DE1242070B - Overpressure safety arrangement with high tightness for pressure systems - Google Patents

Description

Überdrucksicherheitsanordnung hoher Dichtigkeit für Drucksysteme Die Erfindung betrifft eine überdrucksicherheitsanordnung hoher Dichtigkeit für Drucksysteme, die eine vom abzusichernden Druck entlastete Berstscheibe und ein der Berstscheibe nachgeschaltetes Sicherheitsventil aufweist. Sie ist besonders geeignet für Drucksysteme, die gas- oder dampfförmige Medien mit gefährlichen Eigenschaften, wie Giftigkeit, Radioaktivität, enthalten, oder solche Medien, die besonders wertvoll sind und daher nicht verlorengehen oder durch Eindringen fremder Stoffe nicht verunreinigt werden dürfen.Overpressure safety arrangement of high tightness for printing systems The The invention relates to an overpressure safety arrangement of high tightness for printing systems, one of the rupture discs relieved of the pressure to be protected and one of the rupture disc has downstream safety valve. It is particularly suitable for printing systems, the gaseous or vaporous media with dangerous properties, such as toxicity, Contain radioactivity, or those media that are particularly valuable and therefore are not lost or contaminated by the ingress of foreign substances to be allowed to.

Es ist bekannt, als überdrucksicherheitsanordnung entweder ein Folienventil oder ein Sicherheitsventil mit vor- oder nachgeschalteter Berstscheibe zu verwenden.It is known that either a foil valve is used as an overpressure safety arrangement or to use a safety valve with an upstream or downstream rupture disc.

Beim Folienventil wird die Gasdichtigkeit durch eine dünne Folie bewirkt, die zwischen Ventilkegel und Stützkolben gelegt wird und nach Anziehen der Flanschschrauben den Eingangsstutzen dicht ab-_ schließt. Bei Betriebsdruck stützt sich die Folie gegen den Stützkolben und bei Vakuum gegen den Ventilkegel ab. Bei überdruck wird der Kegel mit dem Stützkolben gegen den Federdruck angehoben, wobei die Folie abgeschert wird. Das Ventil arbeitet dann als normales Überdruckventil. Die Folien, die aus Metall bestehen und meistens nur eine Dicke von 0;02 bis 0,05 mm haben, müssen sehr sorgfältig geprüft und behandelt werden und sind bei der geringsten Korrosion schon undicht. Ferner muß beim Ansprechen des Ventils außer der Federkraft auch noch der Widerstand der Folie gegen das Abscheren überwunden werden. Dicht unterhalb des Ansprechdrukkes wird daher durch den Innendruck die. Federkraft kompensiert sein, und das Ansprechen des Ventils wird nur durch den Widerstand der Folie verhindert. Dabei wird die Folie unzulässig beansprucht, was eine allmähliche Ermüdung der Folie nach sich zieht. Das Ventil wird undicht, ohne daß es infolge eines Überdruckes angesprochen hat. Wenn wirtschaftliche Standzeiten erreicht werden sollen, dürfen derartige Ventile also nur weit unter dem Ansprechdruck betrieben werden.In the case of the foil valve, the gas tightness is achieved by a thin foil, which is placed between the valve cone and the support piston and after tightening the flange screws tightly seals the inlet nozzle. The film supports itself at operating pressure against the support piston and in the case of a vacuum against the valve cone. If there is overpressure the cone with the support piston is raised against the spring pressure, whereby the foil is sheared off will. The valve then works as a normal pressure relief valve. The slides that made Made of metal and usually only a thickness of 0.02 to 0.05 mm, must be very carefully checked and treated and are already at the slightest corrosion leaky. Furthermore, when the valve responds, in addition to the spring force, the Resistance of the film against shearing can be overcome. Just below the Response pressure is therefore due to the internal pressure. Spring force compensated, and the response of the valve is only prevented by the resistance of the film. The film is stressed in an impermissible manner, which gradually fatigues the film entails. The valve is leaking without causing an overpressure addressed. If economic service life is to be achieved, then such valves can only be operated well below the response pressure.

Ein Sicherheitsventil mit vor- oder nachgeschalte= ter Berstscheibe wird vornehmlich da eingesetzt, wo die beim Folienventil auftretenden Nachteile, wie sorgfältige Prüfung und Behandlung der Folie, Ermüdung und darauffolgendes Undichtwerden, Bedarf einer zusätzlichen Federkraft, vermieden werden sollen. Außerdem gestattet die Anordnung einer Berstscheibe vor dem Sicherheitsventil, bei der Auswahl des Ventils etwas freizügiger zu verfahren.A safety valve with upstream or downstream rupture disc is mainly used where the disadvantages of the foil valve such as careful inspection and treatment of the film, fatigue and subsequent leakage, The need for additional spring force should be avoided. Also permitted the arrangement of a rupture disc in front of the safety valve when selecting the Valve to move a little more freely.

