DE19957836B4 - Method and device for damping the pressure surge on flame arresters during detonations - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Dämpfen des Druckstoßes an Flammensperren, insbesondere Bandsicherungen, bei Detonationen eines brennbaren Gas/Luft- und/oder Dampf/Luft-Gemisches in Anlagen-, Behälter- und Rohrleitungssystemen, bei dem die anlaufende Detonationsfront in eine Vielzahl von Teilreaktionsfronten aufgeteilt wird, die unmittelbar anschließend umlenkungsfrei und nahezu laminar der Bandsicherung zum Löschen etwaiger Flammen zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die anlaufende Detonationsfront auf einen bandsicherungsartigen Vorfilter mit spaltähnlichen Kanälen zum Aufteilen der Detonationsfrontgelenkt gelenkt wird, wobei die Spaltweiten der Kanäle deutlich über der Normspaltweite des jeweiligen Gas/Luft- und/oder Dampf/Luft-Gemisches und die Spaltlänge der Kanäle deutlich über denen der Bandsicherung in Abhängigkeit der Art, Temperatur und des Druckes des Gas/Luft- bzw. Dampf/Luft-Gemisches eingestellt werden.Process for damping the pressure surge on flame arresters, in particular tape fuses, in the event of detonations of a combustible gas / air and / or steam / air mixture in plant, container and piping systems, in which the starting detonation front is divided into a plurality of partial reaction fronts which Immediately afterwards deflection-free and almost laminar are fed to the band lock for extinguishing any flames, characterized in that the starting detonation front is directed onto a band fuse-like pre-filter with gap-like channels for dividing the detonation front, the gap widths of the channels being well above the standard gap width of the respective gas / air - And / or steam / air mixture and the gap length of the channels are set significantly above those of the tape fuse depending on the type, temperature and pressure of the gas / air or steam / air mixture.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Dämpfen des Druckstoßes an Flammensperren, insbesondere Bandsicherungen, bei Detonationen eines brennbaren Gas/Luft- und/oder Dampf/Luft-Gemisches in Anlagen-, Behälter- und Rohrleitungssystemen, bei dem die anlaufende Detonationsfront in eine Vielzahl von Teilreaktionsfronten aufgeteilt wird, die unmittelbar anschließend umlenkungsfrei und nahezu laminar der Bandsicherung zum Löschen etwaiger Flammen zugeführt werden.The invention relates to a method for steaming of the pressure surge on flame arresters, especially band fuses, in the event of detonations a flammable gas / air and / or steam / air mixture in plant, Container- and piping systems in which the starting detonation front is divided into a large number of partial reaction fronts, the immediate subsequently deflection-free and almost laminar of the tape backup to delete any Flames fed become.
Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Dämpfen des Druckstoßes an Flammensperren, insbesondere Bandsicherungen, bei Detonationen eines brennbaren Gas/Luft- und/oder Dampf/Luft-Gemisches in Anlagen-, Behälter- und Rohrleitungssystemen, mit in Rohrachsenrichtung liegenden Gehäuseteilen in Durchgangs- und Eckbauform und einer senkrecht zu dieser Achse angeordneten, zwischen den Gehäuseteilen eingespannten trockenen Flammensperre aus mindestens einer Bandsicherung mit oder ohne einen zur Zündquelle hin gerichteten Stoßfang.The invention further relates to a Steaming device of the pressure surge on flame arresters, especially tape fuses, in the event of detonations flammable gas / air and / or steam / air mixture in plant, container and piping systems, with housing parts lying in the direction of the pipe axis in passage and corner design and one perpendicular to this axis arranged, between the housing parts clamped dry flame arrester from at least one band fuse with or without one towards the ignition source directed bumper.
