DE2020062A1

DE2020062A1 - Explosions-Entlastungsventil

Info

Publication number: DE2020062A1
Application number: DE19702020062
Authority: DE
Inventors: Eduard Gruenwald; Tuymer Walter J
Original assignee: Hoerbiger Ventilwerke GmbH and Co KG
Current assignee: Hoerbiger Ventilwerke GmbH and Co KG
Priority date: 1970-02-13
Filing date: 1970-04-24
Publication date: 1971-08-19
Also published as: BE762628A; JPS5334262B1; SU385462A3; SE365577B; BR7100978D0; ES172863Y; DK122189B; CS150650B2; GB1334165A; FR2078576A5; DE2020062C3; ES172863U; AT311129B; CH521534A; NL7101857A; NL163301B; FI54968C; US3661295A; YU34162B; NO129869B

Description

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Patents.., ZÜa

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HOERBIGER VENTILWERKE AKTIMGESELISGHAPT, Wien

Explosions-Entlastungsventil

Die Erfindung bezieht sich auf ein Explosions-Entlastungsventil für geschlossene Räume, insbesondere für den Kurbelkasten von Verbrennungsmotoren, mit einem in eine Begrenzungswand des zu schützenden Raumes eingebauten Ventilsitz, einer mit dem Ventilsitz zusammenarbeitenden federbelasteten Verschlußplatte und einer in den durch den Ventilsitz hindurchführenden Gasweg eingebauten Flammenschranke, die aus einem eine Vielzahl kleiner Durchtrittsöffnungen aufweisenden Gebilde besteht.

Es ist bereits bekannt, geschlossene Räume, in denen Explosionen auftreten können, vor einer Beschädigung oder Zerstörung dadurch zu schützen, daß in eine oder mehrere Begrenzungswände derselben Entlastungsventile eingebaut werden, die bein Austreten von Explosionen einen ausreichend großen Abströmquerschnitt freigeben, um das Entstehen eines gefährlichen Überdruckes im Inneren des Raumes zu vermeiden. Beispielsweise werden eolohe Explosiona-Sicherheitsventile in die

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Kurbelkaötenwand von nach dem Zweitaktverfahren arbeitenden Dieselmotoren, vor allem bei Schiffsmaschinen, eingebaut, um bei Ölnebelexplosionen eine Beschädigung de3 Kurbelkastens zu vermeiden. Weitere Anwendungsbeispiele sind Gasbehälter, größere Rohrleitungen und andere Räume, in denen explosive Stoffe gelagert werden oder leicht entzündbare Gase entstehen können. Vor allem bei Schiffsmotoren wird manchmal außerdem verlangt, daß die Explosions-Entlastungsventile mit einer Vorrichtung versehen sind, die im Paile von Explosionen den Austritt von Flammen au3 den Entlastungsventilen verhindern. Für diesen Zweck sind bereits Flamrnenschranken bekannt, die aus einem Gebilde mit einer Vielzahl kleiner Durchtrittsöffnungen bestehen und entweder außerhalb oder innerhalb des zu schützenden Raumes mit dem Entlastungsventil in Serie geschaltet sind.

Die bekannten Flammenschranken bestehen aus ein- oder mehrlagigen Drahtnetzen oder aus Drahtgeflecht hergestellten Körben, die gasdurchlässig sind und eine verhältnismäßig große Oberfläche aufweisen. Beim Durchtritt von Explosionsgasen durch ein solches Netzwerk werden diese durch Wärmeabgabe an das Netzwerk abgekühlt, so daß das Austreten einer Flamme hinter dem Netzwerk verhindert v/ird. Das Netzwerk muß verhältnismäßig engmasching sein und in mehreren Lagen hintereinander angeordnet werden, damit eine genügend große Oberfläche für die Wärmeaufnahme entsteht. Solche Flamtnenschxanken haben daher den erheblichen Nachteil, daß sie den Durchgangswiderstand des Entlastungsventils wesentlich vergrößern, wodurch eine genügend rasche Druckentlastung meist nicht gesichert ist.

