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Trockene Rückschlagsicherung
Die Erfindung betrifft eine trockene Rückschlagsicherung für Leitungen, die unter hohem Druck ste- hende flüssige oder gasförmige Brenn- oder Treibstoffe führen. Solche Rückschlagsicherungen verhindern ein Zurückschlagen von Flammen in den Leitungen. In diesen Rückschlagsicherungen wird das Zurück- schlagen von Flammen im allgemeinen dadurch verhindert, dass das strömende Medium durch ein Sicherungselement mit grossen Berührungsflächen für das Medium geleitet und hiebei durch Wärmeentzug auf eine unter der Zündtemperatur des Mediums liegende Temperatur abgekühlt wird.
Solche Rückschlagssi- cherungen müssen nicht nur bezüglich ihrer thermischen Leistungsfähigkeit ausreichend gross bemessen sein, sondern milssen auch bezüglich der mechanischen Festigkeit aller Teile, insbesondere des eigentlichen Sicherungselementes, mindestens so stark ausgebildet sein, dass sie auch den heftigsten Druckstössen, die bei einer Explosion in der Leitung auftreten können, noch mit Sicherheit standhalten.
Bei der ständig zunehmenden Verwendung flüssiger und gasförmiger Brenn- und Treibstoffe und der Förderung, Speicherung und Verarbeitung oder Verwertung dieser Medien in grossen Anlagen mit kostspie- ligen automatischenmess-und Regelgeräten werden an die Rückschlagsicherungen immer höhere Anforderungen gestellt, um eine Beschädigung von Anlageteilen und einen dadurch verursachten Produktionsausfall zu verhüten.
In den üblichen Rückschlagsicherungen erfolgt die Kühlung des durchströmenden Mediums gewöhnlich in einer grossen Anzahl von relativ engen Kanälen, die in einem quer zur Strömungsrichtung liegenden platten-oder scheibenförmigen Teil ausgebildet sind. In den österr. Patentschr1ften Nr. 167526 und Nr. 194045 sind zwei in dieser Art ausgebildete Sicherungseinsätze beschrieben, die aus einem mit relativ engen Windungsabständen spiralförmig gewickelten Metallband bestehen und sich im allgemeinen in der Praxis in Leitungen mit normalen Drücken als absolut sicher bewährt haben.
Bei höheren Leitungsdrücken, bei denen von einer durch eine Explosion auftretenden Druckwelle viel grössere Kräfte als in Normaldruckleitungen erzeugt werden, versagen aber selbst diese mit einem Spiralbandwickel versehenen Rückschlagsicherungen, weil auch der relativ feste Wickel durch die in axialer Richtung, also senkrecht zur Ebene der Spirale wirkende Kraft aus der Ebene herausgewölbt und dadurch so stark beschädigt wird, dass der Sicherungseinsatz unwirksam wird.
Um die Formfestigkeit eines solchen Einsatzes zu vergrössern, istin der österr. Patentschrift Nr. 194045 der Einbau von Stegblechen zur Versteifung des scheibenförmigen Bandwickels gegen Auswölben aus der Scheibenebene vorgeschlagen worden.
Bei den derzeit bereits, z. B. in Überland- und Verteilerleitungen, vielfach angewendeten sehr gro- ssen Rohrdurchmessern genügen auch Sicherungseinsätze in dieser verstärkten Bauart nicht mehr den Anforderungen, oder sie werden so umfangreich und schwer, dass ihre Verwendung einerseits wegen der hohen Anschaffungskosten und anderseits wegen der Grösse der zur Verbindung mit der Leitung erforderlichen Armaturen wirtschaftlich nicht mehr tragbar ist.
Ein weiterer schwerwiegender Nachteil ergibt sich hiebei auch dadurch, dass infolge der grossen Abmessung und der ungünstigen Form der Anschluss- und Gehäuseteile diese Teile sehr grosse, dem Leitungsdruck ausgesetzte Flächen haben, so dass bei den heute bereits angewendeten hohen Leitungsdrücken auch die Armaturen und Gehäuse solcher Rückschlagsicherungen weit über das normale Mass hinaus dimensioniert und schwer ausgebildet werden müssen.
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Die Erfindung zielt darauf ab, eine trockene Rückschlagsicherung für Leitungen, die unter hohem
Druck stehende flüssige oder gasförmige Brenn- oder Treibstoffe führen, so auszubilden, dass sie bei raum- und materialsparender Bauweise eine dauernd gleichbleibende Sicherheit gegen Rückschlag und trotz klei- nen Strömungswiderstandes eine zuverlässige Stossdämpfung gewährleistet.
