DE102017112162A1 - Flammenschutzfilter - Google Patents
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Abstract
Ein erfindungsgemäßer Flammenschutzfilter (10) weist zwei aus verschiedenen Drahtgewebelagen (11,13) bestehende Teilkörper (12,14) auf, die untereinander durch eine Zwischenlage (15) aus besonders grobmaschigem Drahtgewebe verbunden sind. Das grobmaschige Drahtgewebe besteht vorzugsweise aus einem dicken Draht. Sowohl Drahtdurchmesser als auch die Maschenweite dieser Zwischenlage (15) sind vorzugsweise deutlich größer als die Maschenweiten und Drahtdurchmesser der für die Teilkörper (12,14) verwendeten Drähte.Der erfindungsgemäße Druckentlastungskörper (10) verbindet eine hohe mechanische Stabilität mit hoher Flammendurchschlagssicherheit und zugleich sehr niedrigem Strömungswiderstand.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Flammenschutzfilter, insbesondere ein Flammenschutzfilter zur Anwendung als Druckentlastungskörper in explosionsgeschützten Gehäusen der Schutzart Ex-d.
- Aus der
DE 10 2014 116 149 A1 ist ein Flammenschutzfilter bekannt, das eine größere Anzahl Drahtgewebeschichten unterschiedlicher Maschenweite und Drahtstärke und vorzugsweise auch unterschiedlicher Orientierung aufweist. Durch die wechselnde Maschenweite und den Winkelversatz der einzelnen Lagen gegeneinander entstehen labyrinthhafte Durchgänge, die einerseits einen Flammendurchschlag verhindern und andererseits eine gute Gasdurchlässigkeit bieten. Die einzelnen Lagen sind miteinander beispielsweise durch Sintern verbunden. Es zeigt sich aber, dass derartige Flammenschutzfilter bei impulsartiger Druckbelastung, wie sie infolge von in einem Gehäuse stattfindenden Explosionen auftreten können, mittig stärker durchströmt werden als in randnahen Zonen. - Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Flammenschutzfilter mit verbesserter Durchströmbarkeit anzugeben.
- Diese Aufgabe wird mit dem Flammenschutzfilter nach Anspruch 1 gelöst:
- Das erfindungsgemäße Flammenschutzfilter weist eine Anzahl von Drahtgewebelagen auf, deren Maschenweite über einen Grenzwert dmax nicht hinausgeht. Die Anzahl der Drahtgewebelagen ist jedenfalls größer als zwei, vorzugsweise handelt es sich um fünf oder mehr Lagen, die labyrinthartige Poren festlegen. Das erfindungsgemäße Flammenschutzfilter weist wenigstens zwei solcher jeweils durch eine Anzahl von Drahtgewebelagen gebildeten Teilkörper auf, zwischen denen eine Zwischenlage mit einer Maschenweite angeordnet ist, die größer ist als die größte innerhalb des festgelegten Maschenweitenbereichs der beiden Teilkörper liegenden Maschenweite. Die zwischen den beiden Teilkörpern angeordnete Zwischenlage bildet eine Druckverteilungsschicht, die eine quer zur Hauptdurchströmungsrichtung, beispielsweise radial gerichtete Strömung zulässt und dadurch innerhalb der Zwischenlage zu einem Druckausgleich führt. Der Druckausgleich kann insbesondere bei einer impulsartigen Druckbelastung zu einer besseren Flächenausnutzung des Druckentlastungskörpers und somit zu einer Verminderung von dessen Strömungswiderstand führen. Damit werden Druckspitzen wirksamer als bisher gemindert.
- Durch die feste Verbindung der beiden Teilkörper mit der Zwischenlage wird zudem ein besonders stabiler Druckentlastungskörper erhalten, der großflächig ausgebildet sein kann.
- Die Drahtgewebelagen weisen vorzugsweise Drähte auf, deren Durchmesser in einem festgelegten Drahtdurchmesserbereich D liegt, dessen Obergrenze dmax von keinem der Drähte der Drahtgewebelagen der beiden Teilkörper überschritten wird. Die Zwischenlage weist jedoch vorzugsweise Drähte mit einem Durchmesser dz auf, der größer ist als der größte innerhalb des Drahtdurchmesserbereichs D liegenden Durchmesser dmax. Vorzugsweise gilt zusätzlich oder alternativ, dass die Maschenwiete mz der Zwischenlage wenigstens 1,5 mal so groß ist, wie die größte in dem Maschenweitenbereich M liegende Maschenweite mmax. Jede der beiden genannten Maßnahmen führt zu einem geringen Widerstand für Querströmungen in der Zwischenlage und somit zu einer guten Vergleichmäßigung des Drucks in der Zwischenlage. Die von der Druckwelle herrührende Strömung wird deswegen in der Zwischenlage verbreitert, so dass der in Durchströmungsrichtung
R stromabwärtige Teilkörper auf größerer Fläche genutzt wird, als es ohne Zwischenlage der Fall wäre. - Die Zwischenlage kann sowohl als Gewebe als auch als Gitter sich kreuzender Drähte oder durch eine äquivalente Struktur gebildet sein. Wesentlich ist die Möglichkeit der Ausbildung von Querströmungen.
