DE3632988A1

DE3632988A1 - Sonde zur minderung von druckstosswirkungen im inneren eines hohlkoerpers

Info

Publication number: DE3632988A1
Application number: DE19863632988
Authority: DE
Inventors: Werner Dr Med Schubert
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-09-04
Filing date: 1986-09-29
Publication date: 1988-06-30

Description

Die Erfindung betrifft eine Sonde zur Minderung von Druck stoßwirkungen im Inneren eines Hohlkörpers wie Kessel, Rohre der Industrie, der Raumfahrt und/oder ähnlichen, anderen Vorrichtungen.

Zunehmend energiereiche Systeme finden Anwendung in der Raumfahrt oder der Kernenergieerzeugung. Dabei entstehende Druckstöße von innen in Tanks, Kesseln, Rohren, Leitungen verschiedener Art gilt es zur Verhütung von Berstungen und Unfällen zu vermeiden. Mit DE-P 36 30 057.8 wurde bereits über Sicherheitsvorrichtungen für innen durck stoßexponierte Hohlkörper berichtet. Im Patentanspruch 8 der genannten Patentschrift heißt es, daß gegen Druckstoß im Inneren von Hohlkörpern gaserfüllte Sonden als Sicher heitsvorrichtung benutzt werden können, die aus elasti schem Material und gasenthaltend, oder die auch aus Stahlblech bestehen mit vorgegebenen Schwachstellen, die im Moment des Druckstoßes einbrechen. Die Wirkung solcher Sonden, wie mit P 36 30 057.8 beschrieben, kann noch wesentlich verbessert werden.

Es gilt auf engstem Raum mit einer solchen Sonde, die in den zu schützenden Hohlkörper an geeigneter Stelle eingebracht/eingeschoben wird, ein Optimum an Druckstoßabsorption zu erreichen.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die weitere Ausgestaltung der Erfindung ist den Unteran sprüchen, der Zeichnung und deren Beschreibung zu ent nehmen.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen ins besondere darin, daß nun nicht mehr mit der herkömm lichen Berstungsscheibe nur rein mechanisch Druckstoß kräfte und dann in der Regel nur einmal leckschlagend aufgefangen werden,
wobei zudem der Nachteil besteht, daß das Füllgut des Hohlkörpers wie kontaminiertes Wasser sich in die Umgebung ergießt, sondern es können nun durch eine realtiv kleine in den Hohlkörper an geeigneter Stelle eingeschobene Sonde auch wiederholt Druckstöße und insbesondere die energiereichen Spitzen der Druckstöße ab/aufgefangen werden, ohne daß der Inhalt eines durckstoßexponierten Hohlkörpers nach außen gelangt oder die Umwelt belasten kann.

Es wird somit also in mehrfacher Hinsicht Vorsorge gegen entstehenden Schaden infolge Druckstoßes im Inneren eines Hohlkörpers getroffen.

Ein Maximum der Druckstoßabsorption in Verwendung einer solchen Sonde wird dadurch erreicht, daß in ihr mehrere druckstoßabsorbierende Bauelemente oder Stoffe wie kompremierbares Gas, Helium beispielsweise, enthalten sind, wobei auch bereits der Mantel der Sonde selbst elastisch nachgebend und mit besonderer Form bereits an der Druck stoßminderung beim Aufprall eines Druckstoßes/mehrerer Druckstöße beteiligt ist. Druckstoßabsorption durch Gaskompression ist nicht neu, aber es sind in der gleichen Sonde zudem noch weitere druckstoßmindernde Bauelemente vereinigt wie Stahlfedern, Schaumgummi, PVC-Fadengewirr; auch ein im Druckstoß nach hinten nachgebender Zylinder in der Sonde kann rohrbremsartig den Druckstoß im Inneren eines Hohlkörpers mindern. Die Gestaltung der Son denoberfläche hat zweckmäßigerweise bereits der Schwächung von auftreffenden Druckstoßwellen zu dienen. Die Sonden oberfläche hat rau, mit Höckerungen versehen zu sein, eine wellige Oberfläche circulär wie in der Längsrichtung ist günstig, wie auch zackige Vorsprünge nach außen auftreffende Druckstoßkräfte mit geringster zeitlicher Verzögerung verteilen, was in Bruchteilen einer Sekunde auch die Kraft der reflektierten Druckwelle eines auf Berstung beanspruchten Hohlkörper mindert.

