DE665648C - Eichfaehige, augenblicklich wirkende Sicherheitsscheibe - Google Patents

Description

• .Eichfähige, augenblicklich wirkende Sicherheitsscheibe Als Sicherheitsscheiben dienten bisher ebene oder gewölbte eingespannte Scheiben, die bei Überschreitung einer bestimmten Druckbeanspruchung von einer Seite her zu Bruch gehen. Bei diesen Scheiben ist das Maß für die zulässige Druckbelastung durch die Zerreißfestigkeit der Scheibe gegeben.
• Es hat sich gezeigt, daß Scheiben dieser Art ziemlich träge und außerdem sehr ungenau sind. Einmal rühren diese Ungenauigkeiten von den unvermeidlichen Schwankungen in der chemischen und physikalischen Beschaffenheit der Scheiben selbst her, zum anderen ist es beim Einspannen und beim Auftreten von Druckbelastung unvermeidlich, daß die Scheiben ihre Form verändern und beispielsweise unter einem auftretenden Druck sich etwas beulen. Die Folge hiervon ist, daß späterhin auftretende Druckbelastungen sich hinsichtlich der Festigkeit der Scheibe ganz. anders auswirken, so daß die Scheibe nicht bei dem vorgesehenen Druck zu Bruch geht. Auf der anderen Seite hat es sich gezeigt, daß derartige Scheiben oft nicht imstande sind, rasch auftretenden Drucksteigerungen nachzugeben; es ist in solchen Fällen, z. B. bei Autoklaven u. dgl., vorgekommen, daß die Drucksteigerung zu einer Zerstörung des Gefäßes geführt hat, ohne daß die Sicherheitsscheibe zerrissen wurde.
• Gegenstand der Erfindung ist eine eichfähige, augenblicklich wirkende Sicherheitsscheibe, die die erwähnten Nachteile nicht aufweist. Diese Scheibe besteht aus einer, von der Seite des geringeren Druckes gesehen, konkaven Schnappmembran, die auf der Seite des geringeren Druckes mit Einkerbungen, Einschnitten, Vertiefungen u. dgl. versehen ist. Bei einer Drucksteigerung über ein bestimmtes Maß hinaus schnappt die Membran aus der Konkav- in die Konvexstellung, und hierbei verändern die erwähnten Einschnitte, Einkerbungen, Vertiefungen usw. ihre Lage in der Membran derart, daß sie in der Konvexstellung als vorbereitete Bruchstelle wirken.
• Diese Wirkungsweise der mit Einkerbu usw. versehenen Schnappmembran ist etwa; mit der gegenseitigen Abstützung der Steine eines Gewölbes vergleichbar. Ebenso wird die mit Einkerbungen auf der Seite des geringeren Druckes versehene Schnappmembran in der Konkavstellung nur in der Weise beansprucht, daß an den Einkerbungen Druckbeanspruchungen auftreten. Beim Übergang in die Konvexstellung hingegen treten an diesen Stellen Zugbeanspruchungen auf, denen die Membran mit ihren vorbereiteten Bruchstellen nicht gewachsen ist. Während des Überganges von der Konkav- in die Konvexstellung kommen hierzu noch Biegungsbeanspruchungen; die ebenfalls das Aufreißen an den Einkerbungen usw. erleichtern.
• Das Wesentliche der vorliegenden Erfindung ist also der plötzliche Übergang von der Druckbeanspruchung über die Biege- auf die Zugbeanspruchung, wodurch die Einkerbungen der Schnappmembran ihre Lage derart verändern, daß sie erst auf der Innenseite der Wölbung liegen und dann auf die Außenseite gelangen, wodurch sie als vorbereitete Bruchstellen zu wirken vermögen. Schnappmembranen und Schnappfedern sind zwar schon für Schnellschlußventile und zu Dichtungszwecken vorgeschlagen worden, jedoch wird bei diesen nicht der schlagartige Übergang von der Druck- auf die Zugbeanspruchung in Verbindung mit vorbereiteten Bruchstellen der oben beschriebenen Art zu Sicherungszwecken ausgenützt.
• Es ist ferner schon vorgeschlagen worden, Sicherheitsscheiben beliebiger Anordnung mit Einkerbungen zu versehen, um das Zubruchgehen an diesen .Stellen zu erleichtern. Bei diesen Einkerbungen handelt es sich jedoch um nichts weiter, als um die auch sonst in der Technik üblichen; vorbereiteten Bruchstellen, die besonders empfindliche Stellen einer üblichen; allein auf Zug oder Abscherung beanspruchten Sicherheitsscheibe darstellen.
• Die Ausbildung der Schnappmembran gemäß der Erfindung hat schließlich auch mit der Verlagerung der sog. neutralen Faser bei auf Biegung beanspruchten Stahlfedern nichts zu tun. Diese Verlagerung der neutralen Faser wird durch Einkerbungen oder andere Querschnittsverringerungen bei Biegungsfedern erreicht. Diese Einkerbungen verlaufen jedoch in Richtung der bandartigen Federn und nicht in Richtung quer zu dem Wölbungsschnitt, wie bei der vorliegenden Schnappmernuran. Die Einschnitte, Einkerbungen, Vertiefungen usw. der Schnappmembran gemäß vor-Jegender Erfindung können mit einem sprö-

  i Lot, z. B. Antimonlot, ausgefüllt werden.

