DE3302298C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Sicherheits-Armatur gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Armaturen der gattungsbildenden Art beinhalten im all­ gemeinen jeweils eine gewölbte Umstülp-Berstscheibe, wenigstens ein kreisringförmiges Stützteil zum Halten der Berstscheibe in einem Überdruck-Auslaß-Bereich so­ wie eine Schneideinrichtung, um beim Umstülpen der Berstscheibe diese aufzutrennen (z. B. US-PS 32 94 277).

Übliche Schneideinrichtungen bestehen aus drei, im all­ gemeinen jedoch aus vier, mit Schneidkanten versehenen Klingen-Stegen, deren innere Enden untereinander und deren äußere Enden mit dem Stützteil verbunden sind. Beim Umstülpen der Berstscheibe berührt deren Umstülp­ bereich die Schneidklingen und wird dadurch aufge­ trennt. Hierdurch erfolgt das volle Öffnen der Berst­ scheibe.

Beinahe in allen Fällen sind die Schneidkanten entwe­ der in einer einzigen Ebene angeordnet, die parallel der Ebene des Peripherie-Bereiches der Berstscheibe bzw. der für sie vorgesehenen Sitzfläche auf dem Stütz­ teil liegt. Oder aber es sind die Schneidkanten der Klingen-Stege von deren äußeren Enden zu deren inneren Enden zur Berstscheibe hin geneigt. Beim Ansprechen der Berstscheibe wird deren Umstülpbereich von den Schneidkanten zunächst an deren Zentrum aufgetrennt. Der Schneidvorgang erfolgt dann progressiv vom Zentrum aus nach außen zur Peripherie des Umstülpbereiches hin. Dieses Schneidverfahren bzw. diese Schneidart führt gelegentlich zu einem Umstülpen der Berstschei­ be, ohne daß diese aufgetrennt wird. Wenn nämlich die Berstscheibe sich vorzeitig, d. h. bei einem niedrige­ ren Fluid-Druck als dem vorgesehenen Berstdruck, um­ stülpt, was als Folge einer Beschädigung der Scheibe bei deren Handhabung bzw. deren Einbau der Fall sein kann, geht das Umstülpen von einer Außenseite des Umstülpbereiches nach innen aus. Dieses Umstülpen kann langsam oder auch nur teilweise erfolgen und führt dazu, daß der zentrale Bereich der Berstscheibe die Schneideinrichtung nicht mit einer so großen Kraft be­ rührt, daß die Berstscheibe aufgetrennt wird. Wenn ein Umstülpen ohne Einschneiden stattfindet, kann in dem zu schützenden Behälter oder sonstigen System ein ge­ fährlicher Überdruck entstehen, bevor die Berstscheibe birst.

Wie dem Fachmann wohl bekannt ist, muß eine Berstschei­ ben-Sicherheits-Armatur ganz allgemein so ausgelegt sein, daß die umgestülpte Berstscheibe spätestens bei einer Druckhöhe birst, die nicht höher als 1,5mal dem vorbestimmten Auslege-Berstdruck liegt, auch wenn ein früheres Umstülpen ohne Berührung der Schneideinrich­ tung erfolgt war. Der Grund hierfür ist, daß der vorbestimmte Auslege-Berstdruck auf einer Höhe liegt, die gleich oder in der Nähe des Arbeitsdruckes eines zu schützenden Behälters oder Systemes liegt. Ein der­ artiger Behälter oder ein solches System hält übli­ cherweise einen Höchstdruck aus, der 1,5mal dem Ar­ beisdruck entspricht. Dieser Höchstdruck ist zugleich der Prüfdruck. Sofern eine gewölbte Umstülp-Berstschei­ be vorzeitig umstülpt, aber von der Schneideinrichtung nicht aufgetrennt wird, ist bei einigen Anwendungsfäl­ len eine Druckhöhe erforderlich, die höher als der 1,5mal so hohe Auslege-Berstdruck liegt, um diese Berst­ scheibe zum Auftrennen und Bersten zu bringen. Somit können in dem zu schützenden Gefäß, Behälter, oder sonstigen System gefährliche Überdrücke auftreten.