Der Grundgedanke der Erfindung besteht hiebei vor allem darin, den in der Hochdruckleitung strömenden flüssigen oder gasförmigen Brenn- oder Treibstoff in der Rückschlagsicherung nicht, wie bisher, durch ein einziges grossflächiges Sicherungs- element, sondern durch eine Mehrzahl von parallelgeschalteten kleineren Sicherungseinsätzen, deren Ge- samtdurchgangsquerschnitt naturgemäss gleich gross wie der Durchgangsquerschnitt des bisher verwende- ten einzigen Sicherungselementes sein muss, durchzuleiten.
Die Erfindung geht hiebei von einer trockenen Rückschlagsicherung für Leitungen, die unter hohem
Druck stehende flüssige oder gasförmige Brenn- oder Treibstoffe führen, mit einem Sicherungskörper, der in einem in die Leitung eingeschalteten Gehäuse angeordnet ist und aus zwei oder mehreren vorzugsweise gleichen Ringen besteht, die in zueinander und zum Gehäuse koaxialer Lage in gleichen gegenseitigen axialen Abständen im Gehäuse montiert sind, aus.
Bei einer aus der USA-Patentschrift Nr. l, 960, 043 bekannten Rückschlagsicherung dieser Art besteht der Sicherungskörper aus einer Vielzahl von mit sehr kleinen axialen Abständen zu einer Einheit verbun- denen dünnen Ringscheiben, zwischen denen das durchgeleitete Medium vom Einlass zum Auslass des Ge- häuses strömt, wobei dem Medium Wärme entzogen werden kann, die aber nur wenig wirkungsvoll nach aussen abgeleitet werden kann, weil praktisch nur die letzte Ringscheibe mit dem Gehäuse in Flächenbe- rührung steht, alle übrigen Ringe aber nur über einige dünne Bolzen wärmeleitend mit dem Gehäuse ver- bunden sind.
Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Konstruktion besteht darin, dass bei der Reinigung oder beim Auswechseln des Sicherungskörpers dieser vollständig zerlegt und wieder zusammengebaut wer- den muss, wodurch die Leitung längere Zeit ausser Betrieb gesetzt wird.
Gemäss der Erfindung werden die angeführten Nachteile im wesentlichen dadurch vermieden, dass bei einer trockenen Rückschlagsicherung der erläuterten Art die Ringe mit Sicherungseinsätzen ausgestattet sind, welche voneinander getrennte Strömungswege bilden, die in Parallelschaltung den Zuströmweg der Rückschlagsicherung mit ihrem Abströmweg verbinden.
Die erfindungsgemässe Ausbildung der Rückschlagsicherung bietet gegenüber den bisher bekannten Sicherungseinrichtungen mehrere wichtige Vorteile. V ;' allem entfällt auf jeden einzelnen Sicherungseinsatz nur ein durch die Anzahl der Sicherungseinsätze bestimmter Bruchteil der durch den Druck erzeugten Gesamtkraft. Bei gleicher Festigkeit ist nun bei mehreren kleinflächigen Einheiten ein kleinerer Gesamtaufwand an Material erforderlich als bei einer einzigen grossflächigen Einheit gleicher Leistung. Die so erhaltenen Sicherungseinsätze sind bei gleicher Festigkeit in ihrer Gesamtheit nicht nur kleiner und leichter als ein einziger grosser Einsatz, sondern auch relativ widerstandsfähiger gegen Auswölben als dieser.
Hinsichtlich der Wärmeableitung ergibt sich nach der Erfindung der grosse Vorteil, dass die als Träger für die Sicherungseinsätze dienenden Ringe kräftig ausgebildet sein können und daher sowohl mit den Sicherungseinsätzen als auch mit den äusseren Gehäuseteilen in ausreichend grosser Flächenberührung stehen.
Ein weiterer wichtiger Vorteil der erfindungsgemässen Ausbildung der Rückschlagsicherung besteht darin, dass die Grösse und Anzahl der die Sicherungseinsätze enthaltenden Ringe und die Abstände der Ringe so gewählt werden können, dass das Gehäuse die Form eines Zylinders erhält, bei dem - zwecks Erzielung der kleinstmöglichen Oberfläche bei gegebenem Rauminhalt-der Durchmesser und die Höhe annähernd gleich gross sind.
