DE10112957A1 - Flammensperrenanordnung - Google Patents

Abstract

Bei einer Flammensperre (1) mit mindestens zwei in Strömungsrichtung eines brennbaren Gases hintereinander angeordneten Flammensperrelementen (2), die eine Vielzahl von Spalten zum Auslöschen einer auf die Oberfläche eines Flammenfilterelementes (2) auftreffenden Flamme haben, und mit wenigstens einem Abstandselement (5) zwischen Flammensperrelementen (2), um einen Zwischenraum zwischen aneinander angrenzenden Flammensperrelementen (2) zu bewirken, dass ein Abstandselement (5) mindestens punktuell fest mit der Oberfläche eines zugeordneten Flammensperrelementes (2) verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Flammensperrenanordnung mit mindestens zwei in Strömrichtung eines brennbaren Gases hintereinander angeordneten Flammen­ sperrelementen, die eine Vielzahl von Spalten zum Auslöschen einer auf die Oberfläche eines Flammensperrelementes auftreffende Flamme haben, und mit wenigstens einem Abstandselement zwischen Flammensperrelementen, um einen Zwischenraum zwischen aneinander angrenzenden Flammensperrelementen zu bewirken.

Zum Schutz gegen Explosionen, Detonationen und Dauerbrand werden flammen­ durchschlagssichernde Armaturen mit einer sogenannten Flammensperre einge­ setzt, die die Fortpflanzung der Flammen von Explosionen, Detonationen oder Dauerbrand und somit Flammendurchschläge verhindert. Es ist eine Vielzahl un­ terschiedlicher Konstruktionen von Flammensperren bekannt, die im Wesentli­ chen in die Kategorie der statischen trockenen, statischen nassen und dynami­ schen Flammensperren eingeordnet werden können.

Der Großteil der heutzutage eingesetzten flammendurchschlagsicheren Armatu­ ren ist mit statisch-trockenen Flammensperren ausgerüstet. Hierbei handelt es sich um Elemente, bei denen die Erkenntnis ausgenutzt wird, dass Flammen in engen Spalten bei Einhaltung entsprechender Grenzabmessungen nicht mehr re­ aktionsfähig sind und somit zum Erlöschen gebracht werden. Das Auslöschen einer Flamme wird hierbei in der Regel durch einen innigen Kontakt der Flamme mit kühlenden Wänden, z. B. durch Führung der Flamme durch enge Spalte, er­ zielt.

Derartige Flammensperren können als engmaschige Siebe, Plattensicherungen, Sintermetalle, Kugelschüttungen und als sogenannte Bandsicherungen ausgeführt werden. Wesentlich ist, dass die zur Sicherung gewählten Spalte der Flammen­ sperre reproduzierbar in sehr engen Toleranzbereichen gehalten werden können. Daher werden heutzutage in erster Linie Bandsicherungen eingesetzt, die durch Aufwickeln von jeweils einem glatten und einem gewellten Band gefertigt wer­ den. Das gewellte Band ist mit geraden oder mit links- oder rechtsgerichteten schrägen Riffelungen versehen, die die Spaltweite definieren. Diese liegt im Be­ reich von 0,2 bis max. 1,5 mm je nach Explosionsgemisch.

Je nach Art der flammendurchschlagsicheren Armatur (Explosions-, Detonations- bzw. Dauerbrandsicherungen) werden zwei, drei oder mehr Bandsicherungs­ scheiben als Flammensperrelemente wahlweise in Kombination mit einem Um­ fassungskäfig zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit zu einer kompletten Flammensperre zusammengefasst.

