der im wesentlichen aus einem Kreisabschnitt, dessen Peripherie durch den Übergangsbereich 32 der Berstscheibe 26 gebildet ist, sowie einer Sehne dieses Kreises bestimmt ist.

Wie die Fig. 3 erkennen läßt, bildet die Nut 34 in der Berst scheibe 26 einen Teil eines Kreises, wobei ihre Enden die Innenkanten der Gelenkverstärkungsteile 42, 46 sind. Die Verstärkungsglieder 36, 38 sind mit der Berstscheibe 26 vor zugsweise über die flachen, ringförmigen Randstücke 40, 44 verbunden und werden von diesen festgehalten, wobei diese Verbindung über Punktschweißungen 48 am ringförmigen Flansch 28 der Berstscheibe 26 erfolgt. Zusätzlich sind Punktschwei ßungen 50 zwischen den Gelenkverstärkungsteilen 42, 46 und dem Konkav/Konvex-Teil 30 der Berstscheibe 26 vorhanden.

Zwischen die aus der Berstscheibe 26 sowie den Verstärkungs gliedern 36, 38 bestehende Anordnung 16 und die Träger 12,14 ist ein Paar von üblichen Dichtungen 52 zur Gewährleistung einer drucksicheren Abdichtung an diesen Teilen eingefügt.

Im Betrieb wird ein unter Druck stehendes Fluid über die Lei tung 22 sowie den zulaufseitigen Träger 12 der Berstscheibe 26 zugeführt und von dieser solange zurückgehalten, wie der Druck auf einem unter deren Auslegungsdruck liegenden Wert ist. Wenn der Druck den Auslegungsdruck erreicht, so reißt die Berstscheibe 26 längs der Nut 34 auf, wobei, wie Fig. 2 zeigt, dann der innerhalb der Nut 34 liegende Bereich des Konkav/Konvex-Teils 30 zwangsweise durch die Strömung des entlasteten Fluids in die Offenstellung verlagert wird. Durch die Gelenkverstärkungsteile 42 und 46, die am Konkav/Konvex- Teil 30 fest angebracht sind, biegt sich der abgerissene Be reich an den geraden, durch die Kreissehne gebildeten Kanten der Verstärkungsteile 42, 46 ab, er bleibt jedoch befestigt. Bei Aufreißen der Berstscheibe 26 werden somit keine losen Bruchstücke entstehen, und wegen der großen Fläche des auf gerissenen Bereichs biegt das entlastete Fluid diesen Flä chenbereich leicht in die Offenlage. Somit wird im Fall der Anwendung auf Flüssigkeit oder Gas mit niedrigem Druck, wo bei die Kraft des entlasteteten Fluids, das nach einem Reißen durch die Vorrichtung 10 strömt, relativ gering ist, der aufgerissene Bereich innen an den Gelenkverstärkungstei len 42, 46 mit Leichtigkeit abgebogen, und es wird eine ma ximale Öffnung erreicht.

Die Fig. 4 bis 8 zeigen jeweils abgewandelte Ausführungsfor men für eine Druckentlastungsvorrichtung gemäß der Erfindung. Hierbei weist die Vorrichtung jeweils eine Berstscheibe 62 mit einem ringförmigen Flansch 64, der über einen kreisförmi gen Übergangsbereich 68 mit einem Konkav/Konvex-Teil 66 ver bunden ist, auf. Ferner hat jede Berstscheibe 62 eine Nut 70, die im Konkav/Konvex-Teil 66 eine im wesentlichen kreis förmige Schwächungslinie bildet, wobei ein oder zwei Gelenk verstärkungsteile vorhanden sind, mit denen das Konkav/Konvex- Teil vorzugsweise durch Punktschweißungen fest verbunden ist.

Die Vorrichtung von Fig. 4 weist ein einzelnes ringförmiges Verstärkungsglied 72 auf, das an der konvexen Seite der Berstscheibe 62 angebracht ist und ein flaches, ringförmiges Randstück 74 sowie ein damit einstückiges Gelenkverstärkungs teil 76 besitzt.

Gemäß Fig. 5 ist wieder ein einzelnes Verstärkungsglied 92 vorhanden, das an der konkaven Seite der Berstscheibe 62 an gebracht ist, wobei ein ringförmiges Randstück 94 sowie ein Gelenkverstärkungsteil 96 vorgesehen sind.

Bei der Ausführungsform von Fig. 6 ist ein Paar von Gelenkver stärkungsteilen 112, 114 mit den einander gegenüberliegenden Flächen des Konkav/Konvex-Teils nahe einer dessen Kanten ver bunden. Die Gelenkverstärkungsteile 112, 114 sind von identi scher Gestalt und unterscheiden sich von den vorher beschrie benen Gelenkverstärkungsteilen dadurch, daß sie keine ring förmigen flachen Flansche haben.

Gemäß Fig. 7 ist ein Gelenkverstärkungsteil 132, das nicht mit einem ringförmigen flachen Flansch verbunden ist, auf der konvexen Seite der Berstscheibe 62 angebracht.

Im Fall der Ausführungsform von Fig. 8 ist das Gelenkverstär kungsteil 152, das wiederum ohne einen flachen ringförmigen Flansch ist, an der konkaven Seite der Berstscheibe 62 angeordnet.

