DE2225558C3 - Sicherheitseinrichtung zur Unschädlichmachung von Staubexplosionsfronten In einer Rohrleitung - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Sicherheitseinrichtung zur Unschädlichmachung von Staubexplosionsfrönten in einer mit Staub versetztes Gas führenden Rohrleitung mit einem zum Abbau des Explosionsdrukkes in der Rohrleitung vorgesehen Entlastungsventil.

Die stauberzeugenden Industrien sind häufig von den verheerenden Folgen einer Staubexplosion betroffen, die immer dann erfolgen kann, wenn Gas oder Luft in Verbindung mit fein verteiltem Staub durch einen Funken entzündet wird. Dabei kann der Funke direkt auf das Staubgasgemisch gelangen oder durch Reibung des Gemisches an den Rchnvänden der Absaugleitun- 6s gen durch die damit verbundene hohe statische Aufladung entstehen.

Eine durch eine derartige Initialzündung in der staubführenden Rohrleitung eingeleitete Staubexplosion pflanzt sicb,mi#rer Druck- und Hammenfront mit Serordentlicher Geschwindigkeit durch die Rohr eitunß fort und gelangt von dort aus in die nachgeschalte· tpn Accrecrate, beispielsweise in eine Entstaubungsanlage Do« entlädt sich - da die Rohrleitung selbst erheblichen Drücken gewachsen ist - die Explosion in ihrer vollen Wucht, zerstört Maschinen und Gebäude und bildet eine erhebliche Gefahr für die im Explosionsbereich tätigen Personen.

Es ist bekannt, in den Absaugleitungen, über die Staub von den äbzureiiiigenden 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 Entla- ^stungsklappen 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 Menschenleben in Gefahr bringen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die das Staubga-ogemisch führende Rohrleitung derart auszubilden, daß eine Explosionsfront völlig unschädlich gemacht wird und weder die Druckfront noch die vFlammenfront der Explosion in nachgeschaltete Aggrefgate oder Gebäude eintreten können.
■ Erreicht wird das Ziel der Erfindung dadurch, daß der das Druckentlastungsventil aufweisende Abschnitt der Rohrleitung außerhalb des die Rohrleitung enthaltenden Gebäudes liegt und im Bereich dieser Druckentlastungszone die Rohrleitung einen spitzwinkligen Knick aufweist, in dessen Bereich das Entlastungsventil annähernd quer zur Strömungsrichtung des anströmenden Gases angeordnet 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 in einem spitzwinkligen Knick zu führen und etwa in der Fluchtlinie der in die Entlastungszone mündenden Absaugrohrieitung ein Entlastungsventil vorzusehen, wird erreicht, daß auch die Flammenfront innerhalb dieser Druckentlastungszone durch ihren Austritt ins Freie für die nachgeschalteten Aggregate unschädlich ist. Die sich mit sehr hoher Geschwindigkeit ausbreitende Explosionsfront schießt über den Bereich der spitzwinkligen Knick-Ablenkung hinaus in ihrer ursprünglichen Fortpflanzungsrichtung weiter und kann durch das auf einen bestimmten Druck öffnende Entlastungsventil ungehindert aus dem Rohrleitungssystem entweichen. In den nachgeordneten Maschinen oder der nachgeschalteten Entstaubungsanlage äst von der Druck- oder der Flammenfront keine Auswirkung mehr spürbar.

Durch den spitzwinkligen Knick im Bereich der Druckentlastungszone wird eine starke Ablenkung der Strömung erzielt, die es der ankommenden Explosionsfront unmöglich macht, dieser Ablenkung zu folgen, dagegen die im Normalbetrieb herrschende Strömungsrichtung in der weiterführenden Rohrleitung sogar noch umzukehren in der Lage ist.

