BE1020865A5 - Klepinrichting en werkwijze voor het verhinderen van explosiepropagatie. - Google Patents

Description

Klepinrichting en werkwijze voor het verhinderen van explosiepropagatie

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een klepinrichting en op een werkwijze voor het afsluiten van een leiding, en in het bijzonder op een klepinrichting en op een werkwijze voor het vermijden van explosiepropagatie in leidingen of voor het beperken van de gevolgen van explosiepropagatie in leidingen.

In bestaande systemen met leidingen die aangesloten zijn op volumes waarin gevaar is voor explosie worden ofwel mechanische afsluiters gebruikt, ofwel chemische afsluiters, of wordt er een mechanische klep op een afstand stroomafwaarts van een chemische barrière voorzien.

Chemische inrichtingen hebben het nadeel dat deze relatief veel blusmiddel vereisen, vooral voor leidingen met een grote diameter, en dat het blusmiddel relatief snel uitgeput is. Mechanische inrichtingen hebben het nadeel dat deze ofwel niet volledig dicht zijn als gevolg van bijvoorbeeld niet perfect passende afdichtingen tussen het afsluitlichaam en de doorvoer en/of een niet afdoend vergrendelen van het afsluitlichaam in de behuizing, ofwel zeer complex en duur zijn.

W087/03210 beschrijft een inrichting voor het elimineren van risico's op brand als gevolg van de aanwezigheid van gloeiende deeltjes in een pijpleiding. Daartoe wordt een blusmiddel geïnjecteerd via een leiding die uitmondt in de buurt van het kleplichaam. In dergelijke systemen bewegen de gloeiende deeltjes met een processnelheid die typisch 21 m/s is. Dergelijke inrichtingen werken preventief en zijn bedoeld om explosiegevaar te vermijden, d.w.z. om ervoor te zorgen dat er zich geen explosies voordoen. Een dergelijke inrichting is niet bedoeld en niet geschikt voor het verhinderen van explosiepropagatie in leidingen, aangezien een explosie voortbeweegt bij een snelheid die meer dan tien keer groter is dan deze van gloeiende deeltjes. De explosiepropagatiesnelheid is typisch ongeveer 300 m/s. De onderhavige uitvinding heeft betrekking op het nemen van zogenaamde curatieve, post-explosie maatregelen die ervoor moeten zorgen dat een drukgolffront zich niet kan voortbewegen in de leiding.

Uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding hebben als doel deze nadelen te verhelpen door een klepinrichting en werkwijze te verschaffen die eenvoudig zijn en toch het op betrouwbare wijze verhinderen van explosiepropagatie garanderen.

Daartoe omvat een uitvoeringsvorm van een klepinrichting volgens de uitvinding: - een behuizing en een afsluitlichaam voor het op mechanische wijze afsluiten van een doorvoer in de behuizing, waarbij het afsluitlichaam beweegbaar is tussen een open stand en een sluitstand; - een reservoir voor een vlammendovende stof; - een injectiemiddel ingericht voor het injecteren van de vlammendovende stof in de doorvoer voor het verhinderen van explosiepropagatie als gevolg van een niet volledig dichte afsluiting door het afsluitlichaam.

Zoals hierboven uiteengezet hoeft de mechanische afsluiting door het afsluitlichaam in een dergelijke uitvoering niet perfect te zijn. Door het op geschikte wijze injecteren van een vlammendovende stof kan een spleet of opening als gevolg van een niet perfecte afsluiting door het afsluitlichaam snel en efficiënt worden opgevangen of gecompenseerd. Merk op dat deze spleet of opening bijvoorbeeld het gevolg kan zijn van een niet perfecte afdichting als gevolg van bijvoorbeeld slijtage van een rubberring, maar ook van het feit dat het afsluitlichaam de sluitstand nog niet volledig heeft bereikt, of uit de sluitstand is teruggeveerd.

De locatie van het injectiemiddel is bij voorkeur zodanig dat de vlammendovende stof ten laatste bij het bereiken van de sluitstand contact maakt met het afsluitlichaam.

Volgens een voordelige uitvoeringsvorm omvat de klepinrichting verder een actuator voor het bewegen van het afsluitlichaam van de open stand naar de sluitstand, en optioneel ook voor de omgekeerde beweging. De actuator is bij voorkeur zodanig dat het afsluitlichaam vanaf de open stand in minder dan één seconde de sluitstand kan bereiken, en meer bij voorkeur in minder dan 100 ms. Ook kan de klepinrichting een sturing omvatten voor het bedienen van de actuator voor het bewegen van het afsluitlichaam naar de sluitstand en voor het bedienen van het injectiemiddel voor het injecteren van de vlammendovende stof. De sturing zorgt er op voordelige wijze voor dat de vlammendovende stof tijdig en voldoende lang wordt geïnjecteerd voor het op betrouwbare wijze verhinderen van explosiepropagatie. Bij voorkeur zal de vlammendovende stof blijven geïnjecteerd worden zolang een risico op explosiepropagatie blijft bestaan.