Eine gattungsgemäße Flammensperre ist z. B. in der EP 0 375 455 A2 offenbart. Es ist eine flammendurchschlagsichere Armatur mit einer Flammensperre beste­ hend aus vier ein Strömungsrichtung eines brennbaren Gases hintereinander an­ geordneten Flammensperrelementen gezeigt. Zwischen den einzelnen Flammen­ sperrelementen sind schmale Zwischenräume vorgesehen, die eine Expansions­ zone für das Gas in den Spalten liefern und zu einer turbulenten Strömung des Gases führen. Die Zwischenräume werden durch Abstandselemente zwischen den Flammensperrelementen bewirkt.

Die herkömmlichen Abstandselemente werden herkömmlicherweise beim Zu­ sammenbau einer mehrfach geschichteten Flammensperre lose zwischen die Flammensperrelemente gelegt. Die Abstandselemente sind hierbei beispielsweise aus einem geschlossenen drei- oder mehreckigen oder schlaufenähnlichen Drah­ tring gebildet.

Insbesondere bei Flammensperren mit größeren Durchmessern bieten die her­ kömmlichen Abstandshalter nur eine unzureichende mechanische Festigkeit. Bei einem Ausbau bzw. einer Reinigung können die relativ teuren Flammensperrele­ mente leicht zerstört werden. Bei starken Belastungen, insbesondere bei instabi­ len Detonationen, werden die Flammensperrelemente bei dem Einsatz der her­ kömmlichen Abstandshalter deformiert, sodass der Zwischenraum zwischen an­ einander angrenzenden Flammenfilterelementen reduziert wird.

Aufgabe der Erfindung war es daher, eine verbesserte gattungsgemäße Flam­ mensperre zu schaffen.

Die Aufgabe wird durch die Flammensperre mit den Merkmalen des Hauptan­ spruchs dadurch gelöst, dass das ein Abstandselement mindestens punktuell fest mit der Oberfläche eines zugeordneten Flammensperrelementes verbunden ist

Durch die feste Verbindung eines Abstandselementes mit einem Flammensperr­ element wird die mechanische Festigkeit der Flammensperrelemente wesentlich erhöht, sodass auch Flammensperrelemente mit größeren Abmessungen, z. B. bis zu 1.600 mm, ohne mechanische Beschädigungen ein- und ausgebaut, transpor­ tiert und gereinigt werden können.

Vorzugsweise erfolgt die Verbindung der Abstandselemente punktuell, z. B. im Punktschweißverfahren, sodass die zum Gas- und Flüssigkeitsdurchtritt verfüg­ bare Oberfläche des Flammensperrelementes nicht unnötig verringert wird.

Die Abstandselemente sind vorzugsweise so geformt, dass sie über die gesamte Oberfläche des entsprechenden Bandsicherungselementes verteilt Auflagepunkte bilden, sodass eine Durchbiegung der Bandsicherungen bei Druckbelastung ver­ hindert wird. Im Unterschied hierzu bieten die herkömmlichen Abstandselemente nur ungleichmäßig verteilte Auflageflächen, die zudem teilweise nur im äußeren Umfangsbereich der Flammensperrelemente Auflagepunkte bieten.

Es ist besonders vorteilhaft, wenn die Auflagepunkte eines Abstandselementes auf der Oberfläche des entsprechenden Flammensperrelementes gleichmäßig ver­ teilt sind. Das Abstandselement kann hierfür z. B. gitterförmig sein.

Die Abstandselemente können aus Drahtgitter, Drahtgewebe und/oder aus Rund­ stäben gebildet sein.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher be­ schrieben. Es zeigen:

Fig. 1 Querschnittsansicht einer kompletten Flammensperre mit drei in Strömrichtung eines brennbaren Gases hintereinander angeordneten Flammensperrelementen und punktverschweißtem Abstandsele­ ment;

Fig. 2 Querschnittsansicht eines Flammensperrelementes mit punktver­ schweißtem Abstandselement;

Fig. 3 Draufsicht auf das Flammensperrelement aus der Fig. 2;

Fig. 4 Draufsicht auf ein Abstandselement, das aus einem Drahtgewebe gebildet ist;