Aus der USA.-Patentschrift 2 895 492 ist bereits eine überdrucksicherheitsanordnungbekannt, bei der ein- Sicherheitsventil mit einer Berstscheibe kombiniert ist. Beim Ansprechen dieser Anordnung tritt zuerst das dem abzusichernden System zugewandete Element, nämlich die Berstscheibe, in Aktion; ferner ist die Berstscheibe nicht unter allen Betriebsbedingungen völlig druckentlastet, da. Druckschwankungen in dem abzusichernden System nur durch eine Drosselleitung in den Raum hinter der Berstscheibe übertragen werden.An overpressure safety arrangement is already known from US Pat. No. 2,895,492, in which a safety valve is combined with a bursting disc. When responding In this arrangement, the element facing the system to be protected occurs first, namely the rupture disc, in action; furthermore, the rupture disc is not among all Operating conditions completely relieved of pressure because. Pressure fluctuations in the area to be hedged The system is only transferred into the space behind the rupture disc through a throttle line will.

Bei einer Anordnung gemäß der USA.-Patentschrift 2 788 794 (vgl. die F i g. 4 und 12) ist die Berstscheibe zwar völlig druckentlastet, jedoch wird hierfür das Betriebsmedium selbst herangezogen, so daß die Möglichkeit einer Diffusion des abzusperrenden Mediums aus dem Drucksystem nicht auszuschließen ist.In the case of an arrangement according to US Pat. No. 2,788,794 (cf. F i g. 4 and 12) the rupture disc is completely relieved of pressure, but this is done the operating medium used itself, so that the possibility of diffusion of the medium to be shut off from the pressure system cannot be ruled out.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine gegenüber den bisher üblichen Anordnungen verbesserte Kombination eines Sicherheitsventils mit einer Berstscheibe anzeigen, bei der die Berstscheibe nicht nur vollkommen druckentlastet, sondern auch. unempfindlich gegen Druckschwankungen ist. Ferner soll die erfindungsgemäße Anordnung mit einem in Bezug auf den Ansprechdruck ebenso hohen Arbeitsdruck betrieben werden können wie ein konventionelles Sicherheitsventil.The object of the present invention is to provide a compared to the hitherto conventional arrangements improved combination of a safety valve with a Show rupture disc in which the rupture disc is not only completely relieved of pressure, but also. is insensitive to pressure fluctuations. Furthermore, the invention Arrangement operated with a working pressure that is just as high in relation to the response pressure can be like a conventional safety valve.

Diese Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, daß die Berstscheibe nicht mechanisch abgestützt ist, daß koaxial zu der Berstscheibe oder parallel zu ihr in einer Umgehungsleitung ein Faltenbalg bzw. eine Membran angeordnet ist und daß sich in dem von der Berstscheibe, dem Sicherheitsventil und dem Faltenbalg bzw. der Membran abgeschlossenen Raum eine inkompressible Flüssigkeit befindet. Vor der Berstscheibe und dem Faltenbalg bzw. der Membran steht der Gasdruck des abzusichernden Drucksystems an, der durch die Elastizität des Faltenbalges bzw. der Membran über das inkompressible Medium hinter die Berstscheibe übertragen wird. Dadurch wird die Berstscheibe völlig-abgestützt und druckentlastet und ist gegen jederlei Druckschwankungen unempfindlich. Besonders vorteilhaft ist bei der erfindungsgemäßen Anordnung, daß-nicht -nur die Berstscheibe, sondern auch der Faltenbalg, bzw. die Membran vollkommen druckentlastet wird, wodurch die Lebensdauer dieser Bauelemente beträchtlich verlängert wird.This object of the invention is achieved in that the rupture disc is not mechanically supported that is coaxial with or parallel to the rupture disc her a bellows or a membrane is arranged in a bypass line and that the rupture disc, the safety valve and the bellows resp. an incompressible liquid is located in the closed space of the membrane. Before the Rupture disc and the bellows or membrane is the gas pressure of the pressure system to be secured, which is caused by the elasticity of the bellows or the membrane is transferred behind the rupture disc via the incompressible medium. As a result, the rupture disc is completely supported and pressure-relieved and is against any pressure fluctuations insensitive. It is particularly advantageous in the case of the invention Arrangement that -not -only the rupture disc, but also the bellows, or the The membrane is completely relieved of pressure, thereby extending the service life of these components is extended considerably.

