Wenn es um die Absicherung von Anlagenteilen gegen Druck und Vakuum geht, gelten seit Jahrzehnten Berstscheiben in der Industrie als zuverlässige Sollbruchstellen. Gestiegene Umweltschutzanforderungen stellen an Prozesssysteme heute erhöhte Dichtheitsanforderungen, die üblicherweise nur mit einer Kombination aus Sicherheitsventil und Berstscheibe erfüllt werden. Aufgrund der hohen Rückdruckbeständigkeit der KUB-V-Series ist jetzt ein Test des Sicherheitsventils im laufenden Betrieb möglich.
Dipl.-Ing. Thomas Münstermann, Stefan Penno
Im Gegensatz zu den herkömmlichen Umkehr-Berstscheibenprinzipien besteht die KUB-Konstruktion aus einer zweilagigen, konvex gewölbten Kalotte. Durch den Einsatz modernster Fertigungstechnologie und den Verzicht auf Kerbverfahren ist die äußerst präzise Bearbeitung des Materials ohne jegliche Gefügeveränderung gewährleistet. Auch die üblicherweise bei gekerbten Umkehrberstscheiben standzeitreduzierenden Temperatur- und Korrosionseinflüsse (aufgrund der Materialschwächung) treten nicht auf. Störende bzw. den Querschnitt verengende Messer- und Hilfskonstruktionen sind bei der KUB ebenfalls Schnee von gestern.
Die Berstscheiben werden von Rembe in Größen von DN 20 bis DN 800 geliefert und streng nach nationalen und internationalen Vorschriften wie AD-Merkblatt Al, CEN, ASME, ISO, ….. gefertigt. Der hohe Qualitätsstandard wird zusätzlich durch nationale und internationale Zulassungen (DRGL/PED, KTA, ASME, GOST, CSPEBV etc.) bestätigt. Die mathematische Basis für die KUB-Konstruktion wurde bereits im Jahre 1774 von L. Euler entwickelt. Der Berstdruck wird durch die auf der Auslassseite gelegene Knickstabkonstruktion bestimmt. Der Arbeitsdruck kann somit bis zu 95 % des Ansprechdruckes betragen.
Standardmäßig für sterile Betriebsbedingungen
Das Berstelement ist prozessabgewandt und unterliegt bei dieser Anordnung keinerlei Korrosionseinflüssen. Ein über Jahre gleich bleibender Berstdruck wird somit garantiert. Die Prozessseite wird individuell entsprechend dem Prozessmedium an die Betriebsbedingungen angepasst. Durch geeignete Materialwahl sind Korrosion bzw. Polymerisation eliminiert. Aufgrund der konvexen, glatten Prozessseite sind KUB-Berstscheiben sogar standardmäßig für sterile Betriebsbedingungen einsetzbar.
Beim Erreichen des vordefinierten Ansprechdruckes klappt die Berstscheibe um und innerhalb von Millisekunden wird der volle Querschnitt fragmentationsfrei geöffnet. Die KUB-Bauweise ist sehr robust im Handling und erfordert für den Einbau kein besonders geschultes Personal. Die Installation der Berstscheiben kann entweder in einer Aufnahmeeinheit oder bei mittleren und niedrigen Berstdrücken direkt zwischen den Flanschen vorgenommen werden. Es ist kein spezielles Drehmoment zur Wahrung der Funktion erforderlich. Lediglich die Druckstufe und geforderte Dichtheit des Flanschsystems bestimmen das Anzugsmoment.
Durch den eigens für die KUB-Berstscheiben entwickelten Haltertyp entstehen keine Strömungsverluste im Ansprechfall. Ebenso werden alle Dichtheitsanforderungen (z.B. TA Luft) erfüllt.
Kombination aus Berstscheibe und Sicherheitsventil
Gestiegene Umweltschutzanforderungen stellen an Prozesssysteme, die herkömmlicherweise mit Sicherheitsventilen abgesichert werden, erhöhte Dichtheitsanforderungen. Diese werden nur mit einer Kombination aus Berstscheibe und Sicherheitsventil erfüllt. Für diesen Fall ist die KUB-Konstruktion besonders gut geeignet. Durch die dem Sicherheitsventil vorgeschaltete Berstscheibe wird neben dem absoluten Dichtschluss die Ventilgarnitur vor Korrosions- und Verschmutzungseinwirkungen geschützt. Die Leistungscharakteristik und Ausflussziffer des Sicherheitsventils wird durch die vorgeschaltete KUB-Berstscheibe nicht beeinflusst. Die Kombination von Berstscheibe und Sicherheitsventil ist somit geeignet, um
- das Sicherheitsventil vor aggressiven bzw. polymerisierenden Medien zu schützen,
- höchste (TA-Luft) Dichtheitsanforderungen, insbesondere bei toxischen oder teuren Medien zu gewährleisten,
- den Einsatz kostenintensiver Ventil-Werkstoffe zu vermeiden und
- kritische Applikationen wie Hochtemperaturanwendungen souverän zu meistern.
Dadurch reduzieren sich die Wartungs- und Inspektionsintervalle des Sicherheitsventils.
Weiterentwicklung der Berstscheiben
Durch die kontinuierliche Weiterentwicklung der KUB-Berstscheiben ist es nun möglich, Sicherheitsventile direkt unter laufenden Betriebsbedingungen zu testen. Somit werden teure Stillstandszeiten oder kostenintensive Montage- und Demontagezeiten auf ein Minimum reduziert. Die universelle Anlagenverfügbarkeit ist stets gewährleistet. Das Prinzip an sich ist einfach: lediglich der Raum zwischen Berstscheibe und Ventilteller wird langsam mit Betriebsdruckluft oder Flaschenstickstoff beaufschlagt und das Sicherheitsventil auf Leckagen geprüft bzw. zum Anlüften gebracht. Diese besondere Rückdruckbeständigkeit des Berstscheibentyps KUB-V-Series ist durch die Modifikation des bewährten, zweilagigen Konstruktionsprinzips möglich. Einlagige, durch Kerben vorgeschwächte Berstscheiben können diese Anforderungen niemals erfüllen.
Die hierzu entwickelte KUB-V-Series erlaubt standardmäßig Rückdrücke bis zum 1,35-fachen des gefertigten Berstdruckes. Zur Veranschaulichung folgendes Beispiel: Beträgt der Ansprechdruck der Berstscheibe 16 bar, dann ergibt sich eine Rückdruckbeständigkeit bis zu 21 bar. Der Rückdruck liegt direkt an der prozessseitigen Dichtmembran an, das Berstelement bleibt hiervon unbeeinflusst. Somit bleibt die Funktionalität und Standzeit der Berstscheibe selbst bei häufigen Funktionstests des Sicherheitsventils unverändert. Reduzierte Betriebskosten und verlängerte Ventilstandzeiten sind also wesentliche Merkmale dieser Berstscheiben.
cav 478
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