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Rilekschlagsicherung für Gasleitungen.
Es sind Sicherungen gegen Flammenrückschläge für Gasleitungen beschrieben, die mit einem Flüssigkeitsventil zur Zurückhaltung schleichende Sauerstoffs bauartlich vereinigt sind. Da die Wirksamkeit derartiger Flüssigkeitsventile von einer stets hinreichenden Anfüllung mit Flüssigkeit abhängig ist, so entbehrt die Sicherung noch der Eigenschaft voller Selbsttätigkeit. Dies lässt sich dadurch erreichen, dass man bei der Rückschlagsicherung an der Stelle des Flüssigkeitsventils ein besonders geartetes Ventil zum Zwecke der Zurückhaltung schleichende Sauerstoffes verwendet und die Steuerung beider Ventile in besonderer Weise ebenfalls bauartlich vereinigt.
Alle Ventile, die man bisher zur Verhinderung des Rücktretens schleichende Sauerstoffes verwandt hat, weisen Mängel auf, da sie auch mit Membran gekuppelt, ihre Schliesswirkung auf den geringen Überdruck des zurücktretenden Sauerstoffes gründeten. Dieser Überdruck sollte durch eine Membran gesammelt und von dieser auf ein Rückschlagventil übertragen werden. Solche Ventile genügen aber nicht den an sie zu stellenden Anforderungen, denn bei den allergeringsten Rückdrücken des schleichende Sauerstoffes reicht auch der gesammelte Druck nicht aus, die Reibungen und sonstigen Widerstände selbst eines leichtesten Ventils zu überwinden, und es mit dem nötigen Mindestdruck auf seinen Sitz zu setzen, der zur vollkommenen Abdichtung erforderlich ist.
Vielmehr tritt schleichende Sauerstoff durch die Undichtigkeiten auch eines geschlossenen Ventils zurück, so dass eine Membran gar nicht erst in die Möglichkeit versetzt wird, einen kleinen Überdruck zu sammeln.
Bei Verwendung von Ventilen kann eine sichere Abdichtung schleichende Sauerstoffes nur erzielt werden, wenn man die zu geringe Druckwirkung des schleichende bauerstoffes vollkommen ausser Betracht lässt und bei den geringsten Rückdrücken den Schluss des Ventils nur durch seinen eigenen Druck auf den Ventilsitz gründet, z. B. durch Gewicht oder Feder und den Druck hinreichend stark bemisst. In diesem Falle genügen aber (und aus diesem Grunde hat man Ventile mit eigenem Druck bisher nicht verwenden können) selbst bei Hochdruekacetylen die üblichen Gasdrücke nicht mehr, um das Ventil zu heben, zumal da eine zu starke Drosselung des Gases durch die Sicherung vermieden werden muss.
Es muss also eine besondere Vorrichtung geschaffen werden, die es bei den zur Verfügung stehenden Gasdrücken ermöglicht, dass das Ventil trotz seines eigenen Schliessdruckes durch den Gasdruck geöffnet wird. Dazu ist das Zusammenwirken von zwei parallelen lose miteinander gekoppelten Membranen erforderlich, deren eine eine grössere wirksame Fläche besitzt und die von aussen unter Gasdruck gesetzt werden. Der Raum zwischen den Membranen ist geschlossen und nur an die Gasableitung angeschlossen.
In der Zeichnung stellt a ein schweres Ventil dar, das den schleichende Sauerstoff zurückhalten soll. Es wird durch die Nasen b geführt. Das Brenngas strömt von dem Rohr c aus in der Pfeilrichtung durch den Apparat in das Rohr d, das zum Gebrauchsort führt.
