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Universales Explosionsprüfgerät
Die Erfindung bezieht sich auf ein universales Explosionsmessgerät zur Ermittlung der für die Beurteilung der Gefährlichkeit von brennbaren Flüssigkeiten und Gasen wichtigen Werte.
Einer der wichtigsten dieser Werte ist die sogenannte Grenzspalte für die Konstruktion von plattenförmigen und festen Verschlüssen von elektrischen Maschinen und Apparaten, die in Räumen untergebracht werden sollen, wo ein explosives Gemisch von brennbaren Dämpfen oder Gasen mit Luft vorhanden ist. Für bereits seit langem in Verwendung stehende Stoffe ist dieser Wert aus der Literatur bekannt, während er jedoch für neue Stoffe erst festgestellt werden muss. Die bisher hiefür verwendeten, vereinzelt vorhandenen Geräte dieser Art sind schwer und teuer, und die Arbeit mit ihnen ist schwierig und zeitraubend. Für die Bestimmung einer einzigen Grenzspalte müssen mehrere Prüfungen vorgenommen werden.
Diese Nachteile beseitigt das universale Explosionsmessgerät gemäss der Erfindung, das einen verhältnismässig kleinen, tragbaren Apparat darstellt, die Arbeit auch im Laboratorium ermöglicht, bedeutend rascher und halbautomatisch arbeitet und auch eine andere ziemlich weitgehende Verwendungmöglichkeit bietet.
Ausser zur Bestimmung der Grenzspalte dient dieses Gerät auch zur Feststellung von maximalen Überdrücken bei der Explosion von Gemischen, ermöglicht die Nachprüfung der Explosionsgrenzen, die Feststellung des äquivalenten Wertes von Spalten jeder beliebigen Ausführung, die der normalen Plattenspalte von einer Länge von 25. mm entsprechen, eignet sich zur Prüfung von durchschlagfesten Sicherungen und andern Sicherheitsverschlüssen unter verschiedenem Überdruck und bei gleichzeitiger automatischer Feststellung der Grenzspalte des verwendeten explosiven Gemisches.
Schliesslich können an dem Gerät mittels einer Stosswelle von einstellbarem Wert im Bereich von etwa 1 - 100 atü manche Schnellschliessarmaturen, Explosionsmembranen u. dgl. geprüft werden.
Zu diesem Zweck bedient sich die Erfindung eines Gerätes, dessen Druckgefäss durch einen vorzugweise zylindrischen Mantel mit flachen Deckeln gebildet ist, das mit einer Zündkerze, einem Druckmesser und Öffnungen für die Zufuhr von Explosionsmischungen und für die Abfuhr der Verbrennungsproduktç versehen ist. Die Erfindung selbst besteht nun darin, dass gemäss ihrem Hauptkennzeichen das Druckgefäss mehrere Öffnungen mit Anschluss-Schraubstutzen besitzt, an welche mehrere an sich bekannte Vorrichtungen zum Versuchen der Undurchschlagbarkeit von Spalten oder Sicherungen, Überdruckventile, eine Röhre zur Erzeugung einer Detonationswelle, an den Explosionsraum des Gerätes angeschlossen werden können.
Gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung sind dabei die an seine Stutzen angeschlossenen Spaltversuchsvorrichtungen je durch eine, mit einer entsprechend der Abstufung der Spaltbreite auswechselbaren Spalteinlage versehene Spaltkammer, sowie durch eine mit Überdruckventil, Kontroll- öffnung und Papierverschlussmembrane versehene Kontrollkammer ausgebildet.
An den einen der Deckel der Explosionskammer kann die zu prüfende-durchschlagsfeste Sicherung
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einer Papiermembrane verschlossene Kontrollöffnung aufweist.
Auch wäre es möglich, an den einen der Deckel der Explosionskammer ein Rohr von veränderlicher Länge bis zu zehn Metern anzuschliessen, dessen Ende gegebenenfalls mit einer konischen Erweiterung mit einem Flansch für den Anschluss einer durch eine Stosswelle zu prüfenden Vorrichtung versehen ist.
