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Vorrichtung zum Aufhalten von Explosionen in Acetylenrohrleitungen
Die Erfindung betrifft eine Rückschlagsicherung, die dazu bestimmt ist, einer Explosion
in von selbst oder nicht von selbst explosionsfähigen Medien, insbesondere in verdichtetem
Acetylen, Einhalt zu tun bzw. Explosionswellen rechtzeitig zu ersticken. Sie wird
beispielsweise in den Leitungen für verdichtetes Acetylen oder in dem Ablaßhahn
von Flaschen für gelöstes Acetylen sowie in den Bügeln zum Füllen solcher Flaschen
mit Gas angeordnet.
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Es ist seit langer Zeit bekannt, daß unter einem Druck von mehreren
Atmosphären verdichtetes Acetylen unter dem Einfluß einer geeigneten Zündung explodiert.
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Bei den zur Aufspeicherung von Acetylen bestimmten Behältern wird
diese Gefahr dadurch vermieden, daß man das Acetylen in Aceton auflöst. Die Anwesenheit
des Acetons, also eines exothermen Körpers, wirkt der Zersetzung des Acetylens entgegen,
wodurch eine ziemliche Explosionssicherheit gewährleistet wird, die man gewöhnlich
noch dadurch erhöht, daß man den Behälter vollständig mit einem porösen Stoff von
möglichst hoher Kapillarität und Wärmeträgheit ausfüllt.
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In den Werksanlagen, in welchen Acetylen verdichtet wird, ist es aber
nicht möglich, derartige Kunstmittel zu verwenden, die eine volle Sicherheit gegenüber
dem in den Leitungen unter einem Druck von mehreren Atmosphären geförderten Gas
gewährleisten. Diese Aufgabe wurde dennoch dadurch gelöst, daß man an einzelnen
Stellen in der Leitung Vorrichtungen einschaltete, durch welche eine etwa entstehende
Explosion unterdrückt wird. Auf diese Weise werden die Wirkungen der Explosion auf
den Teil der Leitung zwischen zwei Rückschlagsicherungen beschränkt.
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Bereits im Jahre 1897 sind Rückschlagsicherungen bekannt geworden,
bei denen ein bildsames oder nicht bildsames Metallstück als Verschluß wirkte, um
unter-dem Einflul3 des durch die Explosionswelle bewirkten Druckes jede weitere
Fortpflanzung der Explosion zu verhindern. Im übrigen war ein Pfropfen aus porösem
Material, wie z. B. Sand, auf dem Wege der Explosion angeordnet, um die Explosionswelle
aufzuhalten.
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Bei den erwähnten Vorrichtungen zum Aufhalten der Explosion wirkt
jedoch der Druck der Explosionswelle unmittelbar auf das Verschlußorgan ein. Infolgedessen
steht dieser Verschluß mit dem Gebiet in unmittelbarer Berührung, in welchem die
Explosion stattfindet; auf diese Weise kann er durch letztere, und zwar durch Wärmeleitung,
auf eine so hohe Temperatur gebracht werden, daß das hinter der Rückschlagsicherung
befindliche Acetylen hierdurch zersetzt und so eine neue Explosion eingeleitet wird.
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Nach der Erfindung wird der Pfropfen aus porösem Stoff mit dem Verschlußorgan
fest verbunden, welches die Form eines Ventils besitzt; im übrigen ist dieWärmeübertragung
dieses Pfropfens, der selbst isolierend ist, gering
genug oder
seine Länge ist genügend groß, damit die sich in dem Raum, in welchem sich die Explosion
fortpflanzt, entwikkelnde Wärme nicht auf das Ventil überträgt und durch dieses
auf das Medium jenseits dieses Ventils. Auf diese Weise überträgt der Pfropfen aus
porösem Stoff, der durch den Explosionsdruck zurückgetrieben wird, den auf ihn ausgeübten
Druck unmittelbar auf das Ventil und schließt dieses Organ, bevor die Explosion
durch die Zwischenräume des porösen Materials zu ihm gelangen kann. Gleichzeitig
wird das Ventil vollkommen vor der Wärme durch die durch den Pfropfen gebildete
Isolierung geschützt; das erwähnte Ventil kann daher nicht die schädliche Erhitzung
des Mediums hervorrufen, welches sich jenseits befindet, und die Zersetzung dieses
Mediums durch Explosion herb`iführen. _ -Da diese Druckübertragung möglichst rasch
vor sich gehen muß, so wurde gefunden, daß es zweckmäßig ist, die Reibung des zerkleinerten
Stoffes an. den Führungswänden zu vermeiden und die Patrone oder die Teile von ihr,
die mit den Wänden des die Rückschlagsicherung enthaltenden Raumes in Berührung
stehen, aus einem Stoff herzustellen, der das Gleiten der Patrone längs der Wände
unter dem Einfluß der Explosionswelle erleichtert.
