AT525528A1

AT525528A1 - BLOW-OFF DEVICE

Info

Publication number: AT525528A1
Application number: ATA50587/2021A
Authority: AT
Inventors: Bregant Dipl -Ing Aldo (Fh); Kullnig Dipl -Ing Harald (Fh)
Original assignee: Avl List Gmbh
Priority date: 2021-07-16
Filing date: 2021-07-16
Publication date: 2023-04-15

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Abblasevorrichtung (1) zum Abblasen von Gasen, insbesondere bei einem Brennstoffzellenprüfstand, mit einem Gasauslassrohr (2) und einem auf das Gasauslassrohr (2) aufgesetzten Rohraufsatz (3). Um brennbare Gase ohne Explosionsgefahr in die Umgebung ableiten zu können ist vorgesehen, dass der Rohraufsatz (3) durch eine s-förmig gekrümmte Rohranordnung (30) gebildet ist, welche in Strömungsrichtung (F) betrachtet nacheinander einen auf das Gasauslassrohr (2) aufgesetzten geraden ersten Rohrabschnitt (31), einen an den ersten Rohrabschnitt (31) anschließenden gebogenen zweiten Rohrabschnitt (32), einen an den zweiten Rohrabschnitt (32) anschließenden geraden dritten Rohrabschnitt (33), einen an den dritten Rohrabschnitt (33) anschließenden gebogenen vierten Rohrabschnitt (34) und einen an den vierten Rohrabschnitt (34) anschließenden geraden fünften Rohrabschnitt (35) aufweist, wobei eine Auslassströmungsquerschnittsfläche (2b) des Gasauslassrohres (2) kleiner ist als eine erste Strömungsquerschnittsfläche (31b) des ersten Rohrabschnittes (31).The invention relates to a blow-off device (1) for blowing off gases, in particular in a fuel cell test stand, with a gas outlet tube (2) and a tube attachment (3) placed on the gas outlet tube (2). In order to be able to discharge combustible gases into the environment without the risk of explosion, the pipe attachment (3) is formed by an S-shaped curved pipe arrangement (30) which, viewed in the direction of flow (F), successively has a straight line placed on the gas outlet pipe (2). first pipe section (31), a curved second pipe section (32) adjoining the first pipe section (31), a straight third pipe section (33) adjoining the second pipe section (32), a curved fourth pipe section adjoining the third pipe section (33). (34) and a straight fifth pipe section (35) adjoining the fourth pipe section (34), wherein an outlet flow cross-sectional area (2b) of the gas outlet pipe (2) is smaller than a first flow cross-sectional area (31b) of the first pipe section (31).

Description

Die Erfindung betrifft eine Abblasevorrichtung zum Abblasen von Gasen, insbesondere bei einem Brennstoffzellenprüfstand, mit einem Gasauslassrohr und The invention relates to a blow-off device for blowing off gases, in particular in a fuel cell test stand, with a gas outlet pipe and

einem auf das Gasauslassrohr aufgesetzten Rohraufsatz. a tube attachment placed on the gas outlet tube.

Bei Brennstoffzellenprüfständen können brennbare Gase, wie zum Beispiel H2, CHa, CzHe, etc. entstehen, welche gefahrlos beispielsweise über das Dach des Gebäudes in die Umgebung abgeleitet werden müssen. Dabei sollen sogenannte Explosionszonen, in welchen sich ein zündfähiges Gas-Luft-Gemisch bildet, klein gehalten werden. Bei herkömmlichen vertikal angeordneten geraden Gasrohren, bei denen das Gas mit großer Geschwindigkeit ausströmt, entstehen im allgemeinen relativ große Explosionszonen. Ein weiterer Nachteil dieser Gasrohre ist, dass Regen in das Innere des Gasrohres eindringen kann, wenn gerade kein Gas abgeblasen wird. Insbesondere bei Propangas, welches schwerer als die Umgebung ist, ergibt sich das zusätzliche Problem, dass bei einem herkömmlichen Gasrohr, welches in der Nähe des Daches endet, Propangasblasen in Dachnähe entstehen können, die eine erhöhte Brand- und Explosionsgefahr darstellen. Grund dafür ist, dass in der Nähe des Daches eine Verwirbelung durch den Wind nicht so gut erfolgen kann wie Combustible gases such as H2, CHa, CzHe, etc. can arise in fuel cell test benches, which must be discharged safely into the environment, for example via the roof of the building. So-called explosion zones, in which an ignitable gas-air mixture forms, should be kept small. In conventional vertically arranged straight gas pipes, in which the gas flows out at high speed, relatively large explosion zones are generally created. Another disadvantage of these gas pipes is that rain can penetrate the inside of the gas pipe when gas is not being vented. In particular with propane gas, which is heavier than the environment, there is the additional problem that with a conventional gas pipe which ends near the roof, propane gas bubbles can form near the roof, which pose an increased risk of fire and explosion. The reason for this is that turbulence from the wind cannot occur as well near the roof as

in größerer Entfernung vom Dach. at a greater distance from the roof.

