DE2504002A1

DE2504002A1 - Sicherheits-druckentlastungseinrichtung

Info

Publication number: DE2504002A1
Application number: DE19752504002
Authority: DE
Inventors: George William Brodie
Original assignee: Marston Excelsior Ltd
Current assignee: Denso Marston Ltd
Priority date: 1974-02-06
Filing date: 1975-01-31
Publication date: 1975-08-07
Also published as: FR2260047A1; GB1444206A; JPS50118320A; FR2260047B1; IE41210L; DE2504002C2; IE41210B1; JPS5517267B2; NL174083C; NL174083B; AU7764975A; NL7501095A; IT1031210B; US4257528A

Description

TlEDTKE - BüHLING - KlNNFl 2^04002 Patentanwälte:

Dipl.-lng. Tiedtke '

Dipl.-Chem. Bühling Dipl.-lng. Kinne "

8 München 2

Bavariaring 4, Postfach 202403

Tel.:(089)539653-56 Telex:524845tipat cable address: Germaniapatent München

München, den 31. Januar 19 B 6411

Marston Excelsior Limited Staffordshire, Großbritannien

Sicherheits-Druckentlastungs- . einrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Sicherheits-Druckentlastungseinrichtung und insbesondere auf Einrichtungen mit durchschnappenden gewölbten Scheiben ·

Eine durchschnappende - Scheibe , _wi_e sie in dieser Beschreibung gemeint ist, besitzt einen Mittelteil, der auf einer Seite konvex und auf der anderen Seite konkav ist, und ist um ihren Randbereich zwischen zwei ringförmigen Elementen festgehalten. Zur Anwendung wird die Druckentlastungseinrichtung mit der Scheibe und den ringförmigen Elementen auf einem Kessel befestigt, wobei die konvexe Seite der Scheibe gegen das Innere des Kessels gerichtet ist, so daß sie in direktem Kontakt mit dem im Kessel vorhandenen Strömungsmittel steht. Sobald der Druck des Strömungsmittels innerhalb des Kessels eine bestimmte Grenze erreicht, schlägt oder schnappt die Sch/1

Deutsche Bank (München) Kto. 51/61070 Dresdner Bank (München) Kto. 3939844 Postscheck (Mühchen) Kto. 67043-834

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§R1<3!NAL iNSPECTED

Scheibe durch.

Bei bekannten Sicherheits-Druckentlastungseinrichtungen mit durchschnappenden gewölbten Druckentlastungsscheiben sind an der Außenseite der Scheiben Schneidvorrichtungen angeordnet, die bei Durchschnappen der Scheibe diese aufspießen und somit durchbohren, so daß das unter Druck stehende Strömungsmittel aus dem Kessel entweichen kann. Diese Scheiben werden normalerweise als durchschnappende gewölbte Druckentlastungsscheiben oder Berstscheiben bezeichnet, die bersten sollen, damit das unter Druck stehende Strömungsmittel entweichen kann. Alternativ dazu gibt es Vorrichtungen, in denen die durchschnappende Druckentlastungsscheibe nicht durch Schneidvorrichtungen zerstört wird, sondern lediglich durchschlagen soll und sich dann unter dem Strömungsmitteldruck aus der Lage, in der sie sich befindet, lösen soll, damit das Strömungsmittel aus dem Kessel entweichen kann. Bei einer Konstruktion oder Ausgestaltung ist eine durchschnappende Druckentlastungsscheibe der letzteren Vorrichtung in einem Druckentlastungskanal angeordnet und mit ihrem Rand gegen eine ringförmige Schulter gesetzt, die einwärts gegen das Innere des Druckkessels weist. Der Scheibenrand ist zur Schulter hin dadurch abgedichtet, daß er an die Schulter angelötet ist. Die Lötarbeit ist jedoch schwer auszuführen und es wäre günstiger, dies zu vermeiden.

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Bei einer weiteren bekannten Ausgestaltimg ist die durchschnappende Scheibe zwischen zwei plan-parallelen Einspannflächen festgeklemmt, wobei sie sich beim Durchschnappen aus den Einspannflächen zieht und sich von ihnen löst.

