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Die Erfindung betrifft eine Flammensperre fur Gasdurchtrittsöffnungen, insbesondere als Rohr- und Detonationssicherung und zur Endsicherung von Behältern, bestehend aus in vorgegebenem Abstand zueinander angeordneten, im wesentlichen ebenen Blechstreifen.
Für die abschnittsweise Rohrsicherung, die Endsicherung von Behältern in beiden Richtungen und die Detonationsverhinderung sind Flammensperren vorgesehen, die aus zwei spiralförmig gewundenen, in Achsnchtung der Spirale durchströmten Blechstreifen bestehen, von denen einer gewellt oder in Durchströmrichtung kontinuierlich schräg trapezförmig abgekantet ist. Um sicherzu- stellen, dass nicht beim Wickeln der Spirale zwei gleichsinnig verformte Stellen übereinander zu liegen kommen ist, wie dies beispielsweise in der US 5,415,233 A beschrieben ist, der zweite Blechstreifen flach ausgeführt, wodurch die gleichmässige Spaltbreite gewährleistet ist.
Damit ergibt sich aber eine für die flammensperrende Wirkung nachteilige Verminderung der Wärmeaustausch- fläche und auch die Stabilität der Spirale in Achsrichtung muss durch zusätzliche querschnittsver- grossernde Bauteile hergestellt werden. Überdies stellt der Kern der Spiralwicklung einen erhebli- chen Widerstand für die Gasströmung dar, welcher noch dazu genau in der Mitte der Durchström- öffnung mit der höchsten Strömungsgeschwindigkeit liegt. Bei der im Prinzip gleich aufgebauten Flammensperre der EP 0 375 455 ist durch die zusätzliche topfartige Struktur der Durchgangs- widerstand im Normalbetrieb sogar noch weiter erhöht. Wenn zur Erhöhung der Sicherheitsstufe zwei oder mehrere der beschriebenen Flammensperren hintereinandergeschaltet werden, verviel- fachen sich auch deren beschriebene Nachteile.
Durch die DE-PS 241 925 ist ein Siebeinsatz für Ein- und Ausgussöffnungen von Behältern be- kannt geworden, bei dem ein schraubenförmig gewundener und von Flüssigkeit parallel durch- strömbarer Blechstreifen vorhanden ist, dessen Windungen durch Vorsprünge für eine genau definierte Spaltbreite beabstandet gehalten sind. Diese Variante ist aber nicht für eine dauernde ebene An- und Durchströmung durch brennbare Gase geeignet, wie sie bei den oben beschriebe- nen Flammensperren in deren Rohrleitungen und bei zu sichernden Behältern gegeben ist. Das die Stabilität des Blechstreifens gewährleistende zylindrische Lochblech würde zusätzlich auch den Durchströmwiderstand in nachteiliger Weise bedeutend erhöhen.
In der EP 0 568 326 A1 ist als eine Ausführungsform für eine Flammensperre ein Stapel über- einander angeordneter ebener Blechplatten beschrieben, wobei die einzelnen Platten durch ein gewundenes Band oder durch andere Abstandhalter im vorbestimmten Abstand zueinander gehal- ten werden. Dies bedeutet einen über den zur Flammenlöschung hinausgehenden Materialauf- wand, wiederum viel Flächenverlust für den Wärmeaustausch zwischen Gas und Flammensperre, sowie einen relativ hohen Strömungswiderstand für das Gas im Normalbetrieb und einen erhöhten Fertigungsaufwand aufgrund einer grösseren Anzahl von zusammenzufügenden Teilen.
