DE3111760C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Wasserverschlußeinrichtung für brennbares Gas, die im wesentlichen einen Abdichtungswasser enthaltenden Behälter, ein sich vom oberen Teil des Behälters nach abwärts erstreckendes Gaseinführrohr, dessen unteres Ende unter dem Wasserspiegel endet, und ein Gasabführrohr am oberen Ende oder an der Oberseite des Behälters umfaßt, wo­ bei das Gaseinführrohr mit radial angeordneten Gasverteilungs­ rohren, die eine Mehrzahl von Düsen zum Verteilen des Gases in einer Position oberhalb des unteren Endes des Gaseinführ­ rohrs, jedoch unterhalb des Wasserspiegels haben, versehen ist.

Eine solche Wasserverschlußeinrichtung ist insbesondere als eine Einrichtung zum Verhindern einer Rückzündung oder eines Flammenrückschlags in einem Fackelrohr geeignet.

Nach dem Stande der Technik tritt bei dem Vorgang des Hin­ durchleitens eines Gases durch eine Wasserverschlußeinrich­ tung im Transportweg des Gases dann, wenn die Verteilung des Gases ungleichförmig wird oder die Gasblasen zu groß werden, eine starke Wasserbewegung des Wasserspiegels auf. Bei einer erhöhten Strömungsrate des Gases entwickeln sich die Wellen zu einer Ausbruchswelle oder zu einer weggeblasenen Welle. Als Ergebnis hiervon wird die Strömung des Gases in dem Gasab­ führrohr der Wasserverschlußeinrichtung eine pulsierende Strömung. Es ist oft erwünscht, eine solche Erscheinung zu verhindern.

Beispielsweise wird eine Wasserverschlußeinrichtung im Weg des Gases verwendet, das zum Verbrennen zu einem Fackelrohr geleitet wird. Im Falle eines unzufriedenstellenden Arbeitens der Wasserverschlußeinrichtung kann es zu einem "Atmen" oder An­ wachsen und Kleinerwerden der brennenden Flamme kommen, wo­ durch nichtkontinuierliche Geräusche und Unbehagen der im um­ gebenden Gebiet lebenden Menschen verursacht werden.

Im allgemeinen umfaßt eine Wasserverschlußeinrichtung im wesentlichen einen Abdichtungswasser enthaltenden Behälter, ein sich im oberen Teil des Behälters nach abwärts erstreckendes Gaseinführrohr, dessen unteres Ende unter dem Wasserspiegel mündet, und ein Gasabführrohr am oberen Ende oder an der Oberseite des Behälters. Üblicherweise hat das untere Öffnungs­ ende des Gaseinführrohrs die Form eines Sägezahnschnitts, oder es hat viele Schlitze in der Axialrichtung, so daß das Gas in Form von Blasen in das Wasser strömen kann.

Bei Untersuchungen des Mechanismus des Wasserverschlusses, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung durchgeführt wurden, wurden folgende Erscheinung beobachtet:

Im Falle einer relativ niedrigen Gasströmungsrate kommt es zu einer Anhäufung der Blasen, so daß diese zu großen Blasen an­ wachsen und diskontinuierlich nach aufwärts schwimmen, und als Ergebnis hiervon neigt die Wasseroberfläche dazu, in der Mitte des Behälters, wo das Gaseinführrohr angeordnet ist, aufwärts- und abwärtszugeben. Wenn die Gasströmungsrate einen mittleren Wert hat, neigt sich die Wasseroberfläche und schwingt wie ein Pendel. Bei einer weiter erhöhten Gasströ­ mungsrate tritt diskontinuierlich ein teilweises Ausblasen von Wassertropfen auf. In diesem Falle wird die Strömung des Gases im Gasabführrohr zu einer pulsierenden Strömung, welche zum Atmen der Flamme am Fackelrohr und zu einem diskontinuier­ lichen Geräusch führt. Wenn das Ausblasen schlimmer wird, kann es sogar eine Schwingung des Abdichtungswassers hervorbringen, das dann in dem Gasabführrohr aufsteigt und abfällt. Das ist natürlich verhängnisvoll oder zumindest sehr schlecht für die Wasserverschlußeinrichtung und muß infolgedessen vermieden werden.

