CZ299655B6

CZ299655B6 - Zachycovac plamene

Info

Publication number: CZ299655B6
Application number: CZ20011635A
Authority: CZ
Inventors: Osborn Reade@Charles
Original assignee: Explosion Safety Technology Co. Limited
Priority date: 1998-11-10
Filing date: 1999-11-09
Publication date: 2008-10-08
Also published as: EP1128874B1; GB9824532D0; SK286153B6; PL347582A1; NO20012275D0; JP4693240B2; CA2350639A1; DE69931802D1; SK6392001A3; MXPA01004665A; CA2350639C; ZA200103798B; BR9915219A; UA72901C2; DE69931802T2; IL143033A0; PT1128874E; GB9926543D0; AU1060800A; US20080164038A1

Abstract

Zachycovac (10) plamene obsahuje prutokový kanál (16), ve kterém je usporádána sestava v podstate vzájemne vyrovnaných tycí (24) tak, aby tekutina proudící kanálem (16) musela procházet mezi tycemi (24). Pro vytvorení prvku zachycovace (10) plamene se použije rada tycí (24), nejlépe v tesném usporádání a tyto tyce (24) predstavují prirozenou plochu, pres kterou muže proudit vzduch s minimálním odporem. Tyce (24) mohou být jakékoliv velikosti a mezery mezi nimi mohou být zvoleny tak, aby zachycovaly výbuchy zpusobené ruznými plyny a parami, obsaženými ve vzduchu. Prumer tycí (24) se muže menittak, aby odolávaly ruzným úrovním tlaku výbuchu, a umožnovaly vytvorit jak deflagracní, tak detonacní zachycovace plamene. Tyce (24) mohou být vyrobeny z pevného materiálu nebo trubek. Jsou-li použity trubky, mohou prenášet chladicí tekutinu, címž se zachycovac stane úcinnejší pri nepretržitém spalování. Proti proudu se mohou umístit další trubky,vetšího prumeru a ve vetší vzdálenosti od sebe. Tyce (24) v rovnobežných radách mohou být presazenyvzhledem k sousední rade. Vhodný úhel presazení se muže menit, napríklad muže být úhel presazení mezi 30 až 60 stupni. Tento zachycovac (10) muže býtsám o sobe cišten mechanicky, jednoduše pripojením lineárního seškrabovacího zarízení (32). Toto zarízení prochází po každé tyci (24) a udržuje ji cistou. Seškrabovací zarízení (32) muže být ovládánobud rucne nebo automaticky mnoha ruznými zpusoby.

Description

Oblast techniky

Předložený vynález se týká zachycovačc plamene.

Dosavadní stav techniky

Zachycovačc plamene se používají k zadržení vnitřního výbuchu, aby se nezapálila okolní výbušná atmosféra nebo aby se zabránilo vnějšímu ohni nebo aby nedošlo k explozi od zapálení vnitřní výbušné atmosféry, se kterou se musí bezpečně zacházet uvnitř systému.

Ve většině případů je potřeba nechat proud vzduchu procházet provozem nebo dílnou. Některé provozy nebo dílny mají vnitřní zdroje vznícení a muže nastat vnitřní výbuch, jakmile se do tohoto proudu dostane plyn nebo pára. V některých případech nastává nebezpečí u plynů nebo par v potenciálně výbušných koncentracích přicházejících zvenku. V jiných případech, kdy jsou hořlavé materiály čerpány např. pod vakuem, se může stát, že jsou potenciálně výbušné materiály přítomny jako část procesu. Aby se u těchto případů zabránilo úniku vnějších výbuchů, do potrubí se umísťují zachycovačc plamene a označují se jako koncové potrubní zachycovačc plamene.

Mnoho provozů a dílen je označeno jako uzavřený systém, u kterého je běžné, že se s potenciálně výbušnými atmosférami manipuluje uvnitř. Provoz a dílna, použitá pro tyto případy, je provedena tak, aby neměla vnitřní zdroj vznícení. Většina tohoto typu provozů a dílen se musí větrat do atmosféry. V případech jako je tento, jsou zachycovačc plamene obvykle umístěny na konci větracích potrubí, aby se zabránilo tomu, aby se vnější oheň nebo výbuch ze vzplanutí nedostal zpět do provozu nebo dílny. Zachycovače plamene tohoto typu jsou označovány jako vnitřní potrubní zachycovače plamene.

U obou těchto shora uvedených použití je možné, aby byl proud potenciálně výbušného plynu nebo páry zapálen tak, že spíše hoří než vybuchne. Hoření při vysoké teplotě může nastat těsně u povrchu zachycovače plamene a zachycovač plamene musí být schopen zabránit tomu, aby plamen zapálil plyn nebo páru na bezpečné straně zachycovače plamene. Zachycovače plamene tohoto typu se nazývají zachycovače plamene plynulého hoření.

