DE1186718B

DE1186718B - Mehrteilige Berstscheibenanordnung als Sicherung fuer UEber- oder Unterdrucksysteme schwankender Temperatur

Info

Publication number: DE1186718B
Application number: DEB67585A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Hans Schuetz; Dipl-Ing Erwin Tabler
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1962-06-07
Filing date: 1962-06-07
Publication date: 1965-02-04

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: F 06 k

Deutsche Kl.: 47 g-47/03

Nummer: 1186718

Aktenzeichen: B 67585 XII/47 g

Anmeldetag: 7. Juni 1962

Auslegetag: 4. Februar 1965

Es sind mehrteilige Berstscheibenanordnungen bekannt, die zur Sicherung von unter Druck oder Vakuum gehaltenen geschlossenen Räumen bestimmt sind und aus gleichmäßig gewölbten Scheibenelementen bestehen. Dabei kann sowohl die konkave als auch die konvexe Seite der Scheibenwölbung dem zu sichernden Raum zugewandt sein, wobei sich, insbesondere hinsichtlich der Einspannung bzw. Abstützung des Scheibenrandes, grundsätzlich unterschiedliche Ausführungsformen ergeben. An den Rändern eingespannte gewölbte Berstscheiben, die im allgemeinen mit der konkaven Wölbung gegen den Druckraum eingebaut sind, müssen beim Erreichen des Berstdruckes aufreißen. Mit dem Scheibenrand gegen eine vorspringende Kante eines Halterringes abgestützte Scheiben, deren konvexe Seite der Wölbung dem Druckraum zugewandt ist, schnappen beim Erreichen des Berstdruckes um, fallen aus dem Halterring heraus und geben zur Entspannung des Druckraumes sofort den ganzen Durchtrittsquerschnitt frei. Insbesondere bei Nennweiten über 100 mm Durchmesser haben die letztgenannten Berstscheibenausführungen eine höhere Ansprechgenauigkeit als aufreißende Berstscheibentypen.

Es ist ferner bereits eine Berstscheibenanordnung bekannt, bei der vor die dem zu sichernden Druck zugewandte Seite der gewölbten Scheibe eine dünne, dehnfähige Metall- oder Kunststoffolie gelegt ist. Diese Folie sichert die dahinterliegende Berstscheibe gegen korrosiven oder erosiven Angriff und ist so bemessen und an den Rändern gehalten, daß die Ansprechgenauigkeit der gewölbten festen Scheibe nicht beeinträchtigt ist. Derartige Berstscheibenanordnungen sind vor allem für den Einsatz in der chemischen Industrie bestimmt.

Bei den bisher bekannten Berstscheibenkonstruktionen und -anordnungen ist der Einfluß auf die Ansprechgenauigkeit der Berstscheibe durch an der Einbaustelle gegebenenfalls vorliegende schwankende Temperaturen noch weitgehend unberücksichtigt geblieben. In allen Anwendungsfällen, bei denen z. B. im durch die Berstscheibe zu sichernden Raum in weiten Grenzen sich ändernde Temperaturen gegeben sind, kann der Ansprechdruck daher nur unter Zugrundelegen einer mittleren Temperatur festgelegt werden. Der Ansprechdruck liegt dann temperaturbedingt in einem verhältnismäßig breiten Streuungsbereich.

Es sind bereits mehrteilige gewölbte Berstscheibenanordnungen bekannt, die im wesentlichen aus einer in radialer Richtung mehrfach geschlitzten Druckscheibe in Verbindung mit einer vor die konkave Mehrteilige Berstscheibenanordnung als
Sicherung für Über- oder Unterdrucksysteme
schwankender Temperatur

Anmelder:

Badische Anilin- & Soda-Fabrik

Aktiengesellschaft, Ludwigshafen/Rhein

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Ing. Hans Schütz,

Dipl.-Ing. Erwin Tabler, Ludwigshafen/Rhein --

Wölbungsseite gelegten Dichtscheibe bestehen. Ferner ist in die Wölbung der Scheibenanordnung eine mehrteilige Vakuumsstütze eingelegt, die ebenfalls aus einer radial mehrfach geschlitzten Scheibe mit einer offenen Wölbungskuppel sowie aus einer wiederum auf der konkaven Wölbungsseite eingelegten Scheibe von wesentlich kleinerem Durchmesser als dem Nenndurchmesser der Scheibenanordnung besteht. Die in der Wölbung am weitesten außen liegende Stützscheibe kleineren Durchmessers wird von mehreren Krallen gehalten, die auf die mehrfach durchbrochene Vakuum-Stützscheibe fest aufgesetzt sind. Zusammen mit zwei weiteren, mehrteilig rosettenförmigen Stützelementen für die Druckscheibe sind bei der bekannten Anordnung folglich sechs Scheibenelemente hintereinandergeschaltet, ohne daß im Interesse einer engen Toleranz des Ansprechdruckes Temperatureinflüsse an den Scheibenwölbungen selbsttätig ausgeglichen werden. Diese bekannte Anordnung ist vielmehr lediglich für hohe Temperaturen sowie für Druckschwankungen unterhalb des Ansprechdruckes sowie für zu sichernde Drucksysteme mit korrosiv wirkenden Medien bestimmt.