Es wurde zwar gefunden, daß diese Schwierigkeit in der Wasser­ verschlußeinrichtung wirksam gelöst werden kann, wenn das Gas in der Form von Blasen, die so klein wie möglich sind, gleichförmig in das Wasser hinein verteilt wird, so daß die Wellenbewegung der Wasseroberfläche minimalisiert wird. In­ folgedessen wurden verschiedene Bemühungen bezüglich Verbes­ serungen unternommen. Beispielsweise wurde vorgeschlagen, in dem Gaseinführrohr viele Löcher in dem Teil vorzusehen, der unterhalb des Wasserspiegels ist, oder eine perforierte Platte vorzusehen, die sich radial am unteren Ende des Rohres erstreckt, so daß das Gas durch die Löcher oder Perforationen verteilt wird. Diese Verbesserungen haben sich jedoch noch als nichtzufriedenstellend erwiesen.

Aus der DE-OS 17 29 888 ist eine Wasserverschlußeinrichtung der eingangs genannten gattungsgemäßen Art bekannt, in der jeweils mehrere Düsensätze entlang jedem der Gasverteilungsrohre an­ geordnet sind. Jeder Düsensatz umfaßt mehrere um den Umfang des Gasverteilungsrohrs herum auf gleicher axialer Höhe an­ geordnete Düsen, wobei die Düsensätze in gleichen axialen Ab­ ständen voneinander vorgesehen sind und jeweils den gleichen Gesamtdüsenquerschnitt aufweisen. Diese Wasserverschlußein­ richtung nach der DE-OS 17 29 888 beinhaltet zwei betriebs­ mäßige Schwierigkeiten:

• (a) Die erste dieser betrieblichen Schwierigkeiten tritt im Normalfall auf, das heißt, wenn das Gas relativ gleich­ mäßig durch das Gaseinführrohr in die Wasserverschluß­ einrichtung strömt, also keine plötzlichen großen Druck­ stöße am Gaseinführrohr auftreten, wie sie durch plötz­ liche unterirdische Gasausbrüche verursacht werden können, wenn die Wasserverschlußeinrichtung als Rück­ zündungsschutz- oder Flammenrückschlagsschutzeinrich­ tung für ein Fackelrohr zum Abfackeln von Erdgasen ver­ wendet wird. Diese im Normalfall des gleichmäßigen Einströmens von Gas in die Wasserverschlußeinrichtung auftretende Schwierigkeit besteht darin, daß die mögliche Gasdurchtrittskapazität dieser Wasserverschlußeinrich­ tung nicht ausgenutzt wird, weil das Gas nicht gleich­ mäßig genug verteilt wird. In den radial äußeren Be­ reichen des Behälters wird nämlich weniger Gas pro­ Abdichtungswasseroberfläche durch die Düsen in das Ab­ dichtungswasser gedrückt als in den radial inneren Be­ reichen des Behälters.
  Hierdurch ist die Menge an Gas, die von der Wasserver­ schlußeinrichtung in der Normalbetriebsweise hindurch­ gelassen werden kann, mehr beschränkt als notwendig.
• (b) Die zweite betriebsmäßige Schwierigkeit der Wasserver­ schlußeinrichtung nach der DE-OS 17 29 888 bezieht sich auf den Notfall, der darin besteht, daß plötzlich eine große Menge an Gas am Gaseinführrohr auftritt, beispiels­ weise durch einen unterirdischen Gasausbruch von Erdgas wenn die Wasserverschlußeinrichtung als Rückzündungs­ schutz- oder Flammenrückschlagschutzeinrichtung für ein Fackelrohr zum Abfackeln von Erdgas verwendet wird. In einem solchen Notfall muß das Gas ebenso wie im Normal­ fall seinen Weg durch die Düsen der Gasverteilungsrohre nehmen, was nicht nur zu einem gefährlichen Gasstau führt, sondern zu erheblichen Schwingungen des Abdich­ tungswassers im Behälter, die entsprechende starke Druck­ schwankungen im Gasabführrohr zur Folge haben.