Beim Ansprechen der Anordnung gemäß der Erfindung tritt zunächst das Sicherheitsventil und dänn erst die Berstscheibe in Aktion; also das dem abzusichernden-. Drucksystem abgewandte Element spricht zuerst an. _ _ Die inkompressible Flüssigkeit dient gleichzeitig als Abdichtung und -als Diffusionssperre, wobei-. der Ansprechdruck der Berstscheibe gleich dem Ansprechdruck des Sicherheitsventils zu wählen - ist. Selbst beim Reißendes Faltenbalges,:oder beim Bersten der Scheibe unterhalb des Abblasedruckes wird durch die inkompressible Flüssigkeit verhindert,. daß das abzusperrende gas- oder dampfförmige Medium aus dem Drucksystem austritt. -Das Vorhandensein eines flüssigen Sperrmediums zwischen der Berstscheibe und dem Sicherheitsventil bringt den weiteren großen Vorteil mit sich, daß Sicherheitsventile verwendet werden können, deren Dichtigkeit nur gegenüber Flüssigkeiten und nicht gegenüber gas- oder dampfförmigen Medien gewährleistet zu sein braucht. Das bedeutet eine wesentliche konstruktive Erleichterung, da das -Abdichten von flüssigen Medien durch Ventile wesentlich einfacher ist und sicherer beherrscht wird als das Abdichten von gasförmigen Medien. -Da die Berstscheibe vollkommen druckentlastet ist, so kann sie bei Ansprechen des Sicherheitsventils sowohl für geringen als auch für hohen Differenzdruck ausgelegt sein. Aus dem gleichen Grund ist es möglich, nicht nur metallische Berstscheiben, sondern auch solche aus keramischen Werkstoffen zu verwenden. Hierfür ist allerdings nicht nur die völlige Druckentlastung der Berstscheibe maßgebend, sondern auch der Umstand, daß durch die inkompressible Flüssigkeit eine zusätzliche Abdichtung des Drucksystems erreicht wird.When responding to the arrangement according to the invention, the first occurs Safety valve and then the rupture disc in action; So the one to be secured. The element facing away from the pressure system responds first. _ _ The incompressible liquid serves at the same time as a seal and as a diffusion barrier, whereby-. the response pressure of the bursting disc should be selected equal to the response pressure of the safety valve. Even if the bellows tear,: or if the pane beneath the Blow-off pressure is prevented by the incompressible liquid. that the to be blocked off gaseous or vaporous medium emerges from the pressure system. -The presence of one brings liquid barrier medium between the rupture disc and the safety valve the further great advantage that safety valves can be used, their tightness only to liquids and not to gaseous or vaporous ones Media needs to be guaranteed. That means an essential constructive Relief, as the sealing of liquid media by means of valves is much easier and can be mastered more reliably than sealing gaseous media. -As the The rupture disc is completely relieved of pressure, so it can when the safety valve responds be designed for both low and high differential pressure. For the same Reason it is possible to use not only metallic rupture discs, but also those made from to use ceramic materials. For this, however, is not only the complete one Pressure relief of the rupture disc decisive, but also the fact that through the incompressible liquid achieves an additional seal of the pressure system will.

Für den Fall, daß nur wenig Raum für die erfindungsgemäße Anordnung zur Verfügung steht, ist es besonders vorteilhaft, Berstscheibe und Faltenbalg koaxial zueinander anzubringen und den Faltenbalg so auszuführen, daß die Berstscheibe einen Teil von ihm bildet. Auf diese Weise wird etwa die Hälfte des Platzes eingespart; den eine Anordnung mit parallel zur Berstscheibe angebrachtem Faltenbalg einnehmen würde.In the event that there is only little space for the arrangement according to the invention is available, it is particularly advantageous to have the rupture disc and bellows coaxially to each other and to design the bellows so that the rupture disc a Forms part of it. This saves about half the space; occupy an arrangement with bellows attached parallel to the rupture disc would.

