DE4438797C1

DE4438797C1 - Detonationssichere Armatur

Info

Publication number: DE4438797C1
Application number: DE19944438797
Authority: DE
Inventors: Helfried Dipl Ing Uhlig; Helmut Dipl Ing Wirbel
Original assignee: Rmg Gaselan Regel & Mestechnik
Current assignee: Rmg Gaselan Regel & Mestechnik
Priority date: 1994-10-18
Filing date: 1994-10-18
Publication date: 1996-03-07
Anticipated expiration: 2014-10-19

Description

Die Erfindung betrifft eine detonationssichere Armatur für explosible Gas-Luft-Gemische und/oder Dampf-Luft-Gemische enthaltende lange Rohre, Leitungen und dergleichen, mit in Rohrachsenrichtung liegenden Gehäuseteilen und darin senkrecht zu dieser Achse angeordneter Flammensperre mit zur Zündquelle gerichtetem Stoßfang.

Bekanntlich dienen Detonationssicherungen dem Schutz von Behälterräumen bzw. Rohrleitungen und verhindernden Flammendurchschlag in Gas-Luft-Gemischen und/oder Dampf-Luft- Gemischen brennbarer Flüssigkeiten, die in langen Rohren vorhanden sind oder darin strömen, bei explosiv oder detonativ verlaufenden Reaktionen.

Bei Vorhandensein von explosionsfähigen Gas-Luft-Gemischen oder Dampf-Luft-Gemischen brennbarer Flüssigkeiten in langen Rohren können Detonationen nicht ausgeschlossen werden. Im Fall derartiger Detonationen entstehen kurzzeitig sehr hohe Drucke und turbulente Strömungen. Die bekanntlich zur Verhinderung eines Flammendurchschlages eingesetzten Flammensperren (siehe W. BARTKNECHT "Entwicklungen und Prüfungen von explosionstechnischen Einrichtungen für Grubengasabsauganlagen" in Schlägel und Eisen, Jahrgang 1964, April, Nr. 4, Seite 2434), deren Wirkung auf dem Prinzip flammenlöschender Spalte beruht und die meist als Bandsicherung ausgebildet sind, können auf Grund der vorliegenden Zustandsbedingungen einen Flammendurchschlag nicht mehr verhindern. Andererseits besteht auch die Gefahr, daß die Flammensperre zerstört wird, wenn nicht vor der Flammensperre der Detonationsdruck abgebaut wird.

Nach der DE-PS 6 22 748 ist eine trockene Gasrückschlagsicherung für autogene Schweißanlagen bekannt, die aus einem mit Kleinkörpern von hohem Härtegrad gefüllten Behälter besteht, dessen Begrenzungsplatten mit für den Durchgang des Gases bestimmte Bohrungen versehen sind.

Die DE 28 47 500 A beschreibt eine eine explosions- und detonationsgeschützte Armatur mit einer Flammensperre und einer Detonationsbremse für Behälter, Rohre o. dgl., in denen explosionsgefährdete Medien erzeugt, gelagert oder transportiert werden. Die Detonationsbremse besteht aus einer halbzylinderförmige Reflexionswand, die der Zündquelle zugewandt ist. Diese nimmt einen Großteil der Energie der Druckstoßwellen auf und reduziert den Druckstoß.

Ähnliche Lösungen finden sich in der DE-AS 10 75 501 und DE-PS 11 92 980.

Die EP 0 375 455 A2 offenbart ferner eine Flammenrückschlagsicherung für das Zurückhalten einer Flammenfront in einer langen Rohrleitung. Die Flammenrückschlagsicherung besteht aus einem im wesentlichen rohrförmigen Gehäuse, so daß die Flammenrückschlagsicherung ein integraler Bestandteil der Rohrleitung ist. Einbauachse der Sicherung und Rohrachse stimmen überein. Mehrere Bandsicherungen sind hintereinander senkrecht zur Rohrachse angeordnet. In Richtung zur Zündquelle ist ein topfförmiger Stoßfang eingebaut, der die Energie einer möglichen Detonation aufnehmen soll.

