DE3142345C2

DE3142345C2 - Druckentlastungseinrichtung

Info

Publication number: DE3142345C2
Application number: DE19813142345
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nenn Verzicht
Original assignee: Dichtungstechnik W Tripp & Co & Co 8710 Kitzingen De GmbH; Dichtungstechnik W Tripp & Co & Co 8710 Kitzingen GmbH
Current assignee: Ditec Dichtungstechnik 8710 Kitzingen De GmbH
Priority date: 1981-10-26
Filing date: 1981-10-26
Publication date: 1983-12-15
Also published as: DE3142345A1

Abstract

Um für eine Druckentlastungseinrichtung eine insbesondere für kleine Ansprechdrücke und große Entlastungsflächen geeignete Berstmembrane aus duktilem Folienmaterial zu schaffen, die gegenüber Druckschwankungen, Vibrationen und Flattererscheinungen unempfindlich ist, sowie eine hohe Alterungsbeständigkeit und Gasdichtheit aufweist, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, das Folienmaterial für die Berstmembrane im wesentlichen aus einer Schicht (12) mit hoher Weiterreißfestigkeit herzustellen, die zur Bildung von Sollbruchstreifen durch eine Schicht (13) mit geringer Weiterreißfestigkeit unterbrochen ist, wobei zumindest auf einer Seite der Membrane (2) im Bereich der Sollbruchstreifen eine das Aufreißen der Schicht (13) mit geringer Weiterreißfestigkeit auslösende Anreißvorrichtung angeordnet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Druckentlastungseinrichtung mit einem Rahmen, sowie einer in

ίο diesem Rahmen gehalterten Berstmembrane aus gummiartigem Folienmaterial sowie einer zumindest auf einer Seite der Berstmembrane in einem bestimmten Abstand zum Folienmaterial angeordneten Anreißvorrichtung.

Druckentlastungseinrichtungen dieser Art (vgL beispielsweise US-PS 41 19 112) sind bekannt Sie haben den Vorteil, daß eine Entlastung aufgrund des relativ dünnen gummiartigen Folienmateriais bereits bei relativ kleinen Drücken erfolgen kann.

Die Verwendung
dünnem Folienmaterial hat jedoch in der Praxis den Nachteil, daß die Berstmembranen bereits bei relativ geringen Druckschwankungen ein mechanisch instabiles Verhalten zeigen. Vibrations- und Flattererscheinungen treten daher bei derartigen Berstmernbranen häufig bereits bei kleinen periodischen Druckschwankungen auf, wodurch die Lebensdauer der Membranen reduziert wird (vergleiche Seiten 97 und 98 des Fachbuches »Explosionen« von W. Bartknecht, 2. Auflage. Springer Verlag 1980).

Um derartige Effekte zu vermeiden, wurde deshalb bisher eine Aufteilung der Entlastungsfiächen vorgenommen, d. h. unter Reduzierung der Berstmembranenfläche die Anzahl der Druckentlastungseinrichtungen erhöht. Eine derartige Aufteilung der Entlastungsfiächen erfordert jedoch einen erhöhten technischen Aufwand und ist daher unwirtschaftlich.

Ein weiterer Nachteil derartifejr dünnwandiger Berstmembranen ist das Problem der Gasdichtheit.

Diese ist bei geringen Wandstärken nicht mehr gegeben, so daß sich der Einsatz derartiger Druckentlastungseinrichtungen für bestimmte Anwendungsgebiete schon aus diesem Grund verbietet.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine insbesondere für sehr kleine Ansprechdrücke und große Entlastungsfiächen geeignete Berstmembrane zu schaffen, die gegenüber Druckschwankungen. Vibrationen und Flattererscheinungcn unempfindlich ist, sowie eine hohe Alterungsbeständigkeit und Gasdichtheit aufweist.

so Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Berstmembrane im wesentlichen aus einer Kautschukfolie mit hoher Weiterreißfestigkeit besteht, die durch Schnitte. Schlitze, Aussparungen oder dergl. unterbrochen und an diesen Stellen mit einem Streifen aus Kautschukfolie mit geringer Weiterreißfesiigkeit verschlossen ist, und daß die Anreißvorrichtung im Bereich der Kautschukfolie mit geringer Weiterreißfestigkeit angeordnet ist.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung ist es erstmalig möglich, selbst bei großen Entlastungsfiächen und einer Auslegung auf sehr kleine Ansprechdrücke die Dicke der Berstmembranen relativ stark zu bemessen. Durch Druckschwankungen bedingte Bcweaungserscheinungen der Berstmembrane können duher nicht

n5 mehr zur Beeinträchtigung der Lebensdauer führen. Auch bereitet das Problem der Gasdichtheit aufgrund der relativ großen Wandstiirke keine Schwierigkeiten mehr. Die Auslegung auf ^ehr kleine Arispredulnk-kc im

deshalb möglich, weil der Reißvorgang des Folienmaterials der Berstmembrane durch die im Bereich der Kautschukfolie mit geringer Weiterreißfestigkeit angeordnete Anreißvorrichtung genau definiert ausgelöst werden kann.

Aufgrund des Aufbaues eignen sich Druckentlastungsemrichtungen der erfindungsgemäßen Art nicht nur für die Schaffung großer Entlastuagsflächen, sondern darüber hinaus auch für die Gestaltung jeder denkbaren Flächenform. Damit ist es möglich, die in Entiastungsflächen den jeweiligen Platzverhältnissen oder Gegebenheiten entsprechend genau anzupassen, ohne daß dadurch funktionelle Nachteile in Kauf genommen werden müssen.

Zwar ist es bei Druckentlastungseinrichtungen grundsätzlich bereits bekannt, im Berstmembranenmaterial Soilbruchstellen vorzusehen, um ein definiertes Aufreißen an vorgegebenen Stellen zu erreichen (vgL beispielsweise DE-PS 6 65 648). Bei derartigen bekannten Dnickentlastungseinrichiurigen bestehen die Berstmembranen jedoch aus metallischen Werkstoffen und sind nach Art von Schnappmembranen ausgebildet Schnappmembranen aus metallischen Werkstoffen eignen sich jedoch nicht für große Entlastungsflächen bei kleinen Ansprechdrücken.

Grundsätzlich ist es möglich, als Werkstoff für das Folienmaterial jede Art von Kautschukmaterial einzusetzen. Hervorragende Ergebnisse wurden dabei mit Folienmaterial aus Silikonkautschuk erzielt.

Versuche haben ergeben, daß sich als Schicht mit jo hoher Weiterreißfestigkeit insbesondere Silikonkautschuk mit Gewebeverstärkung eignet. Zweckmäßig ist es dabei, die Folie mit geringer Weiterreißfestigkeit aus Silikonkautschuk ohne Gewebeverstärkung herzustellen.

Die geringe Weiterreißfestigkeit des Silikonkautschuks kann durch eine entsprechende Wahl der Mischung erreicht werden. So ist es beispielsweise möglich. Zur Erzielung einer geringeren Weiterreißfestigkeit der Mischung einen höheren Anteil an Vernetzer zuzugeben. Darüber hinaus sind im Rahmen der Erfindung auch andere Modifikationen der Mischung möglich, sofern sie die Eigenschaften des Silikonkautschukes im Hinblick auf eine geringere Weiterreißfestigkeit verändern.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Druckentlastungseinrichtung ist die Folie mit geringer Weiterreißfestigkeit auf die Schnitte, Schlitze, Aussparungen oder dgl. aufgeklebt. Es ist jedoch auch möglich, die Folie in die Schnitte, Schlitze, Aussparungen oder dgl. ein- bzw. auf diese aufzuvulkanisieren.

