DE10112957B4

DE10112957B4 - Flammensperrenanordnung

Info

Publication number: DE10112957B4
Application number: DE10112957A
Authority: DE
Inventors: Christoph Dipl.-Ing. Leinemann
Original assignee: Leinemann GmbH and Co KG
Current assignee: Leinemann GmbH and Co KG
Priority date: 2001-03-17
Filing date: 2001-03-17
Publication date: 2005-12-22
Anticipated expiration: 2021-03-18
Also published as: PT1240923E; PL200865B1; CZ299455B6; HU0200699D0; PL351970A1; DE10112957A1; CA2372505A1; BR0200841B1; TW500617B; NO20021237L; NO20021237D0; EP1240923A1; DE50208875D1; ES2277965T3; HUP0200699A2; EP1240923B1; CA2372505C; CZ2002646A3; BR0200841A; US6978845B2

Abstract

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

Description

Die Erfindung betrifft eine Flammensperrenanordnung mit mindestens zwei in Strömungsrichtung eines brennbaren Gases hintereinander angeordneten Flammensperrelementen, die eine Vielzahl von Spalten zum Auslöschen einer auf die Oberfläche eines Flammenfilterelementes 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 flammendurchschlagssichernde Armaturen mit einer sogenannten Flammensperre eingesetzt, die die Fortpflanzung der Flammen von Explosionen, Detonationen oder Dauerbrand und somit Flammendurchschläge verhindert. Es sind eine Vielzahl unterschiedlicher Konstruktionen von Flammensperren bekannt, die im Wesentlichen in die Kategorie der statischen trockenen, statischen nassen und dynamischen Flammensperren eingeordnet werden können.
Der Großteil der heutzutage eingesetzten flammendurchschlagsicheren Armaturen 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 reaktionsfähig 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, erzielt.
Derartige Flammensperren können als engmaschige Siebe, Plattensicherungen, Sintermetalle, Kugelschüttungen und als sogenannte Bandsicherungen ausgeführt werden. Wesentlich ist, dass die zur Sicherung gewählten Spalte der Flammensperre 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 werden. Das gewellte Band ist mit geraden oder mit links- oder rechtsgerichteten schrägen Riffelungen versehen, die die Spaltweite definieren. Diese liegt im Bereich 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 Bandsicherungsscheiben als Flammensperrelemente wahlweise in Kombination mit einem Umfassungskäfig 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 angeordneten Flammensperrelementen gezeigt. Zwischen den einzelnen Flammensperrelementen sind schmale Zwischenräume vorgesehen, die eine Expansions zone für das Gas in den Spalten liefern und zu einer turbulenten Strömung des Gases führen.

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

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

Aus der WO 94/00197 A1 ist eine Flammensperranordnung mit hintereinander angeordneten Flammensperrelementen bekannt, bei denen zwischen zwei Flammensperrelementen ein turbulenzerzeugendes Bauteil als Abstandselement eingelegt ist. Eine formschlüssige Verbindung zwischen dem turbulenzerzeugenden Bauteil und den Flammensperrelementen ist nicht gegeben.

Aus der DE 86 06 239 U1 ist ein Zapfventil zum Schnellbefüllen von Behältern bekannt, bei der eine einlagige Flammendurchschlagssicherung an einem Abgasstutzen mit einem Halteelement fixiert ist. Ein mehrschichtiger Aufbau mit Abstandshaltern ist der Druckschrift nicht zu entnehmen.

Aus der deutschen Patentschrift DE 66 18 01 ist eine trockene Gasrückschlagsicherung für autogene Schweißanlagen bekannt, bei dem eine Füllmasse aus auf gerollter, zusammengelegter oder gefalteter Wand aus Metall durch eingesetzte Stifte gegen Durchbiegung gesichert ist.

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

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

Durch die feste Verbindung eines Abstandselementes mit einem Flammensperrelement 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, transportiert und gereinigt werden können.

Vorzugsweise erfolgt die Verbindung der Abstandselemente punktuell, z.B. im Punktschweißverfahren, sodass die zum Gas- und Flüssigkeitsdurchtritt verfügbare 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 verhindert 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 verteilt sind. Das Abstandselement kann hierfür z.B. gitterförmig sein.