Wie die vorstehenden Betrachtungen zeigen, resultieren die be­ triebsmäßigen Schwierigkeiten der Wasserverschlußeinrichtung nach der DE-OS 17 29 888 daraus, daß im Normalfall das Gas zu ungleichmäßig und im Notfall zu gleichmäßig verteilt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, eine Wasserverschluß­ einrichtung der gattungsgemäßen Art so auszubilden, daß das Gas in allen Betriebsfällen, das heißt sowohl im Normalfall als auch im Notfall, optimal in dem Abdichtungswasser ver­ teilt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß so gelöst, daß die Wasser­ verschlußeinrichtung zur Verwendung als Rückzündungsschutz- oder Flammenrückschlagschutzeinrichtung für ein Fackelrohr so ausgebildet ist, daß die Öffnungsfläche der Düsen von der Basis zum Ende der Gasverteilungsrohre zunimmt, indem die Abstände zwischen jeweils zwei benachbarten Düsen längs der Achse der Gasverteilungsrohre mit zunehmender Entfernung vom Gaseinführrohr abnehmen, und daß das Gaseinführrohr an seinem unteren Ende offen ist und in das Abdichtungswasser mündet.

Auf diese Weise wird erreicht, daß

• (1) das Gas im Normalfall optimal verteilt wird, indem die Menge an Gas pro Flächeneinheit der Abdichtungswasser­ oberfläche vergleichmäßigt wird, so daß der Normalbe­ triebsbereich, das heißt also der Bereich an Gasmenge pro Zeiteinheit, innerhalb dessen die Wasserverschluß­ einrichtung normalerweise betrieben werden kann, ver­ größert ist, und
• (2) der Durchtritt des Gases durch das Abdichtungswasser im Notfall auf das offene untere Ende des Gaseinführ­ rohrs konzentriert wird, so daß es unter geringstmög­ lichem Strömungswiderstand schnellstmöglich durch die Wasserverschlußeinrichtung hindurchströmen kann, ohne daß sich unerwünschte und relativ lang anhaltende Schwingungen in dem Abdichtungswasser ausbilden können.

Damit wird durch die Erfindung eine Wasserverschlußeinrichtung zur Verfügung gestellt, deren Betriebsverhalten stets optimal dem jeweiligen Betrieb, nämlich Normalfall oder Notfall, ent­ spricht und in welcher das Gas gleichförmig in der Form von kleinen Blasen verteilt werden kann, und mit der eine Wellen­ bewegung der Wasseroberfläche in einem weiten Bereich der Gas­ strömungsraten vermieden werden kann.

Es trifft zwar zu, daß das untere Ende des Gaseinführrohrs bei gewissen konventionellen Wasserverschlußeinrichtungen offen ist, wie sie weiter oben angegeben sind. Jedoch handelt es sic bei diesem konventionellen Wasserverschlußeinrich­ tungen um solche, bei denen keine Gasverteilungsrohre von dem Gaseinführrohr abgezweigt sind, also das Gas in allen Betriebs­ fällen aus dem unteren Ende des Gaseinführrohrs in die Abdich­ tungswassermasse hineingedrückt wird. Durch die Anbringung von Gasverteilungsrohren ist aber, wie die DE-OS 17 29 888 zeigt, die Öffnung des unteren Endes des Gaseinführrohres über­ flüssig und unerwünscht geworden, da ja die Gase nunmehr mittels der Gasverteilungsrohre und der darin vorgesehenen Düsen in der Abdichtungswassermasse verteilt werden sollen.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unter­ ansprüchen angegeben.

Die Erfindung sei nachstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 9C der Zeichnung anhand einiger, besonders bevorzugter Aus­ führungsformen näher erläutert; es zeigt

Fig. 1 eine Schnittansicht, die schematisch eine erste Aus­ führungsform einer Wasserverschlußeinrichtung nach der Er­ findung zeigt;

Fig. 2A und 2B eine Ausführungsform des Anbringens von Gasverteilungsrohren, die charakteristische Teile der Wasserverschluß­ einrichtung sind, an dem Gaseinführrohr; und zwar ist die Fig. 2A eine Aufsicht, während die Fig. 2B eine Seitenansicht ist, in der einige der Gasverteilungsrohre weggeschnitten sind;

Fig. 3A und 3B eine andere Ausführungsform der Gasvertei­ lungsrohre, die an dem Gaseinführrohr in zwei Gruppen, näm­ lich einer oberen und unteren Gruppe, angebracht sind; und zwar entsprechen die Fig. 3A und 3B in der Darstellungs­ art den Fig. A bzw. 2B;

Fig. 4 und 5 verschiedene Ausführungsformen des Anbrin­ gens der Gasverteilungsrohre, und zwar sind die Fig. 4A und 4B sowie die Fig. 5A, 5B und 5C Aufsichten, während die Fig. 4C und 5D Seitenansichten sind;