Jede der in den Fig. 4 bis 8 gezeigten Ausführungsformen arbeitet in der gleichen Weise wie die im Zusammenhang mit Fig. 1 bis 3 beschriebene Ausführungsform. Die Umfangsgestalt der Gelenkverstärkungsteile bei den Ausführungsformen von Fig. 4 bis 8 ist zum ersten Ausführungsbeispiel identisch. Die Wahl, ob ein Gelenkverstärkungsteil oder deren zwei verwen det werden, wie auch die Wahl, ob diese mit ringförmigen Ver stärkungsgliedern mit flachen Randstücken in einem Stück aus gebildet sein sollen, hängt von der ins Auge gefaßten einzel nen Vorrichtung, von deren Verwendung, von der Stärke bzw. Dicke des Berstscheibenmaterials und von seiner Biegefestigkeit ab.

Beispiel

Die Vorrichtung 10 gemäß Fig. 1 wurde über die Leitung 22 an ein Wasser bei einem normalen Betriebsdruck von 12 bar enthaltendes Gefäß angeschlossen. Die Anordnung 16 wies eine Berstscheibe 26 von 8,9 cm Durchmesser und mit einem ringför migen Flansch 28 von 12,6 cm Breite auf, d. h. der vom Über gangsbereich 32 bestimmte Kreisdurchmesser betrug 8,9 cm. Das Konkav/Konvex-Teil 30 der Berstscheibe 26 hatte eine Scheitelhöhe von 1,25 cm, die Berstscheibe war aus Nickel mit einer Stärke von 0,0305 cm gefertigt. Der Auslegungs druck der Berstscheibe 26 war 14 bar ± 5%. Die Nut 34 hatte eine Breite von 8,25 cm und eine Tiefe von 0,0152 cm. Die Verstärkungsglieder 36, 38 hatten ringförmige Randstücke 40, 44 mit dem ringförmigen Flansch 28 der Berstscheibe 26 entsprechender Größe, während die zugehörigen einstückigen Gelenkverstärkungsteile 42, 46 eine solche Größe hat ten, daß ihre Innenkanten eine Länge von 3,8 cm aufwiesen. Der größte, vom Übergangsbereich 32 der Berstscheibe 26 zur Innenkante der Gelenkverstärkungsteile 42, 46 gemessene Ab stand betrug 1,25 cm.

Als der Druck der im Gefäß, mit dem die Vorrichtung 10 ver bunden war, enthaltenen Flüssigkeit 14 bar erreichte, barst die Berstscheibe 26 und riß längs der von der Nut 34 erzeugten Schwächungslinie auf. Beim Bersten wurde der abgerissene Be reich des Konkav/Konvex-Teils 30 vom übrigen Teil der Berst scheibe 26 weggebogen, und zwar längs einer Gelenklinie, die von den Innenkanten der Gelenkverstärkungsteile 42, 46 be stimmt war.

Claims

1. Reißfähige Druckentlastungsvorrichtung, die zwischen zu- und ablaufseitige ringförmige Träger (12, 14) einklemm bar ist und eine Berstscheibe (26, 62) mit einem ringför migen Flansch (28, 64), der durch einen Übergangsbereich (32, 68) mit einem Konkav/Konvex-Teil (30, 66) verbunden ist, aufweist, wobei in der Fläche des Konkav/Konvex- Teils eine eine Schwächungslinie bildende Nut (34, 70) ausgestaltet ist und an einer Fläche des Konkav/Konvex- Teils wenigstens ein Verstärkungsteil angebracht ist, wel ches dem Konkav/Konvex-Teil der Berstscheibe (26, 62) be nachbart angeordnet und diesem gleichartig ausgestaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungsteil ein Gelenkverstärkungsteil (42, 46, 76, 96, 112, 114, 132, 152) ist, dessen Umriß im wesentlichen aus einem Kreisab schnitt, dessen Peripherie durch den Übergangsbereich (32, 68) der Berstscheibe gebildet ist, sowie einer Seh ne dieses Kreises besteht und das sich nur über einen Ab schnitt des Konkav/Konvex-Teils (30, 66) erstreckt, so daß bei einem Bersten das Konkav/Konvex-Teil der Berst scheibe (26, 62) längs der von der Nut (34, 70) erzeugten Schwächungslinie, die an der durch die Kreissehne gebilde ten Kante des Gelenkverstärkungsteils endet, reißt und sich um diese Kante biegt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gelenkverstärkungsteil (42, 46, 76, 96) mit einem im wesentlichen ringförmigen, einen flachen Flansch aufwei senden Randstück (40, 44, 74, 94), das am ringförmigen Flansch (28, 64) der Berstscheibe anliegt, einstückig ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß das Gelenkverstärkungsteil (46, 76, 114, 132) an der konvexen Fläche des Konkav/Konvex-Teils (30, 66) der Berstscheibe angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß das Gelenkverstärkungsteil (42, 96, 112, 152) an der konkaven Fläche des Konkav/Konvex-Teils der Berstscheibe angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein Paar von Konkav/Konvex-Gelenkverstärkungsteilen (42, 46; 112, 114), von denen das eine aus dem Paar an der konvexen, das andere an der konkaven Fläche des Konkav/Konvex-Teils der Berstscheibe angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Gelenkverstärkungsteil durch Punktschweißung (50) am Konkav/Konvex-Teil (30, 66) der Berstscheibe befestigt ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das flache Randstück (40, 44, 74, 94) eines Gelenkverstärkungsteils durch Punktschweißung (48) mit dem ringförmigen Flansch (28, 64) der Berstscheibe verbunden ist.