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Berstscheiben Wiki
Das sollten Sie wissen.
Berstscheiben sind neben Sicherheitsventilen, die am häufigsten verwendeten Druckabsicherungen in Industrieanlagen. Sie schützen Behälter und Rohrleitungen vor Verformungen und weiteren Beschädigungen. Oberstes Ziel ist es, die Anlage optimal zu schützen und zeitgleich die Stillstandszeiten der Anlage so gering wie möglich zu halten. Bei einer Explosion schützt eine Berstscheibe den Behälter, an dem sie installiert ist, indem sie den Überdruck innerhalb des Behälters durch ihr Öffnen verringert und die Explosion nach außen entlässt. Industrielle Prozesse unterscheiden sich je nach Branche und Produkt. Kein Prozess gleicht dabei dem anderen. Aus diesem Grund gibt es unterschiedliche Berstscheiben-Typen, die in Form, Material, Temperatur-, Druckbeständigkeit und vielem mehr variieren.
Was ist eine Berstscheibe?
Berstscheiben sind Sicherheitseinrichtungen mit definierten Sollbruchstellen, die auf entsprechenden Druck reagieren und in den verschiedensten Anwendungen zur Druckentlastung eingesetzt werden. Sie dienen dem Schutz vor Überdruck oder Vakuum innerhalb eines Prozesses und dem Schutz von Mensch, Umwelt und Maschine. Ursprünglich eine sehr einfache Lösung, wurden Berstscheiben durch wachsende Anforderungen wie Wechseldrücke oder höhere Prozesstemperaturen und die zunehmende Technologisierung von Prozessen in den letzten Jahren enorm weiterentwickelt. Der größte Vorteil gegenüber elektronischen, pneumatischen oder federbelastet betriebenen Sicherheitssystemen ist die Ausfallsicherheit von Berstscheiben – das macht sie zur wirtschaftlichsten und wichtigsten Sicherheitseinrichtung in industriellen Betrieben. Eine möglichst hohe Ausfallsicherheit ist wichtig, um unnötige Stillstände der Anlage zu verhindern. Wie ausfallsicher eine Berstscheibe ist, hängt allerdings maßgeblich von der Verarbeitung und dem eingesetzten Material ab.
Vorteile von Berstscheiben
- Sofortiges Ansprechen – nichts reagiert schneller als eine Berstscheibe. Ungewollter Überdruck und Vakuum werden in Millisekunden entlastet
- Vollständige Freigabe der Entlastungsfläche – durch maximalen Öffnungsquerschnitt zur schnellen und sicheren Druckentlastung
- Dichtigkeit – verhindert das Ausströmen von Prozessmedien im Normalbetrieb und reduziert die mit solchen Verlusten verbundenen Kosten und Auswirkungen
- Ökonomische Lösung – signifikante Kosteneinsparungen im Vergleich zu anderen Druckabsicherungen
Zuverlässige und wirtschaftliche Berstscheiben sind keine standardisierten Produkte, sondern werden von unseren Spezialisten immer individuell auf die jeweiligen Prozessbedingungen abgestimmt. Für die Fertigung werden zahlreiche Parameter berücksichtigt, um eine optimale Funktionsweise zu gewährleisten.
Dazu zählen zum Beispiel:
Zu schützendes Anlagenelement, Prozessmedium, Betriebsdruck, Vakuum, Pulsation, Berstdruck, Bersttemperatur, Benötigte Nennweite, Abzuführender Massenstrom
Zu schützendes Anlagenelement, Prozessmedium, Betriebsdruck, Vakuum, Pulsation, Berstdruck, Bersttemperatur, Benötigte Nennweite, Abzuführender Massenstrom
Aufbau von Berstscheiben
Berstscheiben zur Druckentlastung sind rund oder eckig, bestehen aus einer oder mehreren Lagen und sind entweder flach oder gewölbt. Viele Berstscheiben werden, z.B. mittels Laser, mit Sollbruchstellen versehen. Das können einfache Einschnitte oder auch besondere Geometrien sein. Dieser Teil der Berstscheibe wird als Berstelement bezeichnet. Unterschiedliche Anwendungen erfordern unterschiedliche Ausführungen von Berstscheiben. Sie bestehen aus Metallen oder Kunststoffen, aus einer oder mehreren Lagen und sind gewölbt oder flach. Gewölbte Berstscheiben haben die Wölbung entweder dem Prozess zugewandt (Umkehr-Berstscheiben), oder dem Prozess abgewandt (zugbelastete Berstscheiben). Innerhalb der genannten Varianten gibt es verschiedenste Kombinationen.
Beispielsweise werden für Dreiteil-Berstscheiben Kunststoff-Folien zwischen Metalllagen integriert, um niedrigste Berstdrücke zu realisieren. Die verwendeten Materialien reichen von verschiedenen Edelstählen über hochwertigere Materialien wie Inconel, Hastelloy oder Tantal bis hin zu diversen Beschichtungen oder Kunsstofflinern wie PTFE oder FEP.