Durch die Erfindung wird eine Sicherheits-Druckentlastungseinrichtung geschaffen, die ein Paar ringförmige Stützglieder aufweist, die einen Spalt vorbestimmter Weite begrenzen, ferner eine durchschnappende Scheibe, deren ringförmiger Randbereich in den Spalt ragt, sowie eine getrennte Dicht- und Scheibenhaltereinrichtung; die Dichteinrichtung besitzt einen zusammendrückbaren Dichtring, der in dem Spalt bestimmter Weite in einem bestimmten Ausmaß zwischen den Randbereich.der Scheibe und einem der Stützglieder zusammengedrückt wird,- die Scheibenhaltereinrichtung hat ein Auflager, das die Scheibe festhält, wenn sich diese unter dem Druck bei Gebrauch radial ausbreitet, wobei die Anordnung derart ist, daß die. Scheibe bei einem auf sie einwirkenden überdruck durchschnappt und zumindest ein Teil des Randbereichs von der Dichteinrichtung gelöst wird.

Der Dichtring kann ein O-Ring sein, der in eine in einem der Stützglieder vorhandenen Nut eingesetzt wird. Die Stützglieder können aneinander anliegen, so daß sie den vorbestimmten Spalt bilden. Außerdem können sie miteinander verschraubt sein.

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Der O-Ring kann aus Neopren oder Polytetrafluoräthylen oder Silikon-Kautschuk sowie aus einem Ring aus einer Metallröhre oder Hohlring gebildet sein.

Es können Halteeinrichtungen vorgesehen sein, die verhindern, daß die Scheibe nach dem Druckausgleich gänzlich entweicht. Die Halteeinrichtungen können einen Randbereich der Scheibe erfassen, der zwischen den Stützgliedern festgehalten wird oder mit ihnen in Berührung steht. Der Randbereich der Scheibe kann eine Lippe besitzen, die an zumindest einer der Schrauben befestigt ist. Alternativ kann für die Fälle, bei denen sich die Scheibe gänzlich löst, eine Verengung, wie beispielsweise eine Stange oder ein Gitter vorgesehen werden, die innerhalb des Auslasses der Entlastungsvorrichtung angeordnet ist.

Zwischen die zwei ringförmigen Stützglieder kann ein Dichtelement, vorzugsweise ein O-Ring, eingesetzt sein.

Die Einrichtung kann an einen Druckkessel mit Hilfe einer Halteeinrichtung befestigt werden. Die Halteeinrichtung kann aus einem Paar zusammengeschraubter Flansche bestehen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.

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Fig. 1 ist eine Querschnittansicht einer Sicherheits-Druckentlastungseinrichtung, die auf der Außenseite eines Kessels angebracht ist;

Fig. 2 bis 4 sind Teilquerschnittsansichten alternativer Ausführungsformen von Dichtungs- und Spaltanordnungen;

Fig. 5 ist eine Teilquerschnittsansicht einer weiteren alternativen Dichtungs-, Spalt- und Abstandsanordnung;

Fig. 6 ist eine Querschnittsansicht einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform.

Ein hier nicht gezeigter Behälter besitzt einen Strömungsmittel-Druckentlastungsauslaß 1, der von einem Rohr 2 mit einem Flansch 3 gebildet ist. Zwischen dem Flansch 3 des Rohrs und einem gegenüberliegenden Flansch 4 eines weiteren Rohrs 5 ist eineDruckentlastungs-Sicherheitseinrichtung 6 angeordnet, wpbei die Flansche 3 und 4 eine Halteeinrichtung für die Einrichtung 6 bilden.

Die Einrichtung 6 besitzt eine durchschnappende gewölbte Druckentlastungsscheibe 7, deren konvexe Seite einwärts gegen