Um nun mit Hilfe der Membran e das obere Ventil a anheben zu können, ist die zweite Membran/angeordnet. Diese schirmt die untere Membran gegen den über ihr sich einstellenden Gasdruck, der annähernd gleich dem Gasdruck unter ihr ist, zum grössten Teil ab. Damit sich die annähernd gleichen Drücke über und unter den Membranen nicht aufheben, ist die obere Membran kleiner gewählt, d. h. nur so gross, dass ihre Fläche eine genügend grosse Auf-und Niederbewegung des Versteifungskörpers h zwecks Öffnung des oberen Ventils und Schliessung des unteren gestattet.
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Rohrbereich. Hiedurch erreichen die Gasdrücke über und unter den Membranen und zwischen ihnen gleichen Wert. Sie gleichen sich also aus und heben sich in bezug auf die Membranen auf.
Die Membranen treten ausser Funktion, das Ventil a setzt sich mit seinem ganzen Gewicht auf seinen Sitz und schliesst die Rohrleitung auch gegen den geringsten Druck schleichende Sauerstoffes. Sobald die Gasentnahme von neuem einsetzt, tritt der umgekehrte Fall ein. Das Gas entweicht aus der Ableitung und der Gasdruck mindert sich bis annähernd auf Atmosphärendruck bis zum Ventil a und innerhalb des Raumes zwischen den Membranen. Jetzt treten die Membranen wieder in Tätigkeit, d. h. sie heben sich an und öffnen das Ventil a.
Das Auftreten schleichneden Sauerstoffes ist nur möglich, wenn der Druck dieses Sauerstoffes den Druck des Betriebsgases überschreitet. In dem Augenblick aber, in dem dieser Fall eintritt, findet der Druckausgleich im ganzen Rohrsystem statt und das Ventil a lastet wieder mit seinem ganzen Gewicht auf seinem Sitz. Hiebei ist es selbstverständlich, dass dieses Gewicht so bemessen wird und werden kann, dass der Sauerstoff auch nicht bei allergeringstem Druck durch etwaige Undichtigkeiten dieses Ventils zurücktreten kann. Denn das ist der Hauptzweck dieses schweren Ventils. Man hat bisher ausnahmslos versucht, Ventile zu verwenden, die durch den oft nur geringen Betriebsdruck des Gases gehoben werden konnten.
Dabei war man aber genötigt, das Gewicht dieser Ventile so gering wie nur irgend möglich zu bemessen, so dass sie nicht schwer genug waren, um mit ihrem Gewicht eine hinreichende Abdichtung zu gewährleisten. Durch die so verbleibenden Undichtigkeiten konnte stets schleichender Sauerstoff noch zurücktreten. Alle bisherigen Erfinder gingen von der irrigen Ansicht aus, dass der schleichende Sauerstoff sich in jedem Falle, also auch bei ganz geringen Drücken, mit einem, wenn auch nur geringen, aber doch ausreichenden Druck auf das Ventil legen würde, um es genügend auf seinen Sitz zu drücken.
Die Erfahrung hat aber gelehrt, dass sich bei ganz geringen Drücken irgendein Überdruck gar nicht erst bildet, denn es findet dann keinerlei Stauung des Sauerstoffes am Ventil statt, vielmehr ist der Rückstrom so gering, dass er die Undichtigkeiten des geschlossenen Ventils passiert, ohne eine Stauung zu ergeben, die man für eine vollkommene Schliessung des Ventils nutzbar machen könnte. Erst durch die vorliegende Erfindung ist es also möglich geworden, Ventile zu verwenden, die schwerer sind, als es für ihre Öffnung der Betriebsdruck des Gases zulässt, und somit können Ventile verwandt werden, die so schwer sind, dass sie mit Sicherheit einen vollkommenen Abschluss gewährleisten.
Erreicht der rücktretende Sauerstoff stärkere Drücke, so kann der Fall eintreten, dass die obere Membran das Ventil a zur Öffnung bringt, wenn der Durchmesser dieses Ventils nicht hinreichend gross ist. Für diesen Fall kann man auch eine feste Verbindung zwischen den beiden Versteifungskörpern der Membranen g und h vorsehen. Dann zieht die grössere Membran die kleinere obere mit nach unten, indem jetzt nur die Drücke zwischen den Membranen wirksam werden. In jedem Falle aber erfolgt bei stärkerem Sauerstoffrüekdruck auch eine Schliessung des Ventils m. Es ergibt sich also eine doppelte Sicherung.