Insbesondere für chemische Anlagen wird daher eine Berstscheibenanordnung gefordert, die Einflüsse durch größere Temperaturdifferenzen, z. B. solche von etwa 300° C, unter Berücksichtigung der Festigkeits- bzw. Steifigkeitsänderungen der gewölbten Scheibe zur Einhaltung des Berstdruckes selbsttätig ausgleicht.

Bei der Lösung der gestellten Aufgabe ist zwischen folgenden betrieblichen Fällen bzw. Forderungen zu unterscheiden:

509 507/184

Claims

3 4

Ist eine gewölbte Berstscheibe einer höheren Tem- nungskoeffizienten legt sich punkt-, linien- oder peratur von z.B. 300° C ausgesetzt, so ist bei nur flächenförmig an die Berstscheibe3 an.
geringer Wölbung ihre werkstoffbedingte Steifigkeit, Auf Grund der Wärmeausdehnung erfahren beide von der bei Erreichen des Berstdruckes das Um- Scheiben bei steigender Temperatur eine Zunahme schnappen der Wölbung abhängt, geringer als bei 5 ihrer sphärischen Krümmung. Unter der Vorausseteiner Temperatur von 20° C. Die wärmebeanspruchte zung einer bei steigender Temperatur noch nicht verScheibe öffnet daher den gesicherten Raum bereits minderten Härte und Zähigkeit des Scheibenwerkstofvor dem Erreichen des angegebenen Berstdruckes. Bei fes wird daher die Berstscheibe 3 steifer; ihr Anverhältnismäßig starker Wölbung der Scheibe kann sprechdruck wird also heraufgesetzt. Hat nun auf Grund der Wärmeausdehnung die Wölbung aber io die durchbrochene Stützscheibe 6 einen kleineren auch größer werden und somit die Steifigkeit der Wärmeausdehnungskoeffizienten als die Berstscheibe in unerwünschter Weise erhöht werden. Soll scheibe 3, so wirkt ihre Stützkraft der zunehmenden das rechtzeitige Ansprechen einer solchen wärme- Wölbung und der unerwünschten Versteifung der belasteten Berstscheibe ungeachtet der höheren Tem- Berstscheibe 3 entgegen. Ist in einem anderen betriebperatur gewährleistet sein, so ist eine wenig gewölbte 15 liehen Anwendungsfall damit zu rechnen, daß die Berstscheibe mit zunehmender Temperatur zusätzlich Widerstandsfähigkeit der Berstscheibe 3 mit zunehzu versteifen; bei überwiegendem Einfluß der stärker mender Temperatur nachläßt, so wird für die Stützwerdenden Wölbung ist ihre Steifigkeit zu verringern. scheibe 6 ein Werkstoff mit größerem Wärmeausdeh-

Treten andererseits in einer durch Berstscheiben nungskoeffizienten gewählt und diese Scheibe in die

gegen unzulässigen Überdruck gesicherten Anlage 20 konkave Wölbung der Berstscheibe 3 eingelegt,

auch unzulässige höhere Temperaturen auf und bil- Zweckmäßig hat in diesem Fall die Stützscheibe 6

den auf Grund der höheren Temperaturen eine un- keinen Bördelrand, sondern ist zusammen mit der

bedingt zu vermeidende zusätzliche Unsicherheit, so Berstscheibe 3 in der Eindrehung 2 abgestützt. In

ist es zweckmäßig, die Steifigkeit der Berstscheibe besonderen Fällen kann auch die Verwendung von

und somit den Ansprechdruck mit steigender Tempe- 25 mehreren Stützscheiben 6 Vorteile bringen,