  .. anL-e auf die Einkerbungen und das darin

  °li@"hndliche Lot Druckkräfte einwirken, hält die Membran dem auftretenden Druck stand, denn gegen Druck sind oft spröde Stoffe beständiger als gegen Biege- und Zugbeanspruchung: Es ist auch möglich, die ganze Membran aus einzelnen nebeneinanderliegenden Stücken zusammenzusetzen, die durch sprödes Lot o. dgl. miteinander verbunden sind und die sich gegenseitig gewölbeartig abstützen.
• Auf der Seite des höheren Druckes kann mit der Schnappmembran eine Schlagnadel fest verbünden sein, die beim Überspringen aus der Konkav- in die Konvexstellung gegen eine darunterliegende vorbereitete Bruchstelle stößt und dadurch das Einreißen der Membran an dieser Stelle begünstigt. An Stelle einer Schlagnadel kann auch ein Hammer o. dgl. verwandt werden.
• In gleicher Weise wie beim Überspringen der Membran aus der Konkav- in die Konvexstellung an den vorbereiteten Bruchstellen ein spröder Stoff zum Reißen gebracht wird, kann auch an den Rändern der Membran die plötzliche Änderung in der beanspruchten Art benutzt werden, um die Sicherheitsscheibe an diesen Stellen loszulösen. Zu diesem Zweck werden zweckmäßig die Ränder der Scheibe derart in einem Fassungsring gegen einen Vorsprung angelehnt und mit dem spröden Lot verbunden, daß beim Überspringen in die Konvexstellung das Lot aufreißt und der <äußere Rand der Membran durch den vorhandenen Druck durch den Fassungsring hindurch nach außen gedrückt wird.
• In der Zeichnung ist das Wesen der vorliegenden Erfindung noch näher erläutert: Abb. r zeigt im Schnitt eine Schnappanembran in der, von der Seite des geringeren Druckes gesehen, konkaven Stellung mit den etwa bis zur Mitte der Membran reichenden Einschnitten a. Abb. 2 zeigt in vergrößertem Maßstabe die Anordnung dieser Einschnitte a. und die darauf wirkenden Kräfte. Der besseren Deutlichkeit halber ist der Einschnitt a in Abb.2 trapezförmig dargestellt; b zeigt einen ähnlichen Einschnitt von dreieckigem Querschnitt. Die von der Seite des größeren Druckes auftretenden Kräfte (senkrecht nach oben zeigende Pfeile) bewirken eine Zu; sammendrückung der Einschnitte a und b im Sinne der dort gezeigten Pfeile. Die ganze Membran ist hierbei etwa mit einem Gewölbe zu vergleichen, dessen einzelne Steine unter dem auftretenden Druck völlig stabil liegen.
• Abb. 3 zeigt die Kräfteeinwirkung auf dieselbe Membran nach dem Überspringen aus der Konkav- in die Konv exstellung. Der Einschnitt a ist nunmehr zwar auch trapezförmig, jedoch liegt jetzt die schmalere Trapezseit.. nach der Mitte der Membran hin, während. sie bei der Stellung gemäß Abb. a an der Außenseite lag. In gleicher Weise hat die Einkerbung b ihre Gestalt geändert, sie hat nicht mehr dreieckigen, sondern nunmehr viereckigen Ouerschnitt. Die Masse x und y für die Breite der Einschnitte sind in Abb. und 3 jeweils gleich. Die Einschnitte können mit sprödem Lot ausgefüllt sein.
• Abb. d. zeigt im Schnitt eine aus einzelnen Stücken zusammengesetzte Membran, deren Einzelstücke durch sprödes Lot miteinander verbunden sind. Auch hier wirken sich die in Richtung der senkrechten Pfeile auftretenden Druckkräfte dahin aus, daß die einzelnen Membranstücke c auf das zwischenliegende Lot d drücken. Diesem Druck ist selbst das sehr spröde Lot gewachsen.
• Beim Überschnappen in die Konvexstellung werden die zwischen den Membranstücken c liegenden Lotstellen d plötzlich auf Zug beansprucht, und einer solchen Beanspruchung ist das spröde Lot nicht gewachsen, wodurch die ,-Membran mit Sicherheit an dieser Stelle aufreißt. Die Richtung der hierbei auftretenden Kräfte wird durch die Pfeile in Abb. 5 gezeigt.
• Abb. 6, 7 und 8 zeigen beispielsweise einige Ausführungsformen für Einkerbungen in der Schnappmembran, die etwa die Gestalt konzentrischer Ringe haben können oder wabenförinig oder sternförmig angeordnet sind. Diese Einkerbungen können in der verschiedensten Weise hergestellt werden, beispielsweise durch Prägung, Gravieren u. dgl.
• Abb. 9 zeigt eine auf der Seite des höheren Druckes fest mit der Schnappmembran verbundene Schlagnadel. Beim Überschnappen der ,Membran aus der Konkav- in die Konvexstellung stößt die Spitze der Schlagnadel gegen eine an dieser Stelle vorgesehene von außen her angebrachte Einkerbung und begünstigt dadurch das Aufreißen an dieser Stelle.
• Abb. io zeigt eine Schnappmembran gemäß der Erfindung, die sich mit ihren Rändern gegen schmale Vorsprünge an einen Fassungsring legt. Abb. i i läßt die Verbindung der Membranränder e mit dem Fassungsring f durch das Lot g erkennen. Beim Überspringen der Membran aus der Konkav- in die Konvexstellung wird der Membranrand e von dem Ring f abgehoben. Das Lot g ist der dabei auftretenden Zugbeanspruchung nicht gewachsen und reißt. Unter dem Einfluß des in der Richtung der Pfeile wirkenden Druckes wird nunmehr entweder die ganze Membran oder die an ihrem Rand noch ühriggebliebenen Teile an den Vorsprüngen des Ringes / völlig von diesem gelöst und nach außen geworfen, so daß der ganze lichte Ouerschnitt des Ringes freigegeben wird (Abb. 1z).
• In Abb. 13 Ist schematisch eine Eichvorrichtung gezeigt, bei der sich oberhalb der Membran Ir eine Platte i mit einer konvexen Verstärkung von gleichem Durchmesser, aber etwas geringerer Höhe befindet, als der Wölbung der Membran entspricht. In der die Platte i, tragenden Wand des Behälters befindet sich von außen eine Durchbohrung für ein Manometer k, um den Druck px in dein Druckraum zu messen. In der Mitte der Platte gleitet in einer Durchbohrung ein Stift 1, der beim Nachgeben der Membran bei Erreichung des Höchstdruckes nach oben geschoben wird und mit der Feder ;n einen Kontakt herstellt, durch den z. B. ein Läutewerk n in Gang gesetzt wird. Beim Ertönen des Läutewerkes kann dann der erreichte Druck am Manometer k abgelesen werden.
• Der zwischen der gewölbten Membran und der konvexen Verstärkung der Platte i gebildete Hohlraum kann noch mit einem weiteren Manometer o in Verbindung stehen, das beim Beginn der Durchbiegung der Membran h einen geringen, immer konstanten Druckabstieg, hingegen bei etwaigem Reißen oder bei Gasdurchlässigkeit, z. B. infolge von Materialfehlern, einen Druckanstieg zur gleichen Höhe wie das Manometer k zeigt.