Detonationssicherungen sind Elemente des konstruktiven Explosionsschutzes, die in Behältern, Anlagen und speziell in verbindenden Rohrleitungen, in denen brennbare Gas/Luft-Gemische und/oder Dampf/Luft-Gemische gelagert oder transportiert, die Ausbreitung (Fortpflanzung) detonativ verlaufender Explosionen verhindern sollen. Unter entsprechenden Prozeßbedingungen sowie Konfiguration der Anlagen, insbesondere der Länge der verbindenden Rohrleitungen, entwickeln sich Detonationen aus der Deflagration heraus mit Ausbreitungsgeschwindigkeiten bis zu 3000 m/s und Druckspitzen bis 100 bar.Detonation devices are elements of constructive explosion protection in containers, systems and especially in connecting pipelines, in which flammable gas / air mixtures and / or steam / air mixtures stored or transported, the spread (reproduction) detonatively prevent explosions. Under appropriate process conditions and configuration of the systems, in particular the length of the connecting pipelines, detonations develop from deflagration out with propagation speeds up to 3000 m / s and pressure peaks up to 100 bar.
Die bekanntlich in Detonationssicherungen eingesetzten Flammensperren, deren Wirkung auf dem Prinzip der flammenlöschenden Spalte beruht, müssen deshalb hohen mechanischen und thermischen Belastungen standhalten.The well known used in detonation devices Flame arrestors, their effect on the principle of flame extinguishing Column based therefore withstand high mechanical and thermal loads.
Um diese Belastungen zu reduzieren, setzt der Stand der Technik auf der der Zündquelle zugewandten Seite Konstruktionselemente ein, die die Stoßwelle der Detonationsfront vor dem Auftreffen auf die Flammensperre abschwächt.To reduce these burdens, the state of the art sets on the side facing the ignition source Construction elements that create the shock wave of the detonation front weakens before hitting the flame arrester.
So ist aus der
Aus der
Diese bekannten Lösungen mindern zwar den Druckstoß auf die Bandsicherung, führen jedoch zur Erhöhung der Turbulenzen in der Flammenfront, so dass insbesondere bei ungünstigen Bedingungen, beispielsweise bei einer instabilen Detonation, unerwünschte Druckspitzen entstehen. Des weiteren besteht die Gefahr, dass sich hinter den Einbauten durch Reflexion an der Gehäusewand neue Detonationsfronten aufbauen, deren Druckspitzen unmittelbar auf die Bandsicherung wirken und einen Flammendurchschlag verursachen.These known solutions reduce the pressure surge on the Tape backup, lead however to increase of turbulence in the flame front, so that especially in the case of unfavorable ones Conditions, for example in the case of an unstable detonation, undesirable pressure peaks arise. Furthermore, there is a risk that behind the Built-in new detonation fronts by reflection on the housing wall build up, the pressure peaks of which act directly on the belt securing device and cause flame arrest.
Diese Nachteile versucht die
Eine andere bekannte Lösung des
Standes der Technik (
Die
Alle diese bekannten Lösungen führen infolge ihrer im Strömungsweg befindlichen Einbauten oder durch zusätzliche Leitungen bzw. Reflexionswände zum Umlenken und Aufteilen der Detonationsfront zu hohen Druckverlusten und zu Problemen in der Reproduzierbarkeit im Betriebsverhalten der Armaturen. Zusätzlich erfordern die Einbauten größere Baulängen, wodurch die bekannten Armaturen materialintensiv sind und auch verteuert werden.All of these known solutions result hers in the flow path existing fixtures or through additional lines or reflection walls to Redirecting and dividing the detonation front to high pressure losses and problems in reproducibility in operating behavior of the fittings. additionally the internals require longer lengths, which means the known fittings are material-intensive and also expensive become.