Es war daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Flammensperre wie eingangs be- schrieben derart auszubilden, dass bei einfacher Fertigung und einfachem Zusammenbau eine trotz grosser mechanischer Festigkeit äusserst geringe Behinderung der Durchströmung durch das brenn- bare Gas und eine aufgrund der sicher definierten Spaltbreite verlässliche Absperrung gegen das Durchschlagen der Flammen gewährleistet ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass eine Anzahl separater, übereinan- derliegender gerader Blechstreifen in ebener Konfiguration parallel zu einer die Achse der Durch- trittsöffnung enthaltenden Ebene vorgesehen ist, welche Blechstreifen lediglich durch Ausbuchtun- gen jedes zweiten der Blechstreifen selbst in einem vorbestimmten Abstand zueinander gehalten werden, welcher der vorgeschriebenen Spaltbreite für das jeweilige Gas entspricht, wobei der Zwischenraum zwischen den Blechstreifen zumindest im Bereich der Durchtrittsöffnung frei von anderen Bauteilen ist.
Die ebenen Blechstreifen sind trotz sehr hoher mechanischer Festigkeit insbesondere in Durchströmrichtung des Gases, d.h. parallel zu den Blechstreifen, die parallel zur Achse der Durchströmöffnung liegen, wesentlich einfacher in der Herstellung und im Zusammen- bau als gewundene, gewickelte oder schraubenförmige Konstruktionen, wobei im erfindungsge- mässen Fall aufgrund der abstandsbestimmenden Ausbuchtungen weitere Bauteile vermieden werden können, die sowohl bei der Herstellung als auch beim Zusammenbau den Aufwand erhö- hen würden.
So kann mit zwei Gruppen von Blechstreifen das Auslangen gefunden werden, wobei die Ausbuchtungen der damit versehenen Blechstreifen immer an den selben Stellen liegen und die abwechselnd mit im wesentlichen völlig ebenen Blechstreifen übereinandergestapelt werden Ausser den zur Wärmeabsorption und damit Flammenlöschung vorgesehenen Blechstreifen sind
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keine anderen Bauteile im Strömungsweg des Gases, so dass die Durchströmung der Flammen- sperre im Normalbetrieb im geringstmöglichen Ausmass behindert ist.
Dazu trägt auch bei, dass aufgrund der mechanischen Stabilität der Blechstreifen keinerlei stützende oder haltende Zusatz- bauteile im Strömungsweg eingebaut werden müssen. Überdies können die Blechstreifen, auch mit den Ausbuchtungen, wesentlich einfacher und auch leicht in beliebiger, für die sichere Flammen- tilgung erforderlichen Breite hergestellt werden, so dass sich für jede Anforderung mit nur einem Blechpaket eine ausreichende Flammentilgungswirkung erzielen lässt.
Damit ist auch der Nachteil bekannter spiralig gewundener, räderförmiger Flammensperren aus vollständig gewelltem bzw. trapezartig abgekanteten Blechstreifen mit stabilisierendem Stern beseitigt, die bei Hintereinander- schaltung aufgrund der zusätzlichen Bauteile zur Gewährleistung der mechanischen Festigkeit auch einen grössere Abstand erfordern, dass nämlich aufgrund dieses Abstandes zwischen den einzelnen Flammensperren befindliches Gas zufolge unzureichender Flammentilgungswirkung einer vorgeschalteten Flammensperre wieder entzündet wird und so die Fortzündung des Gases nicht verhindert wird. Dieser Gefahr muss gemäss dem Stand der Technik durch zusätzliche Anord- nung einer weiteren Flammensperre begegnet werden, was den Aufwand, die Baugrösse und auch den Strömungswiderstand in nachteiliger Weise deutlich erhöht.
In herstellungsmässig einfacher und wirtschaftlicher Weise ist vorgesehen, dass die Ausbuch- tungen durch an sich bekannte, vorzugsweise geprägte Aufwölbungen der Blechstreifen selbst gebildet sind, obwohl selbstverständlich auch nachträglich auf völlig eben hergestellte Blechstreifen aufgebrachte und darauf fixierte Ausbuchtungen, allenfalls aus anderen Materialien, vorgesehen sein könnten.
