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Die
Erfindung betrifft eine Explosionsdruckentlastungseinrichtung mit
einer Wandung und einem die Wandung festlegenden Gerüst.
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Explosionsdruckentlastungseinrichtungen dienen
dazu, im Falle einer Explosion in einem Behälter, an dem die Explosionsdruckentlastungseinrichtung
befestigt ist, die Druckwelle allenfalls stark geschwächt entweichen
zu lassen und eine Flammenfront und ggf. Stäube zurückzuhalten sowie Verbrennungsgase
abzukühlen.
Hierfür
weist eine aus der Druckschrift
DE 38 22 012 C2 bekannte Druckentlastungseinrichtung
eine Wandung auf, die aus einer wellenartig ausgeformten mehrlagigen
Schicht aus Edelmetall oder vergleichbaren Materialien aufgebaut
ist, so dass ein freies Abströmen
der den Behälter
verlassenden Expansions- und Verbrennungsgase nicht oder nur unwesentlich
behindert wird. Die Wandung der bekannten Explosionsentlastungseinrichtung
ist siebartig mit zahlreichen Löchern
durchsetzt, durch welche die radial abströmenden Verbrennungsgase etwa
im rechten Winkel hindurch treten. Zwischen den einzelnen Edelmetallschichten oder
Edelstahlschichten ist Glas-, Steinwolle oder Keramikwolle bzw.
ein vergleichbares Material angeordnet.
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Bei
bekannten Explosionsdruckentlastungseinrichtungen werden derartige
Wandungen bislang durch ein Gerüst
gehalten, das die Wandung fest in sich aufnimmt und aus miteinander
verschweißten Profilteilen
besteht. Im Falle eines von der Explosionsdruckentlastungseinrichtung
aufgenommenen Druckentlastungsereignisses wird die Wandung häufig durch
die austretenden Verbrennungs- und Expansionsgase sowie Stäube verstopft,
so dass die Druckentlastungseinrichtung nicht noch einmal zur Verhinderung
des Austritts einer Explosion verwendet werden kann. Eine Sicherheit
gegenüber
dem Austritt von Ex plosionen kann somit lediglich durch die Neubeschaffung
einer Explosionsdruckentlastungseinrichtung erlangt werden. Dies
ist für
den Anwender mit erheblichen Kosten verbunden.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht demnach darin, eine Explosionsdruckentlastungseinrichtung
zu schaffen, die eine für
den Anwender kostengünstige
Lösung
des Ersatzes der Explosionsdruckentlastungseinrichtung bietet und zugleich
sicher die Ausbreitung von Explosionen verhindert.
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Die
Aufgabe wird durch eine Explosionsdruckentlastungseinrichtung gelöst, deren
Gerüst
aus einem Bodenelement, einem Deckelelement und mindestens zwei
zwischen Bodenelement und Deckelelement angeordneten Streben zusammengesetzt
ist, wobei Bodenelement oder Deckelelement mindestens eine Nut und
jeweils mindestens zwei Aufnahmeöffnungen
aufweisen, wobei die Wandung in der mindestens einen Nut (Einfassung)
angeordnet ist und die mindestens zwei Streben an der Außenseite
der Wandung in den Aufnahmeöffnungen eingesteckt
und lösbar
befestigt sind.
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Der
Vorteil der erfindungsgemäßen Explosionsdruckentlastungseinrichtung
besteht darin, dass durch den modularen Aufbau des Gerüsts und
die lösbare
Verbindung der Gerüstteile
ein einfacher Austausch der durch ein Druckentlastungsereignis in Mitleidenschaft
gezogenen Wandung und/oder einzelner Teile des Gerüsts, zum
Beispiel einer Strebe, nach einem Explosionsdruckentlastungsereignisses möglich ist.
Hierdurch kann der Anwender derartiger Explosionsentlastungseinrichtungen
Kosten sparen, da nicht in jedem Fall die gesamte Explosionsdruckentlastungseinrichtung
ausgetauscht werden muss und/oder die Wandung gereinigt, wieder
in das Gerüst
eingesetzt und benutzt werden kann. Der modulare Aufbau der Explosionsdruckentlastungseinrichtung
beeinträchtig
hierbei nicht deren Sicherheit sondern es wird zusätzlich eine
Erhöhung
der Steifigkeit des Gerüsts
erreicht. Die erfindungsgemäße Steckkonstruktion mit
der lösbaren
Verbindung der Elemente erlaubt zudem eine kostengünstigere
Herstellung des Gerüsts,
da einfache Profilelemente verwendet werden können.