Das erfindungsgemässe Explosionsmessgerät ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht. Da-
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bei zeigen Fig. 1 einen Längsschnitt durch das Gerät in der Zusammenstellung zur Feststellung der Grenzspalte, Fig. 2 einen Querschnitt durch das Gerät, die Fig. 3,4 und 5 einige Ausführungsarten der Spalteneinlagen, Fig. 6 die Zusammenstellung des Gerätes zur Prüfung einer durchschlagfesten Sicherung und Fig. 7 die Zusammenstellung des Gerätes zur Prüfung einer Explosionsmembrane.
Gemäss Fig. 1 besteht das Gerät aus einem Gefäss 1 von zylindrischer Gestalt, das an beiden Enden mit Flanschen zur Befestigung eines Deckels 2 und eines Deckels 3 und unten mit zwei Sockeln 4 versehen ist. Am Umfang des Gefässes 1 sind fünf angeschweisste Stutzen 5 in einer Ebene und ferner ein Stutzen 6 angeordnet, in welchem eine Zündkerze angebracht ist, ferner ein Stutzen 7 für die Zufuhr des explosiven Gemisches und oben ein Stutzen 8 zum Anschluss eines Druckanzeigegerätes 9. Der linke Deckel 2 weist in seiner Mitte einen Gewindestutzen 10 aufwährend derdeckel 3 mit einer Öffnung von grösserem Durchmesser 11 versehen ist, die durch ein. durch vier Federn 13 an Bolzen 14 angedrücktes Tellerventil 12 verschlossen ist.
In jedem Gewindestutzen 5 ist eine aus einer Spaltkammer 15 und einer Kontrollkammer 16 bestehende Garnitur eingeschraubt. In den Spaltenkammern 15 sind Spalteneinlagen 17, gegebenenfalls 17', befestigt, die entweder als gerade Plattenspalten oder als Spalten einer beliebigen Ausführung, deren Eigenschaften nachgeprüft oder mit geraden Spalten verglichen werden sollen, ausgeführt sind.
Als Beispiel ist eine aus einer Schicht von kleinen Kugeln zwischen zwei perforierten Platten zusammengesetzte Spalteneinlage 17'veranschaulicht. Die Kontrollkammer 16 weist eine zylindrische Gestalt auf, besitzt an der Seite eine Öffnung 18 von etwa 10 mm Durchmesser, die mit einer schwachen Papiermembrane 19 verschlossen ist, welche durch eine Platte 20 mittels zweier Federn 21 und Bolzen 22 festgehalten wird. An der Stirnseite der Kammer 16 ist ein Blechventil 23 vorgesehen, welches gleichfalls durch zwei Federn 24 am Bolzen 25 festgehalten wird. In dem Stutzen 8 ist ein Zolbendruckindikator 9 eingeschraubt, z. B. ein solcher, der zur Feststellung des Druckverlaufs bei langsam laufenden Kolben- motoren verwendet wird. Fig. 2 zeigt die radiale Anordnung aller fünf Spalten-und Kontrollkammern 15,16.
Mit der beschriebenen Zusammenstellung des universalen Explosionsmessgerätes kann man die Breite eines geraden, 25 mm langen Grenzspaltes auf schnelle Art und Weise feststellen. Bei dieser Prüfung werden alle fünf radial angeordneten Kammern 15,16 sowie auch die sechste, in der Mitte des Deckels 2 befestigte Kammer verwendet. In die Kammern werden Spalteneinlagen 17 eingelegt, mit Schlitzen von einer beispielsweisen Breite von 0, 2.-0, 4-0, 6-0, 8-l, 0-l, 2 mm. Durch die Öffnung 7 wird in den Innenraum das Explosionsgemisch eingeführt, dessen Durchschlagsfähigkeit (Grenzspalte) gemessen werden soll, wobei die Blechventile 23 bei allen Kammern mit der Hand nacheinander derart gehoben werden, dass alle Kammern sowie der Innenraum des Zylinders 1 mit dem explosiven Gemisch vollkommen ausgefüllt sind.