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den Druckbehälter gerichtet ist. Die Scheibe 7 wird durch einen ringförmigen Randbereich 8, der sich zwischen einem inneren ringförmigen Stützglied 9 und einem äußeren ringförmigen Stützglied 10 befindet, festgehalten. Die zwei Stützglieder sind durch Stellschrauben 11, die rund um die Stützglieder verteilt sind, fest miteinander verbunden. Die Stützglieder besitzen gegenüberliegende Stirnflächen 12 und 13, die derart aneinander anliegen, daß sie einen Spalt

vorbestimmter Weite bilden, in dem der ringförmige Randbereich 8 der Scheibe aufgenommen ist. In einer Nut 15 liegt ein O-Ring, der eine derartige Dicke besitzt, daß er, sobald die zwei ringförmigen Stützglieder einander gegenüberliegend miteinander verschraubt werden, zusammengedrückt wird, und die Scheibe bei normalen Betriebsbedingungen gegen einen Strömungsmittelaustritt abdichtet. Die Art der Abdichtung ist klarer aus Fig. 2 ersichtlich. Ist die Scheibe eingebaut, erkennt man, daß der auf den Randbereich der Scheibe einwirkende Druck aufgrund des Flächenkontaktes der Stirnflächen 12 und 13 begrenzt ist. Somit kann die Einheit derart ausgeführt werden, daß sie eine Anordnung liefert, bei der der Entlastungsdruck durch die Eigenschaften der Scheibe und der O-Ringdichtung vorbestimmt wird. Die Einheit kann nicht durch unerfahrene Handhabung zu fest angezogen werden, weil die gegenseitige Anlage der zwei Stützglieder dies verhindert.

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Ein äußerer ringförmiger Rand 17 stützt den Außenrand der Druckscheibe bei normalem Betrieb, bei dem der auf die Scheibe wirkende Druck diese radial strecken möchte, wobei sich der Scheibenrand gegen den Rand 17 legt und somit die Scheibe festgehalten wird. .

Ein Druck über demjenigen, dem die Scheibe standhalten kann, verursacht ein Durchschnappen der Scheibe, wobei die durch das Auflager 17 bedingte Einspannung oder Zwängung aufgehoben wird und die Scheibe sich frei aus der Einrichtung lösen kann. Um die Scheibe aufzufangen und vollständiges Entweichen zu verhindern, wird ein Gitter 18 benutzt.

In einer anderen, in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform sind die zusammenarbeitenden Stirnflächen 12 und 13 in einer von der Fig. 2 abweichenden Weise angeordnet, wobei die Gesamtanordnung im übrigen gleich ist.

Falls erforderlich, kann eine der Stellschrauben durch den Randbereich der Scheibe hindurchgehen, der im Bedarfsfall einen Fortsatz besitzt, damit er die Schraube aufnehmen kann, wie es aus Fig. 4 ersichtlich ist. Die Stellschraube lla hält somit den Scheibenrand fest; sofern nur eine dieser Stellschrauben benutzt wird, wird ein Scheibenrand nach dem Durchschnappen und dem Lösen festgehalten; auf diese Weise wird die Scheibe in dem Gerät festgehalten.

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Unter bestimmten Umständen öffnet die Berstscheibe nicht zur Außenluft. Sie kann in eine Kammer öffnen, die ein Druckentlastungsventil besitzt, das.Material in einen Sumpf oder an die Außenluft abläßt. Dieses ausströmende Material kann giftig sein; deshalb ist es wichtig, es am Austritt in die Außenluft zu hindern; dabei ist festzuhalten, daß das Material noch unter einigem Druck gegen das Druckentlastungsventil ansteht. Die Scheibe kann außerdem dazu benutzt werden, daß das Druckentlastungsventil nicht durch Schmutzstoffe verunreinigt.und dadurch in seinem Einsatz behindert wird. Bei Anordnungen, bei denen es notwendig ist, giftige Materialien am Entweichen zu hindern, könnte die in Fig. 1 gezeigte Ausführungsform nicht ausreichend genug Strömungsmitteldicht sein, indem zwischen' den zwei ringförmigen Gliedern 9 und 10 ein Abschnitt vorliegen könnte, der das Entweichen des Strömungsmittels gestattet.Eine Möglichkeit, die diesen Mißstand beseitigt, ist in Fig. 5 gezeigt; hier besitzt das untere ringförmige Glied 9a einen äußeren, aufwärts gerichteten Flansch 9b, der das obere Glied 10 umfaßt und ein sicheres Abdichten zwischen den Flächen 20 und 21 bewirkt. Alternativ kann die in Fig. 6 dargestellte Ausführungsform angewendet werden, bei der ein weiterer O-Ring 22 vorgesehen ist, um die zwei ringförmigen Glieder 9 und IO gegeneinander abzudichten. Es kann eine Gewindebohrung 23 vorgesehen werden, um den beim Lösen der Berstscheibe auftretenden Drückwechsel auszugleichen.