Aufgabe der Erfindung ist es, brennbare Gase ohne Explosionsgefahr in die The object of the invention is to combustible gases without risk of explosion in the

Umgebung abzuleiten derive environment

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Rohraufsatz durch eine s-förmig gekrümmte Rohranordnung gebildet ist, welche in Strömungsrichtung betrachtet nacheinander einen auf das Gasauslassrohr aufgesetzten geraden ersten Rohrabschnitt, einen an den ersten Rohrabschnitt anschließenden gebogenen zweiten Rohrabschnitt, einen an den zweiten Rohrabschnitt anschließenden geraden dritten Rohrabschnitt, einen an den dritten Rohrabschnitt anschließenden gebogenen vierten Rohrabschnitt und einen an den vierten Rohrabschnitt anschließenden geraden fünften Rohrabschnitt aufweist, wobei ein Auslassströmungsquerschnitt des Gasauslassrohres kleiner ist als ein erster Strömungsquerschnitt des ersten Rohrabschnittes. The object is achieved according to the invention in that the pipe attachment is formed by a pipe arrangement curved in an S-shape, which, viewed in the direction of flow, successively includes a straight first pipe section placed on the gas outlet pipe, a bent second pipe section adjoining the first pipe section, and a second pipe section adjoining the second pipe section straight third pipe section, a curved fourth pipe section adjoining the third pipe section and a straight fifth pipe section adjoining the fourth pipe section, wherein an outlet flow cross section of the gas outlet pipe is smaller than a first flow cross section of the first pipe section.

Dadurch wird die Gasströmung in der Abblasevorrichtung verlangsamt, so dass am Ende des Rohraufsatzes die Eindringtiefe des Gases in den Luftraum verringert wird. Dies ermöglicht es, die Explosionszonen klein zu halten. This slows down the gas flow in the blow-off device, so that the penetration depth of the gas into the air space is reduced at the end of the tube attachment. This makes it possible to keep the explosion zones small.

Vorzugsweise sind der erste Rohrabschnitt und der fünfte Rohrabschnitt im Wesentlichen parallel zueinander, insbesondere senkrecht, angeordnet. Dabei ist es vorteilhaft, wenn der zweite Rohrabschnitt und der vierte Rohrabschnitt gegengleich gebogen sind, wobei insbesondere der zweite Rohrabschnitt und der vierte Rohrabschnitt jeweils einen Umlenkwinkel von minimal 30° und maximal 60°, The first pipe section and the fifth pipe section are preferably arranged essentially parallel to one another, in particular perpendicularly. It is advantageous if the second pipe section and the fourth pipe section are bent in opposite directions, with the second pipe section and the fourth pipe section in particular each having a deflection angle of at least 30° and at most 60°,

vorzugsweise etwa 45°, 45° aufweisen. preferably about 45°, 45°.

Günstigerweise ist in einem Anfangsbereich des Rohraufsatzes zumindest eine Favorably, there is at least one in an initial area of the tube attachment

Abflussöffnung angeordnet. drain hole arranged.

Durch die Umlenkungen des zweiten und vierten Rohrabschnittes wird erreicht, dass die beiden senkrechten Bereiche des ersten und fünften Rohrabschnittes nicht mehr fluchtend sind, und so vermieden, dass der Regen direkt nach unten zum Gasrohr kommt. Das Regenwasser rinnt entlang der Innenwand des Rohraufsatzes ab und kann durch die zumindest eine im Anfangsbereich des Rohraufsatzes The deflections of the second and fourth pipe section ensure that the two vertical areas of the first and fifth pipe section are no longer aligned, and this prevents the rain from coming directly down to the gas pipe. The rainwater runs off along the inner wall of the pipe attachment and can through at least one in the starting area of the pipe attachment

angeordnete Abflussöffnung kontrolliert abgeleitet werden. arranged drain opening are drained off in a controlled manner.

In einer einfach zu fertigenden Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass der erste Rohrabschnitt, und/oder der zweite Rohrabschnitt, und/oder der dritte Rohrabschnitt, und/oder der vierte Rohrabschnitt, und/oder der fünfte Rohrabschnitt im Wesentlichen die gleiche Strömungsquerschnittsfläche, In an embodiment of the invention that is easy to manufacture, it is provided that the first pipe section and/or the second pipe section and/or the third pipe section and/or the fourth pipe section and/or the fifth pipe section have essentially the same cross-sectional flow area,

vorzugsweise den gleichen Rohrinnendurchmesser aufweisen. preferably have the same inner tube diameter.

