Öffnest du schon oder klebst du noch?

Berstscheiben in Kombination mit Sicherheitsventilen

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Berstscheibe ersetzt Ventilauskleidung

Bei Einsatz von korrosiven Medien verspricht die Kombination aus Berstscheibe und Sicherheitsventil ebenfalls einen wirtschaftlichen Vorteil für den Betreiber. Werden zum Schutz vor unzulässigen Drücken Sicherheitsventile eingesetzt, stehen diese im Kontakt zum korrosiven Medium. Demnach müssen Sicherheitsventile ausgekleidet sein oder aus teuren Materialien wie Hastelloy bestehen. Eine Kombination aus Berstscheibe und Sicherheitsventil ist eine günstige Alternative: Die Berstscheibe als produktberührende Druckentlastungseinrichtung wird aus einem korrosionsbeständigen Material gefertigt, das Sicherheitsventil ist nur im Ansprechfall der Berstscheibe mit dem Medium in Berührung. Das ermöglicht die Herstellung des Sicherheitsventils aus weniger korrosionsbeständigen und damit günstigeren Materialien. Dadurch kann eine Kombination aus Berstscheibe und Sicherheitsventil günstiger sein als der alleinige Einsatz eines Ventils, und zwar nicht nur in der Anschaffung. Bei richtiger Auswahl und Fertigung ist die Kombination aus Berstscheibe und Sicherheitsventil für Flüssigkeiten, Gase oder zweiphasige Medien gleichermaßen geeignet.

Um die Funktionsfähigkeit eines Sicherheitsventils zu überprüfen, sind In-Situ-Tests eine ressourcenschonende und kostensparende Möglichkeit. Doch was genau passiert bei einem In-Situ-Test? Der Raum zwischen Berstscheibe und Sicherheitsventil wird bis zum Ansprechen des Sicherheitsventils mit Druck beaufschlagt. Der Ausbau des Ventils ist nicht mehr erforderlich, was einen sonst üblichen Produktionsstillstand vermeiden kann. Der Betreiber spart damit Zeit und Geld. Speziell für die Kombination mit Sicherheitsventilen entwickelte Berstscheiben weisen für solche Tests eine besonders hohe Rückdruck-Belastbarkeit auf.

Mit Abstand sicherer

Einige gängige Normen wie die DIN EN ISO 4126-3 oder die AD2000-Merkblätter A1 und A2 behandeln die Kombination aus Berstscheibe und Sicherheitsventil. Um eine reibungslose Funktion des Sicherheitsventils durch die Berstscheibe zu gewährleisten, empfiehlt sich der Einsatz fragmentationsfreier Berstscheiben. Dies verhindert das Abstoßen von Fragmenten beim Bersten und stellt sicher, dass keine Fragmente das Sicherheitsventil beeinträchtigen. Bei fragmentierenden Berstscheiben sind zu diesem Zweck geeignete Maßnahmen wie Fangkörbe erforderlich.

Ein entscheidender Faktor ist zudem der Abstand zwischen Berstsicherung und Sicherheitsventil. Einerseits sollte dieser möglichst kurz sein, um den Druckverlust durch eine mögliche Rohrleitung auf ein Minimum zu reduzieren. Andererseits ist der Abstand so groß zu wählen, dass ein zuverlässiges Öffnen der Bersteinrichtung sichergestellt ist. Jedoch ist zu beachten, dass der gesamte Druck bis zum Eintritt des Sicherheitsventils inklusive der Berstscheibe bei weniger als 3 % des Ansprechdrucks des Ventils liegen muss. Verschiedene Parameter wie Durchmesser und Länge der Eintritts-Rohrleitung oder Reibungsverlust durch die Rauigkeit der Rohrleitung können den Druckverlust beeinflussen.

Um eine Druckänderung im Zwischenraum von Berstscheibe und Sicherheitsventil zu erkennen, ist zudem eine besondere Einrichtung wie ein freier Abzug, ein Alarmmanometer oder eine Entspannungs-Ventil­einheit notwendig. Ein möglicher Gegendruck im Zwischenraum beeinflusst den Ansprechdruck der Berstsicherung und des Sicherheitsventils und damit die zuverlässige Funktion der Druckentlastungseinrichtung. Eine Entspannungs-Ventileinheit mit angeschlossenem Druckschalter kann unzulässigem Druckaufbau im Zwischenraum entgegenwirken und so dieses Problem lösen. Beim Ansprechen der Berstscheibe schließt das Entspannungsventil und der Druckschalter signalisiert das Ansprechen.

Des Weiteren ist die Kombination in ihrer Anordnung flexibel: So lassen sich Druckentlastungseinrichtungen nicht nur vor-, sondern auch parallel schalten. Das Sicherheitsventil sichert dann die üblichen Betriebsdrücke ab, und die Berstscheibe spricht nur bei Versagen des Sicherheitsventils oder der Durchsatzleitung an, um das Produkt bzw. den Druck abzuführen.
Fazit: Berstscheiben verlängern die Lebensdauer von Sicherheitsventilen, dichten die Entlastungseinrichtung zuverlässig ab und reduzieren die Kosten für Anschaffung und Instandhaltung.DasSicherheitsventil wiederum schließt nach dem Entlasten des unzulässigen Überdrucks die Entlastungsöffnung.

Zur Technik: Arbeitsdruckverhältnis

Das Arbeitsdruckverhältnis beschreibt das Verhältnis zwischen dem Arbeitsdruck der Anlage im Normalbetrieb und dem minimalen Druck, bei dem die Einrichtung zur Druckabsicherung (z. B. Berstscheibe) anspricht. Die Angabe erfolgt immer in Prozent. 1605ct917

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Heftausgabe: September 2016
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Über den Autor

Dr.-Ing. Stefan Rüsenberg, Team Leader Technical Sales, Rembe Safety + Control
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