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In
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind
die mindestens zwei Streben an dem Bodenelement und/oder dem Deckelelement
durch Verschrauben lösbar
befestigt. In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel wird für diese
Verbindung eine lediglich mit Spezialwerkzeug zugängliche Schraubverbindung
verwendet, die bei der Verwendung in zugänglichen Anlagen eine zusätzliche
Sicherheit bietet, da diese nicht ohne Weiteres gelöst werden
kann. In einem weiteren Ausführungsbeispiel können die
mindestens zwei Streben und das Bodenelement und/oder das Deckelelement
auch mittels eines Bolzens verstiftet werden.
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In
einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel
kann zusätzlich
zu der Verschraubung oder Verstiftung oder alternativ ein bis zu
einer bestimmten Temperatur (beispielsweise 200°C) stabiler Kleber zur Befestigung
der Streben an Bodenelement und/oder Deckelelement verwendet werden,
dessen Vernetzung bei der Erwärmung über die
bestimmte Temperatur zerstört
wird. Oberhalb der bestimmten Temperatur ist somit die Verbindung
lösbar.
Derartige Kleber sind beispielsweise anaerobe Kleber, bei denen
die Substanzen, die die Vernetzung des Klebers bewirken, verkapselt
in dem Klebstoff enthalten sind, so dass die Vernetzung des Klebstoffs
erst bei Druckbelastung (z.B. beim Verschrauben) eintritt.
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Besonders
bevorzugt für
die Anwendung bei rohrförmigen
Behältern
sind das Bodenelement und das Deckelelement jeweils im Wesentlichen
kreisringförmig
ausgebildet und entsprechend die Explosionsdruckentlastungseinrichtung
im Wesentlichen zylinderförmig
gestaltet. Es ist jedoch auch die Verwendung anderer Formen, beispielsweise
einer Quaderform oder der Form eines fünfseitigen Prismas, für die Explosionsdruckentlastungseinrichtung
denkbar. Das Boden element und das Deckelelement weisen in diesem
Fall die entsprechende Grundform (bspw. Rechteck oder Fünfeck) auf,
die als Ringform ausgebildet ist.
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Geeignete
Streben weisen im Wesentlichen eine Vierkantform auf. Vorzugsweise
sind die Streben aus zwei ineinander gesteckten, U-förmigen Profilen
zusammengesetzt, die vorzugsweise miteinander vernietet sind. Hierbei
sind die U-Profile vorzugsweise so ineinander gesteckt, dass die
Schenkel der U-Profile aneinander liegen und die Profile zusammen
einen im Querschnitt rechteckigen Hohlraum zwischen sich ausbilden.
Die Konstruktion aus zwei U-Profilen erweist sich als besonders
steif.
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In
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel bilden
das Bodenelement und das Deckelelement an jeweils gegenüberliegenden
Bereichen ihres Umfangs unten bzw. oben verschlossene quaderförmige Öffnungen
aus, in welche die Streben eingesteckt werden können. Hierfür ist der Querschnitt der Aufnahmeöffnungen
lediglich etwas größer als
die Querschnittsfläche
der jeweiligen Strebe. Die Aufnahmeöffnungen werden durch am Boden-
bzw. Deckelelement angeordnete Wände
gebildet, welche mindestens zwei durchgehende Öffnungen (z.B. in der Form von
Bohrungen) aufweisen, die gegenüberliegend angeordnet
sind. Die Achse dieser Öffnungen
verläuft
dabei im Wesentlichen senkrecht zur Längsrichtung der in die Aufnahmeöffnung einzusetzenden Strebe.
Die Streben weisen an ihren Enden, in dem Bereich, in dem diese
in die entsprechende Aufnahmeöffnung
eingesetzt werden, je eine ebenfalls im Wesentlichen senkrecht zur
Längsrichtung
der Streben verlaufende, durchgehende Öffnung (z.B. in der Form einer
Bohrung) auf. Beim Einstecken der Strebe in die Aufnahmeöffnung sind
die Öffnungen
in den Wänden
der Aufnahmeöffnung
und der Strebe so zueinander angeordnet, dass die Öffnungen
in den Wänden
der Aufnahmeöffnungen
und in der Strebe insgesamt eine durchgehende Öffnung ausbilden und die Achsen
der Öffnungen
etwa übereinander
liegen. Als eine einfache Lösung
zur Realisierung einer lösbaren
Befestigung kann beispielsweise eine Schraube als ein Befestigungselement
in dieser durchgehenden Öffnung
angeordnet werden.
