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Flammenrückschlagsicherung Die Erfindung betrifft eine Flammenrückschlagsicherung
mit Flammensperre und mit vom Flammenrückschlag durch einen Wärmefühler gesteuerten
Absperrventil.
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Bei Azetylenentwicklern sind allgemein Wasservorlagen in Gebrauch,
um einen Flammenrückschlag vom Schweiß- oder Schneidbrenner in den Azetylenentwickler
zu unterbinden. Solche Wasservorlagen bedürfen einer stetigen Wartung hinsichtlich
ihres Wasserinhaltes. Sie haben ferner den Nachteil, daß das Azetylengas beim Durchgang
durch die Wasservorlage Feuchtigkeit aufnimmt, die sich bekanntlich nachteilig auf
das Schweiß- oder Schneidgut auswirkt.
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Man hat deshalb schon sogenannte Trockenvorlagen vorgeschlagen, bei
welchen die rückschlagende Flamme auf eine poröse gasdurchlässige Masse trifft,
die ihr den weiteren Weg zum Entwickler versperrt. Als poröse Masse werden keramische
Körper oder Pulver oder neuerdings auch Sintermetallkörper verwendet. Keramische
Festkörper unterliegen der Bruchgefahr, insbesondere durch die Explosionsdruckwelle
des Flammenrückschlages, die letzteren erhitzen sich und können in erhitztem Zustand
das vom Entwickler zuströmende Azetylen zum Zerfall und zur Explosion bringen. Man
hat daher vor die poröse Masse Berstsicherungen gelegt, welche den Druck des Flammenrückschlages
von der porösen Masse ablenken sollen, oder man hat zwischen Entwickler und poröse
Masse Ventile eingesetzt, die den weiteren Gaszustrom absperren und durch die Druckwelle
des Flammenrückschlages geschlossen werden. Solche Trockensicherungen haben sich
aber an Stelle der Wasservorlage nicht allgemein einführen können, weil ihre Sicherheit
gegen den Flammenrückschlag noch nicht vollkommen ist. Da nämlich die in die Trockensicherungen
eingebauten Ventile auf die Druckwelle des Flammenrückschlages ansprechen, versagen
sie bei schleichendem Flammenrückschlag ohne Explosionscharakter, bei welchem die
Flamme an der porösen Masse stehenbleibt und sie erhitzt. Damit ist aber die Möglichkeit
einer Beschädigung der Sperre und einer Entzündung des zuströmenden Azetylens gegeben.
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Es wurde ferner bereits eine Flammenrückschlagsicherung mit Flammensperre
und mit vom Flammenrückschlag durch ein wärmeempfindliches Steuermittel gesteuertem
Absperrventil vorgeschlagen, bei der das wärmeempfindliche Steuermittel, d. h. der
Wärmefühler, aus Bi-Metall besteht.
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Die Anordnung der Wärmefühler und die Ausbildung der Flammenrückschlagsicherung
sind jedoch nachteilig. So ist bei der zuvor erwähnten Vorrichtung das Absperrventil
direkt mit dem Bi-Metallteil verbunden. Das Absperrventil ist, in Strömungsrichtung
gesehen, hinter der Flammensperre angeordnet, also in dem Raum, in dem bei einem
schleichenden Flammenrückschlag eine besonders hohe Erwärmung vorhanden ist. Diese
Anordnung hat den Nachteil, daß trotz geschlossenen Absperrventils ständig aus der
vom Entwickler kommenden Leitung Azetylen durch die Flammensperre hindurchströmen
kann, da das dort ebenfalls angeordnete Rückschlagventil nur bei einem explosionsartigen
Flammenrückschlag, nicht aber bei einem schleichenden Flammenrückschlag, schließt.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die oben beschriebenen
Nachteile bekannter Flammenrückschlagsicherungen zu vermeiden. Zur Lösung des Problems
wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der Wärmefühler, in Rückschlagrichtung gesehen,
vor und das Absperrventil hinter der Flammensperre angeordnet ist.