Fig. 5 Querschnittsansicht des Drahtgewebe-Abstandselementes aus der Fig. 4

Fig. 6 Querschnittsansicht eines Flammensperrelementes mit punktver­ schweißtem Drahtgewebe-Abstandselement;

Fig. 7 Draufsicht auf das Flammensperrelement mit punktverschweißtem Drahtgewebe-Abstandselement aus der Fig. 6;

Fig. 8 Ausschnitt einer Draufsicht auf ein Flammensperrelement in der Ausführungsform eines Bandsicherungselementes;

Fig. 9 Querschnittsansicht einer herkömmlichen Flammensperre mit drei in Strömungsrichtung eines brennbaren Gases hintereinander angeord­ neten Flammensperrelementen und ungleichmäßig ausliegenden Abstandselementen am äußeren und inneren Umfang der Flammenfil­ terelemente;

Fig. 10 Draufsicht und Querschnittsansicht auf ein dreieckförmiges Ab­ standselement;

Fig. 11 Draufsicht und Querschnittsansicht eines schlaufenförmigen Ab­ standselementes;

Fig. 12 Querschnittsansicht einer Flammensperre mit drei in Strömungsrich­ tung eines brennbaren Gases hintereinander augeordneten Flam­ mensperrelementen, die durch Druckbelastung deformiert sind.

Die Fig. 1 lässt eine Flammensperre 1 mit drei in Strömungsrichtung eines brennbaren Gases hintereinander angeordneten Flammensperrelementen 2a, 2b, 2c erkennen, die in einen Umfassungskäfig 3 eingebaut sind. Der Umfassungskä­ fig 3 ist zweiteilig, sodass die Flammensperrelemente 2a, 2b, 2c leicht montiert und später zum Auswechseln und Reinigen demontiert werden können. Die bei­ den Teile des Umfassungskäfigs 3 werden durch eine Schraubverbindung 4 zu­ sammengehalten.

Es ist erkennbar, dass jeweils zwischen zwei aneinander angrenzenden Flammen­ sperrelementen 2a, 2b und 2b, 2c ein Zwischenraum mit Hilfe von Abstandsele­ menten 5 sichergestellt wird.

Wenn eine Flamme auf die in der Regel kreisförmige Oberfläche der Flammen­ sperre auftritt, wird diese mit Hilfe einer Vielzahl von Spalten in den Flammen­ sperrelementen 2a, 2b und 2c so stark abgekühlt, dass sie zum Erlöschen kommt. Durch die Zwischenräume wird zudem eine turbulente Strömung sicher­ gestellt, die das Abkühlen und Auslöschen der Flamme unterstützt.

Die Fig. 2 lässt eine Querschnittsansicht eines Flammensperrbauteils mit einem Flammensperrelement 2 erkennen, auf dessen Oberfläche ein Abstandselement angeordnet ist. Erfindungsgemäß ist das Abstandselement 5 fest mit der Ober­ fläche des Flammensperrelementes 2 vorzugsweise durch Punktschweissverbin­ dungen 6 verbunden. Auf diese Weise wird das Flammensperrbauteil stabilisiert und eine mechanische Beschädigung beim Ausbau oder der Reinigung sowie eine Deformation des Flammensperrbauteils beim Auftreffen einer Detonationswelle verhindert.

Die Fig. 3 lässt das Flammensperrbauteil aus der Fig. 2 in der Draufsicht er­ kennen. Es wird deutlich, dass das Abstandselement 2 aus einer Vielzahl paral­ leler Stäbe besteht, die im Abstand zueinander angeordnet und gleichmäßig über die gesamte Oberfläche des Flammensperrelementes 2 verteilt Auflagepunkte für ein angrenzendes Flammensperrbauteil bilden. Hierdurch wird eine Durchbiegung des Flammensperrelementes 2 bei Druckbelastung, insbesondere beim Auftreffen einer Detonationswelle wirkungsvoll verhindert.

