DE2225558A1 - Vorrichtung zur druckentlastung fuer staubexplosionsfronten in einer rohrleitung - Google Patents

Description

• Vorrichtung zur Druckentlastung für Staubexplosionsfronten in einer Rohrleitung.
• Vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Druckentlastung für Staubexplosionsfronten in einer mit Staub versetztes Gas führenden Rohrleitung.
• Die staub erzeugenden Industrien sind häufig von den verheerenden Folgen einer Staube.losion betroffen, die immer dann erfolgen kann, wenn Gas oder Luft in Verbindung mit fein verteiltem Staub durch einen Funken entzündet wird. Dabei kann der Bunde direkt auf das Staubgasgemisch gelangen oder durch Reibung des Gemisches an den Rohrwänden der Absaugleitungen durch die damit verbundene hohe statische Aufladung entstehen.
• Eine durch eine derartige Initialzündung in der Staub führenden Rohrleitung eingeleitete Staubexplosion pflanzt sich mit ihrer Druck- und Flammenfront mit außerordentlicher Geschwindigkeit durch die Rohrleitung fort und gelangt von dort aus in die nachgeschalteten lggregate, beispielsweise in eine Entstaubungsanlage. Dort entlädt sich - da die Rohrleitung selbst erheblichen Drücken gewachsen ist - die Explosion in ihrer vollen Wucht und zerstört Maschinen und Gebäude und bildet eine erhebliche Gefahr für die im Explosionsbereich tätigen Personen.
• Es ist bekannt, in den #bsaugleitungen, über die Staub von den abzureinigenden Maschinen oder Räumen gefördert wird, an verschiedenen Stellen Druckentlastungsklappen anzuordnen, die sich bei einem gewissen, vorbestimmbaren Rohrinnendruck öffnen und so zum Abbau des Explosionsdruckes beitragen. Mit Hilfe dieser Einrichtungen ist aber ein vollständiger Druckabbau nicht möglich, da die Explosionsfront die Entlastungsklappen bereits schon passiert hat, wenn diese öffnen. So kann auch die Flammenfront durch die Rohrleitung bis hin zur Maschine oder Entstaubungsanlage gelangen, dort Zerstörungen anrichten und Nenschenleben in Gefahr bringen.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die das Staubgasgemisch führende Rohrleitung derart auszubilden, daß eine Explosionsfront völlig unschädlich gemacht wird und weder die Druckfront noch die Flammenfront der Explosion in nachgeschaltete Aggregate oder Gebäude eintreten können.
• Erreicht wird das Ziel der Erfindung dadurch, daß die Zone der Druckentlastung außerhalb des die Rohrleitung beinhaltenden Gebäudes vorgesehen ist, wobei im Bereich der Druckentlastungszone eine Ablenkung der Strömungsrichtung des Gases aus einer anströmenden in eine winklig hierzu verlaufende abströmende Richtung vorgesehen ist und wobei im Bereich dieser Strömungsablenkung ein im wesentlichen quer zur Strömungsrichtung des anströmenden Gases angeordnetes Entlastungsventil-vorgesehen ist.
• Aufgrund der erfindungsgemäßen Anordnung der von der Explosion zunächst am heftigsten betroffenen Druckentlastungszone außerhalb des Gebäudes kann die Druckwelle ungehindert ins Freie entweichen, so daß Zerstörungen von Einrichtungen und Gebäuden durch einen Druckstoß ausgeschlossen sind.
• Durch die Maßnahme, die Strömung im Bereiche der Druckentlastungszone abzulenken und etwa in der Fluchtlinie der in die Entlastungszone mündenden Absaugrohrleitung ein Entlastungsventil vorzusehen, wird erstmals erreicht, daß auch die Flammenfront innerhalb dieser Druckentlastungszone durch ihren austritt ins Freie für die nachgeschalteten Aggregate unschädlich ist.
• Die sich mit sehr hoher Gexchwindigkeit ausbreitende Explosionsfront schießt über den Bereich der Ablenkung hinaus in ihrer ursprünglichen Fortpflanzungsrichtung weiter und kann durch das auf einen bestimmten Druck öffnende Entlastungsventil ungehindert aus dem Rohrleitungss#stei entweichen. In den nachgeord#eten Naeinen oder der nachgeschalteten Entstaubungsanlage ist von der Druck- oder der Flammenfront keine iuswirkung mehr spürbar.
• Der Erfindung ist es damit gelungen, die Gefahren, die mit einer Staubexplosion innerhalb der ein Staubgasgemisch führenden Absaugleitungen verbunden sind, zu bannen, die Ausbreitung der Explosionsfront dort zu hemmen und in der Athmosphäre zu vernichten, wo sie mit Gebäuden, Maschinen und Personen nicht in Berührung kommen kann.
• In einer praktischen Ausführung des Erfindungsgedankens soll die Druckentlastungszone als zwischen den Nändungen der der Druckentlastungszone zugeführten und von der Druckentlastungszone weitergeführten Rohrleitungen vorgesehene, mit Entlastungsventil ausgestattete Kammer ausgebildet sein.