Um Undichtigkeiten des Sicherheitsventils, des Faltenbalges oder der Berstscheibe nachweisen zu können, ist die erfindungsgemäße Anordnung mit einer entsprechenden Vorrichtung ausgerüstet. Diese kann ein bekannter Feuchtefähler sein, es kann aber auch ein Endkontakt vorgesehen sein, dessen Wirkungsweise auf der bei einem Faltenbalg-, Membran-,oder Berstscheibenbruch auftretenden Volumenverringerung der inkompressiblen Flüssigkeit beruht, die wiederum eine Dehnung bzw. Zusammenziehung des Faltenbalges oder der Membran zur Folge hat. In der Zeichnung sind drei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Anordnung dargestellt, und zwar zeigt F i g. 1 eine Anordnung mit parallel zur Berstscheibe angebrachtem Faltenbalg, F i g. 2 eine Anordnung mit koaxial zur Berstscheibe angebrachtem Faltenbalg und F i g. 3 ein geändertes Ausführungsbeispiel der F i g. 2.To avoid leaks in the safety valve, the bellows or the To be able to detect bursting disc, the arrangement according to the invention is with a Equipped with the appropriate device. This can be a known humidity meter, however, an end contact can also be provided, the mode of operation of which is based on the at volume reduction that occurs after a bellows, diaphragm or rupture disc rupture The incompressible fluid is based, which in turn causes an expansion or contraction of the bellows or the diaphragm. There are three exemplary embodiments in the drawing the arrangement according to the invention is shown, namely FIG. 1 an arrangement with bellows attached parallel to the rupture disc, FIG. 2 an arrangement with Bellows attached coaxially to the rupture disc and FIG. 3 shows a modified embodiment the F i g. 2.

In der F i g. 1 ist durch eine Rohrleitung 1 die erfindungsgemäße Anordnung mit einem Drucksystem (nicht dargestellt) verbunden, das ein radioaktives -gasförmiges Medium enthält. Die Anordnung besteht aus einem Sicherheitsventil 2, einer vor diesem angeordneten Berstscheibe 3 und einem Faltenbalg 4, der in einem parallel zu der- Rohrleitung 1 und der Berstscheibe` 3 verlaufenden Leitungsteil 5 untergebracht ist. Die Berstscheibe 3befindet sich in einem erweiterten Rohrstück 7. Der Raum unterhalb der Berstscheibe 3 und des Faltenbalges 4 sowie die Verbindungsleitung 6 sind finit einer inkompressiblen Flüssigkeit 8 gefüllt. Vor der Berstscheibe 3 steht der Druck eines gas- öder dampfförmigen Mediums an; der sich durch die Elastizität des Faltenbalges 4 auf die inkompressible Flüssigkeit 8 überträgt und dadurch die Berstscheibe 3 völlig druckentlastet. Außerdem wird sie auf diese Weise unempfindlich gegen Druckschwankungen. Auch der Faltenbalg 4 wird vollkommen druckentlastet, was sich sehr günstig auf seine Lebensdauer auswirkt. Die Flüssigkeit 8 dient dabei gleichzeitig als Diffusionssperre und zur Abdichtung. Selbst bei unterhalb des Abblasedruckes gebrochenem Faltenbalg 4 oder geborstener Scheibe 3 verhindert sie, daß das abzusperrende Medium austreten kann.In FIG. 1, the arrangement according to the invention is connected by a pipeline 1 to a pressure system (not shown) which contains a radioactive gaseous medium. The arrangement consists of a safety valve 2, a rupture disc 3 arranged in front of this, and a bellows 4 which is accommodated in a line part 5 running parallel to the pipeline 1 and the rupture disc 3. The rupture disc 3 is located in an enlarged pipe section 7. The space below the rupture disc 3 and the bellows 4 as well as the connecting line 6 are finitely filled with an incompressible liquid 8. The pressure of a gaseous or vaporous medium is present in front of the rupture disk 3; which is transferred to the incompressible liquid 8 due to the elasticity of the bellows 4 and thereby completely relieves the pressure on the rupture disc 3. It also makes it insensitive to pressure fluctuations. The bellows 4 is also completely relieved of pressure, which has a very favorable effect on its service life. The liquid 8 serves at the same time as a diffusion barrier and for sealing. Even if the bellows 4 or the disc 3 is broken below the blow-off pressure, it prevents the medium to be shut off from escaping.