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Die Anordnung von Wärmefühler und Absperrventil nach der Erfindung
hat den Vorteil, daß unabhängig davon, ob ein schleichender oder ein explosionsartiger
Flammenrückschlag auftritt, das Absperrventil geschlossen und damit ein Durchtritt
von Azetylen durch die Flammensperre verhindert wird.
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Hinsichtlich der Ausbildung des Wärmefühlers wird in vorteilhafter
Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, daß der Wärmefühler aus einem feststehenden
Metallrohr besteht, dessen thermische Längsdehnung mittels einer im Metallrohr befestigten,
einen gegenüber dem des Metallrohres kleinen Ausdehnungskoeffizienten aufweisenden
Stange und einerHebelübersetzung auf dasAbsperrventil im öffnenden oder schließenden
Sinn übertragen wird.
Durch die Ausbildung der Flammenrückschlagsicherung
nach der Erfindung wird sogar ein Reduzieren des Azetylenzuflusses in den Raum des
nach dem Brenner abströmenden Gases bei ansteigender Temperatur erreicht. Des weiteren
erlaubt diese Konstruktion, das Absperrventil für das Azetylen zugleich als Sperrventil
gegen schleichenden Sauerstoff auszubilden, der vom Brenner in die Trockensicherung
eintritt.
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Die Zeichnung stellt in F i g. 1 schematisch ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung und in F i g. 2 ein Beispiel einer konstruktiven Ausführung dar.
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Das Gaszuführungsrohr 1 ist durch eine Trennwand 2, in welche eine
Sintermetallplatte 3 und ein temperaturempfindliches Organ 4 eingebaut sind,
unterteilt in einen Raum 5 des vom Entwickler zur Sicherung strömenden Gases und
in einen Raum 6 des nach dem Brenner abströmenden Gases, das durch die Sintermetallplatte
hindurchdiffundiert. In den ersten Raum ist vor der Sintermetallplatte eine Kammer
7 mit einer Öffnung 8 eingebaut, durch welche das vom Entwickler kommende Gas in
die Kammer eintritt. Die Öffnung ist als Sitz für den Ventilschließkörper 9 ausgebildet,
der unter Federdruck steht und mit einer Rast 9a versehen ist. In diese Rast greift
in der Offenstellung eine Klinke 10 ein, die den Schließkörper in Offenstellung
hält. Die Klinke 10 ist starr mit einem Winkelhebel 11 verbunden, der um die Achse
12 drehbar ist. An dem der Klinke entgegengesetzten Ende des Hebels 11 ist ein Stab
13 aus einem Metall mit kleinem Wärmekoeffizienten angelenkt, der mit dem wärmeempfindlichen
Organ 4 verbunden ist. Im Ausführungsbeispiel der F i g. 1 besteht dieses wärmeempfindliche
Organ aus einem rohrförmigen Wärmefühler aus Messing, in dessen Boden der Stab 13
befestigt ist. Bei einem explosiven oder schleichenden Flammenrückschlag steht vor
der Sintermetallplatte 3 eine Flamme, welche den Wärmefühler 4 erhitzt und in die
Länge dehnt. Der Stab 13 verändert seine Länge bei der Temperaturerhöhung nicht;
sondern dreht den Hebel 11, wodurch die Klinke 10 ausrastet und das Federventil
9 sich schließt. Damit wird die Gaszufuhr zu der Sintermetallplatte 3 gesperrt,
bevor sich diese Platte unzulässig erwärmen und den Azetylenzerfall oder eine Zündung
des Gases im Raum 5 herbeiführen kann.
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Die F i g. 2 zeigt ein Beispiel der konstruktiven Durchführung des
Erfindergedankens mit zusätzlichen Vorrichtungen.