Fig. 6A und 6 B gegenüber den bisherigen Figuren vergrößer­ te Schnittansichten eines Gasverteilungsrohrs, welche die Verteilung der Düsen zum Verteilen des Gases veranschauli­ chen; und zwar ist die Fig. 6A eine Längsschnittansicht, während die Fig. 6B eine Querschnittsansicht ist;

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Kombina­ tion des Gaseinführrohrs und der Gasverteilungsrohre;

Fig. 8A und 8B weitere, unterschiedliche Ausführungsformen einer Wasserverschlußeinrichtung nach der Erfindung; und zwar zeigt die Fig. 8A einen vertikalen Querschnitt, während die Fig. 8B einen horizontalen Querschnitt zeigt; und

Fig. 9A, 9B und 9C Kurvendarstellungen, welche die Lei­ stungsfähigkeit von erfindungsgemäßen Wasserverschlußeinrich­ tungen für Gas im Vergleich mit einer konventionellen Wasser­ verschlußeinrichtung veranschaulichen; und zwar zeigt die Fig. 9A Druckschwankungen des Gases am Einlaß der Wasserverschlußeinrichtung, während die Fig. 9B Druckschwankungen des Gases am Auslaß der Wasserverschlußeinrichtung zeigt, und die Fig. 9C zeigt Druckschwan­ kungen des Abdichtungswassers; wobei alle Daten auf der Basis der Gasströmungsrate bzw. in Abhängigkeit von der Gasströmungs­ rate wiedergegeben sind.

Die Fig. 1 zeigt eine typische und bevorzugte Ausführungsform der vorliegen­ den Wasserverschlußeinrichtung.

Die Wasserverschlußeinrichtung 1 umfaßt im wesentlichen einen Behälter 3, der Abdichtungswasser 2 enthält, ein Gaseinführrohr 4, das sich vom oberen Teil des Behälters 3 nach abwärts erstreckt und dessen un­ teres Ende 41 unterhalb des Wasserspiegels WL ist, und ein Gasab­ führrohr 6 am oberen Ende des Behälters 3: und diese Wasserverschlußeinrichtung ist so ausgebildet, daß das Gaseinführrohr 4 mit radial angeordneten Gasverteilungsrohren 6 versehen ist, die eine Mehr­ zahl von Düsen 61 zum Verteilen von Gas an Stellen haben, die sich oberhalb des unteren Endes 41 des Gaseinführrohrs 4, je­ doch unterhalb des Wasserspiegels WL befinden.

Das untere Ende 41 des Gaseinführrohrs 4 ist offen, wie es in gewissen kon­ ventionellen Wasserverschlußeinrichtungen üblich ist. Das ist deswegen der Fall, um einen schnellen Transport von Gas in einer großen Menge in einem Notfall durch dieWasserverschlußeinrichtung 1 zu ermög­ lichen, ohne daß es zu einem merklichen Druckabfall des Gases kommt. Das untere Ende 41 kann sägezahnartig zugeschnitten sein, wie in der Fig. 1 und 2B gezeigt, oder dergleichen, so daß das Gas in der Form von Blasen, die so klein wie möglich sind, in das Ab­ dichtungswasser 2 hinein verteilt wird. Der Schenkel oder vorste­ hende Teil des Gaseinführrohrs 4 sollte so ausgebildet sein, daß er eine solche Länge H hat, daß das Gas durch die Düsen 61 der Gasverteilungsrohre 6 verteilt werden und hindurchgehen und nicht das untere Ende 41 erreichen kann, solange die Gasströ­ mungsrate im normalen Bereich ist.

Der Durchmesser und die Anzahl der Gasverteilungsrohre 6 sowie der Durchmesser und die Anzahl er Düsen 61 zum Verteilen des Gases hängt hauptsächlich von dem Druckabfall des Gases und dem in der Wasserverschlußeinrichtung 1 zulässigen Ausmaß der Wasserbewegung ab. Es ist natürlich wünschenswert, den Druckabfall zu minimali­ sieren und gleichzeitig die Wellenbewegung des Abdichtungswas­ sers 2 im äußerstmöglichen Ausmaß zu unterdrücken. Im allgemeinen jedoch sind diese beiden Forderungen einander widersprechend.