Es ist ferner bekannt, auf eine Flammenschranke dieser Art eine verdampfbare Substanz in flüssiger oder fester Form aufzubringen, die beim Durchtritt der Flamne durch das Netzwerk diese erstickt bzw. durch Wärmeentzug abkühlt. Das Aufbringen der verdampfbaren Substanz und die Aufrechterhaltung eines ausreichenden Vorrates iat jedoch umständlich und erfordert komplizierte Einrichtungen wie Zerstäuber oder andere Be-

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netzungsvorrichtungen. Gewöhnlich werden solche Flamtnenßchranken in das Innere des Kurbelkastens von Verbrennungsmotoren .eingebaut, wo sie mit dem zur Schmierung der sich im Kurbelgehäuse bewegenden Maschinenteile verwendeten Öl benetzt^ werden. Dabei besteht die Gefahr, daß beim Auftreten von Explosionen heiße Öldäinpfe durch das Entlastungsventil austreten und außerhalb des zu schützenden Raumes Beschädigungen verursachen und Personen gefährden. Außerdem bilden sich ölrückstände auf der Flammenschranke, die insbesondere beim Auftreten kleinerer Expiosiunen auf dem Rost oder lietzwerk festbrennen, wobei sie die kleinen Durchtrittsöffnungen der Flatnnienschranke einengen oder ganz verstopfen, worauf dann eine sichere Druckentlastung und die Sicherheitswirkung des Entlastungsventils überhaupt in Frage gestellt ist.

Die Erfindung bezweckt nun die Schaffung eines Entlastungsventils mit einer Terbesserten Flammenschranke, die einfach herstellbar ist, nur einen verhältnismäßig geringen Durchgangswiderstand aufweist und ohne Aufbringung verdampfbarer Substanzen eine ausreichend große Wärmeaufnahmefähigkeit aufweist, um das Hindurchtreten von Flammen sicher zu vermeiden. Erfindungsgemäa wird dies dadurch erreicht, daß die Flammenschranke aus übereinandergeschichteten Blechstreifen gebildet ist, die wenigstens zum Teil mindestens über einen Teil ihrer Breite gewellt ausgebildet sind. Durch die gewellte Ausbildung entstehen ohne Anordnung eigener Abstandshalter zwischen den Blechstreifen Durchtrittsöff nungen, durch welche hindurch die Explosionsgase den Blechstreifen entlang weitgehend'ungehindert abströmen können. BeicEntlangstreichen an den Blechstreifen, die eine große Oberfläche zur Wärmeaufnahme aufweisen und wie Kühlrippen wirken, werden die Explosionsgase rasch abgekühlt, wodurch das Auftreten einer flamme an der Außenseite der Flammenschranke sicher verhindert wird. Die Wärmeaufuahmefähigkeit der Flammenschranke kann durch Vahl der Breite der Blechstreifen und des Materials derselben den jeweiligen Anforderungen angepaßt werden, ohne daß der Strömungswiderstand unzulässig ver-

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größert wird, da zwischen den Blechstreifen keinerlei Um- oder Ablenkung der Gase erfolgt und diese geradlinig abströmen können. Da3 Aufbringen von Öl oder anderer verdampfbarer Substanzen ist bei der erfindungsgemäßen Flammensehranke nicht erforderlich.

Die ubereinandergeschiehteten Blechstreifen können erfindungsgemäß aus den übereinanderliegenden Abschnitten eines durchgehenden Bandes, das vorzugsweise aus Aluminium besteht, gebildet sein, welches um eine senkrecht zu seiner Ebene verlaufende Achse schraubenlinienförmig gewunden ist. Es ergibt sich dadurch eine besonders einfach herstellbare, aus übereinanderliegenden gewellten» ringförmigen "Blechstreifen beste- ψ hende Flamraenechranke, die leicht in das Entlastungsventil eingebaut werden kann, da sie nur aus einem einzigen zusammenhängenden Blechpacket besteht«

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann die Höhe der Wellen vom Innenrand der Blechstreifen radial nach außen kontinuierlich abnehmen. Die ubereinandergeschiehteten Blechstreifen berühren sich dabei lediglich an ihrem Innenrand im Bereich der einzelnen Wellen, so daß sich der Durchströmquerschnitt von dieser engsten Stelle in StrÖmungsrichtung der Explosionsgase kontinuierlich erweitert. Es wird dadurch eine diffusorartige Wirkung erzielt, wobei sich die Explosionsgase noch innerhalb der Flammenschranke zwischen den Blechstreifen . ausdehnen und dabei zusätzlich abgekühlt werden, so daß der i'lanJ-" tnenschutz noch weiter verbessert wird. Zusätzlich dazu oder alternativ können die Wellen der Blechstreifen vom Innenrand derselben ausgehend sich höchstens über deren halbe Breite erstrecken, welche Maßnahme gleichfalls zur Verringerung des Durch-. ströraungswideratandes der Plammen3chranke und zur weiteren Verbesserung der Abkühlung der Explosionsgase beiträgt.