Eine solche Sonde gegen Druckstoß im Inneren eines Hohl körpers hat also möglichst inhomogen aufgebaut zu sein und wie dargelegt verschiedenartige druckstoßabsor bierende Bauelemente zu enthalten, was desgleichen dahin wirkt, daß der in die Sonde auftreffende Druckstoß in unvorstellbar kurzer Zeit auch kräftemäßig zerlegt wird mit dem dringend benötigten Effekt der Druckstoß minderung gegen Berstung eines Kessels/Tank, Rohres. Die Herstellung solcher Sonden ist nicht aufwendig. Es lassen sich vor allem zwei Sondengruppen unterscheiden. Die eine besteht ganz überwieged aus sehr elastischem Material wie Gummi/Kunststoff/Teflon mit darin enthalten en zahlreichen Gasräumen, die gegen das Füllgut des auf Druckstoß beanspruchten Hohlkörpers durch einen Mantel meist aus der gleichen Substanz abgegrenzt sein müssen. Andere desgleichen in der Sonde vorhandene elastische Substanzen können Spiralfedern sein, des gleichen verformt im Druckstoß energieverschluckend. Die andere Gruppe der Sonden läßt mehr herkömmliche Schutzvorrichtungen erkennen beispielsweise mit einer Berstungsscheibe vorn an der im festen Rohr gashaltigen Sonde mit dem Vorteil, daß Füllgut in einem Hohlraum nach Druckstoß nicht nach außen entweichen und die Umwelt belasten kann. Eine andere Sonde dieses Typs hat rohr bremsenartigen Aufbau mit dem Zylinder zunächst vorn im desgleichen festen Rohr der Sonde, die wieder gashaltig zu sein hat; zusätzliche Federn in der Sonde werden ver mehrt Druckstoßkräfte im Augenblick des Druckstoßes durch Rücklauf des Zylinders nach hinten dadurch aufnehmen können, daß nun sowohl der Gasraum als auch die Federn wiederholt kompremiert werden in der Minderung der Druckstoß belastung eines Hohlraumes von innen.

Eine Berstungsplatte herkömmlicher Art kann aber auch auf ihrer Innenfläche gleichfalls zur Druckstoß minderung im Inneren eines Kessels oder eines anderen Hohlkörpers ein druckstoßaufnehmendes Polster sonden förmig und sondenartig mit Gas und Federn zur Druck stoßabsorption aufweisen. Bei dieser nochmals ver stärkenden Sicherheitsvorrichtung gegen höheren Druck stoß im Inneren eines Hohlkörpers tritt verständlicher weise die Berstungsscheibe zuletzt in Funktion, indem sie erst dann birst, wenn vordem das der Berstungs platte vorgesetzte Polster der beschriebenen Sonde in starken Maße komprimiert worden ist. Anders ausgedrückt:

Berstungsplatten, die bei sonst gleicher Druckstoßbe anspruchung ohne das vorgeschaltete Sondenpolster bersten würden, bleiben nun noch intakt wie auch entsprechend die Wandung des zugehörigen Hohlkörpers.

Die vorn in der Sonde durch einen Stempel vorgebrachte Berstungsscheibe kann nach Bruch derselben durch einen Druckstoß im Inneren eines Kessels wieder herausgenommen werden nach Öffnung des hinten in der Sonde vorhandenen Verschlusses.

Nach dem durch die Sonde begrenzten Störfall, da kein Füllgut des Kessels heraus kann und die Umwelt belastet, kann nun ohne weiteres eine neue Berstungsscheibe durch das zylindrische Rohr der gleichen Sonde in den vorderen Teil der Sonde und damit in den inneren Raum des druck stoßexponierten Hohlkörper zur weiteren Absicherung hineingebracht werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in der Zeich nung dargestellt und im folgenden näher beschrieben.

Es zeigt

Fig. 1 die Wandung (1) des gegen Druckstoß von innen zu schützenden Hohlkörpers, im Längsschnitt die in die Wandung (1) von außen einge brachte Sonde (2) mit ihrem hinteren festen katuschen artigen Teil (2 a), den elastischen nicht eigentlich zylindrischen Mantel der Sonde (2 b), den hinteren Verschluß der Sonde (3), den elastisch bei Druckstoß im Inneren des Hohlkörpers (1) nach gebenden Inhalt der Sonde mit der Gasfüllung (4) wie Helium, zudem langschraubige Spiralfedern (5) in der Sonde bzw. im zugleich kompremierbaren Gasraum (4) und eine Druckleitung (6) mit Pumpe (P) für Gas am/im hinteren Teil der Sonde gegen Druckstoßwirkung in einem Hohlkörpr mit der Wandung (1).