Um den Druckabfall zu vermindern, ist es vorteilhaft, eine kleine Anzahl von Gasverteilungsrohren 6 eines großen Durchmessers zu verwenden. Dadurch wird die Gleichförmigkeit der Blasen beein­ trächtigt, und die Wellenbewegung wird merklich. Andererseits ist es, um die Wellenbewegung zu unterdrücken, hilfreich, so viel wie möglich Gasverteilungsrohre 6 zu verwenden, so daß die Blasen in einem horizontalen Querschnitt des Abdichtungswassers 2 gleichförmig verteilt werden. Jedoch ist der Durchmesser jedes Gasverteilungsrohrs 6 unvermeidlicherweise klein, wenn eine große Anzahl von Gasverteilungsrohren 6 an der äußeren Oberfläche des Gaseinführrohrs 4 in einer Querschnittsebene desselben angebracht werden soll. Das führt zu einer kleinen Gesamtquerschnittsfläche der Gasverteilungsrohre 6 und bewirkt infolgedessen einen höheren Druckabfall in den Gasverteilungsrohren 6.

Um diese einander widersprechenden Faktoren zu harmonisieren, wird vorgeschlagen, daß das Gaseinführrohr 4 auf seiner äußeren Oberfläche acht Gasverteilungsrohre 6 hat, die den maximal möglichen Durchmesser besitzen.

Die vorstehend vorgeschlagene Ausführungsform, bei der acht Gas­ verteilungsrohre verwendet werden, ist in den Fig. 2A und 2B gezeigt. Die Fig. 2A ist eine Aufsicht, während die Fig. 2B eine Seitenansicht ist, in der Gasverteilungsrohre 6 der Ansichtsseite weg­ geschnitten sind.

Obwohl das Gaseinführungsrohr 4 mit den maximal acht Gasverteilungs­ rohren 6 unter Verwendung eines kommerziell verfügbaren Rohres versehen ist, beträgt die Gesamtquerschnittsfläche der Gasver­ teilungsrohre 6 nur bis zu etwa 60% der Querschnittsfläche des Gaseinführrohrs 4. Infolgedessen ist es zu bevorzugen, zwei oder mehr Gruppen von Gasverteilungsrohren 6 mit einem minimalen Abstand zwischen den Gruppen zu installieren. Die Fig. 3A und 3B zei­ gen die Gasverteilungsrohre 6 in zwei Gruppen mit acht Gasverteilungsrohren pro Gruppe angeordnet. In dieser und ähnlichen Ausführungsformen soll­ te dafür Sorge getragen werden, daß sich die Gasverteilungsrohre der oberen und unteren Gruppen nicht überlappen, damit eine Kombination der Blase vermieden und eine gleichförmige Verteilung des Gases ver­ wirklicht wird.

Die Installation der Gasverteilungsrohre 6 umfaßt verschiedene Ar­ ten, wie in den Fig. 4 und 5 gezeigt.

Die folgende Beschreibung bezieht sich auf die Düsen 61 zum Vertei­ len des Gases.

Es ist angemessen, die Gesamtfläche der Düsen 61 im Bereich vom bis zum 1,2fachen der Querschnittsfläche des Gaseinführrohrs 4 zu wäh­ len. Allgemein gesprochen ist eine kleinere Gesamtfläche der Dü­ sen 61 für die gleichförmige Verteilung des Gases vorteilhaft, je­ doch wird der Druckabfall notwendigerweise höher. Bei einer grö­ ßeren Gesamtfläche wird im Gegensatz zum Vorstehenden der Druck­ abfall niedrig. Jedoch ist eine Gesamtfläche, welche die obige Grenze überschreitet, für die Verminderung des Druckabfalls nicht so hilfreich. Abgesehen hiervon wurde festgestellt, daß dann, wenn das Gas in einer kleinen Menge vorliegt, eine ungleichförmi­ ge Strömung desselben auftritt, welche eine Wasserbewegung des Abdichtungswassers 2 verursacht. Infolgedessen sollte die Ausbil­ dung so sein, daß eine gleichförmige Verteilung unterstützt wird, und zwar unter Berücksichtigung des zulässigen Druckabfalls. Die vorstehenden beschriebene Installation der Gasverteilungsrohre 6 in mehrere Gruppen mit minimalen Abständen zwischen denselben führt zu dem Vorteil einer besseren Verteilbarkeit des Gases mit einer relativ kleinen Fläche an Düsen 61 pro jeweils einer Gruppe, jedoch ohne einen hohen Druckabfall in der Wasserverschlußeinrichtung aufgrund der re­ lativ großen Gesamtfläche der Düsen 61.