Het injectiemiddel omvat bij voorkeur een actuator, zoals bijvoorbeeld een gasgenerator, een enkelschotactuator (een metron actuator), etc. Daarnaast omvat het injectiemiddel typisch één of meer verdeelleidingen, injectie nozzles, en dergelijke. Opgemerkt wordt dat de actuator van het injectiemiddel tevens kan fungeren als actuator voor het bewegen van het afsluitlichaam van de open stand naar de sluitstand. Volgens een alternatief worden twee individuele actuatoren voorzien.

Volgens een voordelige uitvoeringsvorm is het injectiemiddel ingericht om de vlammendovende stof zodanig te injecteren dat de injectie bij draagt aan het bewegen van het afsluitlichaam van de open stand naar de sluitstand. Bijvoorbeeld bij een vlinderklep kan de vlammendovende stof geïnjecteerd worden in de richting van de beweging van het afsluitlichaam van de open naar de sluitstand. Op die manier heeft de vlammendovende stof dus een dubbele functie.

De vlammendovende stof kan bijvoorbeeld één van de volgende stoffen of een combinatie daarvan zijn: een inert gas zoals N2 of een edelgas, C02, bluspoeder, water, halogeen.

De behuizing kan voorzien zijn van één of meer injectiekanalen waardoor de vlammendovende stof injecteerbaar is. Typisch is ten minste één injectiekanaal voor de vlammendovende stof voorzien aan de zijde van de doorvoer die bedoeld is om aangesloten te worden op een ruimte waarin explosiegevaar aanwezig is. Het is echter ook mogelijk om aan beide zijden van het afsluitlichaam één of meer injectiekanalen te voorzien. Volgens een mogelijke uitvoering kan ook het afsluitlichaam zelf voorzien zijn van injectiekanalen waardoor de vlammendovende stof injecteerbaar is. De afstand tussen een injectiekanaal en het afsluitlichaam in de sluitstand is bij voorkeur kleiner dan vijf keer de grootste afmeting, gezien in doorsnede, van de doorvoer, dit wil zeggen, in het geval van een ronde doorvoer, kleiner dan vijf keer de diameter van de doorvoer.

Opgemerkt wordt dat een explosie in sommige gevallen van beide kanten van de doorvoer afkomstig kan zijn. Zowel voor een situatie waarin het explosiegevaar van één kant komt, als voor de situatie waarin de explosie van twee kan komen, kan een inrichting volgens de uitvinding gebruikt worden.

De behuizing en het afsluitlichaam kunnen bijvoorbeeld voorzien zijn in de vorm van één van de volgende klepinrichtingen: vlinderklep, bolkraan, afsluiter met opblaasbaar afsluitlichaam (zoals een quench ventiel), een guillotineklep, een klepafsluiter (valklep), een terugslagklep (bijvoorbeeld met een valklep of een kogel).

In het geval van een vlinderklep (of smoorklep) wordt het afsluitlichaam gevormd door een schijf die om haar middellijn draait. Door draaiing over een bepaalde hoek gaat de vlinderklep dus van open naar dicht of omgekeerd. De bediening kan bijvoorbeeld met de hand gebeuren of automatisch, bijvoorbeeld elektrisch of pneumatisch. Vlinderkleppen zijn vooral interessant in grotere leidingen. In het geval van een kogelkraan of bolkraan wordt het afsluitlichaam gevormd door een doorboorde bol die om zijn as draait.

Bij de kleppen met een afsluitlichaam met een vaste vorm zal in de sluitstand in veel gevallen een spleet aanwezig zijn tussen het afsluitlichaam en de behuizing, en kan het injectiemiddel ingericht zijn voor het injecteren van de vlammendovende stof voor het verhinderen van explosiepropagatie als gevolg van een niet volledig dichte afsluiting door het afsluitlichaam.

Volgens een variant is het afsluitlichaam een oplaasbaar of anderzijds opvulbaar lichaam dat opgeblazen wordt voor het afsluiten van de doorvoer. Ook hier zullen in de sluitstand typisch openingen blijven bestaan die door de vlammendovende stof op efficiënte wijze de explosiepropagatie verhinderen als gevolg van een niet volledig dichte afsluiting door het afsluitlichaam.