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Eichfähige, augenblicklich wirkende Sicherheitsscheibe, die aus einer, von der Seite des geringeren Druckes gesehen, konkaven Schnappmembran besteht, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Seite des geringeren Druckes Einschnitte, Einkerbungen, Vertiefungen u. dgl. vorgesehen sind, die im Falle des Oberspringens der Scheibe in die Konvexstellung als vorbereitete Bruchstellen wirken.
2. 2. Sicherheitsscheibe nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschnitte, Einkerbungen, Vertiefungen usw. mit einem spröden Lot ausgefüllt sind.
3. 3. Sicherheitsscheibe nach Anspruch i und a, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnappmembran aus einzelnen nebeneinanderliegenden Stücken des Membranwerkstoffs besteht, die durch sprödes Lot miteinander verbunden werden und die sich in der Konkavstellung gewölbeartig gegenseitig abstützen. -d..
4. Sicherheitsscheibe nach Anspruch i bis 3, gekennzeichnet durch eine auf der Seite des höheren Druckes angebrachte, in der Konkavstellung in einem gewissen Abstand von den vorbereiteten Bruchstellen befindliche Schlagnadel o. dgl., die beim Überspringen in die Konvexstellung gegen diese Bruchstellen schlägt und das Aufreißen an dieser Stelle begünstigt.
5. 5. Sicherheitsscheibe nach Anspruch i bis d., dadurch gekennzeichnet, daß sie in der Konkavstellung an ihren Rändern auf einem schmalen Vorsprung des Fassungsringes mit sprödem Lot befestigt ist, beim Überspringen in die Konvexstellung sich jedoch an diesen Stellen von dem Fassungsring löst und durch den Druck aus ihm herausgedrückt wird.
6. 6. Eichvorrichtung für die Sicherheitsscheibe nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe bei Überschreitung des höchsten zulässigen Drukkes sich nur um einen verhältnismäßig kleinen Betrag nach außen bewegen kann, und daß gleichzeitig durch ein Manometer und gegebenenfalls eine elektrische oder mechanische Alarm- oder Ausschaltvorrichtung der hierbei erreichte Druck festgestellt wird.