Demnach ist es Aufgabe der Erfindung, die bekannte Sicherheits-Armatur in der Richtung fortzubilden, daß ein Ansprechen mit enger Toleranz bei der vorgegebenen Druckhöhe erfolgt. Die Lösung ist im Patentanspruch 1 definiert.

Hiernach weist die mit einer gewölbten Umstülp-Berst­ scheibe ausgestattete Sicherheits-Armatur zum Halten der Berstscheibe in einem Druckminderungsbereich wenig­ stens ein Stützteil auf, an dem eine Schneideinrich­ tung befestigt ist. In bezug auf die Berstscheibe ist die Schneideinrichtung so angeordnet, daß beim Umstül­ pen der Berstscheibe diese durch die Schneideinrich­ tung aufgetrennt wird. Diese Schneideinrichtung be­ steht aus mindestens drei Klingen-Stegen, deren innere Enden gegenseitig und deren äußere Enden an dem Stütz­ teil befestigt sind. Als wesentliches weist nun jedes dieser Klingen-Stege mindestens einen Bereich bzw. Ab­ schnitt auf, bei dem die Schneidkante von deren inne­ rem zu derem äußeren Ende zur Berstscheibe hin geneigt ist. Hierdurch wird beim Umstülpen die Berstscheibe durch die Schneidkanten der Klingen-Stege von vom Zen­ trum der Berstscheibe radial beabstandeten Punkten aus­ gehend bis zum Mittelpunkt der Berstscheibe fortschrei­ tend aufgetrennt.

Diese Maßnahmen erbringen den Vorteil, daß mit Sicher­ heit beim Umstülpen der Berstscheibe deren Auftrennung durch die Schneideinrichtung erfolgt. Auch im Falle eines früheren Umstülpens der Berstscheibe infolge von Beschädigungen der Berstscheibe bei deren Verarbei­ tung, Behandlung, Einbau oder dergleichen Fällen wird die Berstscheibe durch die Schneideinrichtung bei einem Fluid-Druck aufgetrennt, der keinesfalls höher als 1,5 mal der entwurfsmäßige Berstdruck liegt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 die Sicherheits-Armatur mit der gewölbten Um­ stülp-Berstscheibe im lotrechten Mittelquer­ schnitt,

Fig. 2 die Sicherheits-Armatur gemäß Fig. 1 im Hori­ zontalschnitt gemäß Schnittlinie 2-2 in Fig. 1,

Fig. 3 einen Querschnitt ähnlich Fig. 1, jedoch mit zum Teil umgestülpter und aufgetrennter Berst­ scheibe,

Fig. 4 einen Querschnitt ähnlich Fig. 1, jedoch mit vollständig umgestülpter und aufgetrennter Berstscheibe,

Fig. 5 eine zweite Formgestaltung der Sicherheits-Ar­ matur mit gewölbter Umstülp-Berstscheibe im lotrechten Mittelquerschnitt,

Fig. 6 eine dritte Formgestaltung der Sicherheits-Ar­ matur, im übrigen analog Fig. 1 und

Fig. 7 einen Horizontalschnitt der Sicherheits-Ar­ matur gemäß Schnittlinie 7-7 in Fig. 6.

Die in Fig. 1-4 dargestellte und allgemein mit 10 bezeichnete Sicherheits-Armatur beinhaltet eine gewölb­ te Umstülp-Berstscheibe 12 mit einem konkav-konvexen Bereich 14. Der Bereich 14 geht in einem verbindenden Übergang 18 in einen ebenen Ringflanschbereich 16 über. Der ebene Ringflanschbereich 16 ist zwischen kreisringförmigen Einlaß- und Auslaßstützteilen 20 und 22 gehalten. Die Stützteile können eine beliebige Formgestalt haben; sie sind in jedem Falle abgedichtet zwischen einander zugeordneten Schraub-Flanschen oder in eine andere Befestigungseinrichtung eingespannt (nicht dargestellt). In Abhängigkeit vom jeweiligen Anwen­ dungsfall bzw. der Einbauart der Sicherheits-Armatur 10 kann alternativ das Einlaß-Stützteil 20 auch entfal­ len.