Gemäss einer anderen Ausführungsform sind für das Paket aus Blechstreifen allein Blechstrei- fen mit Ausbuchtungen unmittelbar aufeinanderliegend vorgesehen und sind die Ausbuchtungen unmittelbar aufeinanderliegender Blechstreifen gegeneinander versetzt. Damit kann mit nur einer Art von Blechstreifen, was die Herstellung und Lagerhaltung wesentlich vereinfacht, die Einhaltung der für die Flammentilgungswirkung erforderlichen und zur Senkung des Durchströmwiderstandes grösstmöglichen Spaltbreite für jedes Gas gewährleistet werden.
Zur guten Abstandseinhaltung der Blechstreifen, der mechanischen Festigkeit ohne Behinde- rung der Durchströmbarkeit und der guten Handhabbarkeit des Paktes übereinanderliegender Blechstreifen trägt das weitere Erfindungsmerkmal bei, dass die Längsenden der Blechstreifen ausserhalb der Durchtrittsöffnung in einem definierten Abstand zueinander fixiert gehalten sind.
Vorteilhafterweise im Sinn einer einfachen und raschen Herstellung bei guter Haltbarkeit der Verbindung sind die Längsenden der Blechstreifen in Metall oder Kunststoff eingegossen, einge- schweisst oder eingelötet.
Um eine bessere Flammensperrwirkung zu erzielen und dabei vorteilhafterweise die Herstel- lung der entsprechenden Vorrichtungen durch Verwendung möglichst gleicher Bauteile bei gleich- zeitig geringster Baugrösse zu vereinfachen, sind gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung mehrere separate Pakete von Blechstreifen hintereinander angeordnet, vorzugsweise unmittelbar aneinandergrenzend und vorzugsweise im gleichen Gehäuse. Da der mechanisch stabilisierende Bauteil bekannter Flammensperren aus spiralig gewundenen Blechstreifen durch die hohe inhären- te Festigkeit des Blechpaketes parallel zur Ebene der Bleche nicht benötigt wird, können die erfin- dungsgemässen Blechpakete, d. h. die eigentlichen Flammensperren, unmittelbar hintereinander angeordnet werden, so dass kein nennenswerter Abstand vorliegt, in dem sich Gas wieder entzün- den kann.
Der Austausch nach einem Notfall mit Beschädigung der Flammensperre sowie auch regelmä- #ige Wartung oder Reinigung zur Erhaltung einer möglichst ungehinderten Durchströmbarkeit wird vorteilhafterweise dadurch erleichtert, dass jedes Paket durch eine Umrahmung ausserhalb der Durchtrittsöffnung zu einer separat handhabbaren Patrone zusammengefasst ist.
Einfachst in der Herstellung durch die Möglichkeit der Verwendung gleichartiger und gleich bemessener Teile ist eine Ausführungsform, bei der das Paket von Blechstreifen einen rechtecki- gen, vorzugsweise quadratischen, Querschnitt aufweist. Dabei ist auch die mechanische Stabilität durch verstärkten Halt in den Ecken besonders gut.
Ein günstigeres Verhältnis von Durchströmfläche zu Materialverbrauch ist zu erreichen, wenn das Paket von Blechstreifen einen runden, vorzugsweise kreisförmigen, Querschnitt aufweist.
Gemäss einem weiteren Erfindungsmerkmal ist auf zumindest einer Seite zumindest eines
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Paketes von Blechstreifen zumindest eine weitere Durchtrittswand zur Änderung der Strömungs- charakteristik vorgesehen, welche als Lochblech oder Drahtgeflecht ausgeführt oder aus Streck- metall hergestellt ist. Zum einen vergleichmässigt die weitere Durchtrittswand die Strömung und die Form der anfälligen Flammenfront derart, dass keine Spitzen in eng begrenzten Bereichen entste- hen, sondern eine Verteilung über einen grösseren Bereich erfolgt, so dass die Wärmeaufnahme- fähigkeit der Flammensperre besser ausgenutzt wird und keine örtlichen Überlastungen auftreten können. Auch wird dadurch die Durchtrittszeit der Flammenfront durch die Flammensperre erhöht.