Bei diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art derart zu verbessern, die Bandsicherung mit oder ohne vorheriger Umlenkung der Detonationsfront und weitgehend reflexionslos gleichmäßig unter gleichzeitiger Verkürzung der Baulänge zu beaufschlagen.This is the state of the art The task is based on improving a method and a device of the type mentioned at the outset in such a way that the band safety device is acted on with or without prior deflection of the detonation front and largely without reflection, with a simultaneous shortening of the overall length.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren der eingangs genannten Gattung dadurch gelöst, dass die anlaufende Detonationsfront auf einen bandsicherungsartigen Vorfilter mit spaltähnlichen Kanälen zum Aufteilen der Detonationsfrontgelenkt gelenkt wird, wobei die Spaltweiten der Kanäle deutlich über der Normspaltweite des jeweiligen Gas/Luft- und/oder Dampf/Luft-Gemisches und die Spaltlänge der Kanäle deutlich über denen der Bandsicherung in Abhängigkeit der Art, Temperatur und des Druckes des Gas/Luft- bzw. Dampf/Luft-Gemisches eingestellt werden.This task is accomplished through a process of the type mentioned at the outset in that the approaching detonation front on a band fuse-like pre-filter with gap-like Channels to Splitting the detonation front is steered, the gap widths of the channels well above the standard gap width of the respective gas / air and / or steam / air mixture and the gap length of the channels well above depending on the tape backup the type, temperature and pressure of the gas / air or steam / air mixture can be set.
Es haben sich Spaltweiten der Kanäle von mindestens 10 bis 200, vorzugsweise 80%, größer als die Spaltweite der Bandsicherung und Spaltlängen der Kanäle von mindestens das 1- bis 20-fache, vorzugsweise 6,3-fache der Spaltlänge der Bandsicherung, als vorteilhaft erwiesen.There are gap widths of the channels of at least 10 to 200, preferably 80%, greater than the gap width of the band protection and gap lengths of the channels of at least 1 to 20 times, preferably 6.3 times the gap length of the Tape backup, proven to be beneficial.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass die Teilreaktionsfronten der Detonationsfront in Größe und Richtung gleichmäßig ausgebildet sind.Another preferred embodiment of the inventive method provides that the partial reaction fronts of the detonation front in Size and direction evenly trained are.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Aufteilung der Detonationsfront in Teilreaktionsfronten vor oder nahe der Bandsicherung, so dass die Bandsicherung nahezu laminar über die gesamte Einbaufläche weitgehendst ohne Transversalstöße beaufschlagt wird.In a further advantageous embodiment of the method according to the invention the detonation front is divided into partial reaction fronts in front of or near the tape backup, so the tape backup is almost laminar over the entire installation area largely applied without transverse shocks becomes.
Die Aufgabe wird weiterhin mit einer Vorrichtung der eingangs genannten Gattung dadurch gelöst, dass auf der der Zündquelle zugewandten Seite des Gehäuseteils nahe der Bandsicherung parallel zu dieser ein bandsicherungsartiger Vorfilter angeordnet ist, dessen Spaltweite deutlich über der Normspaltweite des jeweiligen Gas/Luft- und/oder Dampf/Luft-Gemisches und deutlich über der Spaltlänge der Bandsicherung liegt.The task continues with one Device of the type mentioned solved in that on the of the ignition source facing side of the housing part near the tape backup parallel to this a tape backup type Pre-filter is arranged, the gap width significantly above that Standard gap width of the respective gas / air and / or steam / air mixture and clearly above the gap length the tape backup is located.
Nach einem weiteren bevorzugten Merkmal der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt die Spaltweite des Vorfilters mindestens 10 bis 200, vorzugsweise 80%, über der Spaltweite der Bandsicherung.According to another preferred feature of device according to the invention the gap width of the prefilter is at least 10 to 200, preferably 80%, over the gap width of the tape fuse.
Ein weiteres bevorzugtes Merkmal der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass die Spaltlänge des Vorfilters die Spaltlänge der Bandsicherung um mindestens das 1- bis 20-fache, vorzugsweise 6,3-fache, übersteigt.Another preferred feature the device according to the invention stipulates that the gap length of the pre-filter the gap length the tape backup exceeds at least 1 to 20 times, preferably 6.3 times.
