DE3917732C2 - Umkehrberstscheibe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Umkehrberstscheibe nach dem Oberbe­ griff des Patentanspruches 1. Besonders, aber nicht ausschließ­ lich bezieht sie sich auf Umkehrberstscheiben mit umgekehrter Ausbeulung, die sich besonders bei niedrigen Drücken umkehren, aber dennoch in der Lage sind, einen Kennzeichnungsanhänger an der Scheibe zu haben.

Umkehrausbeulscheiben sind allgemein bekannt, und es wurden bestimmte Umkehrausbeulscheiben hergestellt, die in der Lage sind, sich bei niedrigen Drücken umzukehren, während sie gleichzeitig Arbeitsdrücke aushalten können, die sehr nahe an ihrer bestimmten Niederdruckumkehrung liegen. Ein Beispiel einer solchen Umkehrausbeulscheibe ist in den GB-PSen 1 355 486 und 1 444 206 beschrieben sind.

Obwohl diese Scheiben sehr zufriedenstellend arbeiten, ist es nicht die gegenwärtige Praxis, die Scheiben selbst mit einem Anhänger zu versehen, da die Scheiben vollständig aus ihren Haltern beim Bersten freigegeben werden. Weil diese Scheibe vollständig aus ihren Haltern freigegeben werden, ist es ferner notwendig, die Scheiben stromabwärts aufzufangen, wenn die Scheiben stromabwärts von der Scheibe liegende Ausrüstungsteile beschädigen könnten.

Die DE 35 32 395 A1 offenbart eine Umkehrberstscheibe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Die DE 35 32 395 A1 offenbart Ausführungsbeispiele von einer Berstscheibe 19 mit einem Ringbund 22, der eine mittige kegel­ stumpfförmige Delle 14 umschließt. Die Delle 24 weist einen Kegelstumpfmantel 27 und eine Deckfläche 29 auf. In der Deck­ fläche 29 ist eine bogenförmige Kerblinie 26 ausgebildet. Übersteigt der auf die Berstscheibe wirkende Druck einen bestimmten Wert, stülpt sich der Kegelstumpfmantel 27 in die entgegengesetzte Richtung um und ein Ausblaseabschnitt 28 der Deckfläche 29 reißt entlang der Kerblinie 26 ab.

Diese bekannte Berstscheibe hat den Nachteil, daß der Berst­ druck, verglichen mit dem Arbeitsdruck, sehr hoch ist, da zunächst eine kegelstumpfförmige Delle umgestülpt werden muß, damit der Ausblaseabschnitt abreißen kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Berst­ scheibe gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 bereitzustellen, die bei einem Druck berstet, welcher nahe beim Arbeitsdruck liegt.

Diese Aufgabe wird mit einer Umkehrberstscheibe mit den Merk­ malen des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung wird nun anhand von verschiedenen Ausführungsbei­ spielen mit Bezug auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 und 2 eine Draufsicht bzw. einen Querschnitt einer vorbekannten Scheibe,

Fig. 3 und 4 eine typische Draufsicht und einen Querschnitt einer Scheibe nach der Erfindung,

Fig. 5 einen Teilquerschnitt einer alternativen Form einer Scheibe und Rille,

Fig. 6 und 7 eine Draufsicht bzw. eine Seitenan­ sicht einer alternativen Form einer Scheibe,

Fig. 8 eine Draufsicht auf eine weitere alter­ native Form einer Scheibe und

Fig. 9 bis 16 Draufsichten auf alternative Wölbungs- und Rillenanordnungen.

In Fig. 1 ist eine Draufsicht einer typischen Umkehrausbeul­ scheibe mit einem zentralen gewölbten Teil 1 und einem damit einstückigen äußeren Umfangsflansch 2 gezeigt. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, ist der gewölbte Teil 1 mit dem Flansch 2 durch einen relativ scharfen Übergangsbereich 3 verbunden. Wenn die Scheibe im Umkehrausbeulbetrieb eingesetzt wird, wird Druck in Richtung des Pfeiles 4 angelegt. Der Anhänger kann mit dem Umfangsflansch wie bei 5 verbunden werden, um die Scheibe zu kennzeichnen. Der Anhänger kann exzentrisch angeordnet werden, so daß die Scheibe nur mit der richtigen Seite nach oben einge­ baut werden kann.