Damit ist der Durchtritt jeglicher Flammen durch die erfindungsgemässe Flammensperre sicher verhindert. Andererseits gibt die Durchtrittswand der Konstruktion mehr mechanische Festigkeit, wodurch auch wiederholte Explosionen ohne funktionsbeeinträchtigende Deformationen überstan- den werden können, wobei die Flammensperre voll wirksam und einsatzfähig bleibt. Dabei ist als konstruktiv besonders einfache Lösung, die auch wirtschaftlich sehr günstig ist, die Durchtrittswand als Lochblech oder Drahtgeflecht ausgeführt. Andererseits bietet Streckmetall die Möglichkeit, das Strömungsverhalten kontrollierbar zu beeinflussen, wobei je nach gewünschter Beeinflussung die Form und Lage der Rauten des Streckmetalls sowie die Orientierung der Stege ausgewählt werden kann.
Durch die entsprechende gleichmässige Verwirbelung wird die Kühlkapazität der Flammen- schranke ohne allzugrosse Erhöhung des Strömungswiderstandes optimal ausgenutzt.
Ein bevorzugtes, in den beigefügten Zeichnungen dargestelltes Ausführungsbeispiel soll in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert werden. Dabei zeigt die Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Flammensperre mit Gehäuse, Fig. 2 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung des Blechpaketes der Fig. 1, Fig. 3 ist eine vergrösserte Ansicht eines mit Sicken versehenen Blechstreifens einer erfindungsgemässen Flammensperre in Drauf- und Seitenansicht und Fig. 4 ist eine Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines Blechpaketes für eine erfindungsgemässe Flammensperre.
Ein in eine Rohrleitung für ein Gas, beispielsweise zwischen zwei Flansche, einsetzbares Ge- häuse 1 ist an seinen quer zur Achse der Rohrleitung liegenden Seiten mit je einer Durchströmöff- nung 2 versehen, die vorzugsweise dem Rohrquerschnitt entspricht. Gewindebohrungen 3 können zum Einsetzen von Verbindungsschrauben vorgesehen sein. Die eigentliche Flammensperre ist als separat und in einem Stück handhabbare Patrone 4 durch eine seitliche, quer zur Rohrleitung orientierte und abgedichtet verschliessbare Öffnung 5 in das Gehause 1 einsetzbar. Dabei kommen die im wesentlichen ebenen Blechstreifen 6, 6' der Patrone 4 in den Bereich der Durchströmöff- nung 2 zu liegen, wobei sie genau in der Strömungsrichtung des Gases orientiert sind und damit den geringstmöglichen Strömungswiderstand bieten.
Wie in Fig. 2 in der perspektivischen Explosionsdarstellung zu sehen ist, sind die einzelnen, im wesentlichen ebenen Blechstreifen 6, 6' der Patrone in einem exakt vorbestimmten Abstand zuei- nander angeordnet, welcher der gemäss vorgegebenen Spezifikationen für das jeweilige Gas vor- geschriebenen Spaltbreite entspricht. Um das Paket aus Blechstreifen 6 ist ein Rahmen 7 vorge- sehen, der die mechanische Stabilität und den Zusammenhalt, d. h. die gemeinsame Handhabbar- keit des Paketes aus Blechstreifen 6 gewährleistet.
Zur Einhaltung des vorbestimmten Abstandes zwischen den Blechstreifen 6,6' ohne überflüs- sigen Materialaufwand und ohne grossen Flächenverlust für den für die Flammentilgung verantwort- lichen Wärmeaustausch zwischen Gas und Blechen 6,6' ist zumindest jeder zweite Blechstreifen 6' mit Vorsprüngen versehen, welche beispielsweise durch in die Blechstreifen 6 eingepragte Kuppen oder Sicken 8 gebildet sein können Diese vorzugsweise kugelkalottenförmigen Kuppen oder Sicken 8, vorzugsweise in Gruppen angeordnet, können auf beide Seiten des Blechstreifens 6' ausgebuchtet ausgebildet sein. Andererseits ist eine Ausführungsform denkbar, bei der nur Blechstreifen 6' mit Ausbuchtungen 8 aufeinander gelegt sind, wobei in diesem Fall die Ausbuch- tungen 8 einander unmittelbar benachbarter Blechstreifen 6' gegeneinander versetzt sind, so dass ein Übereinanderliegen von bspw.