Fig. 2 den Längsschnit durch eine vorn elastische Sonde (2 a bzw. 2 b), die in die Wandung (1) eines gegen Druckstoß von innen zu schützenden Hohlkörpers eingeschraubt ist, den hinteren Verschluß (3) der Sonde, den elastischen Mantel (2 b) der Sonde, darin die elastische Substanz (7) wie Gummi mit zahlreichen in der Gummimasse verteilt vor handenen Gasräumen (4).

Fig. 3 den gleichen Sondenaufbau wie in Fig. 2, aber als Füllung der Sonde (2) Gas wie Helium mit einem Gewirr PVC-elastischer Fasern (8), wodurch ein in starkem Maße elastisch wirkendes Polster im Inneren der Sonde (2) vor handen ist.

Fig. 4 den Längsschnitt durch eine Sonde (2) mit einer in nen rohrbremsenartigen Vorrichtung, vorn den Zylinder (9), dessen Rücklauf einerseits durch eine Feder (5), zudem durch den zunehmend komprimierten Gasgehalt (4) gebremst wird, energieverschluckend.

Fig. 5 die Sonde (2), deren Körper fest eingefügt ist in die Wandung (1) des druckstoßexponierten Hohlkörpers mit dem Verschluß (3), der an der Vorderfläche einen Stempel (11) trägt für eine frontal in der Sonde (2) vor handene Berstungsplatte (10), hinter der Berstungsplatte (10) befindet sich sondengemäß der gashaltige und damit leicht kompremierbare Raum (4) der mit der Druckleitung (6) nach außen zu einer Pumpe (P) in Verbindung steht, so daß verschiedene Gasdrucke in der Sonde (2) hergestellt werden können.

Fig. 6 zeigt eine Berstungsplatte (10) außen über einer Wanddurchbrechung eines druckstoßexponierten Hohlkörpers (1) mit einer auf der Innenfläche der Berstungsplatte (10) auf gesetzten, gegen Druckstoß gerichteten Sonde (2), wobei diese Sonde (2) zur Kompression und Druckstoßminderung im Inneren eines Kessels Gas wie Helium (4) enthält wie auch in Verstärkung der Druckstoßabsorption Federn (5). Der Gasraum der Sonde (2) steht über die Leitung (6) mit einer Pumpe (P) in Verbindung, so daß variable Drucke in der Sonde (2) hergestellt werden können.

Legende 1 - Wandung eines druckstoßexponierten Hohlkörpers
2 - Sonde gegen Druckstoß
3 - 2 a hinterer fester, einschraubbarer Teil der Sonde
2 b - elastischer vorderer Teil der Sonde
3 - Verschluß des hinteren Teils der Sonde
4 - Gasraum im Inneren der Sonde
5 - langschraubige Spiralfedern
6 - Druckleitung für Gas wie Helium mit der Pumpe (P)
7 - elastische Substanz wie Gummi, Kunststoff wie Teflon
8 - Gewirr von elastischen Kunststoffasern wie PVC- Fasern
9 - Zylinder in sonst starrer Sonde, im festen Rohr rohrbremsartig
10 - Berstungsscheibe in einer Sonde gegen Druckstoß im Inneren eines Hohlkörpers
11 - Stempel in Verbindung mit der Vorderfläche des Verschluß (3) der Sonde (2)

Claims

1. Sonde zur Minderung von Druckstoßwirkungen im Inneren eines Hohlkörpers wie Kessel, Tank, Rohr der Industrie, Raumfahrt oder einer ähnlichen innen hohlen Vorrich tung, dadurch gekennzeichnet,
daß die Sonde mehrere für Druckstoßabsorption geeignete Bauelemente enthält/vereinigt, zum Teil von außen aus tauschbar,
daß zum Auffangen von Druckstößen in der Sonde Gas wie Helium vorhanden ist,
daß das Gas in der Sonde einen einheitlichen Raum bildet oder aus zahlreichen Gasblasen, beispielsweise in elasti scher Substanz wie Gummi eingebettet, besteht,
daß zudem durch in der Sonde zugleich vorhandene Federn mechanisch Druckstoßenergie gebunden und sich bei inhomo genen Sondenaufbau zeitlich eine partiell verzögerte Druckwellenreflexion ergibt, so daß im Inneren eines gegen Berstung zu schützenden Hohlkörpers sowohl die Aufprall kräfte von Druckstößen als auch die reflektierten Druck wellen gemindert sind.