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" Der zusammendrückbar Ring wurde als O-Ring beschrieben; er könnte jedoch auch einen quadratischen Querschnitt haben, obwohl O-Ringe ihrer Erhältlichkeit wegen vorzuziehen sind, wobei sie durch den auf sie normalerweise einwirkenden Druck verformt werden, so daß sie zwischen der Scheibe und dem Anschlag der sie aufnehmenden Nut zusammengedrückt werden, womit der Dichteffekt vergrößert wird und größere Drücke größere- Dichtung ergeben.

Das Material des O-Rings kann Neopren oder irgendein anderes geeignetes Material sein, das gegen das im Behälter enthaltende Strömungsmittel beständig ist, wie beispielsweise ein hohler, ringförmiger Metallring oder ein Metallring, der rundherum an seiner Seite einen Schlitz aufweist und eine Metallfeder enthält. Der Druck, bei dem die Scheibe durchschlägt, wird im allgemeinen durch die Form und das Ausmaß der Wölbung der Scheibe, das Material der Scheibe und ihrer Wärmebehandlung bestimmt, sowie durch das radiale Streckmaß, das ihr das Auflager 17 erlaubt. Eine stark konkave Scheibe mit wenig Raum zur radialen Ausdehnung oder Streckung benötigt einai größeren Durchschnappdruck als eine Scheibe mit geringerer Konkavität oder mehr Raum zur Ausdehnung.

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Claims

Patentansprüche

1J Sicherheits-Druckentlastungseinrichtung, mit einem Paar ringförmiger Stützglieder , die einen Spalt (14) bestimmter Weite bilden, einer gewölbten durchschnappenden Scheibe, deren ringförmiger Randbereich in dem Spalt liegt und getrennten Dicht- und Scheibenhaltereinrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichteinrichtung einen zusammendrückbaren Ring (16) enthält, der in den» Spalt (14) bestimmter Weite in einem bestimmten Ausmaß zwischen den Randbereich (8) der Scheibe (7) und einem der Stützglieder (9, 10) zusammengedrückt wird, daß die Scheibenhaltereinrichtung' (3, 4) ein Auflager (17) besitzt, das die Scheibe (7) festhält, sobald sich diese bei Gebrauch infolge des Drucks radial streckt, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß die Scheibe (7) bei einem auf sie wirkenden überdruck durchschnappt, und zumindest ein Teil des Randbereichs (8) von der Dichteinrichtung gelöst wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichteinrichtung ein O-Ring (16) ist, der in einer in einem der Stützglieder (9) vorhandenen Nut (15) angeordnet ist.

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3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützglieder (9, 10) aufeinanderliegen und den vorbestimmten Spalt (14) bilden.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß' zwischen den zwei ringförmigen Stützgliedern (9, 10) eine Dichteinrichtung, vorzugsweise ein O-Ring (16) angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,daß sie eine Haltereinrichtung (3, 4) aufweist, die verhindert, daß die Scheibe (7) nach der Druckentlastung gänzlich entweicht.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Haltereinrichtung (3, 4) ein Randbereich (8) der Scheibe (7) gehört, der zwischen den Stützgliedern {&, 10) festgehalten wird oder mit ihnen in Berührung steht.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützglieder (9, 10) miteinander yerschraubt sind und der Randbereich (8) eine Lippe aufweist, die von zumindest einer der Schrauben (Ha) festgehalten wird. ■
8. Vorrichtung nach einem, der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Hindernis (8) enthält, das innerhalb des aus der Entlastungseinrichtung (6) herausführenden

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Auslasses (1) angeordnet ist/ damit die Scheibe (7) festgehalten wird, sobald sie sich gänzlich von den Stützgliedern (9, 10) gelöst hat.
9. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der O-Ring (16) aus einem Material wie Neopren, Polytetrafluoräthylen, Silikon-Kautschuk besteht oder" aus einer hohlen Metallröhre.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Paar Flansche (3, 4) vorgesehen sind, die die Einrichtung (6) an einem Druckkessel festhalten.

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