Die Verteilung der Düsen 61 der Gasverteilungsrohre 6 ist so längs der Achse des jeweiligen Gasverteilungsrohres 6 angeordnet, daß die Öffnungsfläche (Pro­ zentsatz der offenen Fläche des Oberflächenbereichs des Gasvertei­ lungsrohrs) von der Basis zum Ende des Gasverteilungsrohres zunimmt. Nimmt man an, daß der Querschnitt des Behälters 3 der Wasserverschlußeinrich­ tung 1 in konzentrische ringförmige Zonen unterteilt ist, welche die gleiche Breite haben, so sind die Flächen umso größer, je wei­ ter außen die Zonen liegen. Wie oben beschrieben, werden die Gas­ verteilungsrohre 6 radial installiert, und daher ist es leicht ver­ ständlich, daß die Gasverteilungsrohre 6 zur Verwirklichung einer gleichförmigen Verteilung des Gases die Öffnungsflächen der Düsen 61 parallel zu den Unterschieden der Zonenflächen haben sollten.

Um solche Öffnungsflächen vorzusehen, gibt es zwei Wege, nämlich eine Veränderung des Abstands der Düsen 61 und eine Veränderung des Durchmessers der Düsen 61 längs der Achse der Gasverteilungsrohre 6. Der erstere Weg ist aus den nachstehend erläuterten Gründen zu bevorzugen. Die Fig. 6A und 6B zeigen ein bevorzugtes Bei­ spiel, in dem ie Abstände zwischen jeweils zwei benachbarten Düsen 61 im äußeren Teil längs der Achse des Gasverteilungsrohres 6 kürzer werden.

Bezüglich der Umfangsrichtung ist es zu bevorzugen, etwa acht Düsen 61 über den Umfang zu verteilen, wie in Fig. 6B gezeigt. Wenn die Gasströmungsrate niedrig ist, tritt das Abdichtungswas­ ser 2 in die Gasverteilungsrohre 6 ein, und dann werden beispielswei­ se nur die Düsen 61 des obersten Bereichs und beider Seiten der Gasverteilungsrohre 6 angewandt. Wenn die Menge des Gases zunimmt, dann wird das in den Gasverteilungsrohren 6 befindliche Abdichtungswasser 2 allmählich her­ ausgetrieben, und das Gas beginnt auch durch die seitlichen Düsen 61 und sogar durch die untersten Düsen 61 hindurchzugehen. Auf diese Weise wird eine stabile Verteilung des Gases verwirklicht.

Der Durchmesser der Düsen 61 ist vorzugsweise klein, da die größe­ ren Blasen dazu geeignet sind, eine Wellenbewegung des Abdich­ tungswassers 2 zu bewirken. Jedoch wird, je kleiner der Durchmesser ist, eine umso größere Anzahl von Düsen 61 erforderlich. Das darüberhinaus wird, weil die kleineren Abstände zwischen den be­ nachbarten Düsen 61 zu einer Vereinigung der Blasen führen, keine weitere Wirkung erzielt. Gemäß den Untersuchungen, die im Rahmen der Erfindung durchgeführt wurden, ist ein Durchmesser von 3 bis 15 mm, insbesondere von 5 bis 10 mm, angemessen. Die Tatsache, daß ein angemessener Düsendurchmesser in einem gewissen beschrän­ ten Bereich liegt, bedeutet, daß eine Grenze bei der Veränderung der Düsendurchmesser als Möglichkeit des Vorsehend variierender Öffnungsflächen längs der Achse der Gasverteilungsrohre 6 vorliegt.

Es liegt keine Beschränkung hinsichtlich der Länge L der Gasver­ teilungsrohre 6 vor. Es ist leicht, die Länge der Gasverteilungsrohre 6 zu ermit­ teln, die dazu notwendig ist, um Düsen 61 die einen geeigneten Durchmesser haben, in einer Anzahl vorzusehen, wie sie erforder­ lich ist, um eine gegebene Gesamtdüsenfläche bei einer gegebenen praktischen Wasserverschlußeinrichtung zu erhalten.