- Weitere Einzelheiten vorteilhafter Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen sowie der Zeichnung und der zugehörigen Beschreibung. Es zeigen:
-
1 den erfindungsgemäßen Flammenschutzfilter in schematisierter Querschnittsdarstellung, -
2 einen Ausschnitt aus dem Querschnitt des Flammenschutzfilters nach1 , -
3 und4 Diagramme zur Veranschaulichung der Maschenweiten und Drahtdurchmesser in den Flammenschutzfilter nach1 und2 , -
5 einen Ausschnitt aus dem Flammenschutzfilter nach1 , in perspektivischer Explosionsdarstellung, -
6 Drahtgewebelagen des Flammenschutzfilters nach1 bis5 , in gesonderter perspektivischer Explosionsdarstellung, und -
7 das Flammenschutzfilter nach1 in einer Gehäusewand, in schematisierter Querschnittsdarstellung beim Auftreffen einer Druckwelle. - In
1 ist schematisiert ein Druckentlastungskörper10 veranschaulicht, der zum Beispiel in oder an einer Gehäusewand eines explosionsgeschützten Gehäuses anbringbar ist, um einen schnellen Druckausgleich zwischen dem Gehäuseinnenraum und der Umgebung zu ermöglichen. Der Druckentlastungskörper10 weist eine erste Anzahl von Drahtgewebelagen11 auf, die einen ersten Teilkörper12 bilden. Es ist eine weitere Anzahl von Drahtgewebelagen13 vorgesehen, die untereinander stoffschlüssig verbunden sind und einen zweiten Teilkörper14 bilden. Die in den beiden Teilkörpern12 ,14 jeweils untereinander verbundenen Drahtgewebelagen sind vorzugsweise beispielsweise durch randseitiges Schweißen, insbesondere aber durch Sintern verbunden, so dass eine unüberschaubare Vielzahl von über die Fläche der Drahtgewebelagen11 bzw.13 verteilten Verbindungspunkte existieren. - Zwischen den beiden porösen Teilkörpern
12 ,14 ist eine Zwischenlage15 angeordnet, die vorzugsweise als Drahtgewebelage ausgebildet ist und die weiter vorzugsweise mit den beiden Teilkörpern12 ,14 vorzugsweise stoffschlüssig verbunden ist, beispielsweise durch Sintern. In diesem Fall bilden die Teilkörper12 ,14 mit der Zwischenlage15 einen einzigen Sinterkörper. Außerdem kann der Druckentlastungskörper10 an seinen beiden senkrecht zu der DurchströmungsrichtungR stehenden Flachseiten mit Drahtgewebelagen16 ,17 versehen sein, die zum Beispiel aus einem Drahtgewebe bestehen, das mit der Zwischenlage15 übereinstimmt oder dessen Maschenweite und dessen Drahtdurchmesser den gleichen Bedingungen unterliegt, wie die Zwischenlage15 . -
2 veranschaulicht einen vergrößerten Ausschnitt II, der die Zwischenlage15 , den Teilkörper12 und die Decklage16 erfasst. Wie in2 etwas übertrieben dargestellt, ist dabei der Durchmesserdz des Drahts18 der Zwischenlage15 deutlich größer als jeder Drahtdurchmesser in dem Teilkörper12 (4 ). Der Teilkörper12 enthält jedenfalls mehr als zwei, vorzugsweise viele Drahtgewebelagen11 , die vorzugsweise jeweils vollflächig den gesamten Querschnitt des Teilkörpers12 einnehmen. Die Durchmesser d der in den Drahtgewebelagen11 vorhandenen Drähte19 liegen gemäß4 in einem Drahtdurchmesser-Bereich D, der von einem Minimaldurchmesserdmin bis zu einem Maximaldurchmesserdmax reicht. Die untere Drahtdurchmessergrenzedmin liegt bei etwa 0,1 mm während die Obergrenzedmax bei vorzugsweise höchstens 1 mm liegt. Der Drahtdurchmesserdz des Drahts18 der Zwischenlage15 ist außerhalb dieses Durchmesserbereichs D festgelegt. Vorzugsweise ist der Durchmesserdz des Drahts18 der Zwischenlage15 wenigstens 1,5 mal so groß wie der größte Durchmesserdmax des Durchmesserbereichs D. Entsprechendes gilt für den Draht20 der Decklage16 . - In der Zwischenlage
15 können die Drahtdurchmesser der einzelnen Drähte durchaus variieren. Es gilt jedoch, dass mindestens die den Abstand zwischen den beiden Teilkörpern12 ,14 bestimmenden Drähte, wie z.B. der Draht18 , einen Durchmesserdz außerhalb des Durchmesserbereichs D aufweisen. - Ähnlich sind die Verhältnisse hinsichtlich der Maschenweite m in dem Teilkörper