• Diese Kammer schafft ein zusätzliches Volumen für die Expansion der Explosionswelle, so daß zunächst eine Vorentspannung des Druckes herbeigeführt wird, wodurch die Wucht der Explosion schon vor ihrem Austritt ins Freie gemindert wird.
• Folgt man dem Erfindungsgedanken, der davon ausgeht, die Strömungsrichtung des Gases an der Druckentlastungszone zu verändern, um somit der Explosionsfront ein Hindernis zur weiteren Fortpflanzung in der Rohrleitung entgegenzusetzen, so ist es vorteilhaft, wenn die Rohrachsen der zugeführten und der weitergeführten Rohrleitung unter einem spitzen Winkel zueinander verlaufen.
• Eierdurch wird eine starke Ablenkung der Strömung erzielt, die es der ankommenden Explosionsfront unmöglich macht, dieser Ablenkung zu folgen, dagegen die im Normalbetrieb herrschende Strömungrichtung in der weiterführenden Rohrleitung sogar noch umzukehren in der Lage ist.
• Hierfür sind zwei Gründe maßgebend: Der geringste Widerstand bietet sich für die anlaufende Explosionsfront, indem sie ihre ursprüngliche Richtung beibehält und durch das Ventil die Rohrleitung verläßt. Außerdem entsteht hierdurch in der weiterführenden Rohrleitung ein Druckabfall, der zu einer Umkehr der Strömungsrichtung führt, so daß auch das in der weiterführenden Rohrleitung befindliche Gas über die Kammer ins Freie mitgerissen und die weiterführende Leitung auf diese Weise für die Fortpflanzung der Flammenfront völlig gesperrt wird.
• Der Erfindungsgedanke kann nun beispielsweise seinen Niederschlag darin finden, daß die Mündungen der zuführenden und der weiterführenden Rohrleitung durch eine sich über Teile der Kammerlänge in Richtung auf das hatlast#ngsventil erstreckende Zwischenwand voneinander getrennt sind.
• Die die Rammer teilweise unterteilende Trennwand kann bevorzugt bei der Verwendung von rechteckigen Rohren vorgesehen werden, wobei dann zweckmäßig auch die zimmer einen rechteckigen Querschnitt aufweist.
• Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes sieht vor, daß die Kammer als Erweiterung der weiterführenden Rohrleitung ausgebildet ist und den in die Kammer ragenden Stutzen der zufdhrenden Rohrleitung über Teile der Rammer und Stutzenlänge hinweg konzentrisch umgibt.
• Auch bei dieser Ausführungsform tritt der erwünschte Effekt der ßtrömungsumkehr in der weiterführenden Rohrleitung ein, wobei zusätzlich die InJektorwirkung des ins Zentrum der Kammer einschießenden explodierenden Gases nutzbar gemacht ist und das in der weiterführenden Rohrleitung befindliche Staubgasgemisch mit hoher Geschwindigkeit zurück in Richtung auf das Entlastungsventil gerissen wird.
• Je nach den im Betrieb zu erwartenden Verhältnissen, d.h. je nach der zu erwartenden Explosionsintensität und iusbreitungsgeschwindigkeit von Druck- und Flammenfront, wird man einer der erfindungsgemäßen Ausführungsformen den Vorzug geben. Ihnen allen ist jedoch der Kerngedanke der Erfindung gemeinsam, batch eine Strömungsab- bzw.-umlenkung den im Normalbetrieb vorherrschenden kontinuierlichen Gasfluß an einer bestimmten Stelle zu unterbrechen, so daß die Explosionsfront von dort aus der weiterführenden Rohrleitung zu folgen nicht imstande ist.
• Eine konstruktiv einfache Lösung hinsichtlich der Außgestaltung des die Kammer verschließenden Bntlastungsventils ist erfindungsgemäß dadurch verwirklicht, daß das Entlastungsventil der Kammer als lose auf eine Kaimeröffnung dicht aufgelegter Ventildeckel ausgebildet ist.
• Im Nohmalbetrieb herrscht in der staubführenden ibsaugleitung Unterdruck, der den Ventildeckel auf seinen katerseitigen Sitz zieht, so daß die Entlastungsöffnung sicher und dicht verschlossen ist. Im Falle einer Explosion wird der Ventildeckel von der Kammer abgehoben und gibt den Weg in die Athmosphäre frei. Der Öffnungsdruck ist durch die Wahl des Eigengewichtes des Ventildeckels leicht vorherbestimmbar, Um nun zu verhindern, daß der durch die Wucht der Explosion weggeschleuderte Ventildeckel einen Schaden verursachen kann, sieht die Erfindung vor, daß der Ventildeckel abfluggesichert angeordnet ist, indem eine auf die Kammer aufgesetzter und auf ihr gehaltene Bangvorrichtung vorgesehen ist.
• Dabei ist es zweckmäßig, daß die Fangvorriohtung aus einem Korb besteht, dessen Boden und Mantelfläche als Gitter @usgeführt ist.
• Bo wird der Ventildeckel sicher aufgefangen, wobei zugleich die aus der Kammer austretenden Gase frei durch die Maschen des Fangkorbes entweichen können.
