Miniatur-Berstscheiben für alle Druckbereiche

Zum Bersten winzig

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Schnittmodell einer QRB-Baugruppe. Einkerbungen der Berstscheibe stellen präzises Ansprechen sicher. (Bild: Bormann & Neupert by BS&B)

Umgekehrt ist überlegen

Ein Ausweichen auf andere Druckentlastungen wie Sicherheitsventile bringt ebenso Nachteile: Zwar lassen sich diese für kleine Drücke auslegen; in zahlreichen maßgeblichen Eigenschaften wie Dichtheit, Durchflusscharakteristik oder Widerstandsfähigkeit gegen Vibrationen, reichen sie jedoch nicht an die Leistung von Berstscheiben heran. Zudem sind letztere leichter, kompakter und benötigen weniger Wartungsaufwand. Die Mitarbeiter der Forschungs- und Entwicklungsabteilung von Bormann & Neupert by BS&B setzten darum bei der Entwicklung neuer Miniatur-Druckentlastungen auf das bewährte Prinzip der Berstscheiben, gestalteten diese aber grundlegend neu.

Dabei war die Fokussierung auf das Prinzip der Umkehr-Berstscheiben schnell gefallen, denn diese sind klassischen zugbelasteten Berstscheiben in mehreren Bereichen überlegen. Bei der Auslegung des Berstdrucks sind Form und Struktur der Scheibe ausschlaggebend, Eigenschaften und Qualität des Fertigungsmaterials beeinflussen die Eigenschaften dagegen in geringerem Maße. So lässt sich eine höhere Ansprechgenauigkeit erreichen, und auch die dauerhafte Beständigkeit gegenüber hohen Betriebsdrücken und -temperaturen steigt. Ein dauerhafter Prozessdruck von bis zu 90 % des Ansprechdrucks – sowohl zyklisch wie auch statisch – ist problemlos möglich. Ein ungewolltes Ansprechen durch Materialermüdung ist nahezu ausgeschlossen. Zum Vergleich: Zugbelastete Berstscheiben lassen sich nur bei maximal 70 % des Ansprechdrucks dauerhaft betreiben.

Zudem vereinfachen Umkehr-Berstscheiben die Qualitätsprüfung während der Fertigung. So lässt sich eine durchgängig hohe Maßhaltigkeit in einem besonders kleinen Toleranzbereich schneller und zuverlässiger sicherstellen – ein Vorteil sowohl für Kleinserien wie auch in der Massenfertigung.

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Die FRB-Berstscheibe weist Wölbungen in verschiedene Richtungen auf.
(Bilder: Bormann & Neupert by BS&B)

Herausforderung: kleiner Durchmesser

Je nach Prozessanforderung haben sich für die Form der vom Entwickler angebotenen Scheiben erhebliche Unterschiede ergeben. Der Grund liegt in einer konstruktiven Besonderheit, die sich aus dem geringen Durchmesser ergibt. Die individuelle druckspezifische Gestaltung bewirkt, dass die Scheibe kontrolliert birst und sich die Fragmente so verformen, dass der maximale Durch-flussquerschnitt schnellstens freigegeben wird. Designmerkmale sind etwa Sollbruchstellen, die das Nachgeben an präzise definierter Stelle sichern. Ein Beispiel ist die mittige Einkerbung der QRB-Berstscheiben. Manche Scheiben sind auch innerhalb bestimmter Bereiche ihres Radius in verschiedene Richtungen gewölbt, wie etwa das Modell FRB. Sie verbinden so die positiven Eigenschaften von zugbelasteten und Umkehr-Berstscheiben.

Die Vielfalt der unterschiedlichen Ausführungen ermöglicht eine sehr hohe Bandbreite an Druckbereichen, für die diese Armaturen geeignet sind – sowohl bei flüssigen wie auch gas- oder dampfförmigen Medien. Die Varianten reichen von Durchfluss-Durchmessern von nur 3 mm und besonders niedrigen Drücken ab 8 bar über 5 mm Größe für Anwendungen bis 1.200 bar bis hin zu Berstdrücken von 4.000 bar bei 6 mm Durchmesser. Zahlreiche Ausführungen – vor allem die für sehr hohe Drücke – sind als einteilige Elemente gefertigt. Undichtigkeiten zwischen ihren Komponenten sind damit konstruktionsbedingt ausgeschlossen.

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Kleinste montagefertige Berstscheiben-Baugruppe mit Lasergravur zur Rückverfolgung.
(Bild: Bormann & Neupert by BS&B)

Diese Gestaltungsmerkmale – ergänzt um den Einsatz moderner Materialien und spezifischer Haltelösungen – erweitern nahhaltig die Anwendungsmöglichkeiten von Berstscheiben. Bei der Zulassung als Druckentlastungseinrichtung stellten natürlich zahlreiche, zumeist branchenspezifische, nationale und internationale Normen und Richtlinien zurecht umfassende Forderungen an Zuverlässigkeit und Sicherheit. Dem begegnete der Hersteller als Teil des weltweiten Unternehmensnetzwerks BS&B Safety Systems mit zeitgemäßen Fertigungsverfahren wie Laser- oder TIG-Schweißen und einer effektiven Qualitätskontrolle. Die verschiedenen Berstscheiben erfüllen alle gängigen Normen – etwa die europäische Druckgeräterichtlinie, die Standards der amerikanischen ASME, der russischen GOST sowie der chinesischen und koreanischen Kontrollbehörden.

Weitere Fachbeiträge über Berstscheiben können Sie auf unserem Portal lesen.

Heftausgabe: Oktober 2016
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Über den Autor

Geof Brazier, Managing Director, BS&B Safety Systems

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