Verbunden mit dem Auslaß-Stützteil 22 und innerhalb von dessen Innenbereich angeordnet ist eine Schneidein­ richtung 24 zum Auftrennen des konkav-konvexen Berei­ ches 14 der Berstscheibe 12 bei deren Umstülpen. Wie dargestellt beinhaltet die Schneideinrichtung 24 vier Klingen-Stege 26, die untereinander mit ihren inneren Enden 27 unter Bildung von rechten Winkeln sowie mit ihren äußeren Enden 29 mit der Innenfläche des kreis­ ringförmigen Stützteiles 22 z. B. mittels Schweißung verbunden sind. Die Schneideinrichtung 24 kann wunsch­ gemäß auch aus drei Klingen-Stegen 26 oder auch aus mehr als vier Klingen-Stegen 26 gebildet sein.

Jeder der Klinen-Stege 26 weist eine scharfe, zur Berstscheibe 12 hinweisende Schneidkante 28 auf. We­ sentlich ist nun, daß wenigstens gewisse Bereiche der Klingen-Stege 26 von deren inneren Enden 27 aus zu deren äußeren Enden 29 hin in Richtung der Berstschei­ be 12 hingeneigt sind. Außerdem ragen vorteilhafterwei­ se Spitzen 28 A der Schneidkante 28 der Klingen-Ste­ ge 26 bei deren äußeren Enden 29 in Richtung zur Berstscheibe 12 hin um ein gewisses Maß über die Ebene hinaus, welche durch denjenigen Ringflanschbereich 16 bestimmt ist, der von dem kreisringförmigen Stützteil 20 gehalten wird.

Sobald der auf die konvexe Seite der gewölbten Um­ stülp-Berstscheibe 12 ausgeübte Fluid-Druck den be­ stimmten Auslege-Berstdruck erreicht oder wenn die Berstscheibe 12 infolge von einer Beschädigung oder aus anderen Gründen bei einer niedrigeren Druckhöhe sich umstülpt, setzt der Umstülpvorgang bei oder in der Nähe des verbindenden Überganges 18 der Berstschei­ be 12 ein und setzt sich bis zur Mitte des konkav-kon­ vexen Bereiches fort. Das heißt, der konkav-konvexe Bereich 14 "rollt" vom verbindenden Übergang aus nach innen in die aus Fig. 3 ersichtliche umgestülpte Formgestalt. Da die Spitzen 28 A der Schneidkanten 28 der Klin­ gen-Stege 26 bei ihren Enden 29 nicht nur zur Berst­ scheibe 12 hinweisen, sondern auch noch über die Ebene hinausragen, welche durch die Seite des ebenen Ring­ flanschbereiches 16 bestimmt ist, die vom Stützteil 20 hinwegweist, wenn ein vollständiges oder teilweises Umstülpen des konkav-konvexen Bereiches 14 stattfin­ det, wird der konkav-konvexe Bereich von einem oder auch von mehreren der hervorragenden Spitzen 28 A durchstoßen. Dieses seitliche Durchstoßen der Berst­ scheibe 12 stellt sicher, daß die Berstscheibe 12 nicht umstülpt, ohne durchstoßen oder wenigstens ange­ schnitten worden zu sein.

Nachdem der konkav-konvexe Bereich sich umstülpte und durchstoßen wurde, wird die Berstscheibe gemäß Fig. 4 durch die Schneidkanten 28 von den Seiten des Umstülp­ bereiches her fortlaufend bis zur Mitte hin aufge­ trennt. Hierbei wird der Umstülpbereich in den Innenbe­ reich des kreisringförmigen Stützteiles 22 in vier Sektoren blütenblattartig hineingefaltet.

