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Exemplarische Darstellung. Nicht maßstabsgetreu.
Sicherheitsventile schützen die Komponenten einer Anlage gegen das Auftreten von unzulässig hohen Drücken, welche deren Designdrücke überschreiten würden. Sicherheitsventile öffnen, wenn ein bestimmter Druck erreicht wird, um Prozessmedium aus dem betroffenen Anlagenvolumen abfließen zu lassen und einen weiteren Anstieg des Druckes zu verhindern. Sie werden in der Regel am oberen Ende des zu schützenden Volumens angebracht, so dass bei Komponenten, die tiefer liegen, bei der Festlegung des Designdrucks der Einfluss des hydrostatischen Druckes berücksichtigt werden muss. Für Sicherheitsventile kommen bei der Fertigung die Konformitätsbewertungsverfahren gemäß Kategorie IV der Druckgeräterichtlinie 2014/68/EU zur Anwendung.
Sicherheitsventile dürfen nur in Störfällen öffnen, was bedeutet, dass mindestens ein unabhängiger Mechanismus implementiert sein muss, zu dessen Aufgaben es gehört, einen Anstieg des Drucks hoch zum Ansprechdruck des Sicherheitsventils zu verhindern. Das Sicherheitsventil limitiert den Druck, falls dieser unabhängige Mechanismus versagt.
Der Druck, bei dem ein Sicherheitsventil öffnet, wird als Ansprechdruck bezeichnet. Im Gegensatz dazu ist der Schließdruck der Druck, bei dem sich das Sicherheitsventil wieder schließt. Der Schließdruck wird in der Regel als Prozentsatz des Ansprechdrucks ausgedrückt und liegt oft bei einem Wert von 90%. Ein einmal geöffnetes Sicherheitsventil schließt in diesem Fall also erst wieder, wenn der Druck im betroffenen Anlagenvolumen auf einen Wert abgesunken ist, der um 10% Prozent unter dem Ansprechdruck liegt. Bei federbelasteten Sicherheitsventilen kann diese Differenz zwischen Ansprechdruck und Schließdruck durch eine sogenannte Staukammer erzeugt werden. Die Staukammer bewirkt, dass die Fläche, über welche der Druck des Prozessmediums eine gegen die Feder gerichtete Kraft erzeugt, im geöffneten Zustand des Sicherheitsventils größer ausfällt als im geschlossenen Zustand. Aufgrund dieser Differenz ist der Druck, der im zugehörigen Anlagenvolumen erforderlich ist, um ein bereits offenes Sicherheitsventil im offenen Zustand zu halten, niedriger als der Druck, der erforderlich ist, um das Sicherheitsventil anfänglich zu öffnen.
Die Differenz zwischen Ansprechdruck und Schließdruck wird als Schließdruckdifferenz bezeichnet und wird in der Regel, wie der Schließdruck selber, als Prozentsatz des Ansprechdrucks ausgedrückt.
Der Abblasedruck bezeichnet den Druck im geschützten Anlagenvolumen, bei dem das Sicherheitsventil den maximalen von der Auslegung geforderten Massenstrom erreicht. Der Abblasedruck wird in der Regel als Prozentsatz des Ansprechdrucks ausgedrückt und kann höher als dieser ausfallen. Die zulässige maximale Differenz zwischen Ansprechdruck und Abblasedruck hängt von den anzuwendenden Normen ab. Gemäß der Druckgeräterichtlinie 2014/68/EU ist eine Überschreitung des Ansprechdrucks von 10% zulässig.
Die Differenz zwischen Ansprechdruck und Abblasedruck wird als Öffnungsdruckdifferenz bezeichnet und wird in der Regel, wie der Abblasedruck selber, als Prozentsatz des Ansprechdrucks ausgedrückt.
Um zu verhindern, dass der Druck auf der Austrittsseite das Öffnungs- beziehungsweise das Schließverhalten beeinflusst, können federbelastete Sicherheitsventile mit sogenannten Ausgleichsfaltenbalgen ausgestattet werden. Es gilt zu berücksichtigen, dass im Falle einer Druckentlastung ein Anstieg des Drucks auf der Austrittsseite aufgrund dynamischer Druckverluste in der Austrittsleitung weiterhin die Druckdifferenz über das Sicherheitsventil reduziert und damit die Abblasekapazität des Sicherheitsventils beeinflusst.
Im Falle einer Druckentlastung, wenn ein Sicherheitsventil anspricht, entstehen dynamische Druckverluste über die Ein- und Austrittsleitungen. Diese Druckverluste haben einen Einfluss auf die Prozessbedingungen am Sicherheitsventil und müssen bei der Auslegung berücksichtigt werden, um sicherzustellen, dass die erforderliche Abblasekapazität nichtsdestotrotz wird.
Bei übermäßigen dynamischen Druckverlusten über die Einleitungen kann die Druckdifferenz über das Sicherheitsventil so weit reduziert werden, dass es schließt, trotz weiterhin überhöhtem Druck im betroffenen Anlagenvolumen. Mit der Unterbrechung der Strömung und dem Wegfall der dynamischen Druckverluste steigt die Druckdifferenz über das Sicherheitsventil wieder an, was dazu führen kann, dass es sich erneut öffnet. Dieser Effekt kann ein wiederholtes, schnelles Öffnen und Schließen des Sicherheitsventils verursachen und langfristig zu Schäden an selbigem führen.