-
Trockene Rückschlagsicherung Die Erfindung betrifft eine Flammenrückschlagsicherung
für Sauerstoff-Gas-Gemische, insbesondere für Sauerstoff-Azetylen-Gas-Gemische,
die beispielsweise bei der autogenen Schweißung Verwendung findet, um einen Flammenrückschlag
von der Verbrauchsstelle zur Gasquelle zu verhindern.
-
Als Rückschlagsicherung hat man bisher Wasservorlagen verwendet oder
solche mit porösen Massen vorgeschlagen. Die Wasservorlagen haben den Mangel, daß
sie nur bei außerordentlich gewissenhafter Wartung Sicherheit gegen Flammenrückschläge
bieten. Da diese Wartung aber erfahrungsgemäß häufig viel zu wünschen übrigläßt,
so kann von einer absoluten Sicherheit nicht die Rede sein. Auch haben die Wasservorlagen
den Nachteil, daß das durch das Sperrwasser strömende Gas Wasser in fein verteilter
Form mitreißt. Diese Feuchtigkeit beeinflußt die Güte der Schweißflamme außerordentlich.
Außerdem ist die Sicherung auch deshalb nicht vollkommen zuverlässig, da das in
Form von kleinen Gasperlen durch die Sperrwassersäule aufsteigende Gas im Falle
eines Flammenrückschlages leicht einen zusammenhängenden Gasstrom bildet.
-
Poröse Massen sind als Sicherung in solchen Fällen vorgeschlagen,
wo es sich um Gas-Luft-Gemische handelt. Indessen versagen sie dann, wenn es sich
um die Sicherung von Sauerstoff-Gas-Gemischen handelt, da die Zündgeschwindigkeit
solcher Gemische außerordentlich hoch ist. Es hat sich gezeigt, daß eine zuverlässige,
für Sauerstoff-Gas-Gemische geeignete Sicherung dann erreicht wird, wenn die Sicherung
aus einer porösen Masse, beispielsweise einer Masse aus Faserstoff, wie Kapok, besteht,
die mit einem geeigneten, einen kristallischen Niederschlag bildenden .Salz getränkt
ist. Eine solche Masse verhindert bei genügend dichter Schichtung und genügender
Durchsetzung mit Salzkristallen den Durchschlag auch bei Sauerstoff-Gas-Gemischen.
-
Es ist bekannt, Azetylenflaschen zwecks Sicherung mit einer porösen
Masse zu füllen. Auch hat man derartige Flaschen mit Faserstoff gefüllt, der mit
Salz, z. B. Ammonsulfat, imprägniert ist. Hierbei- handelt es sich aber um einen
geschlossenen Behälter, der durch eine einzige Öffnung mit der Gasleitung in Verbindung
steht und außerdem mit dem das Gas absorbierenden Azeton gefüllt ist, während es
sich bei der Flammenrückschlagsicherung um eine poröse Masse handelt, die von dem
Gase durchströmt wird und diesem an sich keinen erheblichen Widerstand entgegensetzt.
Auch würde die bei derartigen Flaschen übliche Füllung nicht geeignet sein, den
Durchschlag bei Sauerstoff-Gas-Genischen zu verhindern, da der Faserstoff für diesen
Zweck nicht genügend dicht geschichtet und in nicht genügendem Maße mit Salzen besetzt
ist.
-
Die Wirkung der neuen Rückschlagsicherung läßt sich damit erklären,
daß durch die poröse Masse, beispielsweise gepreßter Kapok,
und
die auf den Fasern niedergeschlagenen Salzkristalle zahlreiche äußerst feine kapillare
Gänge gebildet werden, die nicht geradlinig durch die Masse hindurchführen, sondern
das Gas zu einer fortgesetzten Richtungsänderung und Unterteilung nötigen, so (laß
die Energie der Stoßwelle durch stets von neuem sich in den Weg stellende starre
Oberflächen aufgefangen und vernichtet wird.