Hierauf folgt das Entzünden des Inhaltes mit der Zündkerze im Stutzen 6. Bei der erfolgten Explosion entweicht der überwiegende Teil der Verbrennungsprodukte durch die Öffnung 11 im Deckel 3, so dass im Inneren des Zylinders 1 kein höherer Überdruck entsteht. Gleichzeitig verbrennt auch das Gemisch in den Spaltenkammern und brennt auch in denjenigen Spalten durch, die eine grössere Breite als der dem geprüften Stoff entsprechende Grenzspalt aufweisen.
In denjenigen Kammern 16, wo ein Durchschlagen der Spalten 17 stattgefunden hat, verbrennt auch das explosive Gemisch, und diese Verbrennung offenbart sich durch das Verbrennen der Npiermembranen 19 in den Öffnungen 18. Dadurch kann man nach Beendigung der Prüfung feststellen, welche Spalten die Flamme durchgeschlagen hat. Die Dicke der gesuchten Grenzspalte liegt in den Grenzen zwischen dem grössten nicht durchgeschlagenen Spalt und dem kleinsten durchgeschlagenen Spalt, z. B. zwischen 0,6 und 0 ;, 8 mm. Hierauf folgt die Auswechslung der Kapillareinlagen 17. Für den gegebenen Fall würde man Einlagen in einer Stärke von 0,6 bis 0,8 mm mit einer Abstufung von jeweils 0,02 bis 0, 05 mm verwenden. je nach der Genauigkeit, mit welcher die Grenzspalte festgestellt werden soll.
Mit dem Apparat kann man auch Spalteneinlagen von andern Ausführungen vergleichen. Einige Beispiele der meist verwendeten Einlagen sind in den Fig. 3,4 und 5 veranschaulicht. Die in Fig. 3 dargestellte Einlage besteht aus kleinen Kugeln 26 mit einem Durchmesser von 2 bis 5 mm, die zwischen zwei perforierte Platten 27 eingeschüttet sind. Die Einlage gemäss Fig. 4 besteht aus Wellblechen 28, die derart gelegt sind, dass zwischen ihnen Zwischenräume in einer Stärke von etwa 0,3 bis 0,8 mm entstehen. Die Einlage gemäss Fig. 5 besteht aus mehreren wabenförmige Scheiben 29, die derart gestaltet sind, dass um die Bolzen 30 zwei Streifen 31 in einer Stärke von etwa 0,3 mm aufgewickelt sind, von welchen der eine gewellt ist, wodurch Spalten mit einem annähernd dreieckigen Querschnitt mit einer Höhe von etwa 0,6 mm entstehen.
Auf dem beschriebenen Apparat gemäss Fig. 1 und 2 kann man auch die derart ausgebildeten Spalteneinlagen einerseits prüfen, anderseits mit eine gerade Spalte, aufweisenden Einlagen vergleichen und auf diese Weise äquivalente Werte für ihre den besagten geraden Spalten entsprechende Ausmasse feststellen.
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Wenn bei dem beschriebenen Gerät die Garnituren der Kammern 15, 16 beseitigt und die entsprechenden Öffnungen in den Stutzen 5 und 10 mit Schraubenverschlüssen geschlossen werden. kann man die bei Explosionen von verschiedenen explosiven Gemischen mit Luft oder Sauerstoff entstehenden Drücke oder auch die Explosivgrenzen dieser Stoffe feststellen.
Mit dem beschriebenen Gerät gemäss den Fig. 1 und 2 kann man auch fertige durchschlagfeste Kapillarsicherungen bei der Anordnung gemäss Fig. 6 prüfen bzw. erproben. Eine durchschlagsfeste Sicherung 32 ist an dem Deckel 3 anstatt des Plattenventiles 12 befestigt, und anihrem zweiten Stutzen ist ein Kontro1lrohr 33 angeschlossen. Dieses Rohr ist an seinem Ende mit einer Papiermembrane 35 versehen, die durch eine durch eine Platte 37 befestigte, kleine papierene Kontrollmembrane 34 verschlossen ist. Das Verbrennen der Membrane wird in der Öffnung 38 festgestellt.