Um eine gute Ableitung der Gase aus dem Gasauslassrohr zu erreichen und andererseits die Geschwindigkeit ausreichend zu verlangsamen ist es vorteilhaft, wenn stromaufwärts des ersten Rohrabschnittes ein sich in Strömungsrichtung erweiternder Eintrittskonus angeordnet ist, welcher eine erste Öffnung mit minimalem Querschnitt und eine zweite Öffnung mit maximalem Querschnitt aufweist, wobei der erste Rohrabschnitt an die zweite Öffnung anschließend angeordnet ist. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Eintrittskonus einen Konuswinkel aufweist, der mindestens 10° und maximal 30°, vorzugsweise 18° +5° beträgt, wobei der Eintrittskonus eine Länge aufweisen kann, welche im Wesentlichen dem Rohrinnendurchmesser des ersten Rohrabschnittes +10% In order to achieve good discharge of the gases from the gas outlet pipe and, on the other hand, to slow down the speed sufficiently, it is advantageous if an inlet cone which widens in the direction of flow and has a first opening with a minimum cross-section and a second opening with a maximum cross-section is arranged upstream of the first pipe section comprises, wherein the first pipe section is arranged subsequent to the second opening. Provision is preferably made for the inlet cone to have a cone angle of at least 10° and a maximum of 30°, preferably 18° +5°, with the inlet cone being able to have a length which essentially corresponds to the inner diameter of the first pipe section +10%

entspricht. Der Querschnitt der zweiten Öffnung des Eintrittskonus entspricht im Wesentlichen dem Querschnitt des ersten Rohrabschnittes. Mit Querschnitt ist hierbei sowohl Größe der Strömungsquerschnittsfläche als auch die Form des Strömungsquerschnittes gemeint. Der erste Rohrabschnitt kann somit direkt an die zweite Öffnung des Eintrittskonus angeschlossen werden. is equivalent to. The cross section of the second opening of the inlet cone essentially corresponds to the cross section of the first pipe section. Cross section here means both the size of the flow cross section area and the shape of the flow cross section. The first pipe section can thus be connected directly to the second opening of the inlet cone.

In einer Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste Öffnung eine lichte Weite aufweist, welche mindestens dem Außenmaß des Gasauslassrohres entspricht, wobei das Gasauslassrohr durch die erste Öffnung geführt ist und eine Auslassöffnung des Gasauslassrohres innerhalb des ersten In one embodiment of the invention, it is provided that the first opening has a clear width which corresponds at least to the external dimensions of the gas outlet pipe, the gas outlet pipe being guided through the first opening and an outlet opening of the gas outlet pipe inside the first

Rohrabschnittes angeordnet ist. Pipe section is arranged.

Es hat sich gezeigt, dass die besten Ergebnisse erzielt werden können, wenn der Innendurchmesser des Gasauslassrohres zwischen 25% und 50% + 5% des It has been shown that the best results can be achieved when the inner diameter of the gas outlet tube is between 25% and 50% + 5% of the

Rohrinnendurchmessers des ersten Rohrabschnittes beträgt. Pipe inner diameter of the first pipe section is.

Günstiger Weise ragt das Gasauslassrohr in einem Ausmaß in den ersten Rohrabschnitt hinein, welches im Wesentlichen dem Rohrinnendurchmesser des ersten Rohrabschnittes +10% entspricht. Favorably, the gas outlet pipe protrudes into the first pipe section to an extent which essentially corresponds to the pipe inner diameter of the first pipe section +10%.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn zwischen dem Gasauslassrohr und der ersten Öffnung zumindest ein Spalt, vorzugsweise ein Ringspalt ausgebildet ist, welcher vorzugsweise mindestens 1 %, vorzugsweise mindestens 2% des Rohrinnendurchmessers des ersten Rohrabschnittes beträgt. Durch den Spalt wird Luft angesaugt, welche sich mit dem aus dem Gasauslassrohr austretenden Gas mischt und dieses somit verdünnt. Dadurch wird eine Verdünnung der It is particularly advantageous if at least one gap, preferably an annular gap, is formed between the gas outlet pipe and the first opening, which gap is preferably at least 1%, preferably at least 2% of the inner diameter of the first pipe section. Air is sucked in through the gap, which mixes with the gas emerging from the gas outlet tube and thus dilutes it. This will dilute the

Gaskonzentration bis unterhalb der Zündgrenze erreicht. Gas concentration reached below the ignition limit.

Der Querschnitt des Spaltes beträgt günstiger Weise weniger als 10%, vorzugsweise weniger als 8%, des Strömungsquerschnittes des ersten Rohrabschnittes. Dadurch wird verhindert, dass im Falle von Abblasen von einem brennbaren Gas, welches schwerer ist als Luft - beispielsweise Propan - große Mengen davon nach unten entweichen, so dass Gasblasen in der Nähe des Daches The cross section of the gap is advantageously less than 10%, preferably less than 8%, of the flow cross section of the first pipe section. This prevents large quantities of a flammable gas that is heavier than air - for example propane - escaping downwards in the event of venting, leaving gas bubbles near the roof

vermieden werden können. can be avoided.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Abflussöffnung durch den Spalt zwischen dem It when the drain opening through the gap between the is particularly advantageous

Gasauslassrohr und der ersten Öffnung gebildet ist. Das entlang der Innenwand des Gas outlet pipe and the first opening is formed. That along the inner wall of

Rohraufsatzes hinunterrinnende Regenwasser kann somit durch den beispielsweise Pipe attachment down-running rainwater can thus, for example, by the

ringförmigen Spalt am unteren Ende des Eintrittskonus ablaufen. ring-shaped gap at the lower end of the inlet cone.