Dies erweist sich besonders bei hohen Leitungsdrücken als günstig, weil bei einem derart geformten Gehäuse die Grösse der auf die Gehäusewände wirkenden Kraft bei gleich gro- ssem Innendruck kleiner als bei einem Gehäuse mit ungünstigeren Massverhältnissen und daher relativ grö- sserer Fläche ist, so dass also auch das Gehäuse der erfindungsgemässen Rückschlagsicherung leichter und schwächer als das Gehäuse einer üblichen Rückschlagsicherung ausgebildet sein kann. Ein anderer Vorteil der erfindungsgemässen Rückschlagsicherung wird dadurch geboten, dass bei einer allfällig erforderlichen Instandsetzung nicht, wie bisher, die ganze Sicherung, sondern jeweils nur ein einzelner Einsatz ausgewechselt werden muss.
Die erfindungsgemässe Rückschlagsicherung kann verschiedenartigsten Betriebserfordernissen durch be- sondere Anordnung der Sicherungseinsätze auf den Ringen in vorteilhafter Weise weitestgehend angepasst werden. Insbesondere können auch bei höheren Drücken und grossen Fördermengen die in den bereits oben erwähnten österr. Patentschriften Nr. 167526 und Nr. 194045 beschriebenen Sicherungseinsätze bei vollkommener Betriebssicherheit verwendet werden.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung hervor, in der
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einige in den Zeichnungen dargestellte bevorzugte Ausführungsbeispiele von gemäss der Erfindung ausgebildeten Rückschlagsicherungen näher erläutert sind. Fig. l und 2 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Rückschlagsicherung im Vertikalschnitt nach der Linie I-I in Fig. 2 bzw. im Horizon-
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spiel im Vertikalschnitt nach der Linie III-III in Fig. 4 bzw. im Horizontalschnitt nach der Linie IV-IV in
Fig. 3. In den Fig. 5 und 6 bzw. 7 und 8 sind zwei Ausführungsbeispiele von Ringen des Sicherungskörpers der erfindungsgemässen Rückschlagsicherung in je einem Axialschnitt bzw. in Draufsicht dargestellt.
Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Rückschlagsicherung hat ein Gehäuse, das einen z. B. aus Stahl- blech bestehenden Mantel 1, einen Boden 2, einen am Mantel 1 seitlich angesetzten ersten Leitungsan- schlussstutzen 3 und eine Abschlusshaube 4 mit einem zweiten Leitungsanschlussstutzen 5 aufweist, wobei der Mantel 1 mit dem Boden 2 und der Abschlusshaube 4 durch Flanschringe 6 verbunden ist. Im Gehäuse sind koaxial mit dem Gehäuse z. B. fünfRinge 7 angeordnet, die durch Distanzringe 8 voneinander in Ab- stand gehalten werden und einen Sicherungskörper bilden. Die Distanzringe 7 sitzen auf Stangen 9, die z. B. oben in der Abschlusshaube und unten im Boden in Ausnehmungen gehaltert sind.
In axialer Richtung können hiebei die Ringe 7 zwischen der Abschlusshaube und dem Boden des Gehäuses festgespannt sein.
Zwischen je zwei Ringen erstreckt sich eine Scheidewand 10, die vom inneren Rand des jeweils oberen Ringes zum äusseren Rand des darunterliegenden Ringes verläuft.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich, weist jeder Ring 7 mehrere Durchgangsöffnungen 11 auf, in welche Sicherungseinsätze 12 eingesetzt sind, die vorzugsweise aus einem zu einer Spirale gewickelten Metallband 13 bestehen. Das z. B. beim seitlichen Stutzen einströmende Medium (Pfeil a) wird durch die Scheidewände
10 gewzungen, die Sicherungseinsätze 12 der Ringe 7 im Nebenschluss (Pfeile b in Fig. 1) zu durchströmen. Die zentralen Öffnungen 14 der Ringe 7 bilden eine Sammelleitung für das zum Auslassstutzen 5 (Pfeil c) strömende Medium. Um einen direkten Übertritt des Mediums vom Einlass zum Auslass zu verhindern, ist die zentrale Öffnung 14'des untersten Ringes 7 durch eine Scheibe 15 verschlossen.