Zachycovače plamene mohou být vytvořeny ke zdolání dvou typů výbuchu. Jestliže výbuch postupuje pro daný plyn nebo páru ve vzduchu rychlostmi pod rychlostí zvuku, výbuch se nazývá deflagrace. Jestliže výbuch nastane při rychlosti zvuku, nazývá se detonace a je normálně charak40 terizován ostrým šířením vlivem existence tlakové vlny. Přechody potřebné k zabránění přenesení detonace do vnější výbušné atmosféry jsou mnohem menší než ty, které jsou potřebné pro zachycení detlagrace a délka dráhy plamene je podstatně větší. Zachycovačc detonaěního plamene jsou vysoce odolné proti proudění plynu.

Většina zachycovačů plamene shora uvedených typů je konstruována z několika těsně vedle sebe ležících panelů, vytvořených z tenkostěnných materiálů, které budou hořet, jakmile se ponechají v nepřetržité bořící situaci příliš dlouho. Zachycovačc plamene, vyrobené z tenkostěnných materiálů jsou také méně schopné odolávat oběma tlakovým výbuchům bez poškození. Zachycovače plamene vyrobené z tenkostěnných materiálů však vykazuji menši odolnost proti proudění.

51)

Žádné z existujících provedení zachycovače plamene se nedá snadno čistit mechanickými prostředky, což znamená, že v případě znečistěného proudu plynu nebo páry, tyti.) zachycovače plamene se zanesou a musí se vyčistit chemicky. Např., výfuk z Dieselová motoru může ucpat zachycovač plamene za velmi krátkou dobu, asi za 8 hod. Potřeba pravidelného odstranění nečistot a čistění zachycovačů plamene není vítána, protože tato potřeba další údržby znamená, < / 299655 B6 že se musí provoz nebo dílna zavřít a obvykle je potřeba svazek zachycovaču plamene podrobit údržbě. U Dieselových motorů je v některých případech potřeba použít zachycovače plamene, např, když jsou tyto motory osazeny vc vidlicových stohovacích vozících, pracujících v citlivé oblasti.

Podstata vynálezu

Předloženým vynálezem je proto vytvořen zachycovat plamene, jehož podstata spočívá v tom, že io obsahuje průtokový kanál, ve kterém je uspořádána řada v podstatě vyrovnaných tyčí tak, aby tekutiny proudící v kanále musely procházet mezi tyčemi.

Tak je vytvořena jednoduchá geometrie a lze ji snadno přesně kopírovat. Proto je v souladu s Evropskými požadavky, které vyžadují taková zařízení, která mají pravidelný geometrický tvar a rozměry, které lze kontrolovat. Pro vytvoření prvku zachycovače plamene jsou použity řady tyčí, ideálně těsně u sebe uspořádaných a to představuje přirozenou plochu, pres kterou může vzduch proudit s minimálním odporem. Tyče mohou být jakékoliv velikosti a mezery mezi nimi mohou být zvoleny tak, aby zachytily výbuch podle druhu plynů a par, obsažených ve vzduchu. Průměr tyče lze měnit tak, aby odolávaly různým úrovním tlaků výbuchu. Je proto možné vytvořit jak detlagrační tak detonační zachycovače plamene.,

Tyče jsou s výhodou kruhového průřezu, ale není to podstatné, jsou možné i jiné profily jako s polygonálním nebo eliptickým průřezem, podle určení k příslušnému použití.

Tyč má velkou povrchovou plochu, která jc důležitá pro zachycení výbuchu, protože je to tento účinný tepelně výměnný povrch, který bude absorboval více tepelné energie uvolněné při výbuchu. Tyče mohou být vyrobeny z pevného materiálu, stejně tak jako ze složených trubek nebo dutých trubek. Použijí-li se trubky, může jimi procházet chladicí tekutina, a tím se zachycovač stane účinnější při odolávání nepřetržitému hoření. Většina známých zachycovaču plamene ío nemůže působit, jestliže teplota přesáhne 100 °C a žádný není účinný nad 200 °C. Běžné zachycovačc plamene nejsou proto účinné, jestliže je použit pro proud horkého plynu. Zachycovače plamene podle předloženého vynálezu mohou být proto chlazeny, aby se předešlo tomuto problému a není žádný důvod proč by nemohly být přidány proti směru proudění trubky o větším průměru a zvětšena jejich vzájemná vzdálenost. Tyto trubky mohou tvořit část zachycovače pla35 menc a odebírat další teplo při proudění horkých plynů před tím, než horké plyny dosáhnou k prvku zachycovače. Trubky použité proti proudu mohou být jak ve formě hladkých trubek tak žebrovatých trubek, podle potřebné úrovně přenosu tepla.

