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Sicherheitsvorrichtung an Brenngasleitungen und -behältem Vorliegende
Erfindung bezieht sich auf eine Sicherheitsvorrichtung an Brenngasleitwngen und
-behältern gegen plötzlich auftreffenden Überdruck. Bei Einrichtungen dieser Art
besteht das Bedürfnis, plötzlich auftretende Überdrücke kurzzeitig und ohne überbeanspruchun.gen
außerhalb der Leitungen liegender Behälter auszugleichen. Haupterfordernis ist es
hierbei, daß die zur Herbeiführung des Druckausgleiches dienenden Vorrichtungen
möglichst trägheitslos arbeiten und eine mit dem Auftreten des Überdruckes nahezu
synchrone Druckentlastung herbeiführen.
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#Es sind bereits Wasservorlagen für Aoetylenentwiclder bekanntgeworden,
bei denen am oberen. Ende ein. Brenagasableitungsrohr in den oberen Teil der Vorlage
.eingeführt ist. Dieses Rohr ist mit einem Kragen und an dessen Unterseite mit mehreren
zum Rohr konzentrischen. Ringen. ausgestattet. Diese greifen in Ringräume ein, die
von @entsprechend geformten Ringen eines ebenfalls kragenartigen Gebildes getragen
werden, welches am oberen Ende einer von einem Schwimmer getragenen Stange angeordnet
ist. Unterhalb des Schwimmers ist ein Ventil zur Abschließung der Brennergaszuführung
angeordnet. Bei der bekannten. Einrichtung wird durch den Explosionsdruck der an
der Stange des Schwimmers befestigte Kragen und eine an diesem befestigte Haube,
die den am Brenngasauslaßrohr befindlichen Kragen konzentrisch. umgibt, plötzlich
nach unten bewegt. Die Haube führt einen Dichtungsschluß -der zwischen den Ringen
befindlichen Hohlräume gegen das Behälterinnere herbei.
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Bei den bekannten Einrichtungen, bei denen der Druck der Explosionsgase
dazu benutzt wird, den unter dem Überdruck stehenden Raum zu verschließen, wird
der Dichtungsschluß bei heftiger, schlagartiger Berührung der die Abdichtung bewirkenden
Teile herbeigeführt. Dies führt aber nicht nur zu übermäßigen Beanspruchungen und
damit einer Gefährdung der Sicherheitseinrichtung, sondern muß auch mit Notwendigkeit
bei, wiederholtem Ansprechen der Vorrichtung zu einer Beschädigung der Dichtungsflächen
führen, womit die Gefahr des Versagens der Einrichtung gegeben ist.
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Es sind auch bereits Sicherheitsventile für Druckbehälter bekanntgeworden,
bei denen nach Erreichung eines bestimmten Druckes eine Membran. an eine nach Art
eines zylindrischen Stanzstempels ausgebildete Schneidvorrichtung angepreßt wird,
derart, daß der Stempel aus der Membran eine runde Scheibe herausschneidet. Die
Membran wölbt sich nach Ausschneiden der lkreisfiörmigein Scheibe aus, wobei zwischen
den Rändern der Öffnung und dem im Durchmesser abnehmenden Stanzstempel ein. D.urchtrittsquerschnitt
für die unter Überdruck stehenden Gase gebildet wird..
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Auch diese Einrichtung ist nicht frei. von Nachteilen. Die beim Auftreten
des Überdruckes zu zerstörende Wandungsstellle der Membran hat auch ohne das Auftreten
von
Überdrücken den statischen Druck dien Brenngase aufzunehmen
und muß daher von vornherein eine bestimmte Stärke aufweisen. Dann kann aber die
Folie beim plötzlichen Auftreten von- -Überdruck nicht schnell genug auf diesen
ansprechen. Es kommt hinzu, daß der Stanzstempel zunächst wie ein WiderIager wirkt
und die Ausbildung eine Verformung und damit eine Zerstörung der Folie verhindert.
Die Zerstörung der Folie kann daher erst nach Erreichung seines besonders hohen
Überdruckes eintreten. Dabei ist es fraglich, ob die mit Rücksicht auf den stadschen
Druck bemessene Wandstärke der Membran überhaupt eine Zerstörung unter dem Einfuß
des Überdruckes zuläßt.
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Die Nachteile der bekannten Einrichtungen werden gemäß der Erfindung
vermieden, und es wird zugleich dem Erfordernis -eines trägheitslosen Axbeitens
der Sicherheitseinrichtungen bei mit dem Auftreten des Überdruckes nahezu synchroner
Dxuckentlastung Genüge geleistet durch Anordnung unter dem Einfuß .des Überdruckes
bewegter Körper, die eine plötzliche Vergrößerung des unter Überdruck stehenden
Raumes durch Zerstörung fester Wendungsteile mittels ihrer Bewegungsenergie herbeiführen.