Eine Ausführungsvariante der Erfindung sieht vor, dass das Verhältnis der die in Richtung der Längsachse des ersten Rohrabschnittes gemessenen gesamten axialen Erstreckung aller miteinander verbundenen Rohrabschnitte zum Durchmesser des An embodiment variant of the invention provides that the ratio of the total axial extension of all connected pipe sections, measured in the direction of the longitudinal axis of the first pipe section, to the diameter of the

ersten Rohrabschnittes mindestens etwa 8 beträgt. first pipe section is at least about 8.

Eine platzsparende und effektive Ausführung der Erfindung sieht vor, dass ein Abstand zwischen einer ersten Längsachse des ersten Rohrabschnittes und einer fünften Längsachse des fünften Rohrabschnittes mindestens dem zweifachen A space-saving and effective embodiment of the invention provides that a distance between a first longitudinal axis of the first pipe section and a fifth longitudinal axis of the fifth pipe section is at least double

Rohrdurchmesser des ersten Rohrabschnittes entspricht. Pipe diameter of the first pipe section corresponds.

Die Erfindung wird im Folgenden an Hand des in den Figuren dargestellten nicht einschränkenden Ausführungsbeispiels näher erläutert. Darin zeigen: The invention is explained in more detail below with reference to the non-limiting exemplary embodiment illustrated in the figures. Show in it:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Abblasevorrichtung in einem Längsschnitt und Fig. 1 a blow-off device according to the invention in a longitudinal section and

Fig. 2 das Detail II aus Fig. 1. Fig. 2 shows detail II from Fig. 1.

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine Abblasevorrichtung 1, welche zum Abblasen von brennbaren Gasen, beispielsweise H2, CH4, C3H8 eines Brennstoffzellenprüfstandes, dient. Die auf dem mit Bezugszeichen R angedeuteten Dach eines Gebäudes angeordnete Abblasevorrichtung 1 weist ein Gasauslassrohr 2 und einen auf das Gasauslassrohr 2 aufgesetzten Rohraufsatz 3 auf. Der Rohraufsatz 3 ist durch eine S-förmig gekrümmte Rohranordnung 30 gebildet, welche - in Strömungsrichtung F des Gases betrachtet - nacheinander einen auf das Gasauslassrohr 2 aufgesetzten geraden ersten Rohrabschnitt 31, einen an den ersten Rohrabschnitt 31 anschließenden gebogenen zweiten Rohrabschnitt 32, einen an den zweiten Rohrabschnitt 32 anschließenden geraden dritten Rohrabschnitt 33, einen an den dritten Rohrabschnitt 33 anschließenden gebogenen vierten Rohrabschnitt 34 und einen an den vierten Rohrabschnitt 34 anschließenden geraden fünften Rohrabschnitt 35 aufweist. Im Endbereich E der Abblasevorrichtung 1 ist ein durch das Ende des fünften Rohrabschnittes 35 gebildeter Austritt 36 für das Gas in die Umgebung ausgebildet. Im eingebauten Zustand sind der erste Rohrabschnitt 31 und der fünfte Rohrabschnitt 35 beispielsweise im Wesentlichen senkrecht 1 and 2 show a blow-off device 1, which is used to blow off combustible gases, for example H2, CH4, C3H8 of a fuel cell test stand. The blow-off device 1 arranged on the roof of a building indicated by the reference symbol R has a gas outlet pipe 2 and a pipe attachment 3 placed on the gas outlet pipe 2 . The tube attachment 3 is formed by a tube arrangement 30 curved in an S-shape, which - as viewed in the flow direction F of the gas - successively comprises a straight first tube section 31 placed on the gas outlet tube 2, a bent second tube section 32 adjoining the first tube section 31, a bent second tube section 32 attached to the second pipe section 32 adjoining straight third pipe section 33, adjoining the third pipe section 33 curved fourth pipe section 34 and adjoining the fourth pipe section 34 straight fifth pipe section 35. In the end region E of the blow-off device 1 there is an outlet 36 formed by the end of the fifth pipe section 35 for the gas into the environment. In the installed state, the first pipe section 31 and the fifth pipe section 35 are essentially vertical, for example

angeordnet. Die Auslassströmungsquerschnittsfläche 2b des Gasauslassrohres 2 ist arranged. The outlet flow cross-sectional area 2b of the gas outlet pipe 2 is

kleiner als die erste Strömungsquerschnittsfläche 31b des auf das Gasauslassrohr 2 smaller than the first flow cross-sectional area 31b of the gas outlet pipe 2

aufgesetzten ersten Rohrabschnittes 31 ausgebildet. attached first pipe section 31 is formed.