2. Sonde zur Minderung von Druckstoßwirkungen im Inneren eines Hohlkörpers nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel der Sonde aus Teflon oder einem anderen hitzebeständigen Werkstoff besteht mit mehr oder weniger elastischer Eigenschaft.

3. Sonde zur Minderung von Druckstoßwirkungen im Inneren eines Hohlkörpers nach Patentanspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde aus festem Material wie einem Stahlrohr zum großen Teil besteht.

4. Sonde zur Minderung von Druckstoßwirkungen im Inneren eines Hohlkörpers nach Patentanspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel einer Sonde auf dem Querschnitt eine wellige Form aufweist.

5. Sonde zur Minderung von Druckstoßwirkungen im Inneren eines Hohlkörpers nach Patentanspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel einer Sonde auf dem Querschnitt nach außen gerichtete Vorsprünge aufweist, wobei sich auch annähernd sternförmige Formen des Mantels der Sonde ergeben können.

6. Sonde zur Minderung von Druckstoßwirkung im Inneren eines Hohlkörpers nach Patentanspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel der Sonde auch in der Längsrichtung wellig gestaltet ist oder in der Längsrichtung außen Vorsprünge morgensternförmig aufweist.

7. Sonde zur Minderung von Druckstoßwirkung im Inneren eines Hohlkörpers nach Patentanspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der hintere, äußere Teil der Sonde bei obengenannter Verformung des vorderen Teils der Sonde zylindrisch ist.

8. Sonde zur Minderung von Druckstoßwirkung im Inneren eines Hohlkörpers nach Patentanspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß außen auf dem zylindrischen Teil der Sonde ein Gewinde vorhanden ist, um die Sonde fest in die Wandung eines gegen Berstung zu schützenden Hohlkörpers einzuschrauben.

9. Sonde zur Minderung von Druckstoßwirkung im Inneren eines Hohlkörpers nach Patentanspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die hintere in der Regel zylindrische Öffnung der Sonde fest beispielsweise durch einen Schraubverschluß ver schlossen werden kann.

10. Sonde zur Minderung von Druckstoßwirkung im Inneren eines Hohlkörpers nach Patentanspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde innen bereits im Patentanspruch 1 darge legten Gasraum ein PVC-Schlingengewirr temperaturunempfind lich enthält polsterartig in Verstärkung der Gesamtdruck stoßabsorption.

11. Sonde zur Minderung von Druckstoßwirkung im Inneren eines Hohlkörpers nach Patentanspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde im wesentlichen aus Schaumgummi oder schaum gummiartiger Substanz besteht, wobei auch neue elastisch nachgebende Kunststoffe verwendet werden können.

12. Sonde zur Minderung von Druckstoßwirkung im Inneren eines Hohlkörpers nach Patentanspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die zahlreichen im Schaumgummi oder in Kunststoff vor handenen Gasräume durch einen zylindrischen Mantel um/abge schlossen werden, der aus dem gleichen elastischen Material wie Gummi/Kunststoff besteht, das auch die zahlreichen Gas hohlräume der Sonde innen umgibt.

13. Sonde zur Minderung von Druckstoßwirkung im Inneren eines Hohlkörpers nach Patentanspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß im gaserfüllten inneren Hohlraum einer Sonde sich lang schraubige Spiralfedern befinden, so daß die gesamte Sonde auch mit ihren abdichtenden Mantel druckstoßelongiert wird.

14. Sonde zur Minderung von Druckstoßwirkung im Inneren eines Hohlkörpers nach Patentanspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß bei festem rohrartigen Mantel der Sonde die vordere Öffnung eine Berstungsplatte besitzt.

15. Sonde zur Minderung von Druckstoßwirkung im Inneren eines Hohlkörpers nach Patentanspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß im vorderen Teil einer aus festen Material bestehenden und innen zylindrischen Sonde ein Zylinder vorhanden ist als vorderer Abschluß des Gasraums dieser Sonde und im Gasraum der Sonde zusätzlich eine Feder rückstoßdämpf end vorhanden ist rohrbremsenartig.