-
In dieser Hinsicht unterscheidet sich die neue Sicherung vorteilhaft
von anderen Sicherungen, die gleichfalls feinporige, mit einem Salz behandelte Massen
enthalten. Die Wirkung dieser Massen beruht nämlich darauf, daß durch die Hitze
der zurückschlagenden Flamme flammenerstickende Gase aus den Salzen abgespalten
werden.
-
Als poröse Masse sind die verschiedensten Stoffe geeignet, beispielsweise
Kapok oder Zellstoff. Zum Imprägnieren sind derartige Lösungen geeignet, die beim
Verdunsten feine Kristalle hinterlassen, die durch die durchströmenden Gase nicht
.zerstört werden. Beispielsweise kann man zum Imprägnieren Ammonsulfat verwenden.
Indessen hat sich gezeigt, daß das Ammonsulfat bei längerem Gebrauch unbrauchbar
wird. Dies . erklärt sich damit, daß durch die beim Rückschlag auftretende Wärmeentwicklung
- und die Crbertragung der Wärme von der Wandung der Apparatur auf die Kristalle
ein allmählich fortschreitender Zerfall der Ammonsulfatkristalle stattfindet. In
dieser Hinsicht sind solche Salze vorzuziehen, die durch die beim Rückschlag entstehende
Wärme nicht leicht verbraucht werden, z. I3. Kaliumaluminiumsulfat.
-
Die Dichtheit der Schichtung der porösen Masse und die Stärke der
Imprägnierung hängt von der Art der verwendeten Stoffe ab. Sie läßt sich in jedem
einzelnen Falle durch Versuch ermitteln. Einerseits ist darauf Rücksicht zu nehmen,
daß die Schichtung und die Besetzung mit Kristallen nicht so dicht wird, daß der
Durchfluß des Gases zu sehr beeinträchtigt wird, und andrerseits muß die Schichtung
und die Kristallbesetzung so dicht sein, daß ein Rückschlag auch bei Gasen, die
mit reinem Sauerstoff durchsetzt sind, nicht stattfindet.
-
Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel der Sicherung.
-
Abb. i ist ein Schnitt durch die Sicherung, und Abb. 2 ist ein waagerechter
Schnitt durch einen Teil von Abb. i.
-
Die Sicherung ist in einem zylindrischen Gehäuse i gelagert, das einen
Teil eines die Gaszu- und -ableitungen enthaltenden Körpers io bildet und durch
eine Kappe 9 abgeschlossen ist. Die poröse Sicherungsmasse befindet sich in einer
Patrone 24, deren Böden 26 und 27 mit zahlreichen Löchern versehen sind und die
auf einem Rohr 28 befestigt ist. In einem möglichst geringen Abstand von dem Boden
26 ist auf das Rohr 28 eine Scheibe 25 aufgesetzt, deren Rand die Patrone umschließt,
so daß lins von der Kapsel ein enger Raum 31 gebildet wird. Dieser Raum steht durch
mehrere Löcher 32 mit dem Innern des Rohres 28 in Verbindung. Das Rohr 28 ist in
den Verschlußkörper 2 eingesetzt und wird außerdem durch die Kappe 9 in seiner Lage
gehalten.
-
Die poröse Masse besteht beispielsweise aus einer Schicht von gepreßtem
Kapok 37, der mit einem geeigneten Salz, beispielsweise Kaliumaluminiumsulfat, imprägniert
ist, und einer Schicht 38 von Bimskies. Die Herstellung der Kapokschicht 37 erfolgt
in der Weise, daß Kapok mit einer Salzlösung imprägniert ,wird, so daß nach dem
Verdunsten der Lösungsflüssigkeit das Gewicht des Salzes das i- bis 3fache des Gewichtes
der Kapokmasse beträgt. Hierbei scheidet sich das Salz auf und in der Kapokfaser
in Kristallform ab. Die so gebildete Masse wird in einer Spindelpresse gepreßt.
Die in der Zeichnung dargestellte Sicherung besitzt die folgenden Abmessungen: Der
Durchmesser des Kapolckörpers 37 beträgt etwa 9 cm, seine Dicke etwa i cm. Die Dicke
der Schicht 38 von Bimskies beträgt 3 bis ¢ ein.
