DE2436758C2 - Vorrichtung zum Verschluß von Rohrleitungen für explosive Gase - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verschluß von Rohrleitungen für explosive Gase bei Explosionen mit einem rohrförmigen Gehäuse, mit dessen zylindrischer Innenwand ein außen kegliges Einsatzrohr am Umfang seines breiteren Endes gasdicht verbunden ist, und mit einer Verschlußkappe, die eine keglige, auf die keglige Mantelfläche des Einsatzrohres exakt passend gestaltete Innenwand aufweist und die, in Strömungsrichtung des Gases gesehen vor dem Einsatzrohr mit der Gehäuseinnenwand durch eine gasdurchlässige Halterung beweglich verbunden ist.

Diese Verschlüsse werden z. B. in Rohrleitungen oder -leitungssystemen eingebaut, welche ein brennbares oder leicht explodierendes Gas führen. Aus der DE-OS 35 744 ist eine Vorrichtung zum Verschluß von Rohrleitungen bei Explosionen bekannt, bei der das Einsatzrohr als Kegelstumpf ausgebildet ist, auf welchen die Verschlußkappe, die über einen federnden Stahldraht mit dem Gehäuse verbunden ist, aufschiebbar ist. Bei der bekannten Vorrichtung wird die Verschlußkappe im Falle einer Explosion lediglich durch den Druck der Explosionswelle auf das Einsatzrohr gedruckt und somit der Verschluß der Rohrleitung bewirkt. Da aber vornehmlich bei niedrigen Drücken Explosionen auch ohne bzw. nur mit sehr geringer Druckv/irkung ablaufen können (z. B. schleichende Deflagration) besteht in diesen Fällen bei der bekannten Vorrichtung die Gefahr, daß sie versagt Des weiteren ist die bekannte Vorrichtung nicht in der Lage, ein unerwünschtes Zurücktreten von Gas gegen die Strömungsrichtung zu verhindern.

Weiterhin ist aus der US-PS 10 05 677 ein Ventil für Gasleitungen bekannt, das beim Oberschreiten einer bestimmten Temperatur in der Gasleitung, beispielsweise beim Auftreten einer Flammenfront in der Gasleitung, automatisch schließt Dazu ist in einer Nut des Ventilschaftes ein Ring aus schmelzbarem Material angeordnet, der mit Hilfe einer ebenso auf dem Ventilschaft angeordneten und sich am Gehäuse abstützenden Feder gegen einen Gehäuseanschlag gedrückt wird. Schmilzt der Ring beim Auftreten hoher Temperaturen wird aufgrund der Federkraft der am Ende des Ventilschaftes vorhandene Ventilteller gegen einen Ventilsitz im Gehäuse gepreßt. Der Nachteil dieser bekannten Vorrichtung liegt darin, daß es bei Explosionen eine gewisse Zeit beansprucht, bis der Ring aus schmelzbarem Material aufgrund der Wärmeentwicklung zerstört ist und das Ventil schließt, so daß zunächst noch eine Fortpflanzung der Explosion auch über das Ventil hinaus gegeben ist. Außerdem ist auch diese Vorrichtung nicht geeignet, ein unerwünschtes Zurückströmen von Gas gegen die Strömungsrichtung zu unterbinden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Verschluß für Rohrleitungen zu entwickeln, der sowohl im Falle einer Druckwelle als auch bei Auftreten hoher Temperaturen die Rohrleitung dicht verschließt und in einem weiten Druckbereich funktionssicher und zuverlässig arbeitet.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Halterung der Verschlußkappe eine gespannte, auf die Deckseite der Verschlußkappe in Strömungsrichtung drückende erste Feder, ein bewegliches, rohrförmiges Widerlager für die erste Feder sowie eine zweite, auf das Widerlager entgegen der Strömungsrichtung drückende Feder, eine mit dem Gehäuse fest verbundene und dem Widerlager als Anschlag dienende Endscheibe und eine die erste Feder vorspannende Verbindungseinrichtung zwischen dem Widerlager und der Verschlußkappe aufweist, und die Verbindungseinrichtung so ausgebildet ist, daß sie bei exzessiven Druckerhöhungen reißt und sich bei exzessiven Temperaturen auflöst.

Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung gegenüber den bekannten Ausführungen liegt darin, daß im Falle einer explosionsbedingten Druckerhöhung die Verbindungseinrichtung sofort abreißt und die Verschlußkappe durch die Druckwelle der Explosion und auch durch die von der Verbindungseinrichtung vorgespannte Feder auf das Einsatzrohr gedrückt wird und daß im Falle einer Temperaturerhöhung die Verbindungseinrichtung sich auflöst und die Verschlußkappe ebenso durch die Feder auf das Einsatzrohr gedrückt wird.

Somit kann die erfindungsgemäße Vorrichtung die Rohrleitung entweder druckabhängig oder nur temperaturabhängig verschließen, was insbesondere bei niedrigen Gasdrücken in den Rohrleitungen wichtig ist. da dann auftretende Explosionen nur mit sehr geringer Druckwirkung, aber immer mit einer Temperaturerhöhung ablaufen. Dabei kann die Temperatur, bei der die Auflösung der Verbindungseinrichtung zwischen dem Widerlager und der Verschlußkappe und damit der

Verschluß der Rohrleitung erfolgt, durch die Wahl des Materials für die Verbindungseinrichtung, das leicht aufschmelzbar sein kann, bestimmt werden. Die Federkraft ist so bemessen, daß sie ein sicheres, gasdichtes Aufsetzen der Verschlußkappe auf das Einsatzrohr bewirkt. Es ist somit gewährleistet, daß auch bei niedrigen Drücken in der Rohrleitung im Falle einer in die Rohrleitung eindringenden oder dort verursachten Explosion oder ähnlichen das Leitungsgas zersetzenden Reaktion ein rascher und sicherer Verschluß der Rohrleitung erfolgt und somit em weiteres Vordringen der Explosion oder ähnlichen Reaktionen verhindert wird. Die Wirkung einer eventuell auftretenden Druckwelle wird bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung weiterhin als zusätzliches Auslösemoment zum Verschluß der Rohrleitung ausgenützt, was in der Figurenbeschreibung noch näher erläutert wird.

Pie dem beweglichen Widerlager als Anschlag dienende Endscheibe, die vorteilhafter Weise mit .Dichtungsringen und Durchlaßkanälen zwischen den !Dichtungsringen versehen ist, bildet zusammen mit dem 'Widerlager und einer zweiten Feder, die wesentlich •weicher als die obengenannte erste Feder ist, ein Rückschlagventil, welches ein unerwünschtes Zurücktreten von Gas gegen die Strömungsrichtung verhindert. Die Federkraft der zweiten Feder ist nach dem Druck, bei welchem Gas im Normalfall durch die Leitung strömt, so bemessen, daß der Gasdruck dazu ausreicht, das bewegliche Widerlager von den Dichtungsringen bzw. von der Endscheibe abzuheben. Das Gas kann dann durch die Durchlaßkanäle der Endscheibe und durch Schlitze am Ende des Widerlagers, vorbei an der Verschlußkappe, durch das Einsatzrohr strömen.

Bei solchen Anwendungsfällen für die erfindungsgemäße Vorrichtung, bei denen sehr hohe Explosionstemperaturen auftreten können, kann es vorteilhaft sein, wenn die Endscheibe mit den Dichtungsringen, im Strömungsrichtung gesehen, am Ausgang des Einsatzrohres axial verschieblich angeordnet und über eine starre Verbindung mit der Verschlußkappe verbunden ist. So werden im Falle einer Explosion vor allem die zweite, weiche und deshalb dünne Feder sowie die Dichtungen vor Ausglühen und Verbrennung geschützt.

Anhand einer schematischen Zeichnung, welche ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung darstellt, soll der Erfindungsgegenstand und dessen Funktionsweise nnch weiter erläutert werden. Dabei sollen die Ausdrücke »vor« und »hinter« jeweils auf die Blickrichtung in Strömungsrichtung des Gases bezogen sein, was in der Zeichnung durch einen Pfeil angedeutet ist.

In einem rohrförmigen Gehäuse 1 ist ein außen kegeliges Einsatzrohr 3 so angebracht, daß ein Gas nur durch den Rohrinnenquerschnitt des Einsatzrohres 3 strömen kann. Vor dem Einsatzrohr 3 ist eine Verschlußkappe 2 beweglich angebracht, die eine kegelige, auf die kegelige Mantelfläche des Einsatzrohres 3 exakt passend gestaltete Innenwand aufweist und die über eine erste auf die Deckseite der Verschlußkappe 2 in Strömungsrichtung drückende Feder 5, ein