Hiebei sei gleich erwähnt, dass das Ventil m mit dem Versteifungskörper g der Membran e nicht etwa fest verbunden ist, wie dies auch aus der verschiedenen Schraffienmg dieser beiden Körper zu entnehmen ist, vielmehr ruht der Körper g lose auf dem Ventil ?. Dieses wird in Offenstellung
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gehalten durch die Führungsleisten n, die mit geringer Reibung im Ventilraum gleiten oder auf andere Weise, z. B. eine Arretiervorrichtung.
Es ist nun möglich, ein solches Ventil, das von zwei miteinander gekoppelten Differentialmembranen gesteuert wird und nur der Verhinderung des Rücktretens schleichende Sauerstoffes dient, mit einem Rückschlagventil in der Weise zu vereinigen, dass für den Fall einer Explosion mittelbar oder unmittelbar unter der unteren der beiden Membranen ein Flammenrückschlagventil angeordnet wird.
Die beiden Membranen würden dann gleichzeitig zwei Aufgaben dienen und hierin liegt vorwiegend einer der Erfindungsgedanken bei vorliegendem Patente, nämlich einerseits der Öffnung des Ventils, das gegen schleichende Sauerstoff wirkt, und anderseits der Absperrung einer entstandenen Explosion in bekannter Weise durch Schliessung des Flammenrückschlagventils.
Das Ventil 1n wird durch geringe Reibung der Führungsleisten M in Offenstellung gehalten.
Eine von d herkommende Explosion passiert bei fliessendem Betriebsgasstrom das Ventil a im Schwebezustande, da bei Acetylen-Sauerstoff-Gemischen mit einer Flammengeschwindigkeit von etwa 2000 m in der Sekunde zu rechnen ist und die Flamme die Spitze des Explosionsvorganges einnimmt. (Die Druckwelle folgt fast gleichzeitig danach.) Diese Druckwelle übt auf die Membran t und den Versteifungskörper h einen ungeheuer schnellen Schlag aus, der sich über den Körper g fortpflanzt und das Ventil m schliesst.
Bei Bemessung der Verzögerungsleitung o auf einige Meter Rohrlänge gelangt die Explosions- flamme erst nach Schliessung des Ventils tn in den Raum unter der Membran e. Da nun der Körper g mit dem Ventil m nicht verbunden ist, so bleibt das Ventil m geschlossen und die Membran e wird mit dem Körper g nach oben gestossen. Dieser Schlag ist ebenfalls äusserst hart. Aus diesem Grunde ist vorgesehen, dass die Verbindung zwischen den Körpern g und h einerseits und dem schweren (massigen) Ventil a anderseits nicht starr ist, sondern federnd. Bei der ungeheuren Schnelligkeit des Schlages spielt die Trägheit des Ventils a eine viel grössere Rolle als sein Gewicht.
Die Öffnung des Ventils m nach Abklingen der durch die Explosion verursachten Druckwelle erfolgt durch Heben des Ventilkörpers m von Hand, u. zw. durch die Anschlussleitung bei c.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Rüekschlagsieherung für Gasleitungen zum Schutz gegen Flammenrückschläge und zurücktretenden Sauerstoff, dadurch gekennzeichnet, dass zwei übereinandergelagerte und aufeinanderwirkende Membranen je ein über und unter ihnen angeordnetes Rückschlagventil steuern, deren oberes feder-oder gewichtsbelastet ist, wobei die obere Membran eine kleinere wirksame Oberfläche besitzt als die untere und der Raum unter der unteren Membran mit dem Raum über der oberen durch eine Verzögerungsleitung verbunden ist.