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Die Rückschlagsicherung kann ferner ganz von einem Teil getragen werden,
der in die Wand des zu schützenden Raumes eingeschraubt wird und der auf einer Seite
die Abdichtung gegenüber dieser Wand gewährleistet.
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In letzterem Fall kann es jedoch vorkommen, daß der eingeschraubte
Teil unter der heftigen Wirkung des durch die Explosion hervorgerufenen Stoßes in
das zugehörige Gewinde zurückgetrieben wird; dies hat natürlich eine gegenseitige
Beschädigung der Gewindegänge und ein geringes Auseinanderspreizen der Dichtungsflächen
zwischen dem eingeschraubten Teil der Wand des zu schützenden Raumes zur Folge.
Infolge des geringen hierdurch zwischen den beiden Teilen erzeugten Spielraumes
wird durch die nicht mehr gute Dichtung und den zwischen den Gewindegängen gebildeten
Kanal eine Verbindung zwischen der Stelle hergestellt, wo die Explosion stattfindet,
und dem Raum jenseits der Rückschlagsicherung; auf diese Weise pflanzt sich die
explosive Zersetzung durch den erwähnten Verbindungsweg bis in das. Gebiet fort,
das geschützt werden sollte.
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Das die Rückschlagsicherung tragende Schraubstück ist darum erfindungsgemäß
dermaßen ausgebildet, daß unter der Wirkung der Explosion die Abdichtung zwischen
dem Schraubstück und der Wand, in welche letzteres eingeschraubt wird, erhöht wird;
zu diesem Zweck geht das Schraubstück z. B. in eine Abschrägung über, die in einen
plastischen Stoff eindringt, der in einer geeigneten Aussparung der Wand des zu
schützenden Raumes liegt; auf diese Weise wird eine Dichtungsstelle gebildet, deren
Abdichtung noch durch den durch die Explosion bewirkten Druck erhöht wird. Außerdem
ist das Schraubstück zweckmäßig noch neben der Abschrägung mit einem glatten Teil
versehen, der gegenüber einem ebenfalls glatten Teil der Wand des zu schützenden
Raumes angeordnet ist und gegen diese Wand durch den Explosionsdruck dicht angedrückt
werden kann.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch
dargestellt. Abb. r zeigt eine Rückschlagsicherung, die einfach in eine Leitung
eingeschaltet ist, und Abb.2 betrifft den Fall, wo die Rückschlagsicherung von einem
in eine Leitung eingeschraubten besonderen' Teil getragen wird.
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Nach der Abb. i ist die Rückschlagsicherung in eine Leitung E eingeschaltet,
in welcher eine Düse H vorgesehen ist; sie besteht im wesentlichen aus folgenden
Teilen: i. einer Weichmetallkapsel D, die in einem geringen Abstand von der Düse
H durch Mittel, wie z. B. Lappen B, festgehalten wird, die unter dem Einfluß eines
anormalen Druckes leicht nachgeben können; 2. einer Patrone G mit körnigem Stoff,
beispielsweise Granit, durch welche die Kapsel D von der Gegend C, in welcher nach
Annahme die Explosion sich fortpflanzt, thermisch isoliert wird. Dieser Stoff kann
durch beliebige geeignete Mittel, beispielsweise durch eine Filzscheibe und ein
Drahtnetz; festgehalten werden. Die Patrone wird von den Wänden der Leitung E durch
einen Mantel F aus Asbest getrennt, durch welchen vermieden werden soll, daß der
Stoff der Patrone G an den Wänden hängenbleibt; hierdurch könnte nämlich die Übertragung
des Druckes auf die Kapsel D durch die Patrone G abgebremst werden. Wenn die Explosion
sich in der Pfeilrichtung fortpflanzt, wird die Patrone G durch die auf ihre Fläche
A ankommende Explosionswelle zu-, rückgedrückt, wobei sie in dem Mantel F leicht
gleitet und auf die Kapsel den gesamten von der Explosionswelle erhaltenen Druck
überträgt, bevor diese Welle Zeit gehabt hat, sich zwischen den Körnern der Patrone
um einen nennenswerten Betrag fortzupflanzen. Die Kapsel D wird daher dicht gegen
die Düse H gepreßt.