12 und in der Zwischenlage15 . Die Maschenweite m der Traggewebelagen11 liegt in dem Teilkörper12 in dem Maschenweiten-BereichM der von einer minimalen Maschenweitemmin bis zu einer maximalen Maschenweitemmax reicht. Die minimale Maschenweitemmin liegt im Bereich eines Zehntel Millimeters während die maximale Maschenweitemmax im Bereich eines Millimeters liegt. Die Maschenweitemz der Zwischenlage ist größer als die maximal in dem Teilkörper12 vorkommende Maschenwietemmax , vorzugsweise wenigstens 1,5 mal so groß. - Für den Teilkörper
14 gelten vorzugsweise entsprechende Verhältnisse. Dabei kann sich jedoch die Anzahl der Drahtgewebelagen11 von der Anzahl der Drahtgewebelagen13 in den Teilkörpern12 ,14 unterscheiden. -
5 veranschaulicht den Aufbau des Druckentlastungskörpers10 in einer ausschnittsweisen Explosionsdarstellung. Wie ersichtlich schließen sich an die Zwischenlage15 an beide Flachseiten derselben die Drahtgewebelagen11 und13 der Teilkörper12 und14 an. Diese können, wie schon aus2 ersichtlich, mit unterschiedlichen Drahtstärken hergestellt sein und zudem unterschiedliche Ausrichtungen aufweisen. Neben unterschiedlichen Drahtstärken weisen die einzelnen Lagen der Teilkörper12 und14 jeweils zumindest vorzugsweise unterschiedliche Maschenweitenm auf. Während die einzelnen Lagen der Teilkörper12 ,14 Maschenweiten m aufweisen, die in einem Maschenweitenbereich M liegen, liegt die Maschenweitemz der Zwischenlage15 außerhalb dieses MaschenweitenbereichsM . - In
6 ist die vorzugsweise ungleiche Winkelausrichtung dreier Lagen11 des Teilkörpers12 veranschaulicht. In jeder Lage besteht das Drahtgewebe jeweils aus zueinander parallelen Kett-Drähten und einer Anzahl diese kreuzender paralleler Schuss-Drähte. Obwohl abweichende Formen auch möglich sind, ist der Teilkörper12 im vorliegenden Ausführungsbeispiel rund ausgebildet, so dass die einzelnen Lagen11 bezüglich einer Mittelachse21 Kreisscheiben sind. Um diese Mittelachse21 sind die einzelnen Lagen jeweils um einen Winkelβ gegeneinander verdreht, so dass beispielsweise Schuss-Drähte aufeinanderliegender Lagen11 jeweils um diesen Winkelβ gegeneinander verdreht sind. Es ergibt sich dadurch ein über die Fläche verteiltes und in jeder Kontaktebene unterschiedliches Muster von Berührungspunkten, an denen die einzelnen Lagen im Sinterungsprozess miteinander stofflich verbunden sind. Die Drähte der einen Lage verdecken die Maschen anderer Lagen, so dass sich ein poröser Körper mit vielfach abgewinkelten nicht geraden Durchgangsporen ergibt. -
7 veranschaulicht die Funktion des Druckentlastungskörpers10 bei einer in einem Innenraum22 eines Gehäuses stattfindenden Explosion. In der Gehäusewand23 ist der Druckentlastungskörper10 angeordnet, um einen schnellen Druckausgleich von dem Innenraum22 ausgehend in die Umgebung zu gestatten. - In
7 ist eine solche Explosion24 in der Nähe der Gehäusewand23 veranschaulicht, wobei die sich als sphärischer Verdichtungsstoß ausbreitende Druckwelle25 zu verschiedenen Zeitpunkten durch drei Kreisbögen veranschaulicht ist. Zu einem frühen Zeitpunktt0 trifft die Druckwelle25 auf den Druckentlastungskörper10 . Entsprechend dringen heiße Gase durch den Teilkörper12 und treffen zu dem Zeitpunktt1 auf die Zwischenlage15 . Hier ist erstmals eine großvolumige Querströmung möglich, womit sich der Druckstoß, wie Pfeile26 ,27 andeuten, bezüglich der Mittelachse21 radial nach außen ausbreiten. Die ausgebreitete Druckwelle durchdringt deswegen den zweiten Teilkörper14 auf breiter Front, wie in7 durch die geringere Krümmung des die Druckwelle symbolisierenden Kreisbogenst2 veranschaulicht ist. Damit wird der Druckentlastungskörper auf vergrößerter Fläche durchdrungen. Die Strömung konzentriert sich weniger im mittleren Bereich und der gesamte Strömungswiderstand sinkt. - Ein erfindungsgemäßer Flammenschutzfilter