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

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
1 – Querschnittsansicht einer kompletten Flammensperre mit drei in Strömrichtung eines brennbaren Gases hintereinander angeordneten Flammensperrelementen und punktverschweißtem Abstandselement;
2 – Querschnittsansicht eines Flammensperrelementes mit punktverschweißtem Abstandselement;
3 – Draufsicht auf das Flammensperrelement aus der 2;
4 – Draufsicht auf ein Abstandselement, das aus einem Drahtgewebe gebildet ist;
5 – Querschnittsansicht des Drahtgewebe-Abstandselementes aus der 4
6 – Querschnittsansicht eines Flammensperrelementes mit punktverschweißtem Drahtgewebe-Abstandselement;
7 – Draufsicht auf das Flammensperrelement mit punktverschweißtem Drahtgewebe-Abstandselement aus der 6;
8 – Ausschnitt einer Draufsicht auf ein Flammensperrelement in der Ausführungsform eines Bandsicherungselementes;
9 – Querschnittsansicht einer herkömmlichen Flammensperre mit drei in Strömungsrichtung eines brennbaren Gases hintereinander angeordneten Flammensperrelementen und ungleichmäßig ausliegenden Abstandselementen am äußeren und inneren Umfang der Flammenfilterelemente;
10 – Draufsicht und Querschnittsansicht auf ein dreieckförmiges Abstandselement;
11 – Draufsicht und Querschnittsansicht eines schlaufenförmigen Abstandselementes;
12 – Querschnittsansicht einer Flammensperre mit drei in Strömungsrichtung eines brennbaren Gases hintereinander angeordneten Flammensperrelementen, die durch Druckbelastung deformiert sind.
Die 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 Umfassungskäfig 3 ist zweiteilig, sodass die Flammensperrelemente 2a, 2b, 2c leicht montiert und später zum Auswechseln und Reinigen demontiert werden können. Die beiden Teile des Umfassungskäfigs 3 werden durch eine Schraubverbindung 4 zusammengehalten.
Es ist erkennbar, dass jeweils zwischen zwei aneinander angrenzenden Flammensperrelementen 2a, 2b und 2b; 2c ein Zwischenraum mit Hilfe von Abstandselementen 5 sichergestellt wird.
Wenn eine Flamme auf die in der Regel kreisförmige Oberfläche der Flammensperre auftritt, wird diese mit Hilfe einer Vielzahl von Spalten in den Flammensperrelementen 2a, 2b und 2c so stark abgekühlt, dass sie zum Erlöschen kommt. Durch die Zwischenräume wird zudem eine turbulente Strömung sichergestellt, die das Abkühlen und Auslöschen der Flamme unterstützt.
Die 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 Oberfläche des Flammensperrelementes 2 vorzugsweise durch Punktschweissverbindungen 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 3 lässt das Flammensperrbauteil aus der 2 in der Draufsicht erkennen. Es wird deutlich, dass das Abstandselement 5 aus einer Vielzahl paralleler 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 4 lässt eine vorteilhafte Ausführungsform eines Abstandselementes 5 erkennen, das aus einem Drahtgewebe gebildet ist. An den Kreuzungspunkten des Drahtgewebes wird das Abstandselement 5 mit dem zugeordneten Flammensperrelement 2 punktverschweißt, wie aus den Querschnittsansichten der 5 und 6 erkennbar ist.
Die 7 lässt eine Draufsicht auf ein Flammensperrelement 2 mit dem drahtgitterförmigen Abstandselement 5 erkennen, dass gleichmäßig an jedem zweiten Kreuzungspunkt eine Punktschweißverbindung 6 mit dem Flammensperrelement 2 aufweist.
Die 8 lässt ein Flammensperrelement 2 in der Ausführungsform eines Bandsicherungselementes im Ausschnitt als Draufsicht erkennen. Das Bandsicherungselement 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 Bereich von weniger als 0,2 mm bis maximal 1,5 mm.
Die 9 lässt eine herkömmliche Flammensperre 1 mit drei in Strömungsrichtung eines brennbaren Gases hintereinanderliegenden 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 zwischen die Flammensperrelemente 2a, 2b und 2c eingelegt und liegen nur ungleichmäßig auf der Oberfläche des entsprechenden Flammensperrelementes 2a, 2b oder 2c auf.
Die 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 11 lässt eine andere Ausführungsform eines herkömmlichen schlaufenförmigen Abstandselementes 10 erkennen, das ebenfalls lose zwischen die Flammensperrelemente 2 eingelegt wird und ungleichmäßig auf der Oberfläche des entsprechenden Flammensperrelementes 2 aufliegt. Die Querschnittsdarstellung lässt erkennen, dass das Abstandselement 10 ebenfalls aus einem Runddraht 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 Druckbelastung z.B. bei einer Detonation erkennbar ist, erfolgt eine Verformung der Flammensperrelemente 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 1 dargestellten Flammensperre 1 mit gleichmäßig über die gesamte Oberfläche des entsprechenden Flammensperrelementes 2 aufliegendem Abstandselement 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 10 befinden 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 Abstandselementes 5 wird die Stabilität des Flammensperrbauteiles erhöht und ein konstanter Zwischenraum zwischen den aneinander angrenzenden Flammensperrbauteilen auch bei Druckbelastung sichergestellt.