Allen diesen bekannten Lösungen ist der Nachteil gemeinsam, daß der Stoßfang zwar den Druckstoß der Detonationswellen reduziert, jedoch die Turbulenz der Flammenfront erhöht und auf die Flammensperre ungleichmäßig auftrifft.

Unter ungünstigen Bedingungen, beispielsweise bereits bei einer instabilen Detonation, können hohe Druckspitzen auf die Flammensperre wirken.

Außerdem ist zwischen Stoßfang und Flammensperre ein relativ großes explosives Gemischvolumen vorhanden, das seinerseits druckstoßerhöhend wirken.

Der Stoßfang führt bei normaler nicht explodierender Gemischströmung auf Grund der verursachten Turbulenz auch zu höheren Druckverlusten.

Bei diesem bekannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einfachem und montagefreundlichem Modulaufbau der Armatur die Flammensperre gleichmäßig zu beaufschlagen, Druckspitzen abzubauen und das explosive Gemischvolumen vor der Flammensperre merklich herabzusetzen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine detonationssichere Armatur der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß zwischen der durch die Gehäuseteile eingespannten Flammensperre und dem Stoßfang im kürzesten Abstand parallel zu der Flammensperre Strömungsgleichrichter angeordnet sind, die eine freie Strömungsfläche aufweisen, die dem 0,5- bis 2,0-fachen des Anschluß-Nennweitenquerschnittes der Rohrleitung entspricht.

Der Strömungsgleichrichter teilt die einlaufende turbulente Flammenfront in mehrere gerichtete Teile auf und beaufschlagt die dahinterliegende Flammensperre.

Der erfindungsgemäße Strömungsgleichrichter absorbiert einerseits die Stoßenergie und vergleichmäßigt andererseits die Reaktion, die auf die Flammensperre wirkt.

Anstelle des Stoßfanges kann nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zusätzlich ein weiterer Strömungsgleichrichter angeordnet werden.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Strömungsgleichrichter aus einer Lochplatte oder mehreren Lochplatten besteht, deren Plattendicke mindestens gleich dem durchschnittlichen Durchmesser der Löcher, vorzugsweise mindestens dreimal so groß wie der durchschnittliche Durchmesser ist. Die Durchmesser der Löcher können verschieden groß gewählt werden und die Löcher können unterschiedlich auf der Platte verteilt sein und somit ihrerseits zu einer Vergleichmäßigung der Flammenfront beitragen.

Die Lochplatten können in einem weiteren Merkmal so zueinander angeordnet werden, daß zwischen den Lochplatten ein Abstand besteht.

Andererseits können die Lochplatten unmittelbar miteinander in Berührung stehen.

Die erfindungsgemäße detonationssichere Armatur ermöglicht nachhaltig die Einschränkung der Turbulenz der Gemischströmung in Rohrleitungen.

Die Anordnung von Strömungsgleichrichter und Flammensperre führt zur Verkürzung der Einbaulängen und zu einer einfachen, leicht handhabbaren Montage. Gleichzeitig kann durch den erfindungsgemäßen Aufbau die Robustheit der Armatur erhöht werden.

Weitere Vorteile, Einzelheiten und erfindungswesentliche Merkmale ergeben sich aus den nachfolgenden Ausführungsbeispiel.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Anordnung von Stoßfang, Strömungsgleichrichter und Flammensperre sowie

Fig. 2 eine Anordnung von Strömungsgleichrichter und Flammensperre.

In einer Rohrleitung 6 und 9 mit der Anschlußnennweite DN, die zu einem nicht dargestellten Behälter mit explosionsfähigem Gas-Luft-Gemisch führt, ist in axialer Richtung die erfindungsgemäße Armatur 7 mittels Flansche 8 befestigt.

Die Armatur 7 ist modular aufgebaut und besteht aus einem Gehäuseteil 5 und einem Gehäuseteil 1. Die Flammensperre 4 ist nach Fig. 1 senkrecht zur Rohrachse bzw. Gehäuseachse zwischen den beiden Gehäuseteilen 5 und 1 eingespannt.