Sicke auf Sicke und damit eine lokale Abstandverringerung vermieden ist. Damit können auch die Zwischenräume zwischen allein Blechstreifen 6' mit Aus- buchtungen 8 in jeder gewünschten Grösse sicher gewährleistet werden. Die Blechstreifen, gleich in welcher Ausführung, können einfach und kostengünstig in jeder beliebigen Länge - für prinzipiell beliebig grosse Durchmesser der Flammensperre - und auch Breite - für sichere Flammentilgungs- wirkung bei jedem Gas und für jede Anforderung - hergestellt werden, so dass für jeden Anwen- dungsfall eine ausreichende Flammentilgungswirkung bereits mit einem einzigen Blechpaket und
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amit den geringstmöglichen Dimensionen gewährleistet werden kann.
Eine sehr kompakte und klein dimensionierte Flammensperre kann erhalten werden, wenn wie @ Fig. 4 gezeigt die Blechstreifen 6,6' zu einer der typischerweise runden Durchströmöffnung 2 ntsprechenden runden Konfiguration zusammengesetzt werden. Das kann beispielsweise durch Zuschneiden in die gewünschte Form von vorerst gleich langen Blechstreifen 6,6' nach deren Zusammensetzen zu einem Paket erreicht werden. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die :nden der Blechstreifen 6,6' im gewünschten Abstand durch Eingiessen in Metall oder Kunststoff 9 xiert sind.
Das kann selbstverständlich bei jeder beliebigen Form der Patrone 4 vorgesehen sein ) er innere Rand dieses Metall- oder Kunststoff-Rahmens entspricht vorteilhafterweise dem Rand ler Durchströmöffnung 2 des Gehäuses und ist normalerweise (nur in Fig. 4 der Klarheit der Dar- ;tellung halber weggelassen) durch den Rahmen 7 der Patrone 4 abgedeckt. Selbstverständlich @ind auch bei der Ausführungsform der Fig. 4 Blechstreifen 6' mit Ausbuchtungen 8 vorgesehen, ler Einfachheit und Klarheit der Darstellung halber aber nicht eingezeichnet.
In ein Gehäuse 1 können natürlich auch mehrere Patronen 4 unmittelbar aneinandergrenzend ingeschoben und einzeln, beispielsweise zur Reinigung, ausgetauscht werden, ohne dass Zwi- ichenräume entstehen, in denen sich das Gas wieder entzünden kann. Auch können anstatt der dicken 8 andere Vorsprünge vorgesehen sein, beispielsweise auf ebene Blechstreifen 6, 6' zusätz- ch aufgebrachtes Material, vorzugsweise Metallpunkte.
PATENTANSPRÜCHE:
1. Flammensperre für Gasdurchtrittsöffnungen, insbesondere als Rohr- und Detonations- sicherung und zur Endsicherung von Behältern, bestehend aus in vorgegebenem Abstand zueinander angeordneten, im wesentlichen ebenen Blechstreifen, dadurch gekennzeich- net, dass eine Anzahl separater, übereinanderliegender gerader Blechstreifen (6, 6') in ebener Konfiguration parallel zu einer die Achse der Durchtrittsöffnung (2) enthaltenden
Ebene vorgesehen ist, welche Blechstreifen (6, 6') lediglich durch Ausbuchtungen (8) zumindest jedes zweiten (6') der Blechstreifen selbst in einem vorbestimmten Abstand zueinander gehalten werden, welcher der vorgeschriebenen Spaltbreite für das jeweilige
Gas entspricht, wobei der Zwischenraum zwischen den Blechstreifen (6,6') zumindest im
Bereich der Durchtrittsöffnung (2) frei von anderen Bauteilen ist.