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Als
ein erstes Mittel zur Druckentlastung ist an der dem Deckelelement
abgewandten Stirnfläche des
Bodenelements eine Berstscheibe angeordnet. Besonders bevorzugt
ist diese Berstscheibe an der Stirnseite des Bodenelements mittels
Punktschweißverbindungen
befestigt. Die Berstscheibe ermöglicht eine
Druckentlastung noch vor Eintreten der Verbrennungs- und Expansionsgase
in die Explosionsdruckentlastungseinrichtung, welche durch die mechanische
Wechselwirkung zwischen der Front mit dem sprunghaften Druckanstieg
und dem Material der Berstscheibe bewirkt wird.
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In
einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel
weist jede Strebe zwischen den Öffnungen für das Befestigungselement
mindestens eine weitere, im Wesentlichen quer zur Längsrichtung
der Strebe verlaufende, durchgehende Öffnung (z.B. in Form einer
Bohrung) auf, in der ein Halteelement angeordnet ist. Dieses Halteelement
ist für
eine zylindrische Explosionsdruckentlastungseinrichtung vorzugsweise
ringförmig
ausgebildet. Das ringförmige
Halteelement wird vorzugsweise durch ein Flachprofil gebildet, das
im Wesentlichen senkrecht zur Längsrichtung
der Streben verläuft
und dem Gerüst
im Falle eines Druckentlastungsereignisses zusätzliche Stabilität gibt und
das Ausbauchen der innerhalb des Halteelements angeordneten Wandung
verhindert.
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Weitere
Ziele, Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben
sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und den zugehörigen Figuren.
Alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale bilden
für sich
oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung,
unabhängig
von ihrer Zusammenfassung in einzelnen Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
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Es
zeigen schematisch:
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1 eine
erfindungsgemäße Explosionsdruckentlastungseinrichtung
in einer perspektivischen Ansicht von der Seite,
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2 und 3 Ausschnitte
aus der Ansicht in 1 im Bereich des Bodenelements
bzw. des Deckelelements ohne Wandung,
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4 einen
Querschnitt durch das Gerüst der
Explosionsdruckentlastungseinrichtung gemäß 1 und
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5 und 6 jeweils
Ausschnitte aus diesem Querschnitt im Bereich des Bodenelements bzw.
Deckelelements
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Die
in
1 dargestellte im Wesentlichen zylindrische Explosionsdruckentlastungseinrichtung weist
ein Gerüst
1 mit
einem Bodenelement
2, das an seinem unteren Ende angeordnet
ist, und einem an dem oberen Ende des Gerüsts
1 angeordneten
Deckelelement
3 auf. Das Bodenelement
2 und das
Deckelelement
3 sind jeweils im Wesentlichen ringförmig ausgebildet.
Zwischen dem Bodenelement
2 und dem Deckelelement
3 sind
in Richtung der Längsachse
des Zylinders fünf
Streben
5 angeordnet, welche in Aufnahmeöffnungen
7 des
Bodenelements und Aufnahmeöffnungen
8 des
Deckelelements angeordnet sind. In weiteren Ausführungsbeispielen kann die Explosionsdruckentlastungseinrichtung
auch lediglich zwei, drei oder vier bzw. mehr als fünf Streben
5 aufweisen,
die in gleichen Abständen über den
Umfang von Bodenelement
2 bzw. Deckelelement
3 verteilt
angeordnet sind. Innerhalb der Streben
5 und eingefasst
durch Bodenelement
2 und Deckelement
3 ist eine
Wandung (Packung)
4 angeordnet, die beispielsweise den
in
DE 38 22 012 C2 beschriebenen Aufbau
aufweisen kann. Die in dieser Druckschrift enthaltene Offenbarung
wird hiermit in diese Beschreibung aufgenommen. Die Streben
5 verlaufen entlang
der äußeren Mantelfläche der
Wandung
4.