Das in Fig. 5 dargestellte und allgemein mit 30 be­ zeichnete zweite Beispiel der Sicherheits-Armatur mit einer gewölbten Umstülp-Berstscheibe ähnelt zunächst der Armatur 10 und beinhaltet eine gewölbte Umstülp- Berstscheibe 32. Deren konkav-konvexer Bereich 34 ist durch einen verbindenen Übergang 38 mit einem ebenen Ringflanschbereich 36 verbunden. Dieser Ringflanschbe­ reich 36 der Berstscheibe 32 ist zwischen kreisringför­ migen Einlaß- und Auslaß-Stützteilen 40 und 42 befe­ stigt. Im Innenraum des Auslaß-Stützteiles 42 ist eine Schneideinrichtung 44 befestigt. Diese besteht aus vier Klingen-Stegen 46, die zwischen sich jeweils rech­ te Winkel einschließen und Schneidkanten 48 aufweisen. Die Klingen-Stege 46 sind mit ihren inneren Enden 50 untereinander und mit ihren äußeren Enden 52 mit dem Stützteil 42 verbunden.

Die Schneidkanten 48 sind zur Berstscheibe 32 hin von den inneren Enden 50 aus zu den Scheitel-Abschnitten 54 zwischen den Enden 50 und 52 geneigt. Hingegen sind die Schneidkanten 48 von den Spitzen 54 bis zu den äußeren Enden 52 von der Berstscheibe 32 weg geneigt. Die Spitze 54 erstreckt sich durch die Ebene hindurch, die vom Ring­ flanschbereich 36 der Berstscheibe 32 bestimmt wird, der vom Stützteil 42 wegweist. Beim Umstülpen des konkav-konvexen Bereiches 34 der Berstscheibe 32 wird der Umstülpbereich unverzüglich von den Spitzen durch­ drungen.

Dadurch ist ein Durchdringen bzw. Aufschlitzen der Berstscheibe 32 bei deren Umstülpen sichergestellt, ohne daß dieser Vorgang vom Grund des Umstülpens oder der Art und Weise beeinflußt wäre, unter der das Umstülpen erfolgt.

In Fig. 6 und 7 ist ein drittes Ausführungsbeispiel einer allgemein mit 60 bezeichneten Sicherheits-Arma­ tur dargestellt, die ebenfalls eine gewölbte Umstülp- Berstscheibe 62 aufweist. Die Berstscheibe hat einen konkav-konvexen Bereich 64, der über einen verbinden­ den Übergang 68 mit einem ebenen Ringflanschbereich 66 verbunden ist. Der Ringflanschbereich 66 der Berst­ scheibe 62 ist zwischen kreisringförmigen Einlaß- und Auslaß-Stützteilen 70 und 72 fest gehalten. Im Inneren des Auslaß-Stützteiles 72 ist eine Schneideinrichtung 74 befestigt. Diese Schneideinrichtung 74 ist iden­ tisch mit der bereits beschriebenen Schneideinrich­ tung 24, jedoch mit dem Unterschied, daß die Schneid­ einrichtung in ihrer Mitte einen spitzen Dorn 76 bein­ haltet, der zur Berstscheibe 62 hinweist. Das heißt, die Schneideinrichtung 74 besteht aus vier Klingen-Stegen 78, deren innere Enden 80 unter Bildung von rechten Winkeln miteinander und deren äußere Enden 82 mit dem Stützteil 72 verbunden sind. Jeder der Klingen-Stege 78 weist eine Schneidkante 83 auf, die vom inneren Ende 80 aus zum äußeren Ende 82 hin zur Berstscheibe 62 hin geneigt ist. Außerdem haben die Schneidkanten der Klingen-Stege 78 an den äußeren Enden 82 Spitzen 84, welche in Richtung zur Berstscheibe 62 hin über die Ebene des Ringflanschbereiches 66 hinausragen, die vom kreisringförmigen Stützteil 72 wegweist. Bei den inneren Enden der Klingen-Stege 78 ist der spitze Dorn 76 mit der Schneideinrichtung 74 derart verbunden, daß seine herausragende Spitze zur Berstscheibe 62 hin­ weist.