Většina zachycovaču plamene má souvislou otevřenou dráhu, kde sc plamen potřebuje pohybovat

4i.) pouze v jednom směru. Takové kanály pokrývají proud plynu a způsobují, že výbuch má nedostatek vzduchu. To je výhodné, ale současně sc tím zvyšuje odpor proudění. Je také možný průhled těmito zachycovači plamene a výbuchy s vysokou rychlostí budou proto jimi Často procházet také z těchto důvodů. Zachycovače plamene podle předloženého vynálezu jsou proto s výhodou vytvořeny tak, aby byly rovnoběžné tyče přesazeny vzhledem k sousední řadě. To při45 nutí čelní vlnu plynu nebo výbuchu procházet tímto labyrintem. Toto působení vlnění a skutečnost, že plyn musí sledoval dráhu skloněnou v určitém úhlu k normální ose znamená, že délka dráhy plamene se zvětší, a tím se zachycovač plamene stane mnohem účinnější. Vhodné úhly přesazení sc mohou měnit. Příkladně mezi 30 a 60 stupni, ale není lo vyčerpávající. Souvislé vlnění také způsobí, že plyn se zrychlí a zpomalí, čímž sc dosáhne male množství turbulence.

Další hlavní výhodou tyčového zachycovače plamene je to, že může být čištěn mechanicky, jednoduše zavedením přímého seškrabovacího zařízení. To s výhodou prochází po každé tyči a udržuje ji čistou. Seškrabovací zařízení může být obsluhováno ručně nebo automaticky.

- 2 LZ ZV7()55 Bó

Přehled obrázků na výkrese

Příkladná provedení zachycovače plamene podle vynálezu jsou znázorněna na připojených výkresech, kde

Obr. 1 je horizontální řez I -1 prvním provedením předloženého vynálezu z obr. 2;

Obr. 2 je horizontální pohled na příkladné provedení vynálezu;

Obr. 3 je horizontální pohled ve směru šipky lil z obr. 2;

Obr. 4 je horizontální řez IV - IV druhým provedením předloženého vynálezu z obr. 5.

Obr. 5 je horizontální pohled na druhé provedení;

io Obr. 6 je pohled ve směru šipky VI z obr, 5;

Obr. 7 je horizontální řez třetím provedením vynálezu;

Obr, 8 je pohled VIII z obr. 7;

Obr. 9 je bokorys třetího provedení vynálezu.

Příklady provedení vynálezu

Obr. 1 a 2 znázorňuje první provedení předloženého vynálezu. Zachycovač 10 plamene obsahuje pár bočních stěn 12, 14, které jsou obvykle rovnoběžné a mezi sebou tvoří průtokový kanál J_6, jo kterým proudí vzduch ve směru F. Horní a dolní okraje průtokového kanálu 16 jsou tvořeny horními a spodními stěnami 18. 20. Ty jsou připevněny k bočním stěnám J_2, J_4 šrouby, např.

šrouby 22.

Skupina rovnoběžných tyčí 24 kruhového průřezu je uspořádána uvnitř průtokového kanálu 16.

Jsou uspořádány příčně ke směru F průtoku v šestiúhelníkovém seskupení tak. aby tyče v jedné řadě byly přesazeny vzhledem k tyčím sousední řady. Proto jediná cesta průtokovým kanálem _16 je v mezerách mezi tyčemi 24 po dráze, která se musí v určitém bodě odchylovat od přímého směru rovnoběžného se stěnami kanálu J_6. Tyče 24 jsou obvykle umístěny těsně u sebe tak, aby neuzavřely proudění vzduchu kanálem 16, ale aby při tom nastalo požadované podstatné vyehýV) lení proudu. Jak je znázorněno, volná mezera mezi tyčemi 24 je menší než průměr tyčí 24, s výhodou menší než polovina průměru.

Boční stěny 12, F4 jsou opatřeny výřezem 26, 28 v blízkosti skupiny tyčí 24. To znamená, že tyče 24 které jsou nejtěsněji u bočních stěn 12,j_8 jsou nepatrně vyříznuty do boční stěny, jak je í5 zřejmé z obr. 2. To brání přímé dráze proudění podél stěn 12,14.

Konečně, na horní stěně 18 je připevněn ovladač 30 pro usnadnění manipulace se zachycovaném. Stejně tak může být upevněna na některé z bočních stěn 12,14..