Die obige Erläuterung, welche die Wasserverschlußeinrichtung be­ trifft, konzentriert sich auf Ausführungsformen, bei denen ein vertikaler Behälter 3 von zylindrischem Querschnitt verwendet wird, und die ein Gaseinführungsrohr 4 in der Mitte des Behälters 3 haben. Es sind natürlich auch verschiedene an­ dere Ausführungsformen möglich. Zum Beispiel kann, wie die Fig. 7 zeigt, das Gaseinführungsrohr 4 aus einer Mehrzahl von Gaseinführungsrohren bestehen, von denen jedes mit einer geeigneten Anzahl von Gasverteilungs­ rohren 6 versehen ist. Das ist eine Ausführungsform, die für ei­ ne Wasserverschlußeinrichtung von großer Kapazität angemessen ist.

Alternativ kann, wie in den Fig. 8A und 8B gezeigt ist, ein horizontaler Behälter 3 verwendet werden, und das Gaseinführungs­ rohr 4 kann in drei Gaseinführungsrohre 42 aufgezeigt sein, z. B. wie gezeigt. In dieser Ausführungsform wird vorgeschlagen, daß jeder Satz von Gasverteilungsrohren 6 mit einer Trenneinrich­ tung oder -wand 7 abgetrennt ist. Die Trenneinrichtungen oder -wände 7 dämpfen eine horizontale Bewegung des Abdichtungswassers 2, und infolgedessen verhindern sie eine Wellenbewegung des Abdichtungswassers 2 insbesondere eine Schwingung in der Längsrichtung.

Die vorliegende Wasserverschlußeinrichtung für Gas verteilt das Gas gleichförmig in der Form von kleinen Blasen, und daher tritt nur eine geringe Wasserbewegung des Abdichtungswassers auf, und es tritt nicht die Schwierigkeit eines Pulsierens der Wasserverschluß­ einrichtung auf, und zwar selbst dann nicht, wenn die Strömungsrate des Ga­ ses variiert. Infolgedessen weist die Wasserverschlußeinrichtung eine bemerkens­ werte Flexibilität gegenüber weiten Schwankungen der Gasströmungs­ rate auf, und mit dieser Einrichtung wird stets ein stabiler Was­ serverschluß und damit eine stabile Abdichtung durch das Abdichtungswasser erzielt.

Weil die Wellenbewegung des Wasserniveaus sehr gering ist, wie oben erwähnt, kann die Tiefe WSL (siehe Fig. 1) des Abdichtungswassers 2 sehr klein sein. Konventionelle Wasserverschlußeinrichtungen benötigen eine Tiefe WSL von 10 cm und mehr, jedoch genügt bei der hier vorgeschlagenen Wasserverschlußeinrichtung eine Tiefe WSL von nur 5 cm oder weniger. Die Untersuchungen, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung durchgeführt wurden, haben gezeigt, daß die Wasserbewegung bei einer kleinen Tiefe WSL weniger merklich ist. Demgegenüber führt eine kleine Tiefe WSL nicht nur zu einem geringen Druckabfall des abgeschlossenen Gasers, sondern sie trägt auch zur Erreichung des Ziels bei, einen stabilen Wasserverschluß zu schaffen.

Als ein weiterer Vorteil der hier vorgeschlagenen Wasserverschlußeinrichtung ist hervor­ zuheben, daß selbst in den Fällen, in denen diese plötz­ lich eine große Menge an Gas erreicht, wegen des Aufbaus der Wasserverschlußeinrichtung ein glatter Transport des Gases durch dieselbe ermöglicht wird.

Die vorliegende Wasserverschlußeinrichtung kann wegen ihres leichten Aufbaus leicht und schnell aufgebaut werden, und ihre Herstellung- und Wartungskosten sind gering. Die Wasserverschlußeinrichtung ist auf alle abzu­ schließenden Gase anwendbar. Sie hat ihre größten Vorteile, wenn sie als Wasserverschlußeinrichtung für brennbare Abfallgase, wel­ che Gase beispielsweise bei der Erdölraffinerie oder bei petro­ chemischen Prozessen oder dergleichen auftreten, verwendet werden soll, die in variierender Menge aufgrnd von Änderungen in dem jeweiligen Prozeß in einem Fackelrohr verbrannt werden sollen.

Beispiel

Es wurde eine Wasserverschlußeinrichtung der in Fig. 1 gezeig­ ten Art gebaut, welche die in den Fig. 3A und 3B gezeigten Gasverteilungsrohre hatte. Die Wasserverschlußeinrichtung wurde Tests unter verschiedenen Strömungsraten von Luft unterworfen.