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Die
Wandung 4 ist in einer bevorzugten Ausführungsform auf einem in 1 nicht
dargestellten kreisförmigen
Ring aus Keramikvlies angeordnet, die auf den Boden der Nut 28 des
Bodenelements 2 aufgelegt ist. Dieses Vlies dient zusätzlich zur
Aufnahme der Energie der Explosion und wird durch das Bodenelement 2 eingefasst.
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In
einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel
liegt auf der Stirnfläche
der Wandung 4 im Bereich des Deckelelements 3 ein
weiterer kreisförmiger
Ring aus Keramikvlies auf. Auf diesem Vliesring ist eine kreisförmige Scheibe
aus dem Material der Wandung (Packung) 4 angeordnet. Diese
Wandungsscheibe wird durch ein kreisförmiges metallisches Gitter 6 abgedeckt.
Vliesring, Wandungsscheibe und Gitter 6 werden durch das
Deckelelement 3 eingefasst. Durch diesen Aufbau wird der
Austritt der Explosion auch im Bereich der Längsrichtung der Explosionsdruckentlastungseinrichtung
verhindert. Hierbei kann der Vliesring in einem weiteren Ausführungsbeispiel
auch weggelassen werden.
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In
etwa mittig in Längsrichtung
der Streben 5 weisen diese jeweils eine durchgehende Öffnung 10 auf,
deren Achse in einer Richtung quer zur Längsrichtung der Streben bzw.
zur Längsachse
des Zylinders verläuft.
In diesen Öffnungen 10 ist
ein ringförmiges
Flachprofil als Halteelement (Haltering) 11 angeordnet.
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Das
Bodenelement 2 weist einen flanschartigen Abschnitt mit
einer Stirnfläche 21 auf,
die an der dem Deckelelement 3 gegenüber liegenden Seite des Bodenelements 2 angeordnet
ist und an welcher mittels Punktschweißen eine nicht dargestellte
Berstscheibe angeheftet ist. Die Stirnfläche 21 wird mittels der
in Richtung der Längsachse
der Explosionsdruckentlastungseinrichtung verlaufenden Öffnungen (z.B.
in Form von Bohrungen) 22, beispielsweise mittels Ver schrauben,
an einem ebenfalls nicht dargestellten Behälter befestigt, der Ausgangspunkt
einer Explosion sein kann. Hierbei kann zwischen der Berstscheibe
und dem Behälter
eine ringförmige Dichtung
vorgesehen sein.
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An
den ersten flanschartigen Abschnitt mit der Stirnfläche 21 schließt sich
ein im Wesentlichen erster zylindrischer Abschnitt 24 des
Bodenelements 2 und an diesen ein zweiter flanschartiger
Abschnitt 25 an, welcher radial von der Wandung 4 nach
außen gerichtete
Ausformungen 26 aufweist. An dem flanschartigen Abschnitt 25 ist
in Richtung des Deckelelements 3 ein zweiter zylindrischer
Abschnitt 27 angeordnet, welcher eine ringförmig verlaufende
Nut 28 zur Aufnahme bzw. Einfassung der Wandung 4 aufweist.
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Im
Bereich einer jeden Ausformung 26 sind an der Außenfläche des
zylindrischen Abschnitts 27 drei Wandelemente 29a, 29b angeordnet,
welche zusammen mit der außen
liegenden Wand der Nut 28 des zylindrischen Abschnitts 27 die
Aufnahmeöffnungen 7 ausbilden.
Die im Wesentlichen plattenförmigen,
radial verlaufenden Wandelemente 29a und das im Wesentlichen
tangential verlaufende Wandelement 29b bilden die im Wesentlichen
quaderförmigen Aufnahmeöffnungen 7 zur
Anordnung der Strebe 5.
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Jedes
Wandelement 29a ist mit einer quer zur Längsrichtung
der Strebe 5 bzw. zur Längsachse der
Explosionsdruckentlastungseinrichtung verlaufenden, durchgehenden Öffnung 29c versehen.
Ferner weist die Längsstrebe 5 an
ihrem Ende ebenfalls eine durchgehende, in Richtung quer zur Längsrichtung
verlaufende Öffnung 5a auf,
die beim Einstecken der Strebe 5 in die Aufnahmeöffnung 7 zusammen
mit den Öffnungen 29c eine
durchgehende Öffnung
ausbilden. In jeder dieser durchgehenden Öffnungen 5a, 29c ist
eine Schraube 13 angeordnet, welche mittels einer mit dieser
verschraubten Mutter 14 festgelegt wird.