Hierfür sind zwei Gründe maßgebend: Der geringste

.rotand bietet sich für die anlaufende Explosionsr „.indem sie ihre ursprüngliche Richtung beibehält ^frOw i, rch das Ventil die Rohrleitung verläßt, Außerdem ""uSt hierdurch in der weiterführenden Rohrleitung ^en .kabfall, der zu einer Umkehr der Strörnungsführt, so daß auch das in der weiterführenden mg befindliche Gas über die Kammer ins Freie issen und die weiterführende Leitung aiii diese für die Fortpflanzung der Flammenfront völlig

rErnndung ist es damit gelungen, die Gefahren, die » ρ ner Staubexplosion innerhalb der ein Staubgasge-Lh führenden Absaugleitungen verbunden sind, zu u „n"n die Ausbreitung der Explosionsfront dort zu Smen und in der Atmosphäre zu vernichten, wo s;e mit Gebäuden, Maschinen und Personen nicht in

Ρς ist in oiesein ^uaa v....-..«,' noch auf die US-PS

*AiV»14 zu verweisen, die ein Abfüllsysten. für Mehl Se?widere pulverförmige Produkte beschreibt, wobei «Ss abzufüllende Gut Staubbremsen ιη Form yon ' nmlPnkungen passieren π 1 dieser bekannten Vor- ^!S£ff <£ Aufgabe zugrunde, eine Abfüllvorrichmefür pulver- bzw. puderförm.ges Material zu Γ Sen. die einerseits ein,- sorgfältig regulierbaren ■-S des Abfüllgutes erlaubt und andererseits zulaßt 'S- «.π Stoff-Fluß genau und plötzlich stoppen und w eder starten zu können. Dabei wird das Abfüllgut invollerweise in einer hohen Konzentration geliefert Sie derartig hohe Konzentrat.on an staubformigem rZ ist jedoch nicht explosiv. Von daher kann d.e So richtung gemäß der US-PS 23 16 814 für den c ImZder sich mit dem Problem einer Druckentlai mr sSbexplosionsfronten befaßt kein Vorbild ' eb Auch sind in dem Leitungs- bzw. Um enksystem «maß der US-PS 23 16 814 keinerle. M.ttel enthalten, die zur Druckentlastung für Staubexplos.onsfronten in

^AKcS AuSrung des Erfindungsgedankens kann die Druckentlastungszone als eine Sehen den Mündungen der zur Druckentlastungszone hinführenden und von der Druckentlastungszone _we!führenden Rohrleitung liegende Kammer ausgebildet sein in der das Entlastungsvent.l angeordnet ist. Diese Kammer schafft ein zusätzliches Volumen fur die £oansto™der Explosionswelle, so daß zunächst eine Vore! pännung des Druckes herbeigeführt w.rd. wodurch Z Wucht der Explosion schon vor ,hrem

ÄSSi können die Ig

Kammer und in Richtung auf das Entlastungsventil hin voSngeSe Zwischenwand voneinander getrennt Sn Dies" die Kammer teilweise unterteilende Tasche .wand ist vorteilhaft bei der Verwendung von SS2. Rohren, wobei dann zweckmäß.g auch d.e kammer einen rechteckigen Querschn.lt aufweist ß itere vorteilhafte Ausgestaltung des Erf.n-

eT wobei zusätzlich die jnjektorw.rkuj Zentrum der Kammer einsendende, ^h-------

Gases nutzbar gemacht ist und das >n der we.terfuhrenden Rohrleitung befindliche Staubgasgemisch mit hoher Geschwindigkeit zurück in Richtung auf das Entlasiungsventil gerissen wird,

Eine konstruktiv einfache Lösung hinsichtlich der Ausgestaltung des die Kammer verschließenden Entlastungsventils ist erfindungsgemäß dadurch verwirklicht, daß das Entlastungsventil als lose, jedoch dicht auf einer Kammeröffnung aufliegender Deckel ausgebildet ist, Im Normalbetrieb herrscht in der staubführenden Absaiigleitung Unterdruck, der den Ventildeckel auf seinen kammerseitigen Sitz zieht, so daß die Emlastungsöffnung sicher und dicht verschlossen ist. Im Falle einer Explosion wird der Ventildeckel von der Kammer abgehoben und gibt den Weg in die Atmosphäre frei. Der Öffnungsdruck ist durch die Wahl des Eigengewichtes de.>Vcntildeckels leicht vorherbestimmbar.