• Die epfindungsgemäs vorgeschlagenen Explosionssperren können sowohl unmittelbar vor Einführung der Rohrleitung in die nachgeschalteten Aggregate beispielsweise #tstaubungsanlagen, vorgesehen werden als auch bei einem längeren RohrleitungssYstem an mehreren Stellen im Verlauf der Leitung, wodurch hier die Möglichkeit besteht, den über die Länge der Rohrleitung ansteigenden Explosionsdruck von Zeit zu Zeit wiederholt nach außen abzuleiten und stufenweise abzubauen.
• Im übrigen versteht sich der Gegenstand der Erfindung am besten anhand einiger in den beiliegenden Weich: nungen wiedergegebenen Ausführungsbeispiele; dabei zeigen: Fig. 1 eine schematische Gesamtansicht einer vor einer Entstaubungsanlage angeordneten Vorrichtung, Fig. 2 bis 4 schematische Einzelheit-Darstellungen verschiedener Ausführungsformen der neuen Vorrichtung Bei der Absaugung von Aggregaten, Räumen od.dgl.
• wird das Staubgasgemisch über die Rohrleitung 10 abgesaugt und beispielsweise in eine Entstaubungsanlage 11 befördert. Rohrleitung 10 und Entataubungsanlage befinden sich innerhalb eines Gebäudes G. Wie aus Big. 1 ersichtlich, ist vor eintritt der Rohrleitung in die Entstaubungsanlage eine Kammer 12 vorgesehen, indie die Rohrleitung 10 mündet und von der aus eine Rohrleitung 13 zur Entstaubungsanlage führt.
• Die zuführende Rohrleitung 10 und die weiterführende Rohrleitung 13 stehen mit der aus dem Gebäude G ragenden Kammer 12 in dichter Verbindung, wobei die Achsen der Rohrleitungen 10 und 13 einen spitzen Winkel zwischen sich einschließen. Die Kammer 12 weist an ihrem oberen Ende eine Öffnung 12a auf, die im Normalbetrieb durch den Ventildeckel 14 und eine Dichtung verschlossen ist.
• Zum Auffangen des Ventildeckels 14 im Falle einer Explosion ist ein Bangkorb 15 vorgesehen, der von oben auf die Kammer 12 aufgesetzt und mit ihr verbunden ist.
• Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform ist die weiterführende Rohrleitung 13 nach oben hin zur Kammer 12 erweitert. In diese Kammer mündet seitlich die von unten kommende zuführende Rohrleitung 10.
• Bei einer abgewandelten Ausführungsform nach Fig, 3 ist zwischen den Rohrleitungen 110 und 113 eine die Kammer 112 unterteilende Trennwand 116 vorgesehen. Diese Bauform kommt zweckmäßig bei Rohrleitungen rechteckigen Querschnitts zur Anwendung, wobei die Kammer 112 dann ebenfalls einen Rechteckquerschnitt aufweist.
• Eine weitere vorteilhafte Ausführung ist in Fig. 4 wiedergegeben. Hierbei mündet die zuführende Rohrleitung 210 seitlich in die Kammer 212, innerhalb derer sie eine Umlenkung erfährt, so daß die Achse der Zündung des Rohres 210 mit der Längsachse der Kammer 212 bzw. mit der Achse der weiterführenden Rohrleitung 213 fluchtet. Auf diese Weise umgibt die Kammer 212 die zuführende Rohrleitung 210 konzentrisch über Teile der Kammerlänge hinweg.
• Die Wirkungsweise der neuen Vorrichtung ist prinzipiell bei den drei beschriebenen Ausführungsformen die folgende: Im Normalbetrieb wird das Staubgasgemisch über die zuführende Rohrleitung 10 bzw. 110 bzw. 210 in die Kammer 12 bzw. 112 bzw. 212 abgesaugt. Durch den im Rohrleitungssystem herrschenden Unterdruck wird der Deckel 14 auf der Kammer gehalten, so daß das Gas nach einer Umlenkung der Strömungsrichtung die Kammer in Richtung der Pfeile - Vollstrichdarstellung - über die weiterführende Rohrleitung 13 bzw. 113 bzw. 213 wieder verläßt.
• Im Falle einer innerhalb der zuführenden Rohrleitung erfolgten Explosion gelangt die Explosionsfront mit sehr großer Geschwindigkeit und hohem Druck über die zuführende Rohrleitung 10 bzw. 110 bzw. 210 in die Kammer 12 bzw.
• 112 bzw. 212. Infolge des hohen Drucks und der enormen Geschwindigkeit ist das der Kammer zugeführte explodierende staubgasgemisch bestrebt, seine ursprüngliche Strömungsrichtung beizubehalten. So trifft die Explosionsfront auf den Ventildeckel 14, der demzufolge fortgeschleudert wird und die Öffnung 12a bzw. 112a bzw. 212a der Kammer 12 bzw. 112 bzw. 212 freigibt. Die Explosionsfront entweicht ungehindert in die Atmosphäre.
• Infolge der spitzwinkligen bzw. parallelen Anordnung der Rohrachsen wird das in der weiterführenden Rohrleitung 13 bzw. 113 bzw. 213 befindliche Staubgasgemisch in seiner Strömungsrichtung umgekehrt und vom Strom des explodierenden Gemisches mitgerissen, Bo daß eine weitere Fortpflanzung der Flammenfront in die Rohrleitung 13 bzw. 113 bzw. 213 hinein und weiter in nachgeschaltete Aggregate durch die Strömungsumkehr vermieden ist.