Berstscheiben werden entweder direkt zwischen Flansche installiert, oder in einen passenden Berstscheibenhalter eingelegt, der dann zwischen Flansche montiert wird. In einigen Fällen wird die Berstscheibe vom Hersteller bereits in einen Halter eingeschweißt oder –gelötet. Diese Halter sind dann mit den benötigten Anschlüssen versehen, z.B. Gewinde (NPT- , G-, oder kundenspezifische Gewinde , Verbindungssysteme (z.B. VCR) oder diverse Flansche (KF, ISO-K, ISO-F, CF)).
In Industrieanlagen werden eine Vielzahl von Berstscheiben und anderen Sicherheitseinrichtungen verbaut. Um sofort über das Ansprechen (Öffnen) einer Berstscheibe informiert zu werden, gibt es verschiedene Möglichkeiten der Signalisierung. Die einfachste Art ist ein Reißdraht, der auf der Berstscheibe fixiert ist und mit dem Prozessleitsystem verbunden wird. Mit dem Öffnen der Berstscheibe reißt der Draht, der anliegende Ruhestromkreis wird unterbrochen und das Ansprechen der Berstscheibe wird dem Prozessleitsystem übermittelt. Wenn besonders hohe Anforderungen an die Dichtigkeit bestehen, werden nicht-invasive Signalisierungen (z. B. Magnet-Näherungssensor NIMU) verwendet.
Beispielsweise werden für Dreiteil-Berstscheiben Kunststoff-Folien zwischen Metalllagen integriert, um niedrigste Berstdrücke zu realisieren. Die verwendeten Materialien reichen von verschiedenen Edelstählen über hochwertigere Materialien wie Inconel, Hastelloy oder Tantal bis hin zu diversen Beschichtungen oder Kunsstofflinern wie PTFE oder FEP.
Berstscheiben werden entweder direkt zwischen Flansche installiert, oder in einen passenden Berstscheibenhalter eingelegt, der dann zwischen Flansche montiert wird. In einigen Fällen wird die Berstscheibe vom Hersteller bereits in einen Halter eingeschweißt oder –gelötet. Diese Halter sind dann mit den benötigten Anschlüssen versehen, z.B. Gewinde (NPT- , G-, oder kundenspezifische Gewinde , Verbindungssysteme (z.B. VCR) oder diverse Flansche (KF, ISO-K, ISO-F, CF)).
In Industrieanlagen werden eine Vielzahl von Berstscheiben und anderen Sicherheitseinrichtungen verbaut. Um sofort über das Ansprechen (Öffnen) einer Berstscheibe informiert zu werden, gibt es verschiedene Möglichkeiten der Signalisierung. Die einfachste Art ist ein Reißdraht, der auf der Berstscheibe fixiert ist und mit dem Prozessleitsystem verbunden wird. Mit dem Öffnen der Berstscheibe reißt der Draht, der anliegende Ruhestromkreis wird unterbrochen und das Ansprechen der Berstscheibe wird dem Prozessleitsystem übermittelt. Wenn besonders hohe Anforderungen an die Dichtigkeit bestehen, werden nicht-invasive Signalisierungen (z. B. Magnet-Näherungssensor NIMU) verwendet.
Technische Kennzahlen von Berstscheiben
Nennweiten
Der Durchmesser von Berstscheiben wird passend zum Durchmesser von Rohrleitungen oder Flanschen als Nennweite DN (Diamètre Nominal) im europäischen Umfeld oder als NPS (Nomial Pipe Size) in anderen Regionen angegeben.
Berstdruck (auch Ansprechdruck)
Wert des Differenzdrucks zwischen Eintrittsseite und Austrittseite, bei dem die Berstscheibe anspricht. Er wird so gewählt, dass die Berstscheibe den Druck entlastet, bevor Anlagenteile zu Schaden kommen. Der Berstdruck liegt über dem bei Normalbetrieb vorherrschenden Druck (auch Betriebsdruck oder Verfahrensdruck) und unterhalb der angegebenen Druckbeständigkeit (MAWP) des jeweiligen Systems. Beispiel: Bei einem Betriebsdruck (Verfahrensdruck) von 1 barg und einer Druckbeständigkeit (MAWP) des Systems von 2 barg, liegt der Berstdruck bei max. 2 barg oder niedriger, abhängig von den kundenspezifischen Prozessbedingungen.
Bersttoleranz (auch Ansprechtoleranz)
Definiert die Toleranz rund um den definierten Berstdruck, bei dem die Berstscheibe öffnet. Hat ein Berstscheibentyp eine Bersttoleranz von +/- 10% und der definierte Berstdruck liegt bei 1 barg, öffnet die Berstscheibe zwischen 900 mbarg und 1,1 barg bei der entsprechend spezifizierten Bersttemperatur. Die Bersttoleranzen werden entsprechend regulatorischer (z.B. Druckgeräterichtlinie 2014/68/ EU), bei +/- 5% (z.B. ASME Section VIII, Division 1) oder kundenspezifischer Anforderungen ausgelegt.
Bersttemperatur
einem Berstdruck zugeordnete Temperatur der Berstscheibe, die der voraussichtlichen Temperatur der Berstscheibe zum Zeitpunkt des Ansprechens entspricht.