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In einem Gehäuse 14 ist das Zuleitungsrohr 15 vom Azetylenentwickler
eingeführt, das in eine Vorkammer 16 mündet. Diese Vorkammer enthält in bekannter
Weise eine Filterfüllung 16a und dient gleichzeitig zur Kondensation der im Azetylengas
enthaltenen Feuchtigkeit. Durch den Kanal 17 strömt das Azetylen über die
Ventilöffnung 8 in die Kammer 7 und zu der Außenfläche des Sintermetall-Hohlzylinders
3. Es diffundiert durch den Hohlzylinder und erreicht das Rohrstück 18, an welches
die Brenngasleitung zum Brenner angeschlossen ist. In das Innere des Sintermetallhohlzylinders
ragt der einseitig geschlossene Messingzylinder 4 mit dem axial angeordneten, thermisch
nicht dehnbaren Stab 13, dessen freies Ende an dem einen Arm eines zweiarmigen Winkelhebels
19 anliegt. Der andere Arm des Winkelhebels berührt einen einarmigen Hebel 20, der
um den Drehpunkt an der Kammerwand schwenkbar ist. Das freie Ende des Hebels 21
liegt am Ende der Ventilstange 22, die, gegen die Wirkung einer Feder 23 verschiebbar,
durch die Wand der Kammer 7 und das Gehäuse 14 gasdicht hindurchgeführt ist. Die
Stellung des äußeren Endes der Ventilstange dient als Anzeige dafür, ob das Ventil
offen oder geschlossen ist. Das Ventil ist als Doppelventil ausgebildet. Auf der
Ventilstange 22 sitzt eine Schließplatte 24, die bei erhöhtem Druck in der Kammer
7 unter noch zu erörternden Umständen auf den ringförmigen Ventilsitz 25 gedrückt
wird. Dieser Fall tritt auch ohne Flammenrückschlag ein, wenn der Azetylendruck
vom Entwickler her geringer ist als der Druck im Rohrstück 18 und in der Zuleitung
zum Brenner. Es besteht dann bekanntlich die Gefahr, daß Sauerstoff aus dem Brenner
in die Trockenvorlage und weiterhin in die Azetylenzuleitung 15 strömt und dort
ein explosives Azetylen-Sauerstoff-Gemisch bildet. Um das zu verhindern, ist bereits
der Einbau von Rückschlagventilen bekannt. Die Schließplatte 24 und der Ventilsitzring
25 erfüllen die Funktion eines Rüchschlagventils beim Eindringen schleichenden Sauerstoffs
in die Trockenvorlage. Der Sitzring 25 ist in eine gasdichte, elastisch dehnbare
Membran 26 eingesetzt.
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Erfolgt ein explosiver Flammenrückschlag vom Brenner her oder auch
nur ein langsames Rückzünden in der Brenngasleitung, so bleibt in dem Sintermetallzylinder
3 eine Flamme stehen, welche den Messingzylinder 4 erhitzt und in die Länge dehnt.
Diese Längsdehnung wird über die thermisch nicht dehnbare Stange 13, die mit dem
Boden des Messingzylinders 4 verbunden ist, den Winkelhebel 19 und den einarmigen
Hebel 21 vergrößert auf die Ventilstange 22 übertragen. Dabei wird nicht nur die
Schließplatte 24 auf den Sitzring 25, sondern auch der Sitzring auf den Ring 27
gedrückt, wodurch die Azetylenzuleitung durch den Kanal 17 gesperrt wird.
Damit erlischt die im Sintermetallzylinder 3 brennende Rückschlagflamme. Der sich
abkühlende Messingzylinder 4 verkürzt sich wieder, wodurch das Doppelventil in zwei
nacheinander liegenden Zeitpunkten geöffnet wird. Zunächst hebt sich der Sitzring
25 vom Ring 27 und später die Schließplatte 24 vom Sitzring 25.
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Die so ausgeführte trockene Flammenrückschlagsicherung verhindert
also nicht nur den Eintritt schleichenden Sauerstoffs in die Azetylenzuleitung zu
der Vorlage, sondern sie löscht auch sowohl den explosiven als auch den langsamen
Flammenrückschlag.