Um zu verhindern, daß die Wellen beim IJbereinanderschichten der Blechstreifen zahnradartig ineinandergreifen und dadurch der für die Dur cha trennung zur Verfugung stehende offene Querschnitt der Plaromenschranke unzulässig eingeschränkt wird, können die einzelnen Wellen unregelmäßig ausgebildet sein, wobei ßie verschiedene Höhe und Breite aufweisen. Zur Sicherotel-

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lung eines ausreichenden Durchgangsquerschnittes können auch die unmittelbar aneinander anliegenden Blechstreifen in Uibfangsrichtung um etwa die halbe durchschnittliche Breite der Wellen gegeneinander verdreht angeordnet sein, wodurch wenigstens ein Teil der Wellentäler eines Blechstreifens auf den Y/ellenbergen des darunterliegenden Blechstreifens aufliegt. Der erforderliche Durchgangsquerschnitt wird auch sicher offengehalten, wenn erfindungsgemäß gewellte Blechstreifen mit ungewellten, im wesentlichen ebenen Blechstreifen abwechseln. Alle diese Mai3nahmen können sowohl bei aus übereinandergeschichteten einzelnen ringförmigen Blechstreifen bestehenden Flammenschranken als auch bei Verwendung von schraubenlinienförmig gewundenen Bändern jzur Bildung derselben angewendet werden.

Die erfindungsgeraäße Flammenschranke hat sich insbesondere bei einem Explosions-Entlastungsventil vorteilhaft bewährt, bei welchem die Verschlußplatte durch eine Schraubendruckfeder belastet ist, die sich an einem als Abdeckblech ausgebildeten Fänger abstützt, der durch außerhalb des Randes der Verschlußplatte angeordnete Stehbolzen im Abstand vom Ventilsitz gehalten ist. Erfindungsgemäß sind dabei die Blechstreifen bzw. das diese bildende gewundene Blechband konzentrisch um die Stehbolzen herum angeordnet und zwischen dem Ventilsitz und dem Fänger festgehalten. Bei dieser Bauart des Entlastungsventils sind für die Anbringung der erfindungsgemäßen Flammenschranke keinerlei konstruktive Änderungen oder Montageeinrichtungen erforderlich, so daß das gleiche Ventil wahlweise mit oder ohne Flammenschranke verwendet werden kann» Die erfindungsgemäße Flammenschranke kann daher einfach und rasch auch nachträglich eingebaut werden, wenn sich eine Flaiamenschranke als wünschenswert erweisen sollte, und sie kann ebenso rasch entfernt werden, wenn sie nicht erforderlich ist und ein ungehindertes Abströmen der Explosionsgase einer Flammenschranke vorgezogen wird.

In der Zeichnung ist die Erfindung anhand von AusführungSs-i' beispielen niiher erläutert. Fig. 1 zeigt einen axialen Mittel- schnitt durch ein Explosions-EBtlastungsventil mit der erfindungßgemäßen Flammenschranke, die Fig. 2 und 3 zeigen ver-

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größer te Ausschnitte zweier verschiedener AusfuhrungBformen der Flammensehranke im Axialschnitt, in Fig.. 4 ist ein weiteres Ausführüngsbeispiel der Flammenschranke in Seitenansicht dargestellt und Fig. 5 zeigt dazu den Grundriß der Flacmenschranke.

Bei dec in Fig. 1 dargestellten Explosions--Entlastungsventil handelt es sich um eine vor allem für Schiffsmaschinen geeignete Ausführung, welches in die Kurbelkastenwand eingebaut wird, um beim Auftreten von Explosionen eine Beschädigung des Kurbelkastens zu vermeiden. Das Ventil besteht aus einem ringförmigen Ventilsitz 1, der mittels.Schrauben 2 an einer

P öffnung der Kurbelkastenwand 5 außen befestigt ist. IiLt dem Ventilsitz 1 arbeitet eine Verschlußplatte 4 zusammen, die durch eine ungefähr kegelförmig gewickelte Schraubendruckfeder 5 belastet ist. Außerdem sind in den Ventilsitz 1 konzentrisch ura die Verschlußplatte 4 herum Stehbolzen 6 eingeschraubt, die einen als Abdeckblech ausgebildeten Fänger 7 ic Abstand vom Ventilsitz 1 halten und zugleich zur seitlichen Führung der Verschlußplatte 4 dienen. Am Fänger 7 ist die Schraubendruckfeder 5 abgestützt. Bin in eine Nut des Ventilsitzes 1 eingelegter Dichtring 8 gewährleistet einen dichten Abschluß des Entlastungsventils in der geschlossenen Stellung der Verschlußplatte 4.