Der erste Rohrabschnitt 31 weist eine erste Längsachse 31a, der zweite Rohrabschnitt 32 eine zweite Längsachse 32a, der dritte Rohrabschnitt 33 eine dritte Längsachse 33a, der vierte Rohrabschnitt 34 eine vierte Längsachse 34a und der fünfte Rohrabschnitt 35 eine fünfte Längsachse 35a auf. Die erste Längsachse 31 a ist achsgleich mit der Längsachse 2a des Gasauslassrohres 2 ausgebildet. The first pipe section 31 has a first longitudinal axis 31a, the second pipe section 32 has a second longitudinal axis 32a, the third pipe section 33 has a third longitudinal axis 33a, the fourth pipe section 34 has a fourth longitudinal axis 34a and the fifth pipe section 35 has a fifth longitudinal axis 35a. The first longitudinal axis 31a is coaxial with the longitudinal axis 2a of the gas outlet pipe 2 .

Der der erste Rohrabschnitt 31 und der fünfte Rohrabschnitt 35 sind im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet. The first pipe section 31 and the fifth pipe section 35 are arranged essentially parallel to one another.

Der zweite Rohrabschnitt 32 und der vierte Rohrabschnitt 34 sind gegengleich gebogen ausgebildet, wobei der Umlenkwinkel ß jeweils minimal 30° und maximal 60°, vorzugsweise etwa 45°, 45° beträgt. The second pipe section 32 and the fourth pipe section 34 are bent in opposite directions, with the deflection angle β being a minimum of 30° and a maximum of 60°, preferably approximately 45°, 45°.

Der erste Rohrabschnitt 31, der zweite Rohrabschnitt 32, der dritte Rohrabschnitt 33, der vierte Rohrabschnitt 34 und der fünfte Rohrabschnitt 35 weisen im Wesentlichen die gleichen Strömungsquerschnittsflächen, insbesondere auch die gleichen Rohrinnendurchmesser 31d, auf. The first pipe section 31, the second pipe section 32, the third pipe section 33, the fourth pipe section 34 and the fifth pipe section 35 essentially have the same flow cross-sectional areas, in particular also the same inner pipe diameter 31d.

Der Rohraufsatz 3 weist stromaufwärts des ersten Rohrabschnittes 31 einen sich in Strömungsrichtung F erweiternden Eintrittskonus 4 mit einer ersten Öffnung 41 und einer zweiten Öffnung 42 auf. Die erste Öffnung 41 weist einen kleineren Querschnitt als die zweite Öffnung 42 auf. Der erste Rohrabschnitt 31 ist anschließend an die zweite Öffnung 42 angeordnet, wobei der Eintrittskonus 4 über die zweite Öffnung 42 fest mit dem ersten Rohrabschnitt 31 verbunden ist. Der Strömungsquerschnitt der zweiten Öffnung 42 des Eintrittskonus 4 entspricht dabei Upstream of the first pipe section 31 , the pipe attachment 3 has an inlet cone 4 which widens in the flow direction F and has a first opening 41 and a second opening 42 . The first opening 41 has a smaller cross section than the second opening 42 . The first pipe section 31 is arranged adjacent to the second opening 42 , the inlet cone 4 being firmly connected to the first pipe section 31 via the second opening 42 . The flow cross section of the second opening 42 of the inlet cone 4 corresponds here

—- in Form und Größe - dem Strömungsquerschnitt des ersten Rohrabschnittes 31. -- in shape and size - the flow cross-section of the first pipe section 31.

Der Eintrittskonus 4 weist einen Konuswinkel v auf, der mindesten 10° und maximal 30°, vorzugsweise 18° +5° beträgt. Die Länge L4 des Eintrittskonus 4 entspricht im Wesentlichen dem Rohrinnendurchmesser 31d des ersten The entry cone 4 has a cone angle v which is at least 10° and at most 30°, preferably 18°+5°. The length L4 of the inlet cone 4 essentially corresponds to the inside diameter 31d of the first tube

Rohrabschnittes 31, wobei die Toleranzbreite etwa +10% beträgt. Pipe section 31, the tolerance range being about +10%.

Die erste Öffnung 41 weist eine lichte Weite 41d auf, welche mindestens dem Außenmaß, insbesondere dem Außendurchmesser 2D, des Gasauslassrohres 2 The first opening 41 has a clear width 41d which corresponds at least to the external dimension, in particular the external diameter 2D, of the gas outlet tube 2

entspricht, wobei das Gasauslassrohr 2 durch die erste Öffnung 41 geführt ist und eine Auslassöffnung 20 des Gasauslassrohres 2 innerhalb des ersten Rohrabschnittes 31 angeordnet ist. Das Gasauslassrohr 2 ragt dabei in einem Ausmaß a in den ersten Rohrabschnitt 31 hinein, welcher im Wesentlichen dem Rohrinnendurchmesser 31d des ersten Rohrabschnittes 31 +10% entspricht. corresponds, wherein the gas outlet pipe 2 is led through the first opening 41 and an outlet opening 20 of the gas outlet pipe 2 is arranged within the first pipe section 31 . The gas outlet pipe 2 protrudes into the first pipe section 31 to an extent a, which essentially corresponds to the inner pipe diameter 31d of the first pipe section 31 +10%.