Volgens een mogelijke uitvoeringsvorm omvat de klepinrichting verder remmiddelen voor het remmen van de beweging wanneer het afsluitlichaam de sluitstand nadert.

Volgens een mogelijke uitvoeringsvorm omvat de klepinrichting verder detectiemiddelen voor het detecteren van een explosie, welke detectiemiddelen verbonden zijn met een sturing voor het aansturen van de beweging van het afsluitlichaam van de open stand naar de sluitstand en voor het aansturen van de injectie van de vlammendovende stof.

Uitvoeringsvormen van de uitvinding hebben verder betrekking op een werkwijze voor het verhinderen van explosiepropagatie in een doorvoer, omvattende het op mechanische wijze afsluiten van de doorvoer door het bewegen van een afsluitlichaam van een open stand naar een sluitstand, en het injecteren van een vlammendovende stof in de doorvoer voor het verhinderen van explosiepropagatie als gevolg van een niet volledig dichte afsluiting door het afsluitlichaam.

Voordelige uitvoeringsvormen van de werkwijze worden beschreven in de conclusies. Daarnaast wordt de werkwijze bij voorkeur toegepast met behulp van een uitvoeringsvorm van een klepinrichting zoals hierboven werd beschreven.

De uitvinding zal nader toegelicht worden aan de hand van een aantal geenszins beperkende uitvoeringsvoorbeelden van de inrichting en werkwijze volgens de uitvinding met verwijzing naar de tekeningen in bijlage, waarin:

Figuren IA en 1B respectievelijk een schematische doorsnede tonen van een eerste uitvoeringsvorm van een klepinrichting volgens de uitvinding in de sluitstand en in de open stand; Figuren 2A en 2B respectievelijk een schematische doorsnede tonen van een tweede uitvoeringsvorm van een klepinrichting volgens de uitvinding in de sluitstand en in de open stand.

De in figuren IA en 1B geïllustreerde klep kan bijvoorbeeld een vlinderklep zijn. De klepinrichting omvat een behuizing 1 en een afsluitlichaam 2 voor het op mechanische wijze afsluiten van een doorvoer in de behuizing 1. Het afsluitlichaam is beweegbaar tussen een open stand (figuur IA) en een sluitstand (figuur 1B). In de sluitstand of nabij de sluitstand is een spleet 3 aanwezig tussen de behuizing 1 en het afsluitlichaam 2. De klepinrichting omvat verder een reservoir 4 voor een vlammendovende stof, en een injectiemiddel 5 dat ingericht is voor het injecteren van de vlammendovende stof 6 in de doorvoer voor het verhinderen van explosiepropagatie door de spleet 3. De klepinrichting kan verder een (niet getoonde) actuator omvatten voor het bewegen van het afsluitlichaam 2 van de open stand naar de sluitstand, en omgekeerd. Het injectiemiddel 5 omvat typisch een actuator, bijvoorbeeld een gasgenerator of een metron, en één of meer verbindingsleidingen en spuitstukken. Opgemerkt wordt dat de actuator van het injectiemiddel 5 tevens kan fungeren als de actuator van het afsluitlichaam 2.

Figuren 2A en 2B illustreren een andere variant volgens de uitvinding waarin het afsluitlichaam een opblaasbaar afsluitlichaam 12 is dat aangebracht is in een behuizing 11 met een doorvoer. De klepinrichting omvat verder een reservoir 14 voor een vlammendovende stof die in de geïllustreerde uitvoeringsvorm tevens gebruikt wordt om het afsluitlichaam 12 op te vullen. Volgens een niet geïllustreerde variant zijn twee reservoirs voorzien: een eerste reservoir met een stof voor het opblazen van het afsluitlichaam en een tweede reservoir met een vlammendovende stof. Verder is een injectiemiddel 15 voorzien voor het injecteren van de vlammendovende stof 16 in enerzijds het afsluitlichaam 12 en anderzijds de doorvoer in de behuizing 11 aan een zijde van de doorvoer die bedoeld is voor verbinding met een ruimte waarin explosiegevaar aanwezig is.

De uitvinding is niet beperkt tot de hierboven beschreven uitvoeringsvoorbeelden, en de vakman zal begrijpen dat vele modificaties en varianten denkbaar zijn binnen het kader van de uitvinding dat enkel bepaald wordt door de hiernavolgende conclusies.