Das Entlastungsventil ist mit einer Flammenschranke 9 versehen, die in den durch die Öffnung des Ventilsitzes 1 hindurchführenden Gasweg eingebaut ist. Im Ausführungsbeispiel ist die Flammenschranke 9 an der Außenseite des Entlastungsventils konzentrisch um die Stehbolzen 6 herum angeordnet. Sie besteht aus übereinandergeschichteten Blechstreifen 10, die über einen 2eil ihrer Breite gewellt ausgebildet und zwischen dem Ventilsitz 1 und dem Fänger 7 lose eingespannt sind.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, gehen die Wellen 11 vom Innenrand der Blechstreifen 10 au3 und erstrecken sich etwa über die halbe Breite derselben. Die Höhe der fellen 11 nimmt vom Innenrand der Blechstreifen 10 radial nach außen kontinu-^ ierlich ab, wobei die auSenliegende Hälfte der Blechstreifen 10

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praktisch eben ist» Ferner uind die einseinen Wellen 11, u.zw. sowohl die in Uicfangsriehtunc aufeinanderfolgenden tfellen eines Blechstreifesa 10 als auch die V?ellen verschiedener Blechstreifen 10, unregelnsäßig ausgebildet, wobei aie ver* achiedenc Höhe und Breite aufweisen. Die Wellen 11 der übereinanderliegenden Blechstreifen 10 können dadurch nicht zahnradartig ineinandergreifen sondern liegen derart aufeinander, daß die Blechstreifen 10 in ihreu außenliegenden, ebenen Teil in einer kUhlrippenartigen Anordnung im Abstand voneinander gehalten werden und ira gewellten innenliegenden Teil zwischen den Wellen 11 Durchtrittsöffnuneen 12 mit verschiedener Größe und verschiedener Form entstehen. Soferne sich die einzelnen Wellen 11 der ubereinanderge3chichteten Blechstreifen 10 überhaupt berühren, wasr in der Kegel nur bei den grüßten Wellen der Pail ist, liegen jeweils die Wellentäler eines Bleühstreifens 10 auf den Wellenbergen des darunter angeordneten Blechsti. eifuns 10 auf. Die Wellen 11können aber auch regelmäßig mit gleicher Größe ausgebildet sein, wobei aber die einzelnen Blechstreifen 10 etwa uia die halbe durchschnittliche Breite der bellen gegeneinander verdreht angeordnetwerden müssen.

Im Ausführungabeispiel nach Fig. 3 wechseln niit Wellen 11 versehene Blechstreifen 10 mit ungewellten, ebenen Blechstreifen 10' ab. Auch dadurch entstehen zwiachan den /Wellen 11 Durchtrittsöffnungen 12 und werden die einzelnen Blechstreifen 10 und 10' im Abstand voneinander gehalten. Bei der in Pig. 4 gezeigten Ausführung sind die Blechstreifen 10 aus einem durchgehenden Band 13 gebildet, das urcs eine senkrecht zu seiner Ebene verlaufende Achse schraubenlinienförniig gewunden ist. Vie Pig, 5 zeigt, ist auch das schraubenlinienförmiggewundene Blechband 15 von seineis Innenrand ausgehend mit Wellen 11 versehen. Die Schraubenwindungen des Blechbandes 12 bilden, dabei die übereinanderliegenden Blechstreifen 10, die durch die V/eilen 11 im Abstand voneinander gehalten sind und zwischen den Wellen 11 Durchtrittsöffnungen 12 für die Explosionsgase freilassen. Beim Ausführungsbeispiel nach den Pig. 4 und 5

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handelt es sich somit um eine einteilige, nu* Φ0Β 4«tt gewellten und gewundenen Blechband 13 bestehende FlaffimenscÄ3?anfc& 9.. ■

Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen E3tplos4ons**Äit^ lastungsventils ist folgende; Wenn im Kurbelkasten* in dessen Begrenzungswand 3 das Entlastungsventil eingebaut 1st* eine Gasexplosion auftritt, wird zufolge der dabei entstehenden plötzlichen Druckerhöhung die Verschlußplatte 4 vom Ventilsitz 1 gegen die Kraft der Feder 5 schlagartig abgehoben und bis an den Fänger 7 bewegt. Die Durchgangsöffnung des Ventilsitzes 1 wird dadurch freigegeben, so daß die Explosionsgase durch den Ventilsitz 1 und durch die Flaramenschranke 9 nach außen abströmen können, wodurch im Kurbelkasten eine rasche Druckent— lastung auftritt. Die Flammenschranke 9 bewirkt dabei eine Löschung der Flamme und verhindert ein Austreten derselben durch das Entlastungsventil nach außen.

