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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Verhütung
von Staubexplosionen in pneumatischen Förderanlagen, Mahlwerken, Bunkern und ähnlichen
Anlagen.
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Es ist bekannt, daß fast alle Materialien, die in kompaktem Zustand
verbrennen, zu Explosionen führen können, wenn sie genügend fein gemahlen sind oder
von Natur aus in staubfeinem Zustand vorliegen, wie beispielsweise Stärke und Futter.
In einigen Ländern hat der Gesetzgeber deshalb vorgeschrieben, zum Schutz staubexplosionsgefährdeter
Anlagen Druckentlastungsflächen vorzusehen. Die bei einer Explosion auftretenden
Druckwellen öffnen die Druckentlastungsflächen. Dadurch wird der - Explosionsdruck
vermindert bzw. abgebaut, und eine -Zerstörung der Anlage durch tZberdruck verhindert
; In England sind bereits Einrichtungen zur Bekämpfung von Staubexplosionen entwickelt
worden, die auf der Erkenntnis basieren, daß zwischen-der Zündung eines brennbaren
Staub-Luft-Gemisches und dem Aufbau eines Drucks von zerstörender Kraft eine meßbare
Zeitspanne liegt. Die vom Entzündungspunkt ausgehende Druckwelle wird von einem
druckempfindlichen Detektor (Membranmeßdose) wahrgenommen. Der Detektor betätigt
einen elektrischen Kontakt, der entsprechende Einrichtungen zur Unterdrückung der
Explosion in Tätigkeit setzt. Es-wird ein Löschmittel eingeblasen, um die Explosionsflamme
zu löschen, - bevor der Druck auf eine unzulässige Höhe ansteigt. Da dieses Verfahren
bei sehr großen Anlagen aufwendig ist, begnügt man sich meistens mit der.. Registrierung
- der Explosion und schaltet die Anlage ab. Eine Explosion wird also nicht verhindert,
sondern es wird nur vermieden, daß z.B. weiteres Material zur Brandstelle transportiert
wird.-Abgesehen davon haben die Detektoren nur eine begrenzte Funktionsfähigkeit,
da sich z B. bei pneumatischen Förderanlagen das Fördermaterial nach einer bestimmten
Betriebszeit an den Membranen festsetzt und diese verkrustet Im Gegensatz zu den
bekannten Verfahren und Vorrichtungen löst die Erfindung die Aufgabe, eine Staubexplosion
bereits in ihrer Entstehung zu erkennen und zu verhindern.
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Für die Entstehung einer Explosion müssen bekanntlich zwei Voraussetzungen
erfüllt werden: 1. Ausreichende Zündenergie (Funke) und 2. Vorliegen eines zündfähigen
Gemisches.
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Wie gefunden- wurde, ist es mit-Hilfe- eines- Foto- -vervielfachers
möglich, Funken bzw. Funkenbildung in geschlossenen - Systemen festzustellen und
auszuwerten.
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Erfindun-gsgemäß. werden nun Staubexplosionen in pneumatischen Förderanlagen,
Mahlwerken und ähnlichen Anlagen dadurch verhütet, daß auftretende Funken von einem
Fotovervielfacher als optische Signale empfangen und in elektrische Impulse umgewandelt
werden, welche die Anlage durch entsprechende nachgeschaltete Einrichtungen automatisch
außer Betrieb setzen.
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Die Erfassung und Auswertung der Funkenbildung hat gegenüber der
Auswertung der Druckwellen den Vorteil, daß sie zeitlich früher erfolgt, so daß
Staubexplosionen bereits vor ihrer Entstehung erkannt und verhindert werden können.
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Der Fotovervielfacher wurde bekanntlich entwickelt, um in Verbindung
mit Szintillatoren
Szintillationen in elektrische Impulse umzusetzen und -zu messen..Die
gesamte Anordnung, bestehend aus Szintillator, Fotoyervielfacher-und einer Meßeinrichtung
(Verstärker und Zählgerät) werden als Szintillationszähler bezeichnet. Szintillationszähler
werden in kernphysikalischen Laboratorien zur Untersuchung -der Strahlung, die in
Teilchenbeschleunigem oder Kernreaktoren erzeugt wird, zur Gamma-Spektroskopie und
zur Überwachung des Strahlungspegels verwendet Der Fotovervielfacher besteht aus
einer Röhre, die neben der Kathode und der Anode noch Dynoden besitzt. Sie haben
die Aufgabe, ein elektrostatisches Feld festzulegen, indem die von der Kathode emittierten
Elektronen beschleunigt werden. Beim Aufprall der beschleunigten Elektronen auf
die einzelnen Dynoden werden Sekundärelektronen emittiert.