4ii Je nutno ocenit, že toto provedení vynálezu představuje jednoduchou a přímou konstrukci zachycovače plamene, která se však vyznačuje velmi dobrou schopností zachycovat plamen v kombinaci s robustní povahou, schopnou při použití odolávat nárazům. Dále lze tyče 24 snadno nahradit trubkami, které pak mohou být opatřeny vhodným chladivém, jak bylo uvedeno jíž shora.

4? Obr. 4, 5 a 6 znázorňuje druhé provedení. V podstatě je toto provedení stejné jako již popsané provedení s odkazem na obr. 1, 2 a 3. Stejné vztahové značky jsou proto použity pro označení odpovídajících částí.

V tomto druhém provedení je uvnitř skupiny tyčí 24 umístěno seškrabovací zařízeni 32, tvořené ?(i seškrabovací deskou. Seškrabovací deska obsahuje řadu otvorů kruhového průřezu, odpovídajícího kruhovému průřezu tyčí 24. Může být proto umístěna mezi skupinou tyčí 24. Několik tyčí 24' je připevněno svými spodními konci k seškrabovací desce a na horním konci k ovladači 30, a

- 3 LZ Bó procházejí otvory v horní stěně J_8. Proto když se ovladačem 30 táhne nahoru, seškrabovací deska se protahuje skupinou tyčí 24 a při procházení mezi nimi, seškrabuje nános z jejich povrchu. Když se ovladač 30 vytáhne do nej vyššího rozsahu a seškrabovací deska je těsně u spodní plochy homí stěny J_8, ovladač 30 lze stlačit dolů, a seškrabovací deska se posune zpět ke spodní stěně í 20. Proudí-li zachycovačem J_0 vzduch během tohoto procesu, nánosy seškrábané z tyčí 24 seškrabovací deskou odnese proud vzduchu a odstraní je z tělesa zachycovačc J_0.

Takže druhé provedeni vynálezu zachovává výhody prvního provedení a také dovoluje, aby byl zachyeovač JO pravidelně během provozu čištěn. Běžné zachycovačc vyžadují máčení v chemicío kých roztocích, aby se takové nánosy odstranily. Obvykle to není praktické během provozu nebo často. Proto zachycovačc JT) plamene podle tohoto provedení mohou být osazeny do špinavých výfuků jako jsou např. výluky z dieselových motorů, takže tyto motory mohou být použity v citlivým prostředích.

Třetí provedení vynálezu je znázorněno na obr. 7 a 8. V tomto provedení pár bočních stěn a honu' a spodní stěny jsou nahrazeny trubkou 50. Tato sestava by byla vhodná pro uplatnění v potrubí, přičemž může být opatřena obručí, která jí dodává pevnost, mohou-li nastat vysoké tlakové výbuchy. Dráha proudění je proto uvnitř trubky 50, skupina rovnoběžných kruhových tyčí 52 různé délky je uspořádána v dráze proudění, avšak lze použít i tyče 52 o Čtvercovém nebo mnohoúhelníkovém průřezu. Tyče 52 jsou uspořádány příčně ke směru F proudění ve vzoru, kde střídavé řady tyčí 52 jsou vyrovnány a mezi nimi jsou řady tyčí 52 přesazeny o jednu polovinu rozteče. Proto je jediná cesta proudění kanálem 16 mezerami mezi tyčemi 52, po dráze, která se musí v určitém bodě odchýlit od přímé linie rovnoběžné s obklopující trubkou 50.

Trubky 52 jsou obvykle vyrovnány lak těsně u sebe, aby uzavřely proud vzduchu, ale také tak, aby ho příslušně vychýlily. Jestliže se vertikální tyče 52 na vnější straně skupiny dostanou těsně k trubce 50, tato trubka 50 se vyřízne (např. v místě 54), aby bylo jisté, že v bodě trubky 90° od osy tyče, je maximální mezera mezi vnějšími tyčemi a stěnou trubky stejná jako rozměry ostatních mezer ve skupině nebo není větší než tyto mezery.

