DE4419171C1 - Zünddurchschlagsicheres Bauteil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Verwendung gemäß dem ersten Pa­ tentanspruch.

Als Zünddurchschlagsicherungen werden häufig Platten aus Sin­ termetall oder Metallschaum eingesetzt, deren Porenverteilung der effektiven Weite eines zünddurchschlagsicheren Spaltes entsprechen. Andere Zünddurchschlagsicherungen bestehen aus spiralig gewickelten, gewellten Blechen, gepreßten Drahtnetzen oder Plattenschutzpaketen. Schließlich sind als Zünddurch­ schlagsicherung Kapillaren eingesetzt worden (H. Groh, Chem.- Ing.-Tech. 59 (1987) Nr. 8, Seiten 672-673).

Bei Zünddurchschlagsicherungen, die in unter erhöhtem Druck stehenden Vorrichtungen eingesetzt werden sollen, muß die Weite der zünddurchschlagsicheren Spalte stark vermindert wer­ den. Während beispielsweise für ein Wasserstoff/Luft-Gemisch mit 28 Vol.-% Wasserstoff bei Atmosphärendruck eine Spaltweite von 290 µm bei einer Länge von 25 mm zur Vermeidung eines Zünddurchschlags ausreicht, muß die Spaltweite bei derselben Länge auf ca. 50 µm vermindert werden, wenn das Gasgemisch un­ ter einem Druck von 5 bar steht. Spalte dieser Größe lassen sich mit spiralig gewickelten, gewellten Blechen oder ge­ preßten Drahtnetzen nicht oder zumindest nicht reproduzierbar herstellen (H. Groh, Chem.-Ing.-Tech. 59 (1987) Nr. 8, Seiten 670-671).

Zwar lassen sich bei Zünddurchschlagsicherungen in Form von Platten aus Sintermetall oder Metallschaum durch Verminderung der Porengröße derart feine zünddurchschlagsichere Spalten er­ zeugen; hierbei muß jedoch wegen der mangelnden Repoduzierbar­ keit des Porenspektrums jedes einzelne Bauteil nachträglich in einem aufwendigen explosionstechnischen Verfahren geprüft wer­ den (H. Groh, Chem.-Ing.-Tech. 59 (1987) Nr. 8, Seiten 672- 673). Zudem verursachen diese Zünddurchschlagsicherungen einen hohen Druckverlust; dies ist bei bestimmten Anwendungen wie z. B. in Entwässerungs- und Atmungseinrichtungen von besonderem Nachteil.

Auch bei Kapillaren als Zünddurchschlagsicherungen ergibt sich ein hoher Druckverlust. Man kann zwar ein Bündel solcher Ka­ pillaren vorsehen, um den Druckverlust zu vermindern; eine solche Lösung ist jedoch besonderes bei größeren Rohrquer­ schnitten unwirtschaftlich.

Bauteile der im Patentanspruch umschriebenen Art und ein Ver­ fahren zu ihrer Herstellung sind zwar aus der DE 37 09 278 A1 bekannt. Diese Bauteile werden jedoch als Wärmetauscher für Flüssigkeiten und Gase, als mechanische Feinfilter oder als optische Gitter eingesetzt.

Aufgabe der Erfindung ist, ein einfach aufgebautes zünddurch­ schlagsicheres Bauteil zu schaffen, das exakt und reproduzier­ bar einstellbare zünddurchschlagsichere Spaltweiten und Spalt­ längen aufweist. Die Stückprüfung soll durch optisches Ausmes­ sen der Geometrie der Spalte möglich sein, so daß auf explosi­ onstechnische Prüfungen verzichtet werden kann. Die Spalte sollen sich zudem in der geforderten Geometrie herstellen las­ sen, so daß für alle technisch angewendeten Druckbereiche sol­ che Bauteile zur Verfügung gestellt werden können. Weiterhin soll das Bauteil mit hoher Transparenz herstellbar sein, so daß Druckverluste minimiert werden können.