Sobald der konkav-konvexe Bereich 64 der Berstscheibe 62 sich umstülpt, wird die Berstscheibe von den Spitzen 84 der Schneidkanten 83 durchstoßen, wie dies bereits in Verbindung mit der Schneideinrichtung 24 weiter oben erläutert wurde. Zusätzlich durchstößt jedoch der Dorn 76 die Berstscheibe 62 in der Mitte des konkav-konvexen Bereiches 64. Hierdurch wird zu­ sätzlich das Auftrennen der Berstscheibe 62 unabhängig von der Ursache sichergestelt, welche das Umstülpen der Berstscheibe veranlaßt hat.

Bei allen beschriebenen Beispielen liegen zweckmäßiger­ weise Dichtungen zwischen den ebenen Ringflanschberei­ chen der Berstscheiben und deren zugehörigen Stütztei­ len, so daß eine Fluid-dichte Abdichtung bewirkt ist. Unabhängig davon, ob Dichtungen angewandt werden oder nicht, ragen in jedem Falle Abschnitte der Schneidkan­ ten über die Ebene des Ringflanschbereiches in Rich­ rung zur Berstscheibe hin soweit hinaus, daß unter allen Umständen ein Anschneiden der Berstscheibe auch bei nur teilweisem Umstülpen der Scheibe eingeleitet wird.

Claims (6)

1. Sicherheits-Armatur mit

• - einer gewölbten Umstülp-Berstscheibe (12, 32, 62), die einen konkav-konvex gewölbten Abschnitt (14, 34, 64) aufweist, der mit einem ebenen Ring­ flanschbereich (16, 36, 66) über einen verbindenden Übergang (18, 38, 68) verbunden ist,
• - wenigstens einem Stützteil (22, 42, 72) zum Halten der Berstscheibe in einem Überdruck-Auslaß-Be­ reich und
• - einer Schneideinrichtung (24, 44, 74),
  • -- die an dem Stützteil befestigt und gegenüber der Berstscheibe angeordnet ist,
  • -- die mindestens drei Klingen-Stege (26, 46, 78) mit scharfen Schneidkanten (28, 48, 83) auf­ weist, um beim Umstülpen der Berstscheibe die­ se aufzutrennen, und
  • -- wobei die Klingen-Stege mit ihren inneren En­ den (27, 50, 80) untereinander sowie mit ihren äußeren Enden (29, 52, 82) mit dem Stützteil ver­ bunden sind,

dadurch gekennzeichnet, daß bei jedem der Klingen-Stege (26, 46, 78) wenig­ stens ein Abschnitt der Schneidkanten (28, 48, 83) radial von innen nach außen derart zur Berstscheibe (12, 32, 62) hingeneigt verläuft, daß beim Umstülpen der Berstscheibe diese durch die Schneidkanten der Klingen-Stege von vom Zentrum der Berstscheibe ra­ dial beabstandeten Punkten aus fortschreitend zu deren Zentrum hin aufgetrennt wird.

2. Armatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneideinrichtung (24, 44, 74) vier, zwi­ schen sich jeweils rechte Winkel einschließende Klingen-Stege (26, 46, 78) aufweist.

3. Armatur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneideinrichtung (24, 44, 74) an ihren Schneidkanten (28, 48, 83) Spitzen (28 A, 54, 84) auf­ weist, die nahe bei dem verbindenden Übergang (18, 38, 68) angeordnet sind.

4. Armatur nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Spitzen (18 A, 54, 84) einer jeden der Schneidkanten (28, 48, 83) der Klingen-Stege in der Nähe des verbindenden Überganges der Berstscheibe zum konkav-konvexen Bereich der Berstscheibe hin über die Ebene des Ringflansches hinaus erstrecken.

5. Armatur nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneideinrichtung ferner einen Dorn (76) aufweist, der mit der Schneideinrichtung an der Stelle verbunden ist, an der auch die inneren Enden (80) der Klingen-Stege (78) miteinander verbunden sind und der zur Berstscheibe (62) hinweisend so angeordnet ist, daß beim Umstülpen des konkav-kon­ vexen Bereiches (64) der Berstscheibe der Dorn die­ sen konkav-konvexen Bereich punktuell durchstößt.