Die Fig. 4 lässt eine vorteilhafte Ausführungsform eines Abstandselementes 2 erkennen, das aus einem Drahtgewebe gebildet ist. An den Kreuzungspunkten des Drahtgewebes wird das Abstandselement 5 mit dem zugeordneten Flam­ mensperrelement 2 punktverschweißt, wie aus den Querschnittsansichten der Fig. 5 und 6 erkennbar ist.

Die Fig. 7 lässt eine Draufsicht auf ein Flammensperrelement 2 mit dem draht­ gitterförmigen Abstandselement 5 erkennen, dass gleichmäßig an jedem zweiten Kreuzungspunkt eine Punktschweißverbindung 6 mit dem Flammensperrelement 2 aufweist.

Die Fig. 8 lässt ein Flammensperrelement 2 in der Ausführungsform eines Band­ sicherungselementes im Ausschnitt als Draufsicht erkennen. Das Bandsiche­ rungselement ist aus einem glatten Band 7 und einem darüberliegenden geriffelten Band 8 gebildet, die spiralförmig aufgewickelt sind. Das glatte Band 7 und das geriffelte Band 8 sind üblicherweise etwa 10 mm breit.

Die Riffelung in dem geriffelten Band 8 definiert die Spalten. Die Spaltweite SW liegt je nach Medium, für die das Bandsicherungselement konzipiert ist, im Be­ reich von weniger als 0,2 mm bis maximal 1,5 mm.

Die Fig. 9 lässt eine herkömmliche Flammensperre 1 mit drei in Strömungsrich­ tung eines brennbaren Gases hintereinander Flammensperrelementen 2a, 2b und 2c erkennen, die in einem Umfassungskäfig 3 eingebaut sind. Im Unterschied zu der erfindungsgemäßen Flammensperre 1 sind die Abstandselemente 5 lose zwi­ schen die Flammensperrelemente 2a, 2b und 2c eingelegt und liegen nur un­ gleichmäßig auf der Oberfläche des entsprechenden Flammensperrelementes 2a, 2b oder 2c auf.

Die Fig. 10 zeigt eine Ausführungsform eines herkömmlichen dreieckförmigen Abstandselementes 9, das lose zwischen die Flammensperrelemente 2 eingelegt wird. Aus der Querschnittsdarstellung ist erkennbar, dass das Abstandselement 9 aus einem Runddraht gebildet ist.

Die Fig. 11 lässt eine andere Ausführungsform eines herkömmlichen schlaufen­ förmigen Abstandselementes 10 erkennen, das ebenfalls lose zwischen die Flammensperrelemente 2 eingelegt wird und ungleichmäßig auf der Oberfläche des entsprechenden Flammensperrelementes 2 aufliegt. Die Querschnittsdarstel­ lung lässt erkennen, dass das Abstandselement 10 ebenfalls aus einem Rund­ draht gebildet ist und die Auflagefläche im Querschnitt ungleichmäßig auf der Oberfläche des entsprechenden Flammensperrelementes 2 verteilt ist.

Wie aus der Querschnittsdarstellung einer Flammensperre 1 unter Druckbela­ stung z. B. bei einer Detonation erkennbar ist, erfolgt eine Verformung der Flam­ mensperrelemente 2a und 2b unter Druckbelastung, sodass die Zwischenräume zwischen den Flammensperrelementen 2a, 2b und 2c überbrückt werden. Hierdurch kann es zu einem Flammendurchschlag kommen. Im Unterschied zu der in der Fig. 1 dargestellten Flammensperre 1 mit gleichmäßig über die gesamte Oberfläche des entsprechenden Flammensperrelementes 2 aufliegendem Ab­ standselement 5 ist die Durchbiegung der Flammensperrelemente 2a und 2b möglich, weil die herkömmlichen Abstandselemente 9, 10 nur teilweise eine Auflage für das entsprechende Flammensperrelement 2a, 2b und 2c bilden. Bei der Verbindung des dreieckförmigen Abstandselementes 9 aus der Fig. 10 be­ finden sich die Auflagepunkte nachteilig sogar nur im äußeren Umfangsbereich des Flammensperrelementes 2.