Zwischen dem Gasauslassrohr 2 und der ersten Öffnung 41 des Eintrittskonus 4 ist ein insbesondere als Ringspalt ausgebildeter Spalt S ausgebildet, dessen in radialer Richtung bezüglich der Symmetrieachse 4a des Eintrittskonus 4 gemessenes Spaltmaß so mindestens 1 %, insbesondere mindestens 2% des Rohrinnendurchmessers 31d des ersten Rohrabschnittes 31 beträgt. Dabei beträgt die Strömungsquerschnittsfläche des Spaltes S weniger als 10%, vorzugsweise weniger als 8%, der ersten Strömungsquerschnittsfläche des ersten Rohrabschnittes 31. Between the gas outlet pipe 2 and the first opening 41 of the inlet cone 4 there is a gap S, in particular designed as an annular gap, the gap size of which, measured in the radial direction with respect to the axis of symmetry 4a of the inlet cone 4, is at least 1%, in particular at least 2%, of the inner pipe diameter 31d of the first pipe section is 31. The flow cross-sectional area of the gap S is less than 10%, preferably less than 8%, of the first flow cross-sectional area of the first pipe section 31.

Der im Anfangsbereich A des Rohraufsatzes 3 angeordnete Spalt S zwischen dem Gasauslassrohr 2 und der ersten Öffnung 41 des Eintrittskonus 4 bildet eine Abflussöffnung 5 für die kontrollierte Ableitung von in die Rohranordnung 30 durch den Austritt 36 eindringendes Regenwasser, welches entlang der Innenwand des Rohraufsatzes 3 abrinnt. The gap S located in the starting area A of the pipe attachment 3 between the gas outlet pipe 2 and the first opening 41 of the inlet cone 4 forms a drain opening 5 for the controlled drainage of rainwater penetrating the pipe arrangement 30 through the outlet 36, which rainwater runs down the inner wall of the pipe attachment 3 .

Der Innendurchmessers 2d des Gasauslassrohres 2 beträgt zwischen 25% und 50% The inside diameter 2d of the gas outlet tube 2 is between 25% and 50%

+ 5% des Rohrinnendurchmessers 31d des ersten Rohrabschnittes 31. + 5% of the tube inner diameter 31d of the first tube section 31.

Das Verhältnis der in Richtung der ersten Längsachse 31a des ersten Rohrabschnittes 31 gemessenen gesamten axialen Erstreckung L aller miteinander verbundenen Rohrabschnitte 31, 32, 33, 34, 35 zum Rohrinnendurchmesser 31d The ratio of the total axial extension L of all connected pipe sections 31, 32, 33, 34, 35, measured in the direction of the first longitudinal axis 31a of the first pipe section 31, to the pipe inner diameter 31d

des ersten Rohrabschnittes 31 beträgt mindestens etwa 8. of the first pipe section 31 is at least about 8.

Der Abstand b zwischen einer ersten Längsachse 31a des ersten Rohrabschnittes 31 und einer fünften Längsachse 35a des fünften Rohrabschnittes 35 entspricht mindestens dem zweifachen Rohrinnendurchmesser 31d des ersten Rohrabschnittes 31. The distance b between a first longitudinal axis 31a of the first pipe section 31 and a fifth longitudinal axis 35a of the fifth pipe section 35 corresponds to at least twice the pipe inner diameter 31d of the first pipe section 31.

Das brennbare Gas wird über das Gasauslassrohr 2 beispielsweise aus einem nicht weiter dargestellten Brennstoffzellenprüfstand über das Dach R des Gebäudes The combustible gas is via the gas outlet pipe 2, for example, from a fuel cell test stand not shown on the roof R of the building

abgeblasen. Es strömt dabei mit relativ hoher Geschwindigkeit aus der blown off. It flows at a relatively high speed from the

Auslassöffnung 20 des Gasauslassrohres 2 in den ersten Rohrabschnitt 31. Durch die plötzliche Vergrößerung des Strömungsquerschnittes kommt es zu einer Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit. Das Gas strömt weiter durch den zweiten 32, dritten 33 und vierten Rohrabschnitt 34, und wird dabei s-förmig umgelenkt. Danach strömt das Gas durch den geraden fünften Rohrabschnitt 35 senkrecht nach oben und verlässt die Rohranordnung 30 durch den Austritt 36 mit relativ geringer Strömungsgeschwindigkeit. Outlet opening 20 of the gas outlet tube 2 into the first tube section 31. The sudden increase in the flow cross section results in a reduction in the flow speed. The gas continues to flow through the second 32, third 33 and fourth pipe section 34 and is deflected in an S-shape. The gas then flows vertically upwards through the straight fifth pipe section 35 and leaves the pipe arrangement 30 through the outlet 36 at a relatively low flow rate.