Obwohl die einfachen Umkehrausbeulscheiben, wie sie in den Fig. 1 und 2 gezeigt sind, zufriedenstellend arbeiten, sind sie oft nicht in der Lage, sich ausreichend umzukehren, um bei einem sehr niedrigen Druck zu öffnen. Es muß hervorgehoben wer­ den, daß es bei jeder Berstscheibe in der Praxis erwünscht ist, daß die Scheibe einen vorbestimmten Druck für den normalen Be­ trieb aushalten sollte, der natürlich unter dem Druck sein muß, bei dem die Scheibe nachgibt. Es ist auch erwünscht, daß der Druck, bei dem die Scheibe nachgeben sollte, so nah wie möglich an dem normalen Arbeitsdruck ist. Wenn somit eine Scheibe in der Lage wäre, bei 4 bar nachzugeben, wäre es nicht sehr befrie­ digend, wenn ihr maximaler Arbeitsdruck nur 1 bar wäre. Idialer­ weise sollte der Betriebsdruck bis zu 90% des festgelegten Berstdruckes sein, und ein Betriebsdruck, der innerhalb von 5% eines Toleranzbereiches für den festgelegten Berstdruck liegt, wäre noch besser. Wenn somit der festgelegte Berstdruck z. B. 10 bar ist, wäre bei solchen Einheiten normalerweise eine Tole­ ranz von 5%, so daß sie alle innerhalb eines Bereiches von 9,5 bis 10,5 bar bersten würden. Weil die Scheiben eine Herstel­ lungstoleranz von 5% neben einer Konstruktionstoleranz von 5% haben, muß der maximale Arbeitsdruck in der Praxis diese beiden Toleranzen berücksichtigen, und deshalb ist der maximale Arbeitsdruck 95% mal 95%, d. h. ungefähr 90% der nominalen Berstdruckbemessung.

Bei dem in den Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsbei­ spiel der Erfindung beinhaltet die Berstscheibe mit Umkehraus­ beulung einen zentralen gewölbten Teil 6, der von einem damit einstückigen Umfangsflansch 7 umgeben ist. Eine kreisförmige Rille 8 ist in dem ebenen Teil des Flansches auf einem Bogen von ungefähr 270° vorgesehen. Der gewölbte Teil 6 ist in der Mitte des Flansches und der Rille 8 angeordnet, aber anstatt einen vollständigen Kreis in der Draufsicht zu bilden, wie der gewölbte Teil 1, trifft der gewölbte Teil 6 mit dem ebenen Teil des Flansches in geraden Kanten wie bei 9, 10 und 11 zusammen. Der restliche Übergangsbereich 12 ist innerhalb der Rille 8 und liegt auf einem Kreis. Es ist daher aus Fig. 3 ersichtlich, daß der Übergangsbereich drei gerade Abschnitte 9, 10, 11 bein­ haltet und der Rest auf einem Kreis liegt.

Die Rille 8 wird durch Einpressen eines geeigneten festen Werk­ zeuges in das Metall des Flansches gemacht, und der gewölbte Teil 6 wird durch Innendruck, der in ein geeignetes Werkzeug wirkt, auf eine an sich bekannte Weise gebildet.

Es wurde festgestellt, daß die geraden Kanten 9, 10 und 11 zu einem Berstdruck führen, der viel niedriger ist, als wenn solche geraden Kanten nicht vorhanden wären. Die Rille 8 stellt sicher, daß der zentrale gewölbte Teil von dem Umfangsflansch abreißt. Wenn eine vollständige Entfernung des gewölbten Teiles gefordert wird, ist die Rille 8 ein vollständiger Kreis. Wenn jedoch gefordert wird, daß der gewölbte Teil an dem Umfangs­ flansch beim Öffnen zurückgehalten wird, wird die Rille in einem Bereich beendet, wie gezeigt.

Es wurde festgestellt, daß die gerade Kante 9 das Ausbeulen der Scheibe auslöst und daß die Beule dann von der Stelle der gera­ den Kante 9 über die Scheibe wandert, so daß die Scheibe vor­ zugsweise damit beginnt, sich an einem Punkt 13 zu öffnen, der genau gegenüber der Sehne 9 ist.

Die Rille 8 kann auf der Druckseite der Scheibe, wie in Fig. 4 gezeigt, vorgesehen sein, oder sie kann auf der entgegengesetz­ ten Seite, wie bei 14 in Fig. 5, vorgesehen sein. Hierdurch wird sichergestellt, daß die Rille von der Quelle des unter Druck stehenden Materials entfernt ist, was im Falle von korro­ siven Druckmedien von Vorteil sein kann.

Um die Klappbewegung des freigegebenen Teiles der Scheibe zu unterstützen, kann die Umfangsrille 8 Teile 15, 16 aufweisen, die sich von der Rille wegerstrecken, um die Klappbewegung zu fördern.

Das Profil der Wölbung ist in den Fig. 6 und 7 deutlicher gezeigt, bei denen der Flansch 17 eine Rille 18 beinhaltet und bei denen drei kleinere abgeflachte Teile 19, 20, 21 und ein größerer mit einer geraden Kante versehener Bereich 22 vorge­ sehen sind. Fig. 7 zeigt ein Profil der Scheibe, die in Fig. 6 dargestellt ist, und es ist ersichtlich, daß ein Anhänger 23 leicht an der Scheibe befestigt werden kann.