Durch die Verwendung des erfindungsgemäßen, gleichmäßig über die gesamte Oberfläche des entsprechenden Flammensperrelementes 2 aufliegenden Ab­ standselementes 5 wird die Stabilität des Flammensperrbauteiles erhöht und ein konstanter Zwischenraum zwischen den aneinander angrenzenden Flammen­ sperrbauteilen auch bei Druckbelastung sichergestellt.

Claims (14)

1. Flammensperrenanordnung (1) mit mindestens zwei in Strömungsrichtung ei­ nes brennbaren Gases hintereinander angeordneten Flammensperrelementen (2), die eine Vielzahl von Spalten zum Auslöschen einer auf die Oberfläche ei­ nes Flammenfilterelementes (2) auftreffende Flamme haben, und mit wenig­ stens einem Abstandselement (5) zwischen Flammensperrelementen (2), um einen Zwischenraum zwischen aneinander angrenzenden Flammensperrele­ menten (2) zu bewirken, dadurch gekennzeichnet, dass das ein Abstandsele­ ment (5) mindestens punktuell fest mit der Oberfläche eines zugeordneten Flammensperrelementes (2) verbunden ist.

2. Flammensperrenanordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, dass das Abstandselement (5) so geformt ist, dass es über die gesamte Oberfläche des entsprechenden Flammensperrelementes (2) verteilt Auflage­ punkte bilden und eine Durchbiegung der Flammensperrelemente (2) bei Druckbelastung einen erhöhten Widerstand entgegesetzt.

3. Flammensperrenanordnung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, dass die Auflagepunkte des Abstandselementes (5) auf der Oberfläche des entsprechenden Flammensperrelementes (2) gleichmäßig verteilt sind.

4. Flammensperrenanordnung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, dass das Abstandselement (5) gitterförmig ist.

5. Flammensperrenanordnung (1) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn­ zeichnet, dass das Abstandselement (5) ein Drahtgitter oder Drahtgewebe ist.

6. Flammensperrenanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstandselemente (5) aus Rundstä­ ben gebildet ist.

7. Flammensperrenordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, dass das Abstandselement (5) jeweils mit der Oberfläche eines zugeordneten Flammensperrelementes (2) punktverschweißt sind.

8. Flammensperrbauteil mit einem Flammensperrelement (2) mit einer Vielzahl von Spalten zum Auslöschen einer auf die Oberfläche des Flammensperrele­ mentes (2) auftreffenden Flamme, gekennzeichnet durch ein fest mit der Oberfläche des Flammensperrelementes verbundenes Abstandselement (5).

9. Flammensperrbauteil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstandselement (5) so geformt ist, dass es über die gesamte Oberfläche des Flammensperrelementes (2) verteilt Auflagepunkte bildet und einer Durchbie­ gung der Flammensperrelemente (2) bei Druckbelastung einen erhöhten Wi­ derstand entgegensetzt.

10. Flammensperrbauteil (2) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflagepunkte des Abstandselementes (5) auf der Oberfläche des Flammen­ sperrelementes (2) gleichmäßig verteilt sind.

11. Flammensperrbauteil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstandselement (5) gitterförmig ist.

12. Flammensperrbauteil nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstandselement (5) ein Drahtgitter oder Drahtgewebe ist.

13. Flammensperrbauteil (2) nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch ge­ kennzeichnet, dass das Abstandselement (5) aus Rundstäben gebildet ist.

14. Flammensperrbauteil nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekenn­ zeichnet, dass das Abstandselemente (5) jeweils mit der Oberfläche des Flammensperrelementes (2) punktverschweißt sind.