Die neue Einrichtung besitzt den Vorteil, daß außier dem auf die festen Wendungsteile
,ausgeübten 'statischen Druck zusätzliche Kräfte zur Zerstörung der Wandungen ausgelöst
werden, die durch Umsetzung der kinetischen Energie der unter dem Einfuß des üb,erdiuckes
bewegten Körper beim Auftreffen äuf die festen Wendungsteile ausgelöst werden. Da
man es in der Hand hat, -diese @fräbe- durch entsprechende Bemessung der bewegten
Körper beliebig groß zu ,gestalten, so kann mit Sicherheit eine kurzzeitig und,
mit dem Auftreten des Überdruckes nahezu synchrone Druckentlastung- der runter Überdruck
stehenden Räume herbeigeführt werden.
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Vorteilhaft sind dabei die- zur Zerstörung der festen Wendungsteile
angeordneten Körper als Schlagstifte oder Schlagrohre ausgebildet, während die iesben
Wendungsteile aus gegebenenfalls leicht auswechselbaren Folien bestehen. Die Ausbildung
der bewegten Körper als Schlagstifte oder Schlagrohre ermöglicht eine schon bei
mäßigen Überdrücken kurzzeitige Zerstörung der festen Wandungsteäle, insbesondere
dann, wenn diese als Folien ausgebildet sind. Der Widerstand, den eine Folie bewegten
Stiften oder zugeschärften Schlagrohren. zu leisten vermag, ist ein weit geringerer
als derjenige, .der gegetüber Stanzstdmp,eln ausgeübt wird.
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Ordnet man ferner zum Antrieb, der Schlag-Bohre oder Schlagstifte
Hohlkörper an, deren öffnung dem Strom der Explosionsgase zugekehrt ist, wobei die
Hohlkörpier auf die Gase zuführende Rohre gestülpt sind, so ergibt sich neben der
Möglichkeit, durch: zweckentsprechende Bemessung der Hohlkörper große Kräfte zur
Zerstörung der Wandungen auszulösen, noch der Vorteil, daß durch die ia "der Richtung
mehrfach umkehrende Führung der Gase der Flammenrückschlag verhindert, zum mindesten
erheblich geschwächt wird.
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In b:ezug auf Herstellung und Einbau an vorhandenen Brenngasbehältern
und -1eitungen hat sich dabei eine Einrichtung als besonders vorteilhaft herausgestellt,
bei der die zur Zerstöxtung der festen Wandungsbeäle dienenden Körper und die zum
Antrieb dieser vorgesehenen Einrichtungen konaxiä in einem rohrförmigen Gehäuse
angeordnet sind.
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Eine besonders zweckmäßige Ausführungsform der neuen Einrichtung kennzeichnet
sich dabei durch eine Anordnung, bei der die zu zerstörenden Wendungsteile an der
der Eintrittsstelle der Gase abgewandten Seifte der Sicherheitsvorrichtung vorgesehen
sind. Gleichzeitig ist der . Rohranschluß, der die Verbindung zu -dem zu schützenden
Behälter bildet; rechtwinklig von der Längsachse der Vorrichtung abgezweigt.
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Es liegt innerhalb des Erfindungsgedankens, die durch den plötzlich
auftretenden Überdruck bewegten Körpiex nicht unmittelbar zur Zerstörung fester
Wandungsteile anzuordnen, sondern durch diese Körper Vorrichtungen auszulösen, die
nach Art von Schlagrohren oder Schlagstiften ausgebildete Körper an die zu zerstörenden
Weindungsteile heranführen. So kennzeichnen sich Sicherheitsvorrichtungen dieser
Art durch zur Zertrümmerung der festen Wendungsteile angeordnete, unter Federdruck
stehende Vorrichtungen, die durch vom Fla,mmenrückschlag angetriebene Einrichtungen
auslösbar sind. Vorrichtungen dieser Axt ermöglichen es, die festen Wendungsbeile
durch eine im voraus bestimmbare kinetische Energie mit Sicherheit zu zerstören,
wobei die Auslösung der Vorrichtungen @unabhängig davon erfolgt; ob der auftretende
Überdruck seine größere oder geringere Höhe aufweist. Denn die Auslösung dieser
Vorrichtungen kam praktisch unafhänb g von der Größe des Überdruckes gestaltet sein.