Claims (19)

1. Klepinrichting omvattende: - een behuizing en een afsluitlichaam voor het op mechanische wijze afsluiten van een doorvoer in de behuizing, waarbij het afsluitlichaam beweegbaar is tussen een open stand en een sluitstand; - een reservoir voor een vlammendovende stof; - een injectiemiddel ingericht voor het injecteren van de vlammendovende stof in de doorvoer voor het verhinderen van explosiepropagatie als gevolg van een niet volledig dichte afsluiting door het afsluitlichaam; en een actuator die ingericht is voor het bewegen van het afsluitlichaam van de open stand naar de sluitstand in minder dan 100 ms.

2. Klepinrichting volgens conclusie 1, verder omvattende een sturing voor het bedienen van de actuator voor het bewegen van het afsluitlichaam naar de sluitstand en voor het bedienen van het injectiemiddel voor het injecteren van de vlammendovende stof.

3. Klepinrichting volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het injectiemiddel één van de volgende actuatoren of een combinatie daarvan omvat: een gasgenerator, een enkelschot actuator (metron).

4. Klepinrichting volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de actuator van het injectiemiddel tevens ingericht is om te fungeren als actuator voor het bewegen van het afsluitlichaam van de open stand naar de sluitstand.

5. Klepinrichting volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het injectiemiddel ingericht is om de vlammendovende stof zodanig te injecteren dat de injectie bijdraagt aan het bewegen van het afsluitlichaam van de open stand naar de sluitstand.

6. Klepinrichting volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de vlammendovende stof één van de volgende stoffen is of een combinatie daarvan: een inert gas zoals N2 of een edelgas, C02, bluspoeder, water, halogeen.

7. Klepinrichting volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de behuizing voorzien is van één of meer injectiekanalen waardoor de vlammendovende stof injecteerbaar is.

8. Klepinrichting volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat ten minste één injectiekanaal voor de vlammendovende stof voorzien is aan de zijde van de doorvoer die bedoeld is om aangesloten te worden op een ruimte waarin explosiegevaar aanwezig is.

9. Klepinrichting volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het afsluitlichaam voorzien is van één of meer injectiekanalen waardoor de vlammendovende stof injecteerbaar is in de doorvoer.

10. Klepinrichting volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de doorvoer en het afsluitlichaam voorzien zijn in de vorm van één van de volgende klepinrichtingen: vlinderklep, bolkraan, afsluiter met opblaasbaar afsluitlichaam, een guillotineklep, een klepafsluiter (valklep), een terugslagklep.

11. Klepinrichting volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat in de sluitstand een spleet aanwezig is tussen het afsluitlichaam en de behuizing, en dat het injectiemiddel ingericht is voor het injecteren van de vlammendovende stof voor het verhinderen van explosiepropagatie door de spleet.

12. Klepinrichting volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het afsluitlichaam een opblaasbaar lichaam is.

13. Klepinrichting volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat remmiddelen zijn voorzien voor het remmen van de beweging wanneer het afsluitlichaam de sluitstand nadert.

14. Klepinrichting volgens één der voorgaande conclusies, in combinatie met conclusie 2, met het kenmerk, dat detectiemiddelen zijn voorzien voor het detecteren van een explosie, welke detectiemiddelen verbonden zijn met de sturing.

15. Werkwijze voor het verhinderen van explosiepropagatie in een doorvoer, omvattende het op mechanische wijze afsluiten van de doorvoer door het bewegen van een afsluitlichaam van een open naar een sluitstand in minder dan 100 ms, en het injecteren van een vlammendovende stof in de doorvoer voor het verhinderen van explosiepropagatie als gevolg van een niet volledig dichte afsluiting door het afsluitlichaam.

16. Werkwijze volgens conclusie 15, waarbij de vlammendovende stof zodanig wordt geïnjecteerd dat de injectie bijdraagt aan het bewegen van het afsluitlichaam van de open stand naar de sluitstand.

17. Werkwijze volgens één der conclusies 15-16, met het kenmerk, dat de vlammendovende stof één van de volgende stoffen is of een combinatie daarvan: een inert gas zoals N2 of een edelgas, C02, bluspoeder, water, halogeen.

18. Werkwijze volgens één der conclusies 15-17, met het kenmerk, dat de vlammendovende stof geïnjecteerd wordt aan de zijde van de doorvoer die aangesloten is op een ruimte waarin explosiegevaar aanwezig is.

19. Werkwijze volgens één der conclusies 15-18, met het kenmerk, dat in de sluitstand een spleet aanwezig is tussen het afsluitlichaam en de behuizing, en dat de vlammendovende stof geïnjecteerd wordt voor het verhinderen van explosiepropagatie door de spleet.