ίο bewegliches, rohrförmiges Widerlager 4 für die erste Feder 5, eine die erste Feder 5 vorspannende Verbindungseinrichtung zwischen der Verschlußkappe 2 und dem Widerlager 4, eine zweite auf das Widerlager 4 entgegen der Strömungsrichtung drückende Feder 6 sowie eine mit dem Gehäuse 1 fest verbundene und dem Widerlager 4 als Anschlag dienende Endscheibe 10 mit Dichtungsringen 11 und 12 gehalten wird. Die Verbindungseinrichtung weist ein leicht aufschmelzbares Teil 7, das beispielsweise aus zwei mit einer Lötstelle versehenen Metallbändern bestehen kann, sowie in der Verschlußkappe 2 und im Widerlager 4 angeordnete und das leicht aufschmelzbare Teil 7 tragende Stahlstifte 8 und 9 auf. Die Lötstelle ist dabei so ausgebildet, daß sie bei exzessiven Druckerhöhungen reißt und sich bei exzessiven Temperaturen auflöst.

Im Normalfall wird das Widerlager 4 durch den Gasdruck von den Dichtungsringen 11 und 12 abgehoben, Su daß das Gas durch die Vorrichtung strömen kann. Steigt im Falle einer Explosion oder einer ähnlichen Zerfallsreaktion die Temperatur in der Vorrichtung über einen bestimmten Wert, der vom Material und von den Dimensionen der Verbindungseinrichtung 7 abhängt, so schmilzt diese zumindest teilweise auf und wird durch die Federkraft zerrissen, worauf die sich entspannende Feder 5 die Verschlußkappe 2 auf das Einsatzrohr 3 drückt. Beim Auftreffen einer reinen Druckwelle in Strömungsrichtung auf die Verschlußvorrichtung wird dagegen das Metallband und die Lötstelle der Verbindungseinrichtung 7 durch den Druckstoß zerrissen und die Verschlußkappe 2 sowohl durch den Druckstoß als auch durch die erste Feder 5 auf das Einsatzrohr 3 so fest gepreßt, daß ein vollständiger Verschluß der Rohrleitung bewirkt wird.

Um die Sicherheit der Vorrichtung noch weiterhin zu erhöhen, kann hinter der Verschlußvorrichtung eine einfache Flammensperre z. B. ein Metalldrahtpfropfen angebracht sein. Eine durch die Verschlußvorrichtung dennoch durchdringende Explosionswelle oder Flammenfront hat dann nur noch einen stark verminderten Druck- bzw. Wärmeinhalt, so daß eine einfache Flammensperre dazu ausreicht, ein Fortschreiten der Explosion oder Flammenfront zu verhindern.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   i. Vorrichtung zum Verschluß von Rohrleitungen für explosive Gase bei Explosionen mit einem rohrförmigen Gehäuse, mit dessen zylindrischer Innenwand ein außen kegliges Einsatzrohr am Umfang seines breiteren Endes gasdicht verbunden ist, und mit einer Verschlußkappe, die eine keglige, auf die keglige Mantelfläche des Einsatzrohres exakt passend gestaltete Innenwand aufweist und die, in Strömungsrichtung des Gases gesehen, vor dem Einsatzrohr mit der Gehäuseinnenwand durch eine gasdurchlässige Halterung beweglich verbunden ist, dadurch gekennzeichnet., daß die Halterung de·- Verschlußkappe (2) eine gespannte, auf die '5 Deckseite der Verschlußkappe (2) in Strömungsrichtung drückende erste Feder (5), ein bewegliches, rohrförmiges Widerlager (4) für die erste Feder (5) sowie eine zweite auf das Widerlager (4) entgegen der Strömungsrichtung drückende Feder (6), eine mit dem Gehäuse fest verbundene und dem Widerlager (4) als Anschlag dienende Endscheibe (10) sowie eine die erste Feder (5) vorspannende Verbindungseinrichtung (7, 8, 9) zwischen dem Widerlager (4) und der Verschlußkappe (2) aufweist und die Verbindungseinrichtung (7, 8, 9) so ausgebildet ist, daß sie bei exzessiven Druckerhöhungcn reißt und sich bei exzessiven Temperaturen auflöst
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Endscheibe (10) mit Dichtungsringen (11,12) und Durchlaßkanälen (13) zwischen den Dichtungsringen versehen ist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Endscheibe (10) mit den Dichtungsringen (11, 12) in Strömungsrichtung gesehen am Ausgang des Einsatzrohres (3) axial verschieblich angeordnet und über eine starre Verbindung mit der Verschlußkappe (2) verbunden ist.

   40