U použití v potrubí je průměr průtokové trubky 50 obsahující skupinu trubek 52 podobně podstatně větší než průměr potrubí, do kterého bude prvek osazen. Je proto nutno opatřit každý prvek souosou přechodovou částí 56 jak na vstupním tak na výstupním konci, znázorněnou na obr. 9. Každá přechodová část 56 bude opatřena na svých obou koncích přírubou 58, 60, Na úzkém konci budou příruby 58 odpovídat jmenovitému průměru otvoru trubky, na který může být připevněn zachyeovač JO a může být k BS 10 nebo jiné standardní přírubě. Na širším konci přechodové části opět standardní příruba 60 bude mít průměr odpovídající jmenovitému otvoru průtokové trubky 50, která obsahuje skupinu tyčí 52. Proto každá sestava přechodové části 36 může sestávat z vlastní přechodové části 36 a ze dvou standardních přírub 58, 60. Konstrukce je •ío ideálně úplně přivařena a průtoková trubka 50 je upevněna mezi širším koncem dvou přechodových sestav pomocí vysokonapěťových matic a šroubů.

Zachyeovač JO může být vyroben z různých materiálů. Nerezová ocel a další železné slitiny mohou napomáhat rozptýlení tepla, ale zatímco toto může být výhodné u některých použití, není to pro činnost vynálezu podstatné. Proto mohou být použity další materiály jako neželezné kovy a slitiny, keramika, určité plasty a směsi železných slitin a/nebo těchto materiálů.

Je nutno poznamenat, že u shora popsaných provedení vynálezu lze provést mnoho změn, aniž by se odchýlilo od rozsahu předloženého vynálezu. Např. rozměry, vzdálenosti atd. popsané pokud so se týká třetího provedení lze použít u prvního a druhého provedení a naopak.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Zachycovač (10) plamene, v y z n a č u j í c í se t í m , že obsahuje průtokový kanál (16), ve kterém je uspořádána dvourozměrná sestava vzájemně sousedících tyčí (24) kruhového průřezu, které jsou v podstatě vzájemné vyrovnané a uspořádané příčně ke směru (F) proudění pro procházení tekutiny proudící kanálem (16) mezi tyčemi (24).
2. Zachycovač (10) plamene podle nároku 1, v y z n a č u j í e í se t í rn , že tyče (24) jsou uspořádány v řadách.
3. Zachycovač (10) plamene podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se 15 tím, že tyče (24) jsou z pevného materiálu.
4. Zachycovač (10) podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se t í m , že tyče (24) jsou trubky.

2o 5. Zachycovač (10) plamene podle nároku 4, v y z n a č u j í c í se t í m , že trubky jsou upraveny pro vedení chladicí tekutiny.

6. Zachycovač (10) plamene podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se t í m, že proti proudu od sestavy tyčí (24) jsou uspořádány trubky nesoucí chladicí tekutinu.

7. Zachycovač (10) plamene podle nároku 6, vyznačující se t í m , že trubky ležící proti proudu jsou žebrované.

8. Zachycovač (10) plamene podle některého z předcházejícího nároku, vyznačující se .w t í m , že tyče (24) jsou uspořádané v řadách příčně k němu a ke směru (F) proudění, každá řada je přesazena vzhledem k sousední řadě, takže je proudění obtéká.

9. Zachycovač (10) podle nároku 8, vyznačující se t í m , že přesazení je v úhlu mezi 30 a 60°.

10. Zachycovač (10) plamene podle některého z předcházejících nároků, vyznačující sc tím, že obsahuje seškrabovací zařízení (32), umístěné mezi tyčemi (24), k odstraňování nánosu z tyčí (24).

40 II. Zachycovač (10) plamene podle nároku 10, vyznačující se tí ni, že seškrabovací zařízení (32) je spojeno s ručně ovládaným ovladačem (30).

12. Zachycovač (10) plamene podle nároku 10, v y z π a č u j í c í se tím, že seškrabovací zařízení (32) je spojeno s motorem poháněným ovladačem pro umožnění jeho automatické cin45 nosti.

13. Zachycovač (10) plamene podle nároku 12, vyznačující sc t í m , že je opatřen ěasovacím zařízením pro spouštění ovladače v určitém časovém intervalu.
5d 14. Zachycovač (10) plamene podle některého z předcházejících nároků, v y z n a č uj í c í se tím, že průtokový kanál (16) je válcový a osa válce je vyrovnána se směrem (F) proudění.

- s CZ 299655 Bó

15. Sestava zachycovače (10) plamene podle některého z předcházejících nároku, vyznačující se tím, žc zachycovač (10) plamene má alespoň na jednom svém konci připevněnu přechodovou část (56) pro redukci jmenovité velikosti průtokového kanálu (16).

16. Sestava podle nároku 15, vyznačující sc t ť m , že přechodová část (56) je upevněna na obou koncích zachycovače (10).

17. Sestava podle nároku 15 nebo 16, v y z n a č u j í c í se t í m , že jedna nebo obě přcchoio dové části (56) jsou připevněny k zachycovaní (10) pomocí přírub (58, 60) na každé části, a jsou sešroubovány dohromady.