Im Falle der Verbindung durch Aufkleben ist es vorteilhaft, sowohl die Folie mit hoher Weiterreißfestigkeit als auch die Folie mit geringer Weiterreißfestigkeit jeweils aus einer Folienmaterialplatte herzustellen, deren Außenabmessungen deckungsgleich sind. Im Bereich der Streifen werden dann in dieser Folienplatte im Falle der Folie mit hoher Weiterreißfestigkeit Schnitte. Schlitze. Aussparungen oder dgl. vorgesehen und im Falle der Folie mit geringer Weiterreißfestigkeit stegartige, miteinander zusammenhängende Streifen gebildet. Auf diese Weise wird erreicht, daß selbst bei hinsichtlich der Form komplizierter Streifenausbildung weder an den Kreuzungs- oder Verbindungsbereichen noch im Rahmenbere.ch die Abdichtung erschwerende Überlappungen vorhanden sind.

Ein großflächiges Aufreißen der Berstmembrane wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der ftrfindungsgemäßen Druckentlastungseinrichtung dadurch erreicht, daß die Streifen kreuzartig oc|er sternartig über die Membranenfläche verlaufen. Der Kreuzungsbereich der Streifen ist dabei etwa im Bereich der Membranenrriitte angeordnet . ■ . .

Um ein zuverlässiges Aufreißen bei einem bestimmten Ansprechdruck sicherzustellen, ist es zweckmäßig, die Anreißvorrichtung als eine an sich bekannte," imBereich der Membranenmitte angeordnete Messeränordnung mit Messerschneiden auszubilden; Bei einer derartigen Messeranordnung verlaufen die Messerschneiden jedoch erfindungsgemäß in der Erstreckungsrichtung der Streifen. ^;

Um zu erreichen, daß Druckentlastungseinrichtungen der erfindungsgemäßen Art auch dann eingesetzt werden können, wenn hohe Temperararen und/oder eine aggressive Atmosphäre auf einer oder beiden Membranenseiten herrschen, ist rs zweckmäßig, die Berstmembrane durch eine ein- oder mehrlagige Schutzschicht abzudecken. Diese Schutzschicht kann im Falle von hohen Temperaturen als Wärmedämmschicht ausgebildet sein. Zum Schutz gegen aggressive Medien kann diese Schutzschicht auch aus gegenüber derartigen Medien widerstandsfähigem Folienmaterial, wie beispielsweise einer dünnen PTFE-Folie bestehen. >

Im folgenden sind zur weiteren Erläuterung und zum besseren Verständnis verschiedene A. usführungsbeispie-Ie einer erfindungsgemäßen Druckentlastungseinrichtr.ng unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben.

F i g. 1 zeigt in einer Vorderansicht ein Ausführungsbeispiel mit einer quadratischen Berstmembrane.

F i g. 2 zeigt in einer Vorderansicht ein Ausführungsbeispiel mit einer runden Berstmembrane.

Fig.3 zeigt einen Schnitt in der Ebene Hl-III der Fig. lbzw.2.

F i g. 4 zeigt das Detail X der F i g. 3 in vergrößertem Maßstab.

F i g. 5 bis 9 zeigen in vergrößertem Maßstab Schnitte von verschiedenen Membranerrausführungsbeispielen in der Ebene V-V der F i g. 1 bzw. 2.

Fig. 10 bis 13 zeigen Zuschnitte zur Herstellung von Berstmembranen gemäß den Ausführungsbeispielen der F i g. 1 und 2.

Wie aus den Fig. 1, 2 und 3 hervorgeht, besteht die erfindungsgemäße Druckentlastungseinrichtung aus einem Rahmen 1, in dem eine Berstmembrane 2 aus gummiartigem Folienmaterial gehaltert ist. Wie insbesondere aus F i g. 3 hervorgeht, besteht der Rahmen 1 aus zwei Rahmenteilen 3 und 4, zwischen denen die Bentariembrane 2 eingespannt ist. Die Einspannung erfolgt im vorliegenden Ausführungsbeispiel über eine Anzahl von Schraubenbolzen 5, die in regelmäßigen Abständen entlang des Rahmens angeordnet sind.

Wie aus F i g. 3 ferner hervorgeht, ist auf einer Seite des Rahmens 1 eine Anreißvorrichtung 6 vorgesehen, die etwa in der t/litte des Rahmens angeordnet ist. Die Anreißvorrichtung 6 besteht aus einer Gewindestange 7, die an ihrem der Membrane 2 zugewandten Ende eine Messeranordnung 8 trägt. Diese Messeranordnung 8 besitzt vier kreuzförmig angeordnete Messerschneiden 9, wie dies in Fig.4 in vergrößertem Maßstab dargestellt ist.

