-
Vorrichtung zur Verhinderung der Fortpflanzung von Detonationswellen
in Leitungen Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verhinderung der Fortpflanzung
von Detonationswellen oder Flammen mit großer kinetischer Energie und hoher Spannung
in Leitungen, die zur Förderung explosiver Gase dienen, bestehend aus einer mit
Sicherheitsmembranen versehenen Kammer, in welcher außerdem eine gasdurchlässige
Einlage vorgesehen ist, die aus Schichten von Kugeln, Netzen o. dgl. gebildet ist,
welche zwischen zwei starren gasdurchlässigen Platten gehalten werden.
-
Im gewerblichen Betriebe hat man es oft mit Gasen und Dämpfen oder
Gemischen derselben zu tun, die zu Selbstzersetzungen und Selbstentzündungen neigen,
welche zu gefährlichen Explosionen Anlaß geben.
-
Mit Rücksicht auf das mit großer Wucht und Geschwindigkeit vor sich
gehende Umsichgreifen der Explosionen ist die Fortleitung solcher Gase und Dämpfe
in Rohrleitungen mit sehr großer Gefahr verbunden.
-
Je nach der Art der in Betracht kommenden Gase und Dämpfe, der Zusammensetzung
der Gemische, dem Durchmesser und der Länge der Rohrleitungen und einer Reihe von
anderen Umständen, können die Explosionen mehr oder weniger gefährlich sein.
-
Der Verlauf einer derartigen Explosion stellt sich ungefähr folgendermaßen
dar: Aus Ursachen verschiedenster Art, wie Funkenbildung, Temperatursteigerung,
Katalysatoreneinwirkung u. a. m., kommt eine Entzündung zustande. Die Flamme pflanzt
sich in den Leitungen zunächst mit ziemlich geringer Geschwindigkeit fort. Ihre
Fortpflanzungsgeschwindigkeit kann jedoch nach Zurücklegung einer bestimmten Strecke
eine plötzliche starke Steigerung erfahren. Die Verbrennung geht alsdann in Detonation
über, deren Geschwindigkeit mitunter den Betrag von ungefähr 3000 Sekundenmetern
erreicht.
-
Durch Explosion entstehen Druckwellen, deren Stärken nicht selten
die Festigkeit der für die Leitungen und die in diesen vorhandenen Vorrichtungen
verwendeten Materialien um ein Vielfaches übersteigt.
-
Es ist bereits bekannt, Sicherungsvorrichtungen gegen Flammenrückschlag
bei Acetylenapparaten aus einem in die Leitung eingeschalteten Hohlkörper mit zwei
in der Stromrichtung hintereinanderliegenden Kaminern
auszubilden,
dieseKammern durch mit einer schwer gasdurchlässigen Masse gefüllte Kanäle zu verbinden
und die zweite Kammer mit einem ins Freie führenden, durch einen lösbaren Verschluß
verschlossenen Auslaß zu versehen. Der Verschluß besteht aus einer schmelzbaren
oder zerreißbaren Platte. Als Einlage können feinmaschige Drahtgewebe verwendet
werden, die z. B. zu dichten Zylindern aufgerollt sind.
-
Es ist auch bei Vorrichtungen zur Verhinderung von Explosionen bei
der Acetylen-Sauerstoff-Schweißung schon bekanntgeworden, einen Sicherheitseinsatz
aus einer in die obere Gehäusekapsel einschraubbare Siebkapsel mit Schrot- oder
Glasperleneinlage vorzusehen.
-
Die aus Kugeln allein bzw. lediglich aus Netzen, die nicht zwischen
Platten eingeklemmt sind, gebildete Einlage verlangsamt lediglich die Fortpflanzung
der Detonationswelle, hält sie aber nicht auf.
-
Die Vorrichtung nach der Erfindung soll dazu dienen, die Fortpflanzung
einer Detonationswelle und Flamme von großer kinetischer Energie und hoher Spannung
in Leitungen größeren Durchmessers zu verhindern, während die bekannten Vorrichtungen
lediglich zur Löschung von Detonationswellen von geringer kinetischer Energie in
Leitungen kleinen Durchmessers verwendet werden können. Zur Löschung von Detonationswellen
mit hoher kinetischer Energie reichen die bekannten Vorrichtungen nicht im entferntesten
aus, weil bei ihnen nicht nur die Sicherheitsmembranen zerrissen, sondern auch die
Vorrichtung selbst gesprengt werden würde.