10 weist zwei aus verschiedenen Drahtgewebelagen11 ,13 bestehende Teilkörper12 ,14 auf, die untereinander durch eine Zwischenlage15 aus besonders grobmaschigem Drahtgewebe verbunden sind. Das grobmaschige Drahtgewebe besteht vorzugsweise aus einem dicken Draht. Sowohl Drahtdurchmesser als auch die Maschenweite dieser Zwischenlage15 sind vorzugsweise deutlich größer als die Maschenweiten und Drahtdurchmesser der für die Teilkörper12 ,14 verwendeten Drähte. - Der erfindungsgemäße Druckentlastungskörper
10 verbindet eine hohe mechanische Stabilität mit hoher Flammendurchschlagssicherheit und zugleich sehr niedrigem Strömungswiderstand. - Bezugszeichenliste
-
- 10
- Druckentlastungskörper/ Flammenschutzfilter
- 11
- Drahtgewebelagen
- 12
- erster Teilkörper
- 13
- Drahtgewebelagen
- 14
- zweiter Teilkörper
- 15
- Zwischenlage
- 16, 17
- Decklagen
- 18
- Draht der Zwischenlage 15
- 19
- Drähte des Teilkörpers 12
- 20
- Draht der Decklage 16
- 21
- Mittelachse
- 22
- Innenraum
- 23
- Gehäusewand
- 24
- Explosion
- 25
- Druckwelle
- 26, 27
- Pfeile
- t0 - t2
- Zeitpunkte der sich ausbreitenden Druckwelle 25
- R
- Durchströmungsrichtung
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102014116149 A1 [0002]
Claims (10)
- Flammenschutzfilter (10), bestehend aus: einer Anzahl von Gewebelagen (11, 13), deren Maschenweiten (m) in einem Maschenweiten-Bereich (M) festgelegt ist, und wenigstens einer Zwischenlage (15), deren Maschenweite (mz) größer als die größte, innerhalb des festgelegten Maschenweitenbereichs (M) liegende Maschenweite (mmax) festgelegt ist.
- Flammenschutzfilter nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Drahtgewebelagen (11, 13) Drähte (19) aufweisen, deren Durchmesser (d) in einem festgelegten Drahtdurchmesser-Bereich (D) liegt. - Flammenschutzfilter nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenlage (15) Drähte (18) mit einem Durchmesser (dz) aufweist, der größer, als der größte innerhalb des Drahtdurchmesser-Bereichs (D) liegende Durchmesser (dmax) ist. - Flammenschutzfilter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschenweite (mz) der Zwischenlage (15) wenigstens 1,5-mal so groß ist, wie die größte, in dem Maschenweiten-Bereich (M) liegende Maschenweite (mmax).
- Flammenschutzfilter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser (dz) der Drähte (18) in der Zwischenlage (15) wenigstens 1,5-mal so groß ist, wie der größte innerhalb des Drahtdurchmesser-Bereichs (D) liegende Durchmesser (dmax).
- Flammenschutzfilter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenlage (15) Querströmungskanäle festlegend ausgebildet ist.
- Flammenschutzfilter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drahtgewebelagen (11, 13) abwechselnd größere und kleinere, innerhalb des Maschenweiten-Bereichs (M) liegende Maschenweiten (m) aufweisen.
- Flammenschutzfilter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drahtgewebelagen (11, 13) abwechselnd größere und kleinere, innerhalb des Drahtdurchmesser-Bereichs (D) liegende Drahtdurchmesser (d) aufweisen.
- Flammenschutzfilter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aufeinanderfolgende Drahtgewebelagen (11, 13) unterschiedliche Orientierungen aufweisen.
- Flammenschutzfilter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drahtgewebelagen (11, 13) und die Zwischenlage (15) miteinander stoffschlüssig verbunden sind.
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