Die durch den offenen Ventilsitz 1 austretenden heißen Explosionsgase gelangen durch die Durchtrittsöffnungen 12 Mn^ durch zwischen die Blechstreifen 1Ö und strömen diesen entlang radial nach außen. Da die Blechstreifen 10 eine verhältnismäßig große Oberfläche aufweisen und wie Kühlrippen wirken, besitzen sie eine entsprechend große Wärraeaufnahmefähigkeit und bewirken eine rasche Abkühlung der ihnen entlangströaenden Gase, Vorteilhaft bestehen die Blechstreifen 10 auö «in'eto girt wärmeleitenden Material, insbesondere aus Aluminium. Da sieh 'der für die Durchströraung zur Verfugung stehende Strönmngaquerechnitt von Innenrand der Blechstreifen 10 t&äial nach außen kontinuierlich erweitert, können sich die heißen Gase anschließend an die Durchtrittsöffnungen 12 zwischen den Blechstreifen 10 ausdehnen _t wodurch ihre Temperatur weiter verxiügert wird» Beim Austritt an der Außenseite der FlamnierifiCArätfke 9 sind die Gase daher soweit abgekühlt, daß weder eine 2tißdung möglich 1st noch eine"sonstige Gefahr für den Raum außerhalb des Bntlastungsventils besteht. Insbesondere werden sich in der Hähe dee ©atlastungeventils aufhaltende oder daran vorbeigehende Personen weder durch austretende Flammen noch durch heiße Explosionsgase oder öldänpfe gefährdet.

Patentansjirilchei

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Claims

; 2020082

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Paten t an a ρ r ü ο h e'.i

·/ Bxplosions-Entlaatungsventil für geschlossene Rävnäe, insbesondere für den Kurbelkasten von Verbrennungsmotoren, mit einem in eine Begrenzungswand des zu schlitzenden Raumes eingebauten Ventilsitz, einer mit dem Ventilsitz zusammenarbeitenden federbelasteten Verschlußplatte und einer in den duroh den Ventilsitz hindurchführenden Gasweg eingebauten Flammenschranke, die aus einem eine Vielzahl kleiner Durchtrittsöffnungeü aufweisenden Gebilde besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Flammenschranke (9) aus Ubereinandergeachiohteten Blechstreifen (10) gebildet ist, die wenigstens zum Seil mindestens über einen Seil ihrer. Breite gewellt (11) ausgebildet sind,

2. Entlastungsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die übereinandergeschichteten Blechstreifen (10) aus den übereinanderliegenden Abschnitten eines durchgehenden Bandes (13), das vorzugsweise aus Aluminium besteht, gebildet sind, welches, um eine senkrecht zu seiner Ebene verlaufende Achse schraubenlinienförmig gewunden ist.

3* Entlastungsventil nach Anspruch 1 oder 2» dadurch gekennzeichnet, daß die Hb'he der Wellen (11) vom Innenrand der Blechstreifen (10) radial nach außen kontinuierlich abnimmt.

4, Äitlastungsventil nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch ge-. kennzeichnet, daß die Wellen (11) vom Innenrand der Blech-

■ streifen (10) ausgehend sich höchstens über deren halbe Breite erstrecken.

5* Entlastungsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4« dadurch gektnn*eiohnet, daß die einzelnen Wellen (11) unregelmäßig ausgebildet sind, wobei eie verschiedene Höhe und Breite aufweisen.

6. aatlaetungevtntil nach einen der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die unmittelbar aneinander anliegenden ' Blechstreifen (10) in Umfangsrichtung um etwa die halbe durchschnittliche Breite der Wellen (11) gegeneinander ver-

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dreht sind, wodurch wenigstens ein ieil der Wellentäler eines Blechstreifens (10) auf den Wellenbergen des darunter« liegenden Blechstreifens aufliegt.

7. Entlastungsventil nach e±n*m der Ansprüche T bis 6, dadurch gekennzeichnet« daß gewellte Blechstreifen (10) mit ungewellten» im wesentlichen ebenen Blechstreifen (10·) abwechseln (Pig. 3).

8. Entlastungsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei .die Verschlußplatte durch eine Schraubendruckfeder belastet ist, die sich an einem als Abdeckblech ausgebildeten Fänger abstützt, der durch außerhalb des Bandes der Ver-* schlußplatte angeordnete Stehbolzen im Abstand vom Ventilsitz gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechstreifen (10) konzentrisch um die Stehbolzen (6) herum angeordnet und zwischen dem Ventilsitz (1) und dem Fänger (7) festgehalten sind.

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