Auf der der Messeranordnung 8 entgegengesetzten Seite ist die Gewindestange 7 über zwei Muttern 10 an einem ortsfesten Träger 11 befestigt. Der Abstand der Messerschneiden 9 kann auf diese Weise gegenüber der

Membrane 2 den jeweiligen Gegebenheiten entsprechend eingestellt werden.

Die Berstmembrane 2 besteht im wesentlichen aus einer Kautschukfolie 12 mit hoher WcitcrrciOfestigkeit, die durch Schlitze 15 unterbrochen und an diesen Stellen mit i;inem Streifen 16 aus Kautschukfolie 13 mit geringer Weiterreißfestigkeit verschlossen ist. In den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. I und 2 ist die Kautschukfolie 13 mit geringer Weiterreißfestigkeit in Form von schmalen Diagonalstreifen kreuzartig verlegt.

Die Ausbildung der Streifen 16 kann in der verschiedensten Weise erfolgen. Fünf Möglichkeiten sind in den Fig.5 bis 9 dargestellt. Bei allen diesen Möglichkeiten besteht die Kautschukfolie 12 mit hoher Weiterreißfestigkeit aus einem Silikonkautschuk der mittels eines Gewebes 14 verstärkt ist. In den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 6 bis 8 sind die Schlitze 15 durch einen Streifen $6 aus unverstärkiern Silikonkautschuk abgedeckt, dessen Ränder mit der gewebeverstärkten Silikonkautschukfolie durch Verkleben oder Vulkanisieren verbunden sind.

Im Falle der Ausführungsbeispiele nach den Fig.5 und 9 füllt die unverstärkte Silikonkautschukfolie die Schlitze 15 vollkommen aus. Zur Verbesserung der Haftung ist bei dem in Fig.5 dargestellten Ausführungsbeispiel die Folie aus unverstärktem Silikonkautschuk seitlich etwas über den Schlitz 15 hinausgezogen und an den Rändern mit der gewebeverstärkten Silikonkautschukfolie verklebt oder auf diese aufvulkanisiert.

Im Falle der Ausführungsform nach F i g. 9 besteht die Folie 12 mit hoher Reißfestigkeit aus einer Silikonkauschuklage. die auf einer Seite mit einer Gewebeamierung 14 ausgestattet ist. Auf diese Gewebeamierung 14 ist eine weitere Lage aus Silikonkautschuk aufgetragen, die auch den Schlitz 15 ausfüllt.

Die Herstellung einer Berstmembrane mit dem Aufbau gemäß F i g. 6 kann in folgender Weise erfolgen.

In einem ersten Schritt wird aus einer gewebeverstärkten Silikonkautschukplatte 17 eine der Form des Rahmens entsprechende Einheit ausgeschnitten. In den Fig. 10 und 11 ist ein derartiger Zuschnitt für eine quadratische und eine runde Rahmenform gemäß den Ausführungsbeispielen nach F i g. 1 und 2 dargestellt.

Im Anschluß daran oder gleichzeitig mit der Herstellung der Außenkontur werden aus dem Zuschnin zwei kreuzförmig angeordnete Schlitze 15 herausgeschnitten oder herausgestanzt. Dadurch werden sowohl die Folie als auch die Gewebeverstärkung kreuzartig unterbrochen.

In einem separaten Arbeitsgang werden die die Folie 13 mit geringer Reißfestigkeil bildenden Streifen 16 aus

ίο einer Silikonkautschukpiaitc 18 ohne Gewebeverstärkung ausgeschnitten. Dies erfolgt gemäß den Fig. 12 und 13 in der Weise, daß sowohl in der Mitte als auch im Randbereich zusammenhängende einstückig miteinander verbundene Streifen gebildet werden.

Die auf diese Weise hergestellten Silikonkautschukplatten 17 und 18 werden deckungsgleich aufeinander gelegt und durch Verkleben oder Vulkanisieren !Miteinander verbünden.

