Druckbehälter: industrielle Überdruckgeräte

Vielleicht sind Sie spazieren gegangen, um einen schönen Sommertag zu genießen. Wenn Sie sich in ein unbekanntes Gebiet wagen, sind Sie möglicherweise in einem Industriegebiet gelandet. Dort bemerkte er Fabriken, Chemiefabriken und Ölraffineriekomplexe, die jeweils von einem riesigen System von Rohren und Tanks umgeben waren. Sie haben es vielleicht als Schandfleck angesehen, aber wenn Sie ein Künstler und Ingenieur wie ich sind, können Sie es als Kunstform betrachten, die aus interessanten Formen, Farben und Mustern besteht. Egal wie Sie es betrachten, Sie können wetten, dass sich dort mindestens ein paar Druckbehälter befinden.

Das letzte Mal haben wir gesehen, wie etwas scheinbar Harmloses wie ein Warmwasserbereiter zu einer gefährlichen Rakete werden kann, wenn der Druck im Inneren bis zu dem Punkt ansteigt, an dem der Tank platzt. Sie können sich vorstellen, welche Arten von Sprengkräften, Dampf und Chemikalien in die Umgebung gelangen würden, wenn ein Druckbehälter in Industriegröße aufgrund von Überdruck ausfallen würde. Lassen Sie uns einige andere Arten von Überdruckgeräten untersuchen, die üblicherweise in industriellen Umgebungen verwendet werden.

Eine Art von Überdruckvorrichtung ist ein Sicherheitsventil. Sie ähneln dem Überdruckventil eines Warmwasserbereiters, werden jedoch im Allgemeinen zur Entlastung von Gasen und Dampf eingesetzt. Wie arbeiten Sie? Grundsätzlich ist ein Sicherheitsventil an der Oberseite eines Druckbehälters angebracht, wie in der Schnittansicht von 1 unten gezeigt.

Abbildung 1 – Ein grundlegendes Sicherheitsventil in der geschlossenen Position

Eine kräftige Feder im Ventilkörper drückt auf das Ventil und hält es geschlossen, wenn im Behälter normaler Druck herrscht. Sobald der Druck auf ein unsicheres Niveau ansteigt, drückt er gegen das Ventil und überwindet die Kraft der Feder. Das Ventil wird geöffnet, wie in Abbildung 2 unten gezeigt, und der Inhalt des Druckbehälters wird sicher in einen Bereich entlüftet, der normalerweise nicht von Personen besetzt ist. Falls Sie sich fragen, werden Sicherheitsventile häufig in Druckspeichertanks und Kesseln verwendet.

Abbildung 2 – Ein grundlegendes Sicherheitsventil in geöffneter Position

Eine andere Möglichkeit, sich dem Überdruckszenario zu nähern, ist die Verwendung einer Berstscheibe. Dies ist in der Tat eine zweckmäßige Schwachstelle. Es wurde absichtlich in ein Druckgefäß eingebaut und ist so ausgelegt, dass es versagt, wenn sich Druck aufbaut. Tatsächlich ist diese Scheibe so ausgelegt, dass sie an einem Druckpunkt knapp unter dem Druck versagt, bei dem das Gefäß versagen würde. Die Scheibe befindet sich normalerweise in einem Entlüftungsrohr, das wiederum mit dem Behälter verbunden ist. Für den Fall, dass die Scheibe in einer Überdrucksituation reißt, tritt der Inhalt des Druckbehälters sicher aus dem Entlüftungsrohr an einen Ort aus, der normalerweise nicht von Personen besetzt ist. Der Vorteil der Verwendung einer Berstscheibe besteht darin, dass sie sehr schnell große Mengen unter Druck stehender Substanzen sicher freisetzt. Der Nachteil ihrer Verwendung ist, dass sie eine einzigartige Lösung sind. Das heißt, im Gegensatz zu Entlastungs- oder Sicherheitsventilen, die ihre Funktion viele Male erfüllen können, wird eine Berstscheibe zerstört, sobald sie ihre Arbeit erledigt. Sie werden normalerweise in industriellen Umgebungen eingesetzt, in denen die potenziellen Gefahren größer sind als zu Hause. Sobald die Berstscheibe platzt, wird das gesamte System normalerweise heruntergefahren, sodass die Scheibe ausgetauscht wird, bevor das Gefäß unter Druck gesetzt wird. kann wieder verwendet werden.

Eine weitere Option zur Druckbegrenzung ist die Verwendung eines Schmelzstopfens, der normalerweise aus einem Metall besteht, das schmilzt, wenn die Temperatur in einem Druckbehälter über ein bestimmtes Niveau steigt. Der Metallstopfen schmilzt und der Überdruck wird durch die geformte Öffnung an einen sicheren Ort abgelassen. Diese werden häufig in Lokkesseln und Druckgasflaschen eingesetzt. Sicherungsstecker werden wie Berstscheiben nur einmal befestigt und sollten nach getaner Arbeit ausgetauscht werden.

Eine weitere Option zur Druckbegrenzung ist die Verwendung einer Temperaturbegrenzungssteuerung. Diese Kategorie umfasst Geräte, die die Temperatur und den Druck in einem Druckbehälter überwachen. Sollte sich eine gefährliche Situation entwickeln, reagiert das Steuerungssystem und reduziert den Druck effektiv, um ein Versagen des Schiffes zu verhindern. Automatische Verbrennungssteuerungssysteme für Kessel in Elektrizitätswerken verwenden Temperatur- und Drucksensoren, um den Druck in sicheren Grenzen zu halten, indem die Ansaugung von Luft und Brennstoff zum Kessel reguliert wird.

Das nächste Mal werden wir uns mit dem Kessel- und Druckbehältercode (BPVC) der American Society of Mechanical Engineers (ASME) befassen, der Regeln für die Konstruktion, Herstellung, Prüfung, Inspektion und Reparatur von Kesseln und anderen Druckbehältern festlegt.

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