16. Sonde zur Minderung der Druckstoßwirkungen im Inneren eines Hohlkörpers nach Patentanspruch 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß auch noch andere geeignete Werkstoffe zur Druckstoß minderung in die Sonde eines dadurch gegen Druckstoß zu schützenden Hohlkörpers vorhanden sind.

17. Sonde zur Minderung von Druckstoßwirkungen im Inneren eines Hohlkörpers nach Patentanspruch 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasraum im Inneren der Sonde über den äußeren festen Teil der Sonde in Verbindung steht mit einer Druckleitung und einer Pumpe, so daß die Gasdrucke im Inneren der Sonde variiert werden können.

18. Sonde zur Minderung von Druckstoßwirkungen im Inneren eines Hohlkörpers nach Patentanspruch 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß, insbesondere wenn höhere Temperaturen im druckstoß exponierten Hohlkörper zu erwarten sind, ein Überdruck ventil außen an der Sonde vorhanden ist, um zu vermeiden, daß sich im Inneren der Sonde höhere Gadrucke ausbilden, was den Schutz gegen Druckstoß mindert.

19. Sonde zur Minderung von Druckstoßwirkungen im Inneren eines Hohlkörpers nach Patentanspruch 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der elastische Mantel einer Sonde, der beispielsweise aus Gummi besteht, in dieser Substanz eingelagert bzw. von der gleichen Substanz wie Gummi umschlossen lang schraubige Spiralfedern enthält.

20. Sonde zur Minderung der Druckstoßwirkungen im Inneren eines Hohlkörpers nach Patentanspruch 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren der Sonde im Schaugummi oder in einer an dern/ähnlichen elastischen Substanz eingeschlossen vorhan den sind langschraubige Spiralen zusätzlich zur Druckstoß dämpfung.

21. Sonde zur Minderung von Druckstoßwirkungen im Inneren eines Hohlkörpers nach Patentanspruch 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Sonden auch verschiedenen Typs als Sicherheits vorrichtung an geeigneter Stelle in/an einen auf Druckstoß exponierten Hohlkörper eingesetzt/verwendet werden.

22. Sonde zur Minderung von Druckstoßwirkungen im Inneren eines Hohlkörpers nach Patentanspruch 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß eine Berstungsscheibe die Basis für die Sonde als zu sätzliche Sicherheitsvorrichtung im Inneren eines auf Druckstoß exponierten Hohlkörpers bildet in weiterer Ab sicherung eines auf Druckstoß exponierten Hohlkörpers gegen Berstung.

23. Sonde zur Minderung von Druckstoßwirkungen im Inneren eines Hohlkörpers nach Patentanspruch 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß Schutzpolster sondenartig auf der Innenfläche einer Berstungsplatte vorhanden sind.

24. Sonde zur Minderung von Druckstoßwirkungen im Inneren eines Hohlkörpers nach Patentanspruch 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß solche Schutzpolster sondenartig den gleichen und dabei verschiedenartigen Aufbau haben, aus den gleichen Bau- Formelementen bestehen wie in den vorstehenden Patentan sprüchen beschrieben.

25. Sonde zur Minderung von Druckstoßwirkungen im Inneren eines Hohlkörpers nach Patentanspruch 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzpolster auf der Innenfläche der Berstungs scheibe Pilzform haben und die seitlichen Teile des pilz förmigen Polsters gegen Druckstoß im Inneren eines Hohl körpers über die innere Seitenkante der Berstungsplatte herüberragen.

26. Sonde zur Minderung von Druckstoßwirkungen im Inneren eines Hohlkörpers nach Patentanspruch 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß als Sonde auch ein flexibler beispielsweise temperatur unempfindlicher Schlauch aus Teflon benutzt wird durch den flexibel ein Zylinder oder eine Berstungsscheibe nach vorn in die Sonde gegeben wird nach Öffnung des hinteren Ver schlusses der Sonde.

27. Sonde zur Minderung von Druckstoßwirkungen im Inneren eines Hohlkörpers nach Patentanspruch 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlauch für die druckstoßabsorbierende Sonde zumindest in Teilen durch in der Wandung eingelagerte Rippen wie Stahlringe gegen Druckstoß von außen versteift ist.