Im Anschluß an diesen Arbeitsgang werden im Randbereich Bohrungen für die Schraubbolzen 5 ausgestanzt und die miteinander verbundenen Folienplatten zwischen den Rahmenhälften 3 und 4 eingespannt.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Druckentlastungseinrichtung ist nun die folgende:

Im Normalzustand befindet sich die Membrane 2 in der in Fig, 3 dargestellten Normallage. In dieser Stellung ist die Membrane der Druckentlastungseinrichtung in der Lage, kleinere Druckschwankungen durch geringfügiges Auswölben ohne Beeinträchtigung der Dichtheit auszugleichen.

Nimmt der Druck auf der in Fig.3 oberen Membranenseite jedoch aus irgendwelchen Gründen einen Wert an, der dem eingestellten Ansprechdruck entspricht oder diesen überschreitet, schlägt die Membrane an die Messeranordnung 8 an. wie dies in. Fig.3 mit gestrichelten Linien dargestellt ist (Berstlage). In einem solchen Falle ritzen die Messerschneiden die Kautschukfolie 13 mit geringer Weiterreißfestigkeit an, so daß diese Folie entlang der vorgegebenen Streifen 16 aufreißt. Dadurch wird eine in ihren Abmessungen genau definierte Fläche freigegeben, die die gewünschte Druckentlastung herbeiführt.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

I. Dnickehtiastungseinrichtung: mit einem Rahmen, einer in diesem Rahmen gehalterten Berstmembrane aus gummiartigem Folienmaterial sowie einer zumindest auf einer Seite der Berstmembrane in einem bestimmten Abstand zum Folienmaterial angeordneten Anreißvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Berstmembrane (2) im wesentlichen aus einer Kautschukfolie (12) mit hoher Weiterreißfestigkeit besteht, die durch Schnitte, Schlitze (15), Aussparungen oder dgL unterbrochen und an diesen Stellen mit einem Streifen (16) aus Kautschukfolie (13) mit geringer Weiterreißfestigkeit verschlossen ist, und daß die Anreißvorrichtung (6) im Bereich der Kauischukfolie mit geringer Weiterreißfestigkeit angeordnet ist

Z Druckentlastungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie (12) mit hoher Weiterreißfestigkeii aus gcwebeverstärktern Silikonkautschuk besteht.

3. Druckentlastungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie (13) mit geringer Weiterreißfestigkeit aus Silikonkautschuk ohne Gewebeverstärkung besteht

4. Druckentlastungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie (13) mit geringer Weiterreißfestigkeit aus einem Silikonkautschuk mit höherem Anteil an Vernetzungsmittel besteht

5. Druckentlastungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie (13) mit geringer Weiterreiß/estigkeit auf die Schnitte. Schlitze (15), Ausspülungen oder dgl. aufgeklebt oder in die Schnitte. Schlitze (15). Aussparungen oder dgl. einvulkanisiert ist.

6. Druckentlastungseinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die Streifen (16) kreuzartig über die Membranenfläche verlaufen.

7. Druckenilastungseinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Streifen (16) sternartig über die Membranenfläche verlaufen.

8. Druckentlastungseinrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kreuzungsbereich der Streifen (IC) etwa im Bereich der Membranenmitle angeordnet ist.

9. Druckentlastungseinrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Streifen (16) einstückig miteinander verbunden sind und einstükkig in einen rahmenartigen Randbereich übergehen.

10. Druckentlastungseinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anreißvorrichtung (6) in an sich bekannter Weise aus einer etwa im Bereich der Membranenmitte angeordneten Messeranordnung (8) mit Messerschneiden besteht.

II. Druckentlastungseinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Erstrckkungsrichtung der Messerschneiden der Erstrekkungsrichtung der Streifen (16) entspricht.

12. Druckentlastungseinrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Messerschneiden gegenüber der Membranenebene in an sich bekannter Weise abstandsverstellbar gelagert sind.

13. Druckentlastungscinrichtung nach eine ,ι der

vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die Berstmembrane (2) durch eine ein- oder mehrlagige Schutzschicht abgedeckt ist