DE2756727B2

DE2756727B2 - Berstscheiben-Anordnung

Info

Publication number: DE2756727B2
Application number: DE19772756727
Authority: DE
Inventors: Hartmut Ing.(Grad.) 8153 Weyarn Keller; Hans-Peter Dipl.-Ing. 8012 Ottobrunn Lauinger
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1977-12-20
Filing date: 1977-12-20
Publication date: 1980-01-17
Also published as: FR2412771B1; FR2412771A1; DE2756727C3; DE2756727A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Berstscheibenanordnung für Druck-Systeme mit einem austrittsseitig angeordneten Schlagbolzen und einer gewölbten Berstscheibe, deren konkave Seite dem abzusichernden System zugewandt ist.

Eine Berstscheibenjnordnung dieser Art ist durch die US-Patentschrift 30 91 365 bekannt geworden. Hier ist zum Begrenzen des Druckes eines Fluids in einem Behälter dessen Austrittsseite mit einer Membrane abgeschlossen, wobei deren konkave Seite dem abzusichernden System und deren konvexe Seite einem Schlagbolzen zugewandt ist.

Durch diese bekannte Ausbildung sollen Vorteile einer Membrane mit natürlicher Zerreißung durch die Möglichkeit ergänzt werden, den Zerreißanfangspunkt zusätzlich noch durch eine Schneidanordnung einstellen zu können.

Diese Maßnahmen sind aber mit dem Nachteil behaftet, daß einmal die Toleranzen für die Berstung der Membrane noch viel zu hoch liegen und demgemäß die Ansprechgenauigkeit zu gering ist. Dieser Fehler ist durch die zusätzliche Schneideinrichtung nicht behoben, denn die Schneidkante wird für einen bestimmten Berstdruck voreingestellt, wodurch jedoch die Bersttoleranzen der Membrane unbeeinflußt bleiben, d. h., sie können nicht eliminiert werden.

Hinzu kommt noch ein weiterer Nachteil, nämlich die Beemflußbarkeit dieser Systeme durch Temperaturänderungen. Aufgrund der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten zwischen Lagermaterial, Membrane. Fluid und der Schneideinrichtung etc. ist eine genau definierte Ansprechgenauigkeit nicht gegeben. So sind diese bekannten Einrichtungen beispielsweise nicht für Anlagen brauchbar, bei denen hohe Massendurchsätze genau abgesichert werden müssen, wie dies bei Luftversorgungsanlagen für Feststoff-Stautriebwerke der Fall ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Berstsicherung zu schaffen, die von Temperatureinflüssen unabhängig eine hohe Ansprechgenauigkeit aufweist und die eine mit hoher Zuverlässigkeit funktionierende Überdrucksicherung darstellt.

Diese Aufgabe wird bei einer Anordnung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Schlagbolzen mit einem Druckkolben verbunden ist, der über ein in einer Verbindungsleitung angeordnetes, bei Erreichen des Ansprechdrucks öffnendes Vollhub-Überdruck Ventil schlagartig mit dem Druck des abzusichernden Systems beaufschlagbar ist

ίο Durch diese Maßnahmen ist nun eine Überdrucksicherung geschaffen, die von Temperatureinflüssen völlig unabhängig ist, da der Fluiddruck selbst das Bersten der Membrane bestimmt
Durch diese Maßnahmen werden unter Ausnutzung d?r Vorteile einer Membranensicherung die Vorteile kostspieliger und aufwendiger Sicherheitsventile erreicht

Die Erfindung ist in ihren Einzelheiten in den Ansprüchen niedergelegt und in der Beschreibung anhand eines Ausführungsbeispiels funktionell und aufbaumäßig beschrieben. Dieses Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt Es zeigt

F i g. 1 einen Querschnitt durch die Berstscheiben-Anordnung im sogenannten Null-Zustand, wobei also die Grenze des Berstdruckes noch nicht erreicht ist;

F i g. 2 eine Draufsicht auf die Berstscheiben-Anordnung nach Fig. 1.

Bekanntlich haben Berstscheiben-Anordnungen die Aufgabe, Anlagen oder Anlagenteile gegen Überschreitung eines maximal zulässigen Betriebsdruckes zu schützen. Aufgrund ihrer relativen Preisgünstigkeit werden solche Sicherungen häufig anstelle von aufwendigen Sicherheitsventilen eingesetzt. Vor allem bei großen Nennweiten ist hier der Preisunterschied zwischen Sicherheitsventil und konventioneller Berstsicherung beachtlich groß. Allerdings wird dieser Vorteil durch eine große Differenz zwischen maximal zulässigem Betriebsdruck und dem Sollberstdruck erkauft, aber auch durch eine große 'ibhängigkeit des Berstdruckes von der Medium- und Umgebungstemperatur, was ;:u großen Ansprechungenauigkeiten führt.