Alternative Profilformen sind in den Fig. 9 bis 16 darge­ stellt, und es ist ersichtlich, daß zahlreiche Kombinationen möglich sind. In allen Fällen zeigen die Fig. 9 bis 16 nur die äußere Umfangsrille 24 und das innere Profil der Wölbung mit geraden Kanten, wo erforderlich. In allen Fällen ist ein damit einstückiger Umfangsflansch vorgesehen. Der gewölbte Teil kann 8 regelmäßige Seiten (Fig. 14) oder 16 Seiten (Fig. 15) mit sich abwechselnden geraden und gebogenen Seiten, oder 14 Seiten -7 gekrümmt, 6 kurze gerade und 1 lange gerade ( Fig. 16) oder irgendeine andere geeignete Kombination haben. Der gewölbte Teil kann mit Kerben oder anderen Schwächungszonen, falls erforderlich, versehen sein.

Es wird hervorgehoben, daß die geraden Linien am Rand der Wöl­ bung nicht genau gerade sein brauchen. Sie können zweckmäßiger­ weise so sein, sie können aber auch nur im wesentlichen gerade sein und können Bogen auf sehr großen Durchmesserkreisen im Vergleich zu dem Durchmesser des Umfanges der Wölbung oder des Flansches sein.

Bei Versuchen, die mit einer Scheibe, wie sie im wesentlichen in den Fig. 6 und 7 dargestellt ist, durchgeführt wurden, wurden die folgenden Ergebnisse erhalten:

Verwendung einer Nickelfolie in zwei Fällen

• 1. Umkehrdruck einer typischen kreisförmigen Scheibe, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist, bei einer nominellen Bohrung von 80 mm
  • a) bei der gleichen Wölbungshöhe wie bei der erfindungs­ gemäßen Scheibe, die in den Fig. 6 und 7 gezeigt ist, - Umkehrdruck = 3,24 bar
  • b) beim gleichen Verhältnis des Tiefziehherstellungsdruckes zu Berstdruck der Folie, wie bei der erfindungsgemäßen Scheibe, die in den Fig. 6 und 7 gezeigt ist, - Umkehrdruck = 3,80 bar
    Umkehrdruck der erfindungsgemäßen Scheibe, die in den Fig. 6 und 7 dargestellt ist, = 0,76 bar - eine Verminderung von mindestens 76%.
• 2. Bei einer nominellen Bohrung von 50 mm, wobei die anderen Faktoren die gleichen sind, für die in Fig. 1 gezeigte Scheibe
  • a) Umkehrdruck bei der gleichen Wölbungshöhe - 2,48 bar
  • b) Umkehrdruck beim gleichen Tiefziehverhältnis - 3,17 bar
    Umkehrdruck der erfindungsgemäßen Scheibe - 1,38 bar - eine Verminderung von mindestens 44%

Bei einer weiteren Serie von Versuchen mit verschiedenen Ma­ terialien

Die Ergebnisse von Maxivent-Scheiben, die unter Verwendung der gleichen Materialien und Tiefziehbedingungen hergestellt wurden, zeigen:

Claims (9)

1. Umkehrberstscheibe mit einem gewölbten Teil (6), einem damit einstückig verbundenen, den gewölbten Teil (6) umgebenden, im wesentlichen ebenen Umfangsflansch (7), wobei eine Rille (8) in dem Umfangsflansch (7) um minde­ stens einen Teil des gewölbten Teils (6) verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß der gewölbte Teil (6) mindestens eine im wesentlichen gerade Kante (9) aufweist, an der er mit der Ebene des Umfangsflansches (7) zusammentrifft, und dort keine Rille (8) verläuft.

2. Umkehrberstscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rille (8) Teil eines Kreises ist.

3. Umkehrberstscheibe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rille (8) im wesentlichen parallel zu der Kante des gewölbten Teiles (6) verläuft, wobei der gewölbte Teil (6) in der Mitte des Kreises angeordnet ist.

4. Umkehrberstscheibe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gerade Kante (9) eine Sehne innerhalb des Kreises ist, auf dem die Rille (8) liegt.

5. Umkehrberstscheibe nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mehr als eine gerade Kante vorhanden ist, wobei die zwei oder mehr geraden Kanten sich schneidende Sehnen bilden.

6. Umkehrberstscheibe nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Sehne (22) länger als die andere oder anderen (19, 20, 21) ist.

7. Umkehrberstscheibe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß neben der längsten Sehne keine Rille verläuft.

8. Umkehrberstscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rille auf der konvexen Seite der Scheibe ist.

9. Umkehrberstscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rille auf der konkaven Seite der Scheibe ist.