Bandsicherung und Vorfilter sind zweckmäßig durch ein sternförmiges Abstandselement beabstandet, wobei in den Raum zwischen Bandsicherung und Vorfilter ein Temperaturfühler hineinragend angeordnet ist.Tape backup and prefilter are expediently by a star-shaped Spacer element spaced, being in the space between tape securing and pre-filter a temperature sensor is arranged protruding.
In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Vorfilter direkt auf der Bandsicherung aufgesetzt angeordnet. Dadurch ist es möglich, die Baulänge der Armatur extrem zu verkürzen.In a further preferred embodiment the device according to the invention the pre-filter is placed directly on the belt fuse. Thereby Is it possible, the overall length to shorten the valve extremely.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Vorfilter dem Stoßfang vor- und/oder nachgeordnet oder in oder am Stoßfang angeordnet.In a further embodiment of the invention is the prefilter of the bumper arranged upstream and / or downstream or in or on the bumper.
Die erfindungsgemäße Lösung zeichnet sich dadurch aus, dass die auf den Vorfilter auftreffende Detonationsfront durch die langen engen Kanäle des Vorfilters in eine Vielzahl von Teilreaktionsfronten unter erheblicher Dämpfung des mechanischen Druckstoßes vereinzelt werden. Über die Grenzschichten der Kanalwände erfolgt ein Entzug der Wärmeenergie, der zu einer Schwächung der Flammenfront führt. Beim Durchströmen dieser Kanäle des Vorfilters werden die Turbulenzen der Teilreaktionsfronten erheblich vermindert. Transversalstöße werden weitgehend unterdrückt, so dass der Detonationsfront die wichtigste Triebkraft entzogen ist.The solution according to the invention is characterized by this from that the detonation front hitting the prefilter through the long narrow channels of the pre-filter into a variety of partial reaction fronts under considerable damping of the mechanical pressure surge be isolated. about the boundary layers of the channel walls heat energy is withdrawn, which leads to a weakening the flame front leads. When flowing through of these channels of the pre-filter, the turbulence of the partial reaction fronts becomes significant reduced. Transversal shocks will be largely suppressed so that the main driver of the detonation front is removed is.
All diese Merkmale führen dazu, dass beim Austreten der Teilreaktionsfronten aus dem Vorfilter eine nahezu laminare Ausbreitung vorliegt.All of these features result in that when the partial reaction fronts emerge from the prefilter, a there is almost laminar spread.
Mit der vorliegenden Erfindung wird es möglich, die aus der Detonation herrührenden Druckstöße ohne Stoßfang oder Reflexionswände bei geringem Druckverlust unter Reduzierung der Baulänge der Armaturen abzubauen.With the present invention it possible those resulting from the detonation Pressure surges without A bumper or reflection walls with low pressure loss while reducing the overall length of the Dismantle fittings.
Weitere Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen.Further details emerge from the following description with reference to the accompanying drawings.
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.The invention is intended to: an embodiment are explained in more detail.
Es zeigen:Show it:
In einer Rohrleitung
sIn dem hier gewählten Beispiel weisen die Bandsicherungen
Bei Detonation eines beispielsweise Äthylen/Luft-Gemisches
bewegt sich die Detonationsfront auf den Vorfilter
In dem hier gewählten Beispiel wurde die Spaltweite
des Vorfilters
In den
Eine weitere Variante einer Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
stellt die
- 11
- Rohrleitungpipeline
- 22
- Vorrichtungcontraption
- 33
-
Flansch
an
1 Flange on1 - 44
- Gehäuseteilhousing part
- 55
- Gehäuseteilhousing part
- 6 6
- Bandsicherungtape backup
- 77
- Flammensperreflame arrester
- 88th
- Abstandselementspacer
- 99
- Vorfilterprefilter
- 1010
- Abstandselementspacer
- 1111
- StoßfangA bumper
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