Die Lösung der Aufgabe ist im ersten Patentanspruch beschrie­ ben. Der zweite Patentanspruch gibt eine bevorzugte Ausgestal­ tung wieder, bei der ein Bauteil verwendet wird, das weitere Kanäle enthält, die zur Kühlung des Bauteils von einem Kühl­ medium durchströmt werden können.

Das erfindungsgemäß als zünddurchschlagsicheres Bauteil zu verwendende Element besteht aus einem Stapel von Folien. Zu­ mindest einige der Folien enthalten parallel verlaufende Nu­ ten, durch die sich zusammen mit der an die Nuten angrenzenden Fläche einer benachbarten Folie Kanäle ergeben. Die benach­ barte Folie kann selbst dasselbe Muster von Nuten in der spie­ gelbildlichen Position aufweisen, so daß in diesem Fall die Kanäle durch die aneinander angrenzenden Nuten zweier benach­ barter Folien gebildet werden. Die Kanäle können eine nahezu beliebige Querschnittsform aufweisen; sie verbinden zwei Räume, die ein zündfähiges Gas oder Gasgemisch enthalten und wirken als Flammensperre.

Durch Einbau von weiteren mit Nuten versehenen Folien, deren Nuten z. B. senkrecht zu den übrigen Nuten angeordnet werden, lassen sich Kühlkanäle vorsehen. Die Kühlkanäle werden hierbei durch die Nuten und durch die an die Nuten angrenzenden Flä­ chen einer benachbarten Folie gebildet.

Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen zünddurch­ schlagsicheren Bauteile ist, daß sich Kanäle mit einem hohen Aspektverhältnis herstellen lassen, wie es zur Anwendung in unter Druck stehenden Vorrichtungen erforderlich ist. Unter Aspektverhältnis wird das Verhältnis von Kanallänge zu latera­ ler Kanalabmessung verstanden. Der hydraulische Durchmesser der Kanäle kann im Bereich zwischen 5 und 300 µm gewählt wer­ den. Die Zahl der Kanäle kann bis zu 100 000/cm² betragen, wo­ bei keine Einschränkungen bezüglich ihrer Länge bestehen. Transparenzen von 70% oder mehr werden erreicht bei Kanal­ querschnitten von ca. 80 · 80 µm, einer Wanddicke von 25 µm zwischen den Kanälen und ca. 10 000 Kanälen/cm³. Hierdurch wird der Druckverlust stark vermindert.

Beispielsweise kann das Bauteil für seine Verwendung als Flam­ mensperre mit 30 000 Kanälen/cm² versehen werden, deren Quer­ schnitt 40 · 40 µm und deren Länge 2,5 cm beträgt.

Der Stapel der Folien kann z. B. durch Diffusionsschweißen zu einem kompakten, druckfesten Körper verbunden werden. Für den Einbau als zünddurchschlagsicheres Bauteil wird der ver­ schweißte Stapel von Folien mit üblichen Mitteln gefaßt und befestigt.

Die Prüfung der Transparenz und der Kanalgeometrie läßt sich durch optische Methoden durchführen, so daß die Einhaltung ei­ ner vorgegebenen Geometrie überprüft werden kann. Explosions­ technische Versuche müssen daher allenfalls an einem Prototyp durchgeführt werden.

Claims (2)

1. Verwendung eines Bauteils, das mehrere mit parallel verlau­ fenden Nuten versehene Folien enthält, die in der Weise zu einem Stapel zusammengesetzt sind, daß aus den Nuten zusam­ men mit einer an die Nuten angrenzenden Fläche einer be­ nachbarten Folie Kanäle entstehen, als zünddurchschlag­ sicheres Bauteil, über das zwei Räume miteinander verbunden werden.

2. Verwendung nach Anspruch 1, bei dem in den Stapel minde­ stens eine weitere Folie eingesetzt ist, die mit parallel verlaufenden Nuten versehen ist und so im Stapel ausgerich­ tet ist, daß aus den Nuten zusammen mit an die Nuten an­ grenzenden Flächen einer benachbarten Folie Kanäle entste­ hen, die in keinen der beiden Räume münden.