-
An dein Körper io ist ein Ventilgehäuse 7 mit Küken 8 angeschlossen.
Es steht durch schräge Bohrungen 3 (Abb. 2) mit dem zwischen der Scheibe 25 und
der Wandung des Körpers io gebildeten ringförmigen Raum 33 und durch diesen mit
den Bohrungen der Platte 27 in Verbindung. Mit der Verbrauchsstelle stehen Kanäle
14, 6 und 5 in Verbindung, in denen sich ein Rückschlagventil 16 und ein Staubfilter
23 befindet. Ebenso befindet sich ein Staubfilter 22 am Ende des Kanals 5. Die Kanäle
14, 6 und 5 stehen durch die im Rohr 28 vorgesehenen Löcher 32 mit dein Raum 33
links von der Bodenplatte 26 in Verbindung. An der Übergangsstelle zwischen den
Kanälen 5 und 6 ist eine Zerreißplatte 15 aus Zinnfolie o. dgl. angeordnet.
Die die Zinnfolie haltende Überwurfmutter 13 wird durch eine Scheibe 2i abgesperrt,
die an einem Winkelhebel i g, 2o sitzt. Dieser ist auf einem Arm 17 gelagert, und
er wirkt auf einen mit dem Küken 8 verbundenen Arm i i. Im Rohr 28 befindet sich
gleichfalls eine Zerreißplatte 3o.
-
Die Sicherung arbeitet wie folgt: Bei regelmäßigem Betrieb strömt
das Gas durch das Gehäuse 7, die Kanäle 3, den Ringraum 33, außen um die Patrone
24 herum, durch die Löcher des Bodens 27, die Schicht
38 von Bimskies,
die Kapokschicht 37, die Löcher des Bodens 26, den zwischen diesem und dem Boden
25 gebildeten Ringraum 31, die Löcher 3a des Rohres z8 und die Kanäle 5,
6, 1,4 zur Verbrauchsstelle.
-
Tritt Sauerstoff von der Verbrauchsstelle zur Sicherung, so wird durch
den höheren Druck des Sauerstoffs das .Ventil 16 geschlossen.
-
Bei einem Flammenrückschlag gelangt die Zerfallswelle durch den Kanal
6 auf die Zerreißplatte 15; diese wird zerrissen, und der austretende Gasdruck schließt
das Ventil 8 mittels des Winkelhebels i9, 2o. Die Druckwelle pflanzt sich teilweise
entlastet durch den Kanal 5 und das Staubfilter 22 in den zwischen den Böden 25
und 26 gebildeten Raum 31 fort und wird durch die Löcher des Bodens 26 gleichmäßig
über die Kapokschiebt 37 verteilt. Hierbei wird die Zerreißplatte 30 zerrissen,
so daß die Zerfallswelle mit sehr geringem Druck vor der Kapokschicht anlangt. Die
Detonationswelle dringt nun in die Kapokschicht, wird in dieser aber durch die kapillaren
Bohrungen abgelöscht, indem die Welle durch die kleinen Kristalle fortgesetzt unterteilt
und seitlich abgelenkt wird. Diese Unterteilung und fortgesetzte seitliche Ablenkung
hat eine solche Verminderung des Druckes der Welle zur Folge, daß die Fortpflanzung-
aufgehoben wird. Wichtig ist hierbei, daß der vor der Kapokschicht liegende, für
die Verteilung der Zerfallswelle über die Kapokschicht hin erforderliche Raum möglichst
klein gehalten wird, so daß an dieser Stelle keine bedeutende Steigerung der Detonationsenergie
stattfindet. Dieser Raum soll nur so weit sein, wie für die Durchströmung des Gases
erforderlich ist.
-
Bevor der Arbeiter nach einmaligem Rückschlag die Arbeit wieder aufnehmen
kann, muß er die Patrone auswechseln, da durch die Zerstörung der in der Patrone
befindlichen Zerreißplatte 30 kein Gas mehr zur Verbrauchsstelle gelangen
kann.