Abblasequerschnitt (auch Entlastungsfläche)
Vom Hersteller angegebene, freigebende Querschnittsfläche nach dem Ansprechen der Berstscheibe für die Ableitung des Gases oder des Fluids.
Betriebsdruckverhältnis (auch Arbeitsdruckverhältnis)
Verhältnis zwischen dem Arbeitsdruck und dem unteren Grenzwert des Berstdrucks (auch minimaler Berstdruck).
Der Durchmesser von Berstscheiben wird passend zum Durchmesser von Rohrleitungen oder Flanschen als Nennweite DN (Diamètre Nominal) im europäischen Umfeld oder als NPS (Nomial Pipe Size) in anderen Regionen angegeben.
Berstdruck (auch Ansprechdruck)
Wert des Differenzdrucks zwischen Eintrittsseite und Austrittseite, bei dem die Berstscheibe anspricht. Er wird so gewählt, dass die Berstscheibe den Druck entlastet, bevor Anlagenteile zu Schaden kommen. Der Berstdruck liegt über dem bei Normalbetrieb vorherrschenden Druck (auch Betriebsdruck oder Verfahrensdruck) und unterhalb der angegebenen Druckbeständigkeit (MAWP) des jeweiligen Systems. Beispiel: Bei einem Betriebsdruck (Verfahrensdruck) von 1 barg und einer Druckbeständigkeit (MAWP) des Systems von 2 barg, liegt der Berstdruck bei max. 2 barg oder niedriger, abhängig von den kundenspezifischen Prozessbedingungen.
Bersttoleranz (auch Ansprechtoleranz)
Definiert die Toleranz rund um den definierten Berstdruck, bei dem die Berstscheibe öffnet. Hat ein Berstscheibentyp eine Bersttoleranz von +/- 10% und der definierte Berstdruck liegt bei 1 barg, öffnet die Berstscheibe zwischen 900 mbarg und 1,1 barg bei der entsprechend spezifizierten Bersttemperatur. Die Bersttoleranzen werden entsprechend regulatorischer (z.B. Druckgeräterichtlinie 2014/68/ EU), bei +/- 5% (z.B. ASME Section VIII, Division 1) oder kundenspezifischer Anforderungen ausgelegt.
Bersttemperatur
einem Berstdruck zugeordnete Temperatur der Berstscheibe, die der voraussichtlichen Temperatur der Berstscheibe zum Zeitpunkt des Ansprechens entspricht.
Abblasequerschnitt (auch Entlastungsfläche)
Vom Hersteller angegebene, freigebende Querschnittsfläche nach dem Ansprechen der Berstscheibe für die Ableitung des Gases oder des Fluids.
Betriebsdruckverhältnis (auch Arbeitsdruckverhältnis)
Verhältnis zwischen dem Arbeitsdruck und dem unteren Grenzwert des Berstdrucks (auch minimaler Berstdruck).
Was ist bei der Auswahl einer Berstscheibe zu beachten?
Zuverlässige und wirtschaftliche Berstscheiben sind keine standardisierten Produkte, sondern werden individuell auf die jeweiligen Prozessbedingungen abgestimmt. Für die Fertigung solcher Berstscheiben werden zahlreiche Parameter berücksichtigt, um eine optimale Funktionsweise zu gewährleisten.
Dazu zählen zum Beispiel:
Zu schützendes System und Prozessbesonderheiten
Berstdruck
Bersttemperatur
Zulässiger Überdruck oder Vakuum
Prozessmedium
Betriebsdruck (Verfahrensdruck)
Vakuumbeständigkeit
Pulsation
Nennweite
Notwendige Entlastungsfläche oder abzuführender Massestrom
Dazu zählen zum Beispiel:
Zu schützendes System und Prozessbesonderheiten
Berstdruck
Bersttemperatur
Zulässiger Überdruck oder Vakuum
Prozessmedium
Betriebsdruck (Verfahrensdruck)
Vakuumbeständigkeit
Pulsation
Nennweite
Notwendige Entlastungsfläche oder abzuführender Massestrom
Typisierung von gewölbten Berstscheiben
Umkehr-Berstscheiben (konvex gewölbte Berstscheibe)
Diese Berstscheibe mit entgegen der Ansprechrichtung des Berstdrucks gerichteter Wölbung erlaubt sehr hohe Betriebsdrücke (siehe auch: technische Kennzahlen von Berstscheiben) und ein sehr hohes Betriebsdruckverhältnis.
Diese Berstscheibe mit entgegen der Ansprechrichtung des Berstdrucks gerichteter Wölbung erlaubt sehr hohe Betriebsdrücke (siehe auch: technische Kennzahlen von Berstscheiben) und ein sehr hohes Betriebsdruckverhältnis.
Zugbelastete Berstscheiben (konkav gewölbte Berstscheibe)
Die Wölbung der Berstscheibe ist in Ansprechrichtung des Berstdrucks gerichtet.
Kompakt-Berstscheiben
Meist sehr kleine Nennweiten von Umkehr- oder zugbelasteten Berstscheiben, die häufig mit dem Gehäuse / Halter verschweißt oder verlötet sind.
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