Claims (9)

Ansprüche

1. Vorrichtung zur Druckentlastung für Staubexplosionsfronten in einer mit Staub versetztes Gas führenden Rohrleitung, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Zone der Druckentlastung außerhalb des die Rohrleitung (10) beinhaltenden Gebäudes (G) vorgesehen ist, wobei im Bereich der Druckentlastungszone eine Ablenkung der Strömungsrichtung des Gases aus einer anströmenden in eine winklig hierzu verlaufende abströmende Richtung vorgesehen ist und wobei im Bereich dieser Strömungsablenkung ein im wesentlichen quer zur Strömungsrichtung des anströmenden Gases angeordnetes Entlastungsventil (14) vorgesehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckentlastungszone als zwischen den Mündungen der der Druckentlastungszone Zqeführten (10) und von der Druckentlastungszone weitergeführten Rohrleitung (13) vorgesehene, mit Entlastungsventil (14) ausgestattete Kammer (12) ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrachsen der zugeführten (10) und der weitergeführten Rohrleitung (13) unter einem spitzen Winkel zueinander verlaufen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, ~daß die Mündungen der zuführenden Q10) und der weiterführenden Rohrleitung (113-) durch eine sich über Teile der Kammerlänge in Richtung auf das Entlastungsventil (14) erstreckende Zwischenwand (116) voneinander getrennt sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündungen der zuführenden (10) und der weiterführenden Rohrleitung (13) als sich über Teile der Kammerlänge in Richtung auf Ras Entlastungsventil erst-reckende Stutzen fortgesetzt sind.

6. Vorrtchtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (212) als Erweiterung der weiterführenden Rohrleitung (213) ausgebildet ist und den in die Kammer ragenden Stutzen der zuführenden Rohrleitung (210) über Teile der Kammer- und Stutzenlänge hinweg konzentrisch umgibt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Entlastungsventil der Kammer (12 bzw. 112 bzw. 212) als lose auf eine Kammeröffnung (12a bzw. 112a bzw. 212a) dicht aufgelegter Ventildeckel (14) ausgebildet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventildeckel (14) abfluggesichert angeordnet ist, indem eine auf die Kammer (12 bzw. 112 bzw. 212) aufgesetzter und auf ihr gehaltene Fangvorrichtung vorgesehen ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Fangvorrichtung aus einem Korb (15) besteht, dessen Boden und Mantelfläche als Gitter ausgeführt ist.

L e e r s e i t e