In- den F i g. 2 und 3 sind zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßer< Anordnung dargestellt, die sehr wenig Platz benötigen und bei denen die Berstscheibe 3 und der Faltenbalg 4 koaxial zueinander in einem gemeinsamen Behälter 9 untergebracht sind. Hierbei ist die Berstscheibe direkt mit dem Faltenbalg verbunden, d. h., sie bildet den Abschluß des Faltenbalges. Berstscheibe und Faltenbalg werden durch die inkompressible Flüssigkeit 8 wieder völlig druckentlastet.In the F i g. 2 and 3 are two exemplary embodiments of the <according to the invention Arrangement shown that require very little space and where the rupture disc 3 and the bellows 4 housed coaxially to one another in a common container 9 are. Here, the rupture disc is directly connected to the bellows, i. h., they forms the end of the bellows. Rupture disc and bellows are through the incompressible liquid 8 again completely relieved of pressure.

Die Funktionsweise der Anordnung ist die gleiche wie die der in der F i g. 1 dargestellten Anordnung. In dem Behälter 9 ist ein Endkontakt 10 angebracht, der zur Anzeige eines Balg- oder Berstacheibenbruches dient. Hierbei wird der Umstand ausgenutzt, daß bei Bruch des Balges oder der Berstscheibe die Flüssigkeit im Zwischenraum verdampft und sich somit ihr Volumen verringert. Bei der in der F i g. 2 dargestellten Anordnung dehnt sich der Faltenbalg auf Grund der Volumenverringerung nach unten aus, so daß der Rand der Berstscheibe 3 mit dem Endkontakt 10 in Berührung kommt und ein Signal auslöst. Der in F i g. 3 gezeigte Faltenbalg zieht sich bei einer Volumenverringerung der inkompressiblen Flüssigkeit zusammen, wodurch der Rand der Berstscheibe 3 ebenfalls an den Endkontakt 10 gedrückt und der Bruch der Scheibe oder des Balges angezeigt wird.The operation of the arrangement is the same as that in FIG. 1 shown arrangement. In the container 9, an end contact 10 is attached, which is used to indicate a break in the bellows or rupture disk. This takes advantage of the fact that if the bellows or the rupture disc breaks, the liquid in the space evaporates and its volume is thus reduced. In the case of the FIG. 2, the bellows expands downward due to the volume reduction, so that the edge of the rupture disc 3 comes into contact with the end contact 10 and triggers a signal. The in F i g. The bellows shown in FIG. 3 contracts when the volume of the incompressible liquid decreases, whereby the edge of the rupture disk 3 is also pressed against the end contact 10 and the breakage of the disk or the bellows is indicated.

Claims (3)

Patentansprüche: 1. überdrucksicherheitsanordnung hoher Dichtigkeit für Drucksysteme, mit einer vom abzusichernden Druck entlasteten Berstscheibe und einem der Berstscheibe nachgeschalteten Sicherheitsventil, dadurch gekennzeichnet, daß die Berstscheibe (3) nicht mechanisch abgestützt ist, daß koaxial zu der Berstscheibe (3) oder parallel zu ihr in einer Umgehungsleitung (5) ein Faltenbalg (4) bzw. eine Membran angeordnet ist und daß sich in dem von der Berstscheibe (3), dem Sicherheitsventil (2) und dem Faltenbalg (4) bzw. der Membran abgeschlossenen Raum eine inkompressible Flüssigkeit (8) befindet. Claims: 1. Overpressure safety arrangement of high tightness for pressure systems, with a rupture disc relieved of the pressure to be safeguarded and a safety valve connected downstream of the rupture disc, characterized in that the rupture disc (3) is not mechanically supported that coaxially to the rupture disc (3) or parallel to it a bellows (4) or a membrane is arranged in a bypass line (5) and that an incompressible liquid ( 8) is located. 2. Überdrucksicherheitsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei koaxialer Anordnung von Berstscheibe (3) und Faltenbalg (4) die Berstscheibe einen Teil des Faltenbalges bildet. 2. Overpressure safety arrangement according to claim 1, characterized in that with a coaxial arrangement of the bursting disc (3) and bellows (4) the rupture disc forms part of the bellows. 3. Überdrucksicherheitsanordnung nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Anzeige einer Undichtigkeit des Sicherheitsventils (2), der Berstscheibe (3) oder des Faltenbalges (4) an dem beweglichen Faltenbalgende ein Kontaktteil vorgesehen ist, der mit einem ortsfesten Kontaktteil (10) zusammenwirkt. In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschriften Nr. 1429 296, 2 710 014, 2 988 794, 2 895 492.3. Overpressure safety arrangement according to spoke 1, characterized in that to indicate a leak in the safety valve (2), the rupture disc (3) or the bellows (4) on the movable bellows end, a contact part is provided which cooperates with a stationary contact part (10) . References considered: U.S. Patents Nos. 1429 296, 2,710,014, 2,988,794, 2,895,492.