Bei der Ausführungsform der Rückschlagsicherung nach den Fig. 3 und 4 ist der Boden 2 des Gehäuses mit einem Einlassstutzen 16 versehen. Die Ringe 7 sind durch am Boden 2 des Gehäuses befestigte Schrauben 17 zusammengespannt und samt einem Abschlussdeckel 18, der die zentrale Öffnung 19 des obersten Ringes verschliesst, am Gehäuseboden festgehalten. Bei dieser Ausführung strömt das Medium durch die zentralen Öffnungen 14 der Ringe 7 ein (Pfeil a) und nach Durchströmen der Sicherungseinsätze der Ringe 7 (Pfeil b) im Gehäusemantel zum Auslassstutzen 4 (Pfeil c).
Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, enthält jeder Ring nur einen Sicherungseinsatz 20, der koaxial zum Ring angeordnet ist.
In den Fig. 5-8 sind Einzelheiten der Ringe an grösser dargestellten Ausfuhrungsbeispielen erläutert.
Bei den gezeigten Ringen ist die Scheidewand 10 jeweils mit einem Ring zu einem Stück vereinigt.
Gemäss den Fig. 5 und 6 hat der Ring 7 mehrere, z. B. zehn Durchlässe 11, in denen Sicherungseinsätze 12 montiert sind, die beispielsweise aus einer Metallbandspirale 13 bestehen, welche mit einem Haltering 21 versehen ist.
Zur Versteifung ist der Ring 7 mit radialen Innenrippen 22 versehen, die sich vorzugsweise bis zur Ringachse erstrecken und in der Ringmitte miteinander verbunden sind. Diese Innenrippen haben an der Unterseite Zentrierleisten 23, die von oben auf die Sicherungseinsätze 12 des darunterliegenden Ringes drücken und ein Auswölben der Bandspirale 13 aus der Ebene nach oben verhindern. Um sicherzustellen, dass die Rippenleisten 23 genau über die Mitte der Sicherungseinsätze zu liegen kommen, werden die Ringe durch Anschläge gegen Verdrehen gesichert. Ein solcher Anschlag kann z. B. ein Ausschnitt 24 sein, in den eine Rippenleistenverlängerung 25 des andern Ringes eingreift.
Der Ring hat vorzugsweise ausser der Innenrippen 22 radiale Aussenrippen 26, die ebenfalls über die Mitte der Sicherungseinsätze verlaufen und die Bandspirale 13 gegen Auswölben aus der Ebene nach unten abstützen.
Während beim Ring nach den Fig. 5 und 6 die Scheidewand 10 mit dem Innenrand des Ringes verbunden ist, geht die Scheidewand 10 beim Ring gemäss den Fig. 7 und 8 vom Aussenrand des Ringes aus. Dieser Ring enthält, wie bei der Rückschlagsicherung in den Fig. 3 und 4, einen zum Ring koaxialen Sicherungseinsatz 20, der aus einem Bandwickel 27 sowie einem inneren und einem äusseren Haltering 28a bzw. 28b besteht.
Der Ring nach den Fig. 7 und 8 hat ebenfalls Innenrippen 29 und Aussenrippen 30, die beim zusammengebauten Sicherungskörper die Bandspirale 27 nach beiden Seiten gegen Auswölben aus der Ebene abstützen, wobei die Ringe relativ zueinander nicht besonders orientiert sein müssen. Bei diesen Ringen bilden die Aussenrippen 30 auch die Abstandhalter für die Ringe.
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Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt und kann in ihren konstruktiven Eigenheiten noch verschiedenartig abgewandelt werden. Die Erfindung ist ferner nicht auf die Verwendung von Sicherungseinsätzen beschränkt, die aus Metallbandwickeln bestehen, sie kann jedoch in Verbindung mit solchen Sicherungseinsätzen besonders vorteilhaft angewendet werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Trockene Rückschlagsicherung für Leitungen, die unter hohem Druck stehende flüssige oder gasförmige Brenn- oder Treibstoffe führen, mit einem Sicherungskörper, der in einem in die Leitung eingeschalteten Gehäuse angeordnet ist und aus zwei oder mehreren vorzugsweise gleichen Ringen besteht, die in zueinander und zum Gehäuse koaxialer Lage in gleichen gegenseitigen axialen Abständen im Gehäuse montiert sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringe (7) mit Sicherungseinsätzen (12, 20) ausgestattet sind, welche voneinander getrennte Strömungswege (b) bilden, die in Parallelschaltung den Zuströmweg (a) der Rückschlagsicherung mit ihrem Abströmweg (c) verbinden.