Splitterschutz gegen Kesselzerknall

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Moin!
/Eigentlich/ müßte ein "richtiger" Druckbehälter mit Druckbehälterprüfung her...
Das ist aber zu aufwendig. Idee: Es soll ein großer "Kochtopf" von ungefähr 10 l Inhalt verwendet werden. Der soll festigkeitsmäßig auf 10 bar Überdruck ausgelegt werden, aber nur bis max. 5 bar beansprucht, d. h. er bekommt ein Überdruckventil, das bei 5 bar anspricht, ferner eine Instrumentierung aus Thermometer und Manometer (wie genau, weiß ich noch nicht). Im worst case ist der also mit 10 l siedendem Wasser bei 5 bar Überdruck (ca. 160° C) gefüllt.
Wenn der platzen sollte, möchte man natürlich eigentlich nicht daneben stehen. Was wären sinnvolle Schutzmaßnahmen, um die Schäden bei einem Kesselzerknall zu begrenzen?
Ich dachte an eine Art "russische Puppe": Außen um den Topf kommt noch ein zweiter, ein Stah- (oder Kupfer-?)lmantel mit einem gewissen Abstand. Wenn der innere platzt, dann fängt die Hülle die Splitter ab. Das muß natürlich eine Art Labyrinthsystem sein, damit der Dampf auch austreten kann, das Ganze so angeordnet, das er möglichst in geordneten Bahnen abzieht und nicht die nächstgelegene Wand umlegt oder als "Rakete" abhaut... ("Geordnete Bahnen" könnte auch ein Kaltwasserbehälter sein, der den austretenden Heißdampf weitgehend wegkondensiert - weiß jetzt nur nicht, wie man die beiden Phasen wirkungsvoll so intensiv vermischt kriegt, daß das auch funz't.)
Ist das ein "Laß es bleiben"-Gedanke, oder gar einfacher realisierbar (Idee: dünnwandiger Außentopf mit druckloser Kaltwasserfüllung, darin eine dicke Wärmeisolierschicht, und innen der Druckbehälter mit einem "Fangnetz" aus Drahtgewebe, oder einer Kevlar-Hülle, oder sowas)?
Gegen Bedienungsfehler (z. B. Aufschrauben im beanspruchten Zustand) muß man sich natürlich separat etwas überlegen.
Raketenwissenschaften sind das eigentlich nicht: Wenn der Umfang des Behälters ca. 55 cm beträgt, dann sind das bei 10 bar 0,3 kN/mm - das kriegt man schon mit 1 mm Wandstärke Billigstahl in den Griff, mit etwas massiveren Wandstärken ist man also auf der sicheren Seite. Der wahrscheinliche Unfallablauf ist wohl auch eher kein Zersplittern, sondern ein Aufreißen, worauf der Behälter seinen Inhalt durch den Riß ausspuckt - wieviel? Dürfte so ca. 0,1 m^3 Dampf bei Normaldruck ergeben (natürlich nicht, wenn der Dampf vom Kaltwassermantel absorbiert wird). Vielleicht sollte man es dreischalig bauen: Außen den Berstschutz, also die Außenhülle. Dann einen breiten Luftspalt, und darin einen sehr dünnwandigen Plastik- oder Metallbehälter (oder einen Gummisack), der das kalte Kondensationswasser enthält, darin dann die Wärmeisolierung, und innen der Druckbehälter. Bei einem Zerknall gibt die Kaltwasserbehälterwand nach, und die umgebende Luft nimmt den Druckstoß auf, so daß die Außenhülle nur wenig beansprucht wird. Die Energie des Dampfes wird anschließend thermisch absorbiert, so daß die ganze Anordnung nicht einmal durch die Gegend hüpft.
Oder doch einen geprüften Druckbehälter nehmen?
Eigentlich muß der Behälter auch gar nicht mit Wasser gefüllt sein, sondern im Betrieb nur mit Dampf - der kann da allerdings kondensieren, so daß Dampf nachgeliefert werden muß. An sich müßte man also einen Druckwasserkessel unterhalb des Versuchsbehälters haben, der über ein Dampfventil Dampf in diesen einleitet - das Kondensat könnte dann durch Schwerkraft wieder in den Kessel zurücklaufen. Der Versuchsbehälter könnte durch Absperren des Dampfventils und Öffnen eines Ablaßventils dann auch relativ einfach wieder drucklos gemacht, geöffnet und die Versuchsgeräte darin ersetzt werden, ohne daß man den Kesselvorrat erst abkühlen müßte. (Der Dampf ist dazu da, den Apparat darin mit Druck und Temperatur zu beaufschlagen.) Eigentlich müßte ich auch mit so ca. 1/2 Liter Kesselvolumen auskommen, könnte den massiv "einmauern" und vom Kessel aus eine Dampfleitung mit geringem Querschnitt zu dem 10-l-Behälter führen.
Gibt es sowas nicht in fertig?
Gruß aus Bremen Ralf
--
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Am 24.01.2012 02:29, schrieb Ralf . K u s m i e r z:

5 AtÜ Arbeitsdruck ist doch lächerlich. Selbst machen, Wasser rein, mit 10 abdrücken und fertig. 5 AtÜ Arbeitsventil, 7 Sicherheitsventil, und gut.
Da fliegen auch keine Splitter, sowas bleibt gewöhnlich am Stuck, weil jedes Nachgeben andere Stellen entlastet. Der Dampf ist das Problem.
Carsten
--
"1999 drang dann jemand während meiner Abwesenheit mit einem
(Nach)schlüssel in meine Wohnung ein und strich dort die Klotüre grün an."
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Am 24.01.12 06:28, schrieb Carsten Thumulla:

Ob da Teile durch die Gegend fliegen, hängt von der Zähigkeit des Stahles, besonders in den Wärmeeinflußzonen der Schweißnähte, ab.
Michael Dahms
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Am 24.01.2012 07:33, schrieb Michael Dahms:

HÄÄÄÄ?
ct
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Am 24.01.12 07:35, schrieb Carsten Thumulla:

Was hast Du nicht verstanden?
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Am 24.01.12 06:28, schrieb Carsten Thumulla:

Hm. Daß es auch Ermüdung gibt, hast Du aber schon gehört, oder? Und daß Sicherheitsventile versagen können, auch? Letzte Sicherheit ist immer ein hinreichend zäher Stahl.
Michael Dahms
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Am 24.01.2012 07:35, schrieb Michael Dahms:

Daß hier keine Blödelgruppe ist weißt Du aber schon?
Vielleicht solltest Du es mal als Journalist versuchen. Vielleicht als Experte für Schiffsunglücke -- auch eine Ankertrosse kann reißen -- solche werden grad gesucht.
Carsten
--
Die Zivilisationsdecke im Westen ist halt dünn. Darunter sind wir alle
noch Barbaren.
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Am 24.01.2012 07:50, schrieb Carsten Thumulla:

Wo liegt Dein Problem? Genau aus diesem Grunde werden in vielen Anlagen zus. Berstscheiben eingebaut.

Wo ist jetzt das konstruktive Gegenargument gewesen?
--
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Bodo Mysliwietz wrote on Tue, 12-01-24 21:03:

Ich dachte der Hauptgrund sei der begrenzte Durchfluß der Ventile, der nur für lnagsamen Druckanstieg ausreicht, während eine Berstscheibe richtig viel und schnell abbläst.
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Am 24.01.2012 21:03, schrieb Bodo Mysliwietz:

Arbeitsventil und Sicherheitsventil genügt vollkommen, in Deutschland. Auch Sicherheitsventile läßt man nicht jahrzehntelang vor sich hin oxydieren. Sollbruchstellen sind keine Sicherheitsventile. Sie verhindern unkontrollierte Zerlegung der Anlage. Für eine Einzelanfertigung ist das eher nichts.
Siedendes Wasser längere Zeit halten, da sollte man die Korrosion nicht vergessen und das Material danach auswählen.
Wahrscheinlich wird die Dimensionierung eher an anderen Kriterien hängen als am Druck, hält doch schon eine Flasche aus PET 10 Bar(Ü) aus.
Carsten
--
"Nie geraten die Deutschen so außer sich, wie wenn sie zu sich kommen
wollen."
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Am 25.01.2012 09:24, schrieb Carsten Thumulla:

Das hat aber nichts mit Deinem Kommentar gegenüber Michael zu tun.

Eben. z.B. wenn andere Mechanismen gänzlich versargen oder eine Anlage in einen unkontrollierten Zustan gerät den Sicherheitsventile nicht mehr Abfangen können.

Das stand auch nicht zur Diskussion - hat aber nichts mit Blödelgruppe zu tun.....und doch werden in gewerblichen Einzelanfertigungen auch Berstscheiben und -schrauben verbaut da es teils sehr einfach ist.

wir waren bei 160 °C Arbeitstemperatur und abzusichernden 10bar@180 °C - viel Spaß bei der Auslegung.
--
Glück Auf - Bodo Mysliwietz
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Am 25.01.2012 20:24, schrieb Bodo Mysliwietz:

Als ich mir letztens einen geborsten Druckluftspeicher angeschaut habe, war ich für die Leute froh, daß der Speicher aus einem sehr zähen Stahl bestand. Dadurch war er nämlich noch in einem Stück, nur mit einem Loch, dessen Ränder wie bei explodierten Comic-Kanonen ausshen.
Michael Dahms
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begin quoting, Carsten Thumulla schrieb:

Das Problem beim Kesselzerknall ist *immer* der Dampf. Bei Druckluft würde ich nicht eine Sekunde darüber nachdenken, aber hinter Dampf sitzt nun einmal /etwas/ mehr "Musik".
Aber wie kann ich mir das vorstellen, wenn der Dampf durch einen Bruch in kaltes Wasser reinpufft? Daß er "einfach so" spurlos absorbiert wird, ist wahrscheinlich Wunschdenken - vermutlich verteilt der Dampf eher das Wasser rundherum an den Zimmerwänden und hält sich dann im Raumvolumen auf. Dagegen könnte vielleicht eine ztusammengewickelte Drahtmatte im Wasser helfen, die den Dampfstrom behindert und fein zerteilt, so daß sich Dampf und Wasser gut mischen. (Andersrum - kaltes Wasser in Dampf reinspritzen - geht merkwürdigerweise blitzschnell. Kann man das nicht irgendwie ausnutzen?)
Ins Wasser könnte eine Kieselsteinfüllung mit möglichst geringer Schüttdichte rein, die verhindert, daß das Wasser wegströmen kann - andererseits kann das auch kontraproduktiv sein, wenn der Dampfdruck die Kieselsteinschüttung dann durch den Deckel pustet und den Steinhagel im Raum verteilt.
Andererseits könnte mir die Sache mit der Vermischung auch wurst sein - die Außenhülle braucht doch bloß einen kurzen Druckstoß abkönnen, der ist nach einigen Sekunden von alleine weg, weil der Dampf dann wirklich kondensiert ist. Und die Bedenken wegen Splittern sind wohl wirklich unbegründet - wenn da was durch die Gegend fliegt, dann der Topf am Stück durch den Rückstoß, und dagegen hilft Masse (festschrauben, mit der Außenhülle verbinden).
Gruß aus Bremen Ralf
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Geborstene WW-Boiler haben schon schwere Expolsionsschäden angerichtet, die haben Ueberdruckventil und Uebertemperaturthermostat(zum normalen Thermostat). Sind natürlich nicht 10l Behälter sondern 100l und mehr. Die haben jedenfalls nicht gewusst dass sie am Stück bleiben.
Ernst
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Hi, die sind aber meist nicht am "Arbeitsdruck" explodiert, sondern durch Sondereffekte, etwa wenn durch freiliegenden Heizstab Wasserstoff entsteht und es zum Knallgas reicht...oder wenn durch Dampfblasen im Rohrsystem Druckwellen induziert werden, die an kritischen Stellen enorme Energien bündeln können. Problematisch dabei ist die hohe Geschwindigkeit, meist bekommen lahme Ventile das garnicht mit...hence die "Berstscheiben"...man könnte auch überflüssige "Sichtfenster" einplanen.
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mfg,
gUnther
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Am 24.01.2012 02:29, schrieb Ralf . K u s m i e r z:

Z.B. eine Art Kettenhemd. Macht man z.B. bei manchen Wassersprudlern so. Das Kernproblem dürfte allerdings das umherspritzende heiße Wasser sein, das zu erheblichen Verbrühungen führt. Deshalb ist auch noch ein Spritzschutz nötig.

Dann kann man den Kessel gleich etwas mehr überdimensionieren. Wenn der innere Kessel platzt, merkt man das von außen nämlich nicht. Deshalb wird dann weitergemacht als ob nichts wäre. Bis dann auch der äußere Kessel platzt... Auch wenn der äußere Kessel in einem gewissen Abstand ist. Einen Schaden merkt man dann vermutlich nur anhand der größeren Wassermenge und dem langsameren Druckaufbau. Ob das wirklich auffällt?

Stahlkessen reißen eigentlich eher auf als dass sie mit tausend Splittern durch die Gegend fliegen. Damit das passiert, müssten sie schon wie Handgranaten an der Oberfläche strukturiert werden. Warum sollte man das tun?

Das wird teuer.

Nimm Eiswürfel. Dann musst du den inneren Kessel mit seinen 160°C aber gut dämmen.

Ich würde den Aufwand eher möglichst gering halten. Nicht, dass ich den Aufwand scheuen würde. Eher deshalb, damit man etwaige Schäden auch rechtzeitig erkennen kann. Jede Schicht mehr erschwert solche Kontrollen. Wenn genug Platz vorhanden ist (sollte mit Druckbehältern sowieso haben), den Behälter mit einem Kettenhemd anziehen und mit etwas Respektabstand davor einen durchsichtigen Spritzschutz z.B. aus Plexiglas als Personenschutz.

Bevor man lang rumprobiert und dabei auch noch seine Gesundheit riskiert...
--
Servus
Christoph Müller
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On Tue, 24 Jan 2012 02:29:41 +0100, "Ralf . K u s m i e r z"
Wenn Du das für Dich alleine zuhause machst, ist das egal. Selbstmord ist in Deutschland nicht strafbewehrt. :-)
Aber in einem Betrieb/Unternehmen/Labor, in dem auch andere Personen verletzt werden könnten, sollte einem die eigene Freiheit schon ein nach den Druckgerätevorschriften hergesteller Dampfkessel wert sein.
Gruß Peter
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Fissler-"Vitavit"-Schnellkochtopf:-)
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Gruss Heiner

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begin quoting, Heiner Veelken schrieb:

Nö, der Druck ist zu niedrig, und kann nicht instrumentiert werden.
(Und wenn man dran rumbastelt (Löcher rein und so), dann kann man auch gleich was anderes nehmen.)
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Glaube ich gerade aus wikipedia wieder was gelernt zu haben: Der Druck im Schnellkochtopf ist nur 1,8 bara (116°C). Das hätte ich viel höher eingeschätzt. Dann wird das wohl nix mit Fissler vitavit.
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Gruss Heiner

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