Die erhaltenen Daten über Druckschwankungen der Luft am Einlaß der Wasserverschlußeinrichtung, Druckschwankungen der Luft am Auslaß der Wasserverschlußein­ richtung und Druckschwankungen des Abdichtungswassers wurden festgestellt bzw. verarbeitet, um die Beziehung derselben zu den Gasströmungsraten im Behälter zu veranschaulichen (der Durchmesser der Düsen betrug 5 mm, und die Tiefe WSL war 100 mm).

Zum Zwecke des Vergleichs wurden die folgenden Wasserverschlußeinrichtungen ge­ mäß der konventionellen Technologie gebaut und den gleichen Luft­ verschluß unterworfen, wie sie oben dargelegt sind, und zwar bei einer Tiefe von WSL von 100 mm.

Konventionelle Wasserverschlußeinrichtung I: Die Wasserverschlußeinrichtung hat kein Gasvertei­ lungsrohr, sondern sie hat viele Löcher von einem Durchmesser von 3 mm im unteren Teil des Gaseinführungsrohrs, und das untere En­ de des Gaseinführungsrohres hat die Form eines Sägezahnschnitts.

Konventionelle Wasserverschlußeinrichtung II: Die Wasserverschlußeinrichtung hat ein Gasein­ führrohr, das mit einer sich radial erstreckenden Scheibe verse­ hen ist, die viele Perforationen von 3 mm Durchmesser hat, und einen kurzen Rand, der sich vom Umfang der Scheibe nach abwärts erstreckt.

Die Daten sind in den Fig. 9A, 9B und 9C aufgetragen. Die dort gezeigten Kurven zeigen deutlich, daß die Wasserverschluß­ einrichtung nach der vorliegenden Erfindung den erfindungsgemäß erwarteten stabilen Wasserverschluß bzw. -abschluß in einem weiten Bereich von Gasströmungsraten ermöglicht.

Claims (7)

1. Wasserverschlußeinrichtung für brennbares Gas, die im wesentlichen einen Abdichtungswasser enthaltenden Be­ hälter (3), ein sich vom oberen Teil des Behälters (3) nach abwärts erstreckendes Gaseinführrohr (4), dessen un­ teres Ende (41) unter dem Wasserspiegel (WL) endet, und ein Gasabführrohr (5) am oberen Ende oder an der Ober­ seite des Behälters (3) umfaßt, wobei das Gaseinführrohr (4) mit radial angeordneten Gasverteilungsrohren (6), die eine Mehrzahl von Düsen (61) zum Verteilen des Gases in einer Position oberhalb des unteren Endes (41) des Gas­ einführrohrs (4, 42), jedoch unterhalb des Wasserspiegels (WL) haben, versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserverschlußeinrichtung (1) zur Ver­ wendung als Rückzündungsschutz- oder Flammenrückschlagschutz­ einrichtung für ein Fackelrohr so ausgebildet ist, daß die Öffnungsfläche der Düsen (61) von der Basis zum Ende der Gasverteilungsrohre (6) zunimmt, indem die Abstände zwischen jeweils zwei benachbarten Düsen (61) längs der Achse der Gasverteilungsrohre (6) mit zunehmender Entfer­ nung vom Gaseinführrohr (4, 42) abnehmen, und daß das Gas­ einführrohr (4, 42) an seinem unteren Ende (41) offen ist und in das Abdichtungswasser (2) mündet.

2. Wasserverschlußeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasverteilungsroh­ re (6) in zwei oder mehrere Gruppen unterteilt sind und daß die Gruppen in unterschiedlichen Positionen längs der Achse des Gaseinführrohres (4, 42) verteilt oder angeordnet sind.

3. Wasserverschlußeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (61) eine Gesamtöffnungsfläche von bis zum 1,2fachen der Quer­ schnittsfläche des Gaseinführrohrs (4, 42) haben.

4. Wasserverschlußeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Düsen (61) von 3 bis 15 mm beträgt, vor­ zugsweise 5 bis 10 mm.

5. Wasserverschlußeinrichtung nach einem der Ansprü­ che 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (3) vom vertikalen Typ ist.

6. Wasserverschlußeinrichtung nach einem der Ansprü­ che 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (3) vom horizontalen Typ ist.

7. Wasserverschlußeinrichtung nach einem der Ansprü­ che 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserverschlußeinrichtung (1) eine Mehrzahl von Gas­ einführrohren (42) hat und daß jedes Gaseinführrohr (42) Gasverteilungsrohre (6) aufweist.