Bei der Prüfung werden an dem Apparat alle Garnituren der Kammern 15 und 16 belassen (in Fig. 6 nicht veranschaulicht) und mit Spalteneinlagen versehen, die eine abgestufte Stärke in den Grenzen um die Grenzspalte des bei der Prüfung verwendeten explosiven Gemisches aufweisen. Nach Füllung des Gerätes mit dem explosiven Gemisch erfolgt die Zündung desselben, und die Membrane 36 zeigt, ob die Sicherung standgehalten hat, d. h. ob die Flamme die Sicherung nicht durchschlagen hat. Gleichzeitig kann man jedoch an den Membranen 19 bei den Kammern 16 feststellen, was für eine Durchschlagskraft das verwendete Gemisch aufwies.
Je nach dem Verhältnis der Breite des Grenzspaltes, die an den Kontrollkammern 16 gefunden wurde, und der Breite des in der geprüften Sicherung verwendeten Spaltes ist das Sicherheitsmass der geprüften Sicherung gegeben. Anstatt eines kurzen Rohres 33 mit einer Kontrollmembrane 36 kann man ein Rohr in einer Länge von etwa 3 bis 5 m verwenden. Im Falle des Durchschlagens der Flamme wird dann eine starke Explosion hörbar.
Die beschriebene Prüfvorrichtung, wenn gemäss Fig. 7 angeordnet, gestattet noch die Nachprüfung mancher Einrichtungen, Geräte oder Armaturen, die eine Prüfung mit einer Stossdruckwelle erfordern.
Zu diesem Zweck wird an den Deckel 3 ein Rohr 39 mit einer Länge bis zu etwa 10 m angeschlossen, und an dessen durch einen Konus 40 erweitertes und mit einem Flansch 41 versehenes Ende wird die zu prüfende Vorrichtung, z. B. eine Explosionsmembrane 42, angebracht. Nach dem Auffüllen des Innenraumes mit dem explosiven Gemisch (der Überschuss wird durch den Hahn 43 in die Atmosphäre abgelassen. erfolgt die Zündung mit einer elektrischen Zündkerze, wobei je nach der Länge des Rohres 39 und der Beschaffenheit des Gemisches an dem Ende des Rohres 39 Druckstösse mit Werten von einigen wenigen atü bis 100 atü und mehr erzielt werden können. Bei dieser Prüfung sind gleichfalls die Stutzen 5 und der Stutzen 10 mit Schraubenverschlüssen verblendet.
Das beschriebene universale Explosionsmessgerät ist in erster Reihe für eine rasche Arbeit im Laboratorium und zu Vortragszwecken bestimmt. Es kann auch in einer andern Form ausgeführt und mit einer grösseren Anzahl von Spaltenkammern 15 und 16 versehen sein. Der geeignete Inhalt der Explosionskammer liegt in den Grenzen von 2,5 bis 5 l.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Universales Explosionsprtifgerät zur Ermittlung der für die Beurteilung der Gefährlichkeit von brennbaren Flüssigkeiten und Gasen wichtigen Werte, dessen Druckgefäss durch einen vorzugsweise zylindrischen Mantel mit flachen Deckeln gebildet ist, das mit einer Zündkerze, einem Druckmesser und Öffnungen für die Zufuhr von Explosionsmischungen und für die Abfuhr der Verbrennungsprodukte versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckgefäss (1, 2,3) mehrere Öffnungen mit AnschlussSchraubstutzen (5,10) besitzt, an welche mehrere an sich bekannte Vorrichtungen zum Versuchen der Undurchschlagbarkeit von Spalten oder Sicherungen, Überdruckventile, eine Röhre ur Erzeugung einer Detonationswelle, an den Explosionsraum des Gerätes angeschlossen werden können.