Die Ausführungsform nach der Erfindung weist nun die Vorteile eines hochwertigen Sicherheitsventils bezüglich seiner hohen Ansprechgenauigkeit und des geringen Abstandes des Betriebsdruckes zum öffnungsdruck sowie die Vorteile der Berstsicherung in bezug auf unproblematische Montage und Preisgünstigkeit auf.

Das in der Figur dargestellte Beispiel einer Berstscheiben-Anordnung weist vornehmlich eine Reihen-Schaltung von drei Komponenten und zwar aus einem kleinen Vollhubsicherheitsventil mit einem Arbeitskolben und einer Berstscheibe auf.

Am einsirömungsseitigen Ende der Berstscheiben-Anordnung, die an einem Behälter 10 oder einer Rohrleitung angebracht ist, befindet sich eine Membrane 20 mit eimern Fluidausgangskanal 11, mit dem sie fest verbunden ist. Das heißt, die Membrane 20 ist in der Verschraubung von Behälter 10 und Kanal 11 angeordnet und eingepreßt. Zwischen diesen beiden Elementen 10, 11 ist nun eine Verbindungsleitung 12 gelegt, deren Ausgangskanal durch ein mittels Feder 19 belastetes Vollhub-Überdruck-Ventil 13 abgedichtet ist. Zusätzlich ist der Ventilboden mit einem Verschlußstück 18 versehen, das vorzugsweise aus einem elastischen Material gebildet ist. Aber auch eine Labyrinthdichtung kann für bestimmte Fälle von Vorteil sein. Von diesem Vollhub-Überdruckventil führt ein Druckkanal 14 zu einem Gehäuse 14a, in dem ein mit

einer Rückholfeder 17 vorgespannter Schlagbolzen 15 beweglich gelagert isL Dieser Schlagbolzen 15 ist mit einem Druckkolben 16 versehen, auf den das überströmende Medium 21 einwirkt.

Diese vorbeschriebene Sicherung wirkt wie folgt:

Steigt der Druck unterhalb der Membrane bzw. Berstscheibe 20 auf den eingestellten höchstzulässigen Wert, so drückt das in der Verbindungsleitung befindliche Medium das Vollhub-Oberdruck-Ventil 13 gegen den Ausgleichsdruck der Feder 19 hoch. Damit ι ο wird der Druckkanal 14 freigegeben und das Medium überträgt den Druck auf den Druckkolben 16 des Schlagbolzens 15. Dieser schlägt mit seiner Spitze auf die Membrane 20 und bringt diese zum Bersten. Für die zu etwa 60 bis 70% des Sollberstdruckes belastete Berstscheibe 20 genügt diese Schlagbolzenverletzung, um vollständig aufzureißen und den vollen Querschnitt des Ströinungsrohres 11 freizugeben.

Durch diese erfindungsgemäßen Maßnahmen wird in einfacher, aber absolut wirkungsvoller Weise eine hohe Ansprechgemiuigkeit erreicht. Außerdem wird eine weitgehende Unabhängigkeit des Berstdruckes von der Temperatur des Mediums, wie überhaupt von Temperatureinflüssen erzielt Zusätzliche Druckmedien sind nicht erforderlich, wodurch einer Abnahme bzw. Zulassung durch Technische Überwachungsvereine kein Hindernis im Wege steht

Die vielseitige Anwendbarkeit der Erfindung zeigt sich auch in der Möglichkeit, den Berstdruck durch Verstellung bzw. Einstellung des Vollhub-Überdruck-Ventiles zu ändern, ohne daß dabei die Berstscheibe gewechselt werden muß. Versuche haben gezeigt, daß sich der Berstdruck durch Voreinstellen des Sicherheitsventils mit einer absoluten Genauigkeit von 1 bis 2 Kp/cm² reproduzieren ließ.

Sollten am Sitz des Überdruckventils 13 zwischen dem Verschlußstück 18 und der Verbindungsleitung 12 Leckagen auftreten, so werden diese durch eine kleine Bohrung 22 im Ventilgehäuse 13a abgeführt, ohne daß dadurch die Berstsicherung anspricht

liierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Berstscheibenanordnung für Druck-Systeme mit einem austrittsseitig angeordneten Schlagbolzen und einer gewölbten Berstscheibe, deren konkave Seite dem abzusichernden System zugewandt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlagbolzen (15) mit einem Druckkolben (16) verbunden ist, der über ein in einer Verbindungsleitung (12) angeordnetes, bei Erreichen des Ansprechdrucks öffnendes Vollhub-Oberdruck-Ventil (13) schlagartig mit dem Druck des abzusichernden Systems (21) beaufschlagt ist

2. Berstscheibenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Rückholfeder (17) zur Halterung des Schlagbolzens (IS) in der Ruhestellung vorgesehen ist

3. Berstscheibenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Ventilgehäuse (13ajdes Überdruckventils (13) bohrungen (22) zum Abführen einer eventuellen Leckage zwischen dem Verschlußstück (18) und der Verbindungsleitung (12) vorgesehen sind.