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Der Fortpflanzung der Explosion wird auf
diese Weise
Einhalt getan, und durch den vor der Kapsel D angeordneten körnigen Stoff wird vermieden,
daß die durch die Explosion erzeugte Wärme in ausreichender Menge auf die Teile
D und H übertragen wird, um diese auf die Temperatur zu bringen, bei
welcher die Zersetzung des Acetylens eingeleitet wird. Auf diese Weise bleibt das
in der Gegend jenseits der Rückschlagsicherung befindliche Gas unverändert, da es
allen Wirkungen der Explosion entzogen wird.
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In der Abb.2 ist die eigentliche Rückschlagsicherung mit der Verschlußkapsel
D aus Weichmetall versehen und die Patrone aus gekörntem Stoff G in einem zylinderförmigen
Behälter L enthalten, der in die Leitung E eingeschraubt wird. Der Behälter L besitzt
an seinem einen Ende eine keilförmige Abschrägung R, die zwecks Abdichtung in eine
Scheibe S aus plastischem Stoff eindringt; diese ist in einer Aussparung T der Leitung
E angeordnet. Der Behälter L ist übrigens nicht auf seiner ganzen Länge mit Gewinde
versehen, sondern besitzt einen glatten zylindrischen Teil L', der eine geringere
Wandstärke als der mit Gewinde versehene Teil aufweist und beim Zusammenbauen ohne
nennenswertes Spiel in die entsprechende Bohrung der Leitung E hineinpaßt.
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Wenn eine Explosion sich in der Pfeilrichtung fortpflanzt, so wird
der Verschluß D durch die vom Explosionsdruck fortbewegten Pfropfen G auf seinen
Sitz gedrückt; der Pfropfen dient gleichzeitig als Wärmeisolierung gegenüber dem
Verschluß, und der Fortpflanzung der Explosion wird hierdurch im mittleren Gebiet
Einhalt getan. Andererseits sucht der bedeutende Explosionsdruck den Stoff der Dichtung
S so zurückzudrücken, wie es der kleine gekrümmte Pfeil bei S zeigt; hierdurch wird
die Abdichtung der Dichtungsstelle bei S erhöht. Ferner wird der zylindrische Teil
V des Gewindestückes unter dem Einfluß des Explosionsdruckes aufgebaucht und unter
Bewirkung einer äußerst vollkommenen Abdichtung gegen die entsprechende Wand der
Leitung E angedrückt. Auf diese Weise und selbst dann, wenn eine Verformung und
ein Gleiten der Gewindegänge entsteht, wird die Bildung eines jeden Verbindungsweges
zwischen dem Gebiet C und dem Gebiet N verhindert, so daß die Fortpflanzung der
Explosion aufgehalten wird.
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Nach den beiden Abbildungen wird die Länge der Patrone so gewählt,
daß die Wärme, die etwa von der Explosion an die Leitungswand oder an das in diese
eingeschraubte Stück abgegeben wird, nicht in nennenswerter Menge bis zu dem jenseits
der Rückschlagsicherung liegenden Raum gelangen kann.
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Die Rückschlagsicherung kann selbstverständlich symmetrisch angeordnet
sein, um einer Explosion ohne Rücksicht auf die Richtung, in welcher sie sich in
der Leitung fortpflanzt, Einhalt zu tun.
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Die Erfindung findet -nicht nur bei Acetylen, sondern auch bei allen
Medien überhaupt Anwendung, bei welchen man die Fortpflanzung einer Explosion vermeiden
will.
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Die Erfindung kann entweder bei Leitungen oder in Verteilungseinrichtungen
oder auch bei Flaschen, Rampen, Hähnen und im allgemeinen in allen solchen Teilen
Anwendung finden, in welchen ein von selbst oder nicht von selbst explosionsfähiges
Medium strömt.