-
Dies wird nach der Erfindung dadurch verhindert, daß die Sicherheitsmembranen
von geringer Zerreißfestigkeit gegenüber den Einlaß- bzw. Auslaßöffnungen der Rohrleitungen
und senkrecht oder nahezu senkrecht zu der Einlagenoberfläche angeordnet sind, wobei
die Platten, zwischen denen die Kugel- und Netzschichten bzw. nur Netzschichten
gehalten werden, aus miteinander durch Schrauben verbundenen Rosten bestehen, die
meine in die Leitung geschaltete Kammer parallel oder nahezu parallel zu den Leitungsachsen
eingebaut sind.
-
Durch die Erfindung wird die Detonationswelle vollständig aufgehalten
und die Explosion lokalisiert. Die Fortpflanzung- der Flamme wird verhindert.
-
Bei der Erfindung werden Wände geringer Festigkeit stets senkrecht
zu allen möglichen Richtungen der die Explosions- oder Detonationserscheinungen
stets begleitenden Gas-oder Dampfdruckwelle angeordnet. Demgegenüber wird der Rost,
um den unmittelbaren Anprall der Detonations- oder Drucliwelle gegen den Rost mit
den die Flamme oder Detonationswelle aufhaltenden Einlagen zu vermeiden, parallel
zu der eventuellen Richtung der Detonations- oder Druckwelle angeordnet. Je nach
der Länge der Leitungen werden diese erfindungsgemäß in gewissen Abständen mit öffnungen
versehen, die durch Deckel aus einem unter der Einwirkung eines gesteigerten Druckes
leicht zerreißbaren Material abgeschlossen sind. Diese Verschlußvorrichtungen werden
z. B. alle zehn Meter an bestehenden oder absichtlich ausgeführten Knickstellen
vorgesehen. Das ist jedoch nicht unbedingt notwendig.
-
Die Erfindung wird im einzelnen an Hand der Zeichnung erläutert.
-
Abb. i stellt einen teilweise vertikalen Ouerschnitt der zur Unterbrechung
der Fortpflanzung der Explosion und Detonation der Gase oder Dämpfe in den Rohrleitungen
dienenden Einlage dar, Abb. a einen Schnitt durch den Behälter samt einer in üblicher
Weise angebrachten Einlage nach Abb. i, Abb.3 einen Vertikalschnitt der Einlage
für geräumige Leitungen, während Abb. q. einen Behälter mit der Einlage nach Abb.
3, Abb. 5 eine Draufsicht auf den Behälter nach Abb. ¢ und Abb.6 die Verbindung
der Einlage nach Abb. 3 mit der Kammer zeigt.
-
Die Abb. 7 stellt die Anlage mit der erfindungsgemäß ausgeführten
Rohrleitung schematisch dar.
-
Die aus einer Anzahl von zwischen den Rosten b dichtgelagerten Kugeln
oder Netzen gebildete unterbrechende Einlage ist im Rahmen a dichtschließend angeordnet.
Die beiden Roste b sind miteinander mittels Schrauben c innig verbunden, so daß
die Kugeln oder die zwischen denselben angeordneten geeigneten Netze gegen Auseinanderschieben
oder Auseinanderfahren vollständig gesichert sind. Wenn die unterbrechende Einlage
beträchtliche Abmessungen haben muß, so empfiehlt es sich, sie in gesonderte kleinere
Einlagen einzuteilen, die in einem gemeinschaftlichen gitterartigen Rahmen angeordnet
werden.
-
Fällt die unterbrechende Einlage sehr groß aus, dann ist es überdies
vonnöten, auch dem sie aufnehmenden Behälter größere Abmessungen zu geben.
-
Dies ist oft unpraktisch, so daß die in Abb. z dargestellte gewöhnliche
Anbringungsweise der unterbrechenden Einlage für Rohrleitungen mit einem verhältnismäßig
geringen Durchmesser Anwendung findet.
-
Für die großräumigen Rohrleitungen hingegen eignet sich die in Abb.
3 und q. dargestellte Anordnungsweise der Unterbrechungsvorrichtung
mehr.