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Ihre Anzahl vervielfäl'tigt sich von Dynode zu Dynode. Durch diesen
Lawineneffekt ist es möglich, Licht von geringer Intensität zu verstärken.
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Die weitere verfahrensmäßige Ausgestaltung des Erfindungsgedankens
ist dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Impulse-des Fotovervielfachers
durch einen Vorverstärker verstärkt werden, durch einen Schwellwertfühler und eine
Zeitauswahl nach einer bestimmten einstellbaren. Größe ausgewählt und an ein Gedächtnis
weitergeleitet-werden, von dessen Ausgang über eine Leistungsstufe ein verstärktes-Signal
an ein Relais weitergegeben wird, das als Bindeglied zu der schützengesteuerten
Anlage fungiert.
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Die Dynoden des Fotovervielfachers werden durch ein Hochspannungsnetzgerät
über einen Spannungsteiler mit einer unterteilten Spannung, und Vorver--stärker,
Schwellwertfühler, Zeftauswahl, Gedächtnis -und Leistungsstufe durch ein Netzgerät
mit der erforderlichen Betriebsspannung versorgt.
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Darüber hinaus hat die Erfindung eine Sicherheits- -einrichtung zum
Gegenstand, die sich bevorzugt zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
eignet. Diese Einrichtung ist gekennzeichnet durch einen Fotovervielfacher 1, einen
Vorverstärker 2, einen Schwellwertfühler 3, eine Zeitauswahl 4, ein Gedächtnis 5,
eine Leistungsstufe 6 sowie ein Relais 7, ein - Hochspannungsnetzgerät 8, einen
Spannungsteiler 9 und ein Netzgerät 10.
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Entsprechend den Blockschaltbild (Fig. 1) empfängt der Fotovervielfacher
1 die Lichtsignale bzw.
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Funken. Nach Umwandlung in elektrische Impulse werden diese durch
den Vorverstärker 2 verstärkt.
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- Durch den Schwellwertfühler 3 werden die Impulse des Vorverstärkers
nach ihrer Größe ausgewählt.
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Überschreiten die Impulse eine einstellbare - Größe, so werden sie
weitergegeben zu der Zeitauswahl 4, welche sie nach ihrer zeitlichen Länge auswählt.
Sofern diese Impulse eine einstellbare Zeit überschreiten, werden sie zum Gedächtnis
5 weitergegeben, das -sie speichert. Vom Ausgang des Gedächtnisses 5 wird die Leistungsstufe
6 angesteuert, die ein verstärktes Ausgangssignal an das Relais 7 weitergibt. Das
Relais 7 ist das Bindeglied zur schützengesteuerten Produktionsanlage. Das Hochspannungsnetzgeräts
versorgt den Spannungsteiler 9 mit der erforderlichen Spannung, und ~ der Spannungsteiler
9 versorgt die Dynoden des Fotovervielfachers 1 mit einer unterteilten Spannung.
Das Netzgerät 10 versorgt die Bauteile 2 bis 6 mit der notwendigen Betriebsspannung.
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Für den Einbau des Fotovervielfachers in ein geschlossenes System
11, z. B. Rohrleitungen, sieht die
Erfindung gemäß F i g. 2 weiterhin
vor, daß seitlich ein Blechgehäuse 12 vorgesehen ist, in dem lichtdicht abgckapselt
das Gehäuse 13 für den Fotovervielfacher 14 und den Spannungsteiler angebracht ist,
welches gleichzeitig mit Luftzuführungen 15 und 16 versehen ist, um die Röhre des
Fotovervielfachers staubfrei zu halten.
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Das erfindungsgemäße Verfahren und die dafür vorgeschlagene Einrichtung
haben sich beim Einbau in pneumatische Förderanlagen der Stärkeindustrie bereits
bewährt. Durch rechtzeitige Erfassung und Registrierung von Funken lassen sich auf
diese Weise Staubexplosionen sicher verhüten.