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Der
in 3 abgebildete Ausschnitt der perspektivischen
Seitenansicht gemäß 1 zeigt
einen Ausschnitt des Deckelelements 3. Das Deckelelement 3 weist
ebenfalls einen flanschartigen Abschnitt mit einer Stirnfläche 32 auf,
welche analog zu dem flanschartigen Abschnitt 25 des Bodenelements 2 radial
verlaufende Ausformungen 33 aufweist. An den flanschartigen
Abschnitt schließt
sich in Richtung des Bodenelements 2 ein zylindrischer
Abschnitt 35 an. Der zylindrische Abschnitt 35 des
Deckelelements 3 bildet eine in Richtung der Längsachse
verlaufende, ringförmige
Anlagefläche
für die
Wandung 4, so dass diese durch das Deckelement 3 eingefasst wird.
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Analog
zum Bodenelement 2 weist auch das Deckelelement 3 im
Bereich jeder Ausformung 33 zwei radial verlaufende Wandelemente 39a und
jeweils ein tangential verlaufendes Wandelement 29b auf,
welche zusammen mit dem zylindrischen Abschnitt 35 die
Aufnahmeöffnungen 8 ausbilden.
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Auf
der Seite der Stirnfläche 32 des
flanschartigen Abschnitts des Deckelelements 3 ist im Bereich
jeder Ausformungen 33 jeweils eine radial verlaufende Strebe 41 angeordnet,
die im Bereich der Längsachse
der Explosionsdruckentlastungseinrichtung an ihren Enden durch ein
Mittelelement 42 aus zwei miteinander verbundenen kreisförmigen Platten
miteinander verbunden sind. Diese Streben 41 dienen zur
Verhinderung einer Ausbauchung der im Deckelelement 3 angeordneten
Wandung.
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Analog
zum Bodenelement 2 sind die Streben 5 auch in
den jeweiligen Aufnahmeöffnungen 8 des
Deckelelements 3 mittels je einer Schraube 13, welche
durch die entsprechenden Öffnungen 39c bzw. 5b verläuft, und
Mutter 14 befestigt.
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Die
Strebe 5 besteht aus jeweils zwei ineinander angeordneten
U-Profilen, die im Bereich der Schenkel des U-Profils an Nietverbindungsbereichen 43 miteinander
vernietet sind.
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Die
erfindungsgemäße Explosionsdruckentlastungseinrichtung
weist ein gegenüber
dem Stand der Technik im Gewicht reduziertes Gerüst mit einer höheren Steifigkeit
auf, welches modular aufgebaut ist und trotzdem die erforderliche
Sicherheit gegen das Entweichen einer Flammenfront bietet.
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- 1
- Gerüst
- 2
- Bodenelement
- 3
- Deckelelement
- 4
- Wandung
- 5
- Längsstrebe
- 5a,
5b
- Öffnung der
Strebe 5
- 6
- Gitter
- 7
- Aufnahmeöffnung für Strebe 5 an
Bodenelement 2
- 8
- Aufnahmeöffnung für Strebe 5 an
Deckelelement 3
- 10
- Öffnung in
Strebe 5 zur Aufnahme des Halterings 11
- 11
- Haltering
- 13
- Schraube
- 14
- Mutter
- 21
- Stirnfläche des
Bodenelements
- 22
- Öffnung in
Stirnfläche 21
- 24
- erster
zylindrischer Abschnitt des Bodenelements 2
- 25
- flanschartiger
Abschnitt des Bodenelements 2
- 26
- radial
verlaufende Ausformung
- 27
- zweiter
zylindrischer Abschnitt des Bodenelements 2
- 28
- Nut
- 29a
- radial
verlaufendes Wandelement
- 29b
- tangential
verlaufendes Wandelement
- 29c
- Öffnung
- 32
- Stirnfläche des
Deckelelements 3
- 33
- radial
verlaufende Ausformung
- 35
- zylindrischer
Abschnitt des Deckelelements 3
- 39a
- radial
verlaufendes Wandelement
- 39b
- tangential
verlaufendes Wandelement
- 39c
- Öffnung
- 41
- radial
verlaufende Strebe
- 42
- Mittelelement
- 43
- Nietverbindungsbereich