Über die Abblasevorrichtung 1 können brennbare bzw. explosive Gase etwa aus einem Brennstoffzellenprüfstand, wie beispielsweise H2, CHa, C3H8 über das Dach R des Gebäudes gefahrlos in die Umgebung abgeleitet werden. Durch die besondere Form und Ausbildung der Abblasevorrichtung 1 können Explosionszonen, in welchen sich ein zündfähiges Gas-Luft-Gemisch bildet, klein gehalten werden. Dies erfolgt vor allem durch eine Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit und eine rasche Verdünnung des aus dem Austritt 36 austretenden Gases mit Luft. Durch die Formgebung und die Abmessungen der Abblasevorrichtung 1 wird die Gasströmung so verlangsamt, dass im Bereich des Austrittes 36 aus der Rohranordnung 30 die Eindringtiefe des Gases in den Luftraum deutlich verringert wird, wodurch auch die Combustible or explosive gases, for example from a fuel cell test bench, such as H2, CHa, C3H8, can be discharged safely into the environment via the roof R of the building via the blow-off device 1 . Due to the special shape and design of the blow-off device 1, explosion zones in which an ignitable gas-air mixture forms can be kept small. This is done primarily by reducing the flow rate and rapidly diluting the gas exiting outlet 36 with air. Due to the shape and the dimensions of the blow-off device 1, the gas flow is slowed down so that in the area of the outlet 36 from the pipe arrangement 30, the penetration depth of the gas is significantly reduced in the air space, which also the

genannten Explosionszonen Z klein gehalten werden können. mentioned explosion zones Z can be kept small.

Dadurch, dass der Austritt 36 aus der Rohranordnung 30 sehr weit vom Dach R des Gebäudes beabstandet ist, kann bei Gas, welches schwerer als Luft ist, wie Propan vermieden werden, dass sich explosive Gasblasen in der Nähe des Daches R bilden Because the outlet 36 from the pipe arrangement 30 is very far from the roof R of the building, explosive gas bubbles can be avoided in the vicinity of the roof R in the case of gas which is heavier than air, such as propane

können, die eine erhöhte Brand- und Explosionsgefahr darstellen würden. which would pose an increased risk of fire and explosion.

Durch die zweifache Umlenkung der Rohranordnung 30 und die Abflussöffnung 5 wird vermieden, dass Regenwasser in das Innere des Gasauslassrohr 2 eindringen kann, insbesondere wenn kein Gas abgeblasen wird. Das Regenwasser rinnt an der Innenwand der Rohranordnung 30 hinunter und kann durch die Abflussöffnung 5 am unteren Ende des Eintrittskonus 4 ablaufen. The double deflection of the pipe arrangement 30 and the outflow opening 5 prevents rainwater from penetrating into the interior of the gas outlet pipe 2, in particular when no gas is being blown off. The rainwater runs down the inner wall of the pipe arrangement 30 and can run off through the drain opening 5 at the lower end of the inlet cone 4 .

Die Abflussöffnung 5 ist dabei aber so klein gehalten, dass im Falle von einem Abblasen von schwerem Gas wie Propan über diese Abflussöffnung 5 aufgrund von Druck und Strömungsverhältnissen nur wenig Gas nach unten entweicht, so dass However, the outflow opening 5 is kept so small that if heavy gas such as propane is blown off through this outflow opening 5 due to the pressure and flow conditions, only a little gas escapes downwards, so that

die Gasblasen in der Nähe des Daches R vermieden werden. the gas bubbles in the vicinity of the roof R are avoided.

Die Fig. 3 bis 8 zeigen Anwendungsbeispiele der erfindungsgemäßen 3 to 8 show application examples of the invention

Abblasevorrichtung 1 für verschiedene Gase und Strömungsverhältnisse. Blow-off device 1 for different gases and flow conditions.

Fig. 3 und 4 zeigen ein Beispiel für die Abblasung von Hz; bei einer Windgeschwindigkeit v=0 m/s (Fig. 3) und v=10 m/s (Fig. 4). Figs. 3 and 4 show an example of Hz blow-off; at a wind speed v=0 m/s (Fig. 3) and v=10 m/s (Fig. 4).

Fig. 5 und 6 zeigen ein Beispiel für die Abblasung von CH« bei einer Windgeschwindigkeit v=0 m/s (Fig. 5) und v=10 m/s (Fig. 6). Fig. 5 and 6 show an example for the blow-off of CH« at a wind speed v=0 m/s (Fig. 5) and v=10 m/s (Fig. 6).

Fig. 7 und 8 zeigen ein Beispiel für die Abblasung von C3H8 bei einer Windgeschwindigkeit v=0 m/s (Fig. 7) und v=5 m/s (Fig. 8). Fig. 7 and 8 show an example of the blow-off of C3H8 at a wind speed of v=0 m/s (Fig. 7) and v=5 m/s (Fig. 8).

Mit Bezugszeichen Z sind jeweils Explosionszonen bezeichnet, in welchen die Zündgrenze des Gas-Luftgemisches überschritten ist. Deutlich ist zu erkennen, dass sowohl bei niedrigen Windgeschwindigkeiten v als auch bei höheren Windgeschwindigkeiten v die Explosionszonen Z sehr klein ausgebildet sind und The reference symbol Z designates explosion zones in which the ignition limit of the gas-air mixture is exceeded. It can be clearly seen that both at low wind speeds v and at higher wind speeds v, the explosion zones Z are very small and

hauptsächlich im Bereich des Austrittes 36 aus der Rohranordnung 30 auftreten. mainly occur in the area of the outlet 36 from the pipe arrangement 30 .

