Industrieanlagen, in denen Gase oder Flüssigkeiten unter Druck stehen, werden durch sogenannte Berstscheiben geschützt. Diese Sicherheitskomponenten bilden eine Sollbruchstelle. Sie löst aus, wenn ein schädlicher Über- oder Unterdruck herrscht. Der Druck entweicht dann kontrolliert und verhindert Schäden für Menschen, Anlagen und Umwelt.
„In der Praxis treten in vielen Anlagen starke Druckschwankungen auf, deren Spitzenwerte noch unterhalb der Ansprechschwelle liegen. Dadurch ermüdet das Material der Berstscheibe und es besteht die Gefahr, dass diese ungewollt bricht und die Produktion zum Stillstand kommt. Dies ist mit hohen Kosten verbunden“, beschreibt Projektleiter Prof. Dr. Denis Anders vom Institut für Allgemeinen Maschinenbau der TH Köln die Ausgangslage.
Verschiedene Ausführungen einer gewölbten und zugbelasteten STRIKO Berstscheibe beim Einbau (unten) und nach der Auslösung (oben)
Zudem sei es nicht möglich, die zu erwartende Lebensdauer einer Berstscheibe zu bestimmen, so dass diese prophylaktisch in relativ kurzen Intervallen ausgetauscht werden. Gemeinsam mit der @STRIKO Verfahrenstechnik GmbH soll jetzt in einem Forschungsprojekt eine neue Auslegungssystematik entwickelt werden. Damit soll es künftig möglich sein, die Lebensdauer von Berstscheiben in Abhängigkeit von den jeweils vorherrschenden Lastbedingungen in der konkreten Anwendung zu bestimmen. Fördermittelgeber ist das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz über das Zentrale Innovationsprogramm Mittelstand.
Dazu wird STRIKO einen Prüfstand entwickeln und aufbauen, an dem während der dreijährigen Projektlaufzeit umfangreiche Experimente durchgeführt werden. Dabei werden Berstscheiben in definierten Zyklen mit schwankenden Druckamplituden bis zum Auslösen belastet. Aus diesen Experimenten und computergestützten Simulationen soll ein sogenanntes Schadensakkumulationsmodell abgeleitet werden, das die im Prozess auftretenden Belastungen für die Berstscheibe berücksichtigt und deren Lebensdauer präzise vorhersagt.
„Aus dem Vorhaben erhoffen wir uns vertiefte Kenntnisse über das strukturmechanische Verhalten der Berstscheibe unter realen Bedingungen. Durch das bessere Verständnis der Materialermüdung können Unternehmen Strategien der vorausschauenden Wartung implementieren, die Kosten und Ressourcen einsparen“, so Anders. Der Wissenstransfer zwischen Hochschule und Praxis wird in diesem Forschungsprojekt insbesondere durch das Tandemprogramm der TH Köln gewährleistet. Dabei arbeitet Doktorand Benjamin Treude je zur Hälfte an der TH Köln und bei der STRIKO. Das Tandemprogramm ist ein Baustein des Projekts PLan_CV. Es soll exzellentes Personal für Professuren an der TH Köln gewinnen und eine bessere Durchlässigkeit zwischen Wissenschaft und Wirtschaft erreichen.