Das Ein- und Ausströmen der Gase muß in diesem Falle entsprechend gesteuert werden,
und zwar ist die Richtung dieser Gasströme bei der Einlage nach Abb. 3 senkrecht
zur Zeichenebene. Die Gase treten von der Außenseite des durch die A-förmig aufgestellten
Einlagen gebildeten Daches ein und strömen senkrecht zur Zeichenebene, dringen nachher
durch die zwischen den Kugeln übrigbleibenden Räume oder durch die Netze der Einlage
unter Änderung der Strömungsrichtung um 9o° hindurch und treten unter nochmaliger
Richtungsänderung um 9o° in ursprünglicher Richtung unter dem durch die unterbrechenden
Einlagen gebildeten Dach hervor.
-
Gegenüber den möglichen Richtungen der Detonationswelle werden in
dem Behälter der Unterbrechungsvorrichtung Scheidewände (Membranen) aus dünnem Material
und von geringer Festigkeit angebracht. Die Scheidewände sind in Abb. q. und 5 mit
d bezeichnet. Sie sind entweder durch dünne Bleche oder durch Platten aus verschiedenen
Stoffen gebildet und sind sehr widerstandsfähig gegen gesteigerten Druck.
-
Eine derartige Schutzvorrichtung gegen das Auftreten eines übermäßigen
Druckes in den Leitungen kann auch an natürlichen oder absichtlich eingerichteten
Knickstellen der Rohrleitungen angeordnet werden. Damit auf die unterbrechende Einlage
keinesfalls gesteigerte Druckkräfte einwirken können, wird sie selbst mittels möglichst
wenig widerstandsfähiger Bleche f mit der Kammer der Vorrichtung verbunden. Diese
bauliche Einzelheit ist in Abb.6 veranschaulicht.
-
Wie schon oben erwähnt, ist die einfachste Unterbrechungsvorrichtung
in Abb. a wiedergegeben. Diese Vorrichtung besteht aus einem Behälter A, in den
auf einer Seite Gase durch den Ansatz C eintreten. Entsteht eine Detonationswelle,
so reißen die Gase das Schutzblech d heraus und strömen bereits infolge der Saugwirkung
durch die horizontale Unterbrechungseinlage E und treten, wieder in der anfänglichen
Richtung strömend, durch den Ansatz D heraus. Der nach Passieren der Einlage etwa
noch bestehende Gasüberdruck wird den Bruch des Schutzbleches d1 hervorrufen. Wenn
die Detonationswelle von der Seite des Ansatzes D kommen sollte, dann geht der oben
geschilderte Vorgang in der umgekehrten Richtung vor sich.
-
Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäß zur Anwendung auf Leitungen
von großem Durchmesser geeigneten Unterbrechungsvorrichtung ist, wie erwähnt, in
den Abb. 3, q. und 5 dargestellt. Der Behälter A ist mittels der in ihrem Innern
angeordneten, die Form eines gleichschenkligen Dreiecks aufweisenden Einlage in
drei Kammern eingeteilt. Die Gase bzw. Dämpfe treten über die Leitung F (Abb. 5),
die sich z. B. in zwei Leitungen g verzweigt, ein. Sie strömen nachher in den Behälter
A in der Richtung der Schutzbleche d, und d4 ein und treten senkrecht zur Einlage
E in den Raum B (Abb. 3 und q.) über. Nach Passieren dieser Einlagen stoßen die
Gase gegebenenfalls auf die nicht dargestellten, mit den Schutzblechen d3 und d4
identischen Sicherheitsbleche, worauf sie durch die Leitung H hinausströmen. Falls
die Detonationswelle von der Seite der Leitung H kommt, ist die Wirkungsweise der
Unterbrecher und der ganzen Vorrichtung dieselbe, nur verläuft sie in geänderter
Richtung.
-
In Abb. 7 ist eine Anlage schematisch veranschaulicht, bei der die
Gase von der Stelle P nach der Stelle O gesaugt werden. Die Leitung weist eine Reihe
von Knickstellen N, M usw. mit den vor Drucksteigerung schützenden Wänden d, ein
zum Fernhalten von Staub dienendes Filter L sowie eine Unterbrechungsvorrichtung
K auf, die eine Reihe von erfindungsgemäßen Einlagen E enthält.
-
Die Vorrichtung nach der Erfindung erzielt vorzügliche Erfolge sogar
mit so gewaltsam detonierenden Gasen, wie es das Sauerstoff-Wasserstoff-Gemisch
und das Gemisch der Ätherdämpfe mit Luft sind.