Claims

Flammensperrenanordnung (1) mit mindestens zwei in Strömungsrichtung eines brennbaren Gases hintereinander angeordneten Flammensperrelementen (2, 2a, 2b, 2c), die eine Vielzahl von Spalten zum Auslöschen einer auf die Oberfläche eines Flammenfilterelementes (2, 2a, 2b, 2c) auftreffende Flamme haben, und mit wenigstens einem Abstandselement (5) zwischen Flammensperrelementen (2, 2a, 2b, 2c), um einen Zwischenraum zwischen aneinander angrenzenden Flammensperrelementen (2, 2a, 2b, 2c) zu bewirken, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstandselement (5) mindestens punktuell fest mit der Oberfläche eines zugeordneten Flammensperrelementes (2, 2a, 2b, 2c) verbunden ist.
Flammensperrenanordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstandselement (5) so geformt ist, dass es über die gesamte Oberfläche des entsprechenden Flammensperrelementes (2, 2a, 2b, 2c) verteilt Auflagepunkte bildet und eine Durchbiegung der Flammensperrele mente (2, 2a, 2b, 2c) bei Druckbelastung einen erhöhten Widerstand entgegesetzt.
Flammensperrenanordnung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflagepunkte des Abstandselementes (5) auf der Oberfläche des entsprechenden Flammensperrelementes (2, 2a, 2b, 2c) gleichmäßig verteilt sind.
Flammensperrenanordnung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstandselement (5) gitterförmig ist.
Flammensperrenanordnung (1) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstandselement (5) ein Drahtgitter oder Drahtgewebe ist.
Flammensperrenanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstandselement (5) aus Rundstäben gebildet ist.
Flammensperrenanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstandselement (5) jeweils mit der Oberfläche eines zugeordneten Flammensperrelementes (2, 2a, 2b, 2c) punktverschweißt ist.
Flammensperrbauteil mit einem Flammensperrelement (2) mit einer Vielzahl von Spalten zum Auslöschen einer auf die Oberfläche des Flammensperrelementes (2) auftreffenden Flamme, gekennzeichnet durch ein fest mit der Oberfläche des Flammensperrelementes verbundenes Abstandselement (5).
Flammensperrbauteil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstandselement (5) so geformt ist, dass es über die gesamte Oberfläche des Flammensperrelementes (2, 2a, 2b, 2c) verteilt Auflagepunkte bildet und einer Durchbiegung der Flammensperrelemente (2, 2a, 2b, 2c) bei Druckbelastung einen erhöhten Widerstand entgegensetzt.
Flammensperrbauteil (2, 2a, 2b, 2c) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflagepunkte des Abstandselementes (5) auf der Oberfläche des Flammensperrelementes (2, 2a, 2b, 2c) gleichmäßig verteilt sind.
Flammensperrbauteil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstandselement (5) gitterförmig ist.
Flammensperrbauteil nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstandselement (5) ein Drahtgitter oder Drahtgewebe ist.
Flammensperrbauteil (2, 2a, 2b, 2c) nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstandselement (5) aus Rundstäben gebildet ist.
Flammensperrbauteil nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstandselemente (5) jeweils mit der Oberfläche des Flammensperrelementes (2, 2a, 2b, 2c) punktverschweißt ist.