Im etwa topfförmigen Gehäuseteil 1 sind senkrecht zur Rohrachse ein Strömungsgleichrichter 3 und der Stoßfang 2 montiert.

Der Strömungsgleichrichter 3 befindet sich im kürzestem Abstand in Richtung der Gemischströmung gesehen hinter der Flammensperre 4, so daß der Raum zwischen Flammensperre 4 und Stoßfang 2 durch den Strömungsgleichrichter 3 ausgefüllt ist. Der Strömungsgleichrichter 2 besteht aus mehreren Lochplatten, deren Plattendicken dreimal so groß wie der Durchmesser der Löcher sind.

Die freie Strömungsfläche des Strömungsgleichrichters 2 ist so gewählt, daß optimale eine Vergleichmäßigung der turbulenten Strömung erfolgt. Dies wird erreicht, wenn die freie Strömungsfläche einen Wert von (0,5 bis 2,0)× Anschluß-Nennweitenquerschnitt besitzt.

Bei einlaufender detonativer Reaktion entgegen der Gemischströmung gelangen die Stoßwellen zum Stoßfang 2, werden reflektiert, radial umgelenkt und größtenteils dabei aufgezehrt. Die turbulente Flammenfront wird am Strömungsgleichrichter 3 aufgefangen und gerichtet verteilt der Flammensperre 4 zugeführt, wobei der Strömungsgleichrichter 3 restliche Druckstöße abbaut.

Nach Fig. 2 ersetzt der Strömungsgleichrichter 3 auch den Stoßfang 2. Die einlaufende detonative Stoßwelle wird dann vom Strömungsgleichrichter 3 abgebaut.

Dies ergibt den Vorteil einer weiteren Verkürzung der Einbaulänge der Armatur. Für diesen Fall besteht der Strömungsgleichrichter 3 aus vier Lochblechen, die unmittelbar hintereinander angeordnet sind und die gleiche Lochung und Lochverteilung in der Platte aufweisen.

Bezugszeichenliste

1 Gehäuseteil
2 Stoßfang
3 Strömungsgleichrichter
4 Flammensperre
5 Gehäuseteil
6 Rohrleitung
7 Armatur
8 Flansche
9 Rohrleitung
DN Anschlußnennweite

Claims

1. Detonationssichere Armatur für explosible Gas-Luft- Gemische und/oder Dampf-Luft-Gemische enthaltende lange Rohre und dergleichen, mit in Rohrachsenrichtung liegenden Gehäuseteilen (1, 5) und darin senkrecht zu dieser Achse angeordneter Flammensperre (4) mit zur Zündquelle gerichtetem Stoßfang (2), dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der durch Gehäuseteil (5) und Gehäuseteil (1) eingespannten Flammensperre (4) und dem Stoßfang (2) im kürzesten Abstand parallel zu der Flammensperre (4) Strömungsgleichrichter (3) angeordnet sind, die eine freie Strömungsfläche aufweisen, die dem 0,5- bis 2,0-fachen des Anschluß-Nennweitenquerschnittes der Rohrleitung (9) entspricht.

2. Detonationssichere Armatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle des Stoßfanges (2) ein zusätzlicher Strömungsgleichrichter (3) angeordnet ist.

3. Detonationssichere Armatur nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsgleichrichter (3) aus einer Lochplatte besteht.

4. Detonationssichere Armatur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsgleichrichter (3) aus mehreren Lochplatten besteht.

5. Detonationssichere Armatur nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Plattendicke der Lochplatte mindestens gleich dem durchschnittlichen Durchmesser der Löcher, vorzugsweise mindestens dreimal so groß wie der durchschnittliche Durchmesser ist.

6. Detonationssichere Armatur nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchmesser der Löcher unterschiedlich groß sind.

7. Detonationssichere Armatur nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher unterschiedlich in der Lochplatte verteilt sind.

8. Detonationssichere Armatur nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Lochplatten untereinander einen Zwischenraum aufweisen.

9. Detonationssichere Armatur nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Lochplatten miteinander in Berührung stehen.