Claims

PATENT CLAIMS

Blow-off device (1) for blowing off gases, in particular in a fuel cell test stand, with a gas outlet pipe (2) and a pipe attachment (3) placed on the gas outlet pipe (2), characterized in that the pipe attachment (3) is formed by an S-shaped curved pipe arrangement (30) which, viewed in the direction of flow (F), consists in succession of a straight first pipe section (31) placed on the gas outlet pipe (2), a bent second pipe section (32) adjoining the first pipe section (31), a bent second pipe section (32) adjoining the second pipe section (32) adjoining straight third pipe section (33), a curved fourth pipe section (34) adjoining the third pipe section (33) and a straight fifth pipe section (35) adjoining the fourth pipe section (34), wherein an outlet flow cross-sectional area (2b) of the gas outlet pipe (2) is smaller than a first flow cross-sectional area (31b) of the first pipe section (31).

Blow-off device (1) according to Claim 1, characterized in that the first pipe section (31) and the fifth pipe section (35) are arranged essentially parallel to one another.

Blow-off device (1) according to Claim 1 or 2, characterized in that the second pipe section (32) and the fourth pipe section (34)

are bent in opposite directions.

Blow-off device (1) according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the second pipe section (32) and/or the fourth pipe section (34) has a deflection angle (ß) of at least 30° and at most 60°,

preferably about 45°, 45°.

Blow-off device (1) according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the first pipe section (31) and/or the second pipe section (32) and/or the third pipe section (33) and/or the fourth pipe section ( 34), and/or the fifth pipe section (35) each have essentially the same flow cross-sectional area, preferably

have the same inner tube diameter (31d).

11.

12.

10

Blow-off device (1) according to one of Claims 1 to 5, characterized in that upstream of the first pipe section (31) there is an inlet cone (4) which widens in the direction of flow (F) and has a first opening (41) with a minimal cross-section and a second opening (42) having a maximum cross-section, the first

Pipe section (31) to the second opening (42) is then arranged.

Blow-off device (1) according to Claim 6, characterized in that the inlet cone (4) has a cone angle (y) which is at least 10° and at most 30°, preferably 18° 45°.

Blow-off device (1) according to Claim 6 or 7, characterized in that the inlet cone (4) has a cone length (4L) which essentially corresponds to the inner diameter (31d) of the first pipe section (31) +*10%.

Blow-off device (1) according to one of Claims 6 to 8, characterized in that the cross section of the second opening (42) corresponds to the cross section of the first pipe section (31).

Blow-off device (41) according to one of Claims 6 to 9, characterized in that the first opening (41) has a clear width (41d) which corresponds at least to the external dimension, preferably the external diameter (2D) of the gas outlet pipe (2), the Gas outlet pipe (2) is guided through the first opening (41) and an outlet opening (20) of the gas outlet pipe (2) is arranged within the first pipe section (31).

Blow-off device (1) according to Claim 10, characterized in that the gas outlet pipe (2) projects into the first pipe section (31) to an extent (a) which essentially corresponds to the pipe inner diameter (31d) of the first pipe section (31) +*10% is equivalent to.

Blow-off device (1) according to Claim 10 or 11, characterized in that at least one gap S, preferably an annular gap, is formed between the gas outlet pipe (2) and the first opening (41).

is whose gap size (see above) is preferably at least 1%, preferably

is at least 2% of the inner diameter (31d) of the first pipe section (31).

13. blow-off device (1) according to claim 12, characterized in that a gap flow cross-sectional area of the gap (S) is less than 10%, preferably less than 8%, of the first flow cross-sectional area of the

first pipe section (31) is.

14. Blow-off device (1) according to one of Claims 1 to 13, characterized in that at least one outflow opening (5) is arranged in an initial area (A) of the pipe attachment (3), the outflow opening (5) preferably extending through the gap (S ) is formed between the gas outlet pipe (2) and the first opening (41).

15. Pipe attachment (1) according to one of claims 1 to 14, characterized in that the inner diameter (2d) of the gas outlet pipe (2) is between 25% and 50% + 5% of the pipe inner diameter (31d) of the first pipe section (31).

16. Pipe attachment (1) according to one of Claims 1 to 15, characterized in that a ratio of a total axial extension (L) of all pipe sections (31, 32 , 33, 34, 35) to the tube inner diameter (31d) of the first tube section (31) is at least about 8.

17. Pipe attachment (1) according to one of Claims 1 to 16, characterized in that a distance (b) between a first longitudinal axis (31a) of the first pipe section (31) and a fifth longitudinal axis (35a) of the fifth pipe section (35) is at least twice

Pipe inner diameter (31d) of the first pipe section (31) corresponds.

07/16/2021 FU