Um nun zu verhindern, daß der durch die Wucht der Explosion weggcschleudertc Ventildeckel einen Schaden verursachen kann, sieht die Erfindung vor, daß der Deckel durch eine auf der Kammer befestigte Fangvorrichtung gegen Wegschleudern gesichert ist. Dabei ist es zweckmäßig, daß die Fangvorrichtung aus einem Gitterkorb besieht. So wird der Ventildeckel sicher aufgefangen, wobei zugleich die aus der Kammer austretenden Gase frei durch die Maschen des Fangkorbes entweichen können.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im folgen-"den anhand einiger in den Zeichnungen wiedergegebenen Ausführungsbeispiele beschrieben. Dabei zeigt

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 abgesaugt und beispielsweise in eine Entstaubungsanlage 11 befördert. Rohrleitung 10 und Entstaubungsanlage befinden sich innerhalb eines Gebäudes G. Wie aus F i g. 1 ersichtlich, ist vor Eintritt der Rohrleitung in die Entstaubungsanlage eine Kammer 12 vorgesehen, in die 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 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 Fangkorb vorgesehen, der von oben auf die Kammer 12 aufgesetzt und mit ihr verbunden ist.

Bei der in F ί g. 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. F i g. 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 Ausführung ist in F i g.4 wiedergegeben. Hierbei mündet die zuführende Rohrleitung 210 seitlich in die Kammer 212, innerhalb derer sie eine Umlenkung

erfährt, so daß die Achse der Mündung 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 Ausführüngsformen die folgende; Im Normalbetrieb wird das Staubgemisch 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 Vehtildeckel 14 der demzufolge !fortgeschleudert wird und dieöffnung 12ä bzw; 112a-bzw.'212a der Kämmer 12 bzw.· 112 bzw: 212^s freigibt. Die ,Explosionsfront entweicht ungehinderten die Atmosphäre. · ■ - :
• Infolge der spitzwinkligen bzw. parallelen Anordnung der' Rohrachsen wird i/däs :in «den weiterführenden Rohrleitung 13 bzw; 113 bzw: 213 befindliche Staubga'sgemisch in seiner Strömungsrichtung umgekehrt und vom Strom des explodierenden Gemisches mitgerissen, so 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.

Die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Explosionssperren können sowohl unmittelbar vor Einführung der Rohrleitung in die nachgeschalteten Aggregate, beispielsweise Entstaubungsanlagen, 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.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen /ti I

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Claims (7)

1. Patentansprüche:

   i 1. Sicherheitseinrichtung zur Unschädlichmachung von Staubexplosionsfronten in einer mit Staub versetztes Gas führenden Rohrleitung mit einem zum Abbau des Explosionsdruckes in der Rohrleitung vorgesehenen Entlastungsventil, dadurch gekennzeichnet, daß der das Druckentlastungsventil (14) aufweisende Abschnitt der Rohrleitung (10) außerhalb des die Rohrleitung enthaltenden Gebäudes (G) liegt und im Bereich dieser Druckentlastungszone die Rohrleitung einen spitzwinkligen Knick aufweist, in dessen Bereich das Entlastungsventil annähernd quer zur Strö'mungsrichtung des anströmenden Gases angeordnet ist.
2. 2. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch, gekennzeichnet, daß die Druckentlastungszone als eine zwischen den Mündungen der zur Druckentlastungszone hinführenden (10) und von der Druckentlastungszone wegführenden Rohrleitung (13) liegende Kammer (12) ausgebildet ist, in der das Entlastungsventil (14) angeordnet ist.
3. 3. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündungen der zuführenden (110) und der weiterführenden Rohrleitung (113) durch eine in Richtung der Längsachse der Kammer und in Richtung auf das Entlastungsventil (14) hin vorspringende Zwischenwand (116) voneinander getrennt sind.
4. 4. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1 oder 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) konzentrisch umgibt.
5. 5. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Entlastungsventil (14) als lose, jedoch dicht auf einer Kammeröffnung (12a bzw. 112a bzw. 212a) aufliegender Deckel (14) ausgebildet ist.
6. 6. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel durch eine auf der Kammer (12 bzw. 112 bzw. 212) befestigte Fangvorrichtung gegen Wegschleudern gesichert ist.
7. 7. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Fangvorrichtung aus einem Gitterkorb (15) besteht.

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