ratur herabzusetzen. .. In Fig. 2 ist eine andere Ausführungsform einer

Es wurde nun gefunden, daß man den Ansprech- Berstscheibenanordnung mit den Merkmalen der Erdruck einer gewölbten Berstscheibe ungeachtet der findung dargestellt. Die konstruktiven Elemente der einwirkenden Temperatureinflüsse durch eine beson- Flanschverbindung sind im wesentlichen die gleichen dere Anordnung von mehreren gewölbten Scheiben in 3° wie in F i g. 1. Der Halterring 1 mit der Eindrehung 2 sehr engen Grenzen halten kann. Die Erfindung be- ist jedoch zweiteilig ausgeführt. Die Berstscheibe 3 steht darin, daß die Scheiben derart angeordnet sind und die durchbrochene Stützscheibe 6 sind in dieser oder aus Werkstoffen mit derart unterschiedlichen Anordnung mit entgegengesetzt gerichteter Wölbung Wärmeausdehnungskoeffizienten bestehen, daß die übereinandergelegt. Beide Scheiben berühren sich Stützscheibe durch Temperaturänderungen hervor- 35 etwa punktförmig, sofern bei erhöhter Spannung und gerufene Wölbungsänderungen der Berstscheibe ganz gegebenenfalls auf Grund einer höheren Temperatur oder teilweise verhindert. Die eine Scheibe stützt und in der Nähe des Berührungspunktes nicht eine kleine versteift dabei in Abhängigkeit von der jeweiligen Abplattung der Kalotten eintritt. Die Wahl von Temperatur entweder die Wölbung der anderen oder Werkstoffen mit unterschiedlichen spezifischen Wärsetzt die Steifigkeit temperaturabhängig herab. 4° meausdehnungskoeffizienten ist bei dieser Anordnung

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist nicht erforderlich, wenn der arteigene formbedingte der Durchmesser der Stützscheibe bei gleichsinniger Wärmeausdehnungskoeffizient der Stützscheibe 6 Lage der Wölbungen kleiner als der der Berstscheibe, gegenüber demjenigen der Berstscheibe 3 hin- und die Stützscheibe ist als vorzugsweise aus Bimetall reichende Stützkräfte liefert. Im Berührungspunkt hergestellte Kalotte auf die Berstscheibe fest auf- 45 können die Scheiben 3 und 6 auch kraftschlüssig mitgesetzt, einander verbunden sein.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in Weiterhin ist es auch möglich, den Durchmesser

der Zeichnung dargestellt. der Stützscheibe 6 wesentlich kleiner zu halten als

F i g. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine Rohr- denjenigen der Berstscheibe 3. In diesem Fall ist die flanschverbindung mit eingespannter Berstscheiben- 50 Stützscheibe 6 als Bimetallkalotte mit der Berstanordnung nach der Erfindung. Der Halterring 1 hat scheibe 3 fest verbunden und korrigiert temperatureine Eindrehung 2, in die der Rand der gewölbten abhängig die Wölbung der Berstscheibe 3.
Berstscheibe 3 eingelötet oder eingekittet ist. Der

Druck P des gegen unzulässigen Überdruck zu Patentansprüche:
sichernden Raumes lastet auf der konvexen Seite der 55

Berstscheibe 3, die aus einem metallischen Werkstoff 1. Mehrteilige Berstscheibenanordnung als besteht. Zwischen den Flanschen 4 und 5 ist der Sicherung für Über- oder Unterdrucksysteme Halterring 1 fest eingespannt. Auf der Seite des schwankender Temperatur, bestehend aus einer Druckraumes ist auf die Berstscheibe 3 eine zweite gewölbten Berstscheibe, deren konvexe Seite dem Stützscheibe 6 mit gleichsinnig gerichteter Wölbung 60 abzusichernden Drucksystem zugewandt ist, und aufgelegt. Die Stützscheibe 6 hat einen flachen Bördel- mindestens einer gewölbten und durchbrochenen rand, der zwischen Flansch 5 und der Druckfläche Stützscheibe sowie einem den Rand der Scheiben des Halterringes 1 unter Zwischenlegen einer Dich- aufnehmenden oder festhaltenden Flanschring, tung 7 eingespannt ist. Die Stützscheibe 6 ist vielfach dadurchgekennzeichnet, daß die Scheidurchbrochen, so daß nur die Berstscheibe 3 die 63 ben (3, 6) derart angeordnet sind oder aus Werk-Druckbelastung aufnimmt. Die über die Berst- stoffen mit derart unterschiedlichen Wärmeausscheibe 3 gelegte Stützscheibe 6 von gegenüber der dehnungskoeffizienten bestehen, daß die Stütz-Berstscheibe 3 unterschiedlichem Wärmeausdeh- scheibe (6) durch Temperaturänderungen hervor-

gerufene Wölbungsänderungen der Berstscheibe (3) ganz oder teilweise verhindert.

2. Berstscheibenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Stützscheibe (6) bei gleichsinniger Lage der Wölbungen kleiner ist als der der Berstscheibe (3) und daß die Stützscheibe als vorzugsweise aus Bimetall hergestellte Kalotte auf die Berstscheibe fest aufgesetzt ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 851152, 1 039 331; britische Patentschriften Nr. 711 516, 748 953; USA.-Patentschrift Nr. 2 953 279.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

509 507/18+ 1.65 © Bundesdruckerei Berlin