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Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens ist in den Abt. i
bis 3 der Zeichnung dargestellt. Es stellen dar: Abb. i einen senkrechtem Längsschnitt
durch eine' erfindungsgemäße Vorrichtung, bei der ein unter dem Einfuß des Über-.
druckes bewegter Schlagstift zur Zerstörung einer leicht auswechselbaren Folie angeordnet
ist,
Abb. z im senkrechten Längsschnitt ein unter dem Einfloß des
Überdruckes zu blewegendes Schlagrohr, Abb. 3 einen senkrechten- Längsschnitt durch
eine Sicherheitsvorrichtung, bei der ein unter Federdruck stehendes, durch einen
Riegel gesperrtes Schlagrohr nach Auslösung der Verriegelung durch einen unter dem
Einfloß des Überdruckes bewegten Schlagstift auslösbar ist.
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Bei der Ausführung in Abb,. i ist e ein Druck- oder Schlagstift mit
einem hohlgeformten Kopf f, dessen Rand mit Einschnitten f 1 versehen ist, die sich
in den Hörger g des Verschlusses -und um die verlängerte Zuführung bi so einlagern,
daß hierdurch. ein zwangsweise mehrfach scharfwinkliger Gasdurchgang gebildet wird;
außerdem dient die Aushöhlung des Kopffes zur Auffangung 'und besseren Ausnutzung
der Stoß- und Druckkraft eventueller Fl,ammenrückschläge oder Rückstauungen. Dieser
Stifte liegt oder befindet sich frei beweglich gelagert in zwei Stützlagern h, oder
er wird, wie in Abb. a veranschaulicht, anstatt der letzteren frei schwingend mittels
feiner Dxähtchen oder besser noch leicht spielenden Tragfedern f, die in Schlingen
enden, in denen der Bolzen oder Stift ruht, getragen, damit gegebenenfalls Ansammlungen
von Schmutzteilchen seine freie Beweglichkeit nicht verhindern. Der Stift mit Kopf
kann aber auch so gelagert und geführt sein, daß der Kop-f in diesem Falle mit Rillen
versehen, gleitend in dem Körper g gelagert ruht. Der Stift endet in ;einer Spitze,
gerade vor der Folie, die diese zertrümmern soll. Der Unterteil des Kopfes/ ist
konisch geformt und findet, wenn vorgetrieben bzw. vorgedruckt, einen seiner Form
entsprechenden Sitz im Körpierg.
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Wie in Abb -. z veranschaulicht, ist der Stifte durch ein Rohr k mit
Öffnungen kr-, dessen Spitze ,ein geschärftes Ende, welches ausgezackt sein kann
und eine schneidende Krone bildet, ersetzt.
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In der Ausführung in Abb.3 wirkt der Schlagstifte als Druck- oder
Stoßbolzen und löst beim Schlagen auf einen Sperrhaken L das die Folie zertrümmernde
Rohr m aus., welches von der Federn kräftig vorgeschnellt wird.
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In der Ausführung laut Abh. i und 3 kann ein Rückschlagventil o angebracht
sein, welches entweder durch Eigengewicht oder mit Hilfe eines Federchens g die
Zugänge des Brenngases a geschlossen hält, sobald keine Entnahme erfolgt bzw. im
Körper Gleich-oder überdruck herrscht. Das Brenngas nimmt seinen Weg zur Brenb.stelle
von dem Gaseintritt a nach dem Gasaustritt b, und zwar um den Kopf
1 des Stiftes e herum. Dabei ist der Stiftkopf in seiner Ruhestellung durch
die Gasströmung, an den Deckel r anlehnend, gehalten. -Erfolgt von der Brennstelle
durch: -den Gasaustritt b ein Flammenrückschlag oder eine Rückstauung, was einen
Überdruck über den Durchlaufdrtz_ck des Brenngases zur Voraussetzung hat, so wirkt
dieser plötzliche Überdruck sich hauptsächlich in dem hohlen Kopf f des Schlagstiftes
e aus, bevor das Gas einen Ausweg in den mehrfach scharfwinkligen Durchgang finden
kann. Dabei wird der Schlagstift nach vorn geschleudert- und hierdurch zwei Schutzmaßnahmen
erzeugt; die Stiftspitzee oder das geschärfte Ende des Rohres k oder das ausgelöste
Rohr m zertrümmern die Folie und veranlassen- dadurch entweder durch dieselbe oder
durch das Röhr k oder m eine- sofortige Druckentlastung oder Flammenableitung; gleichzeitig
preßt sich. der Kopf f auf seinen _Si-t4 im Körperg und verschließt den Zugang der
Druck- oder brennenden Gase zu dem Sicherheitsverschluß und der hinterher angeordneten
Anlage. Außerdem schwächt der mehrfach scharfwinklige enge Durchgangsweg um den
Kopf f herum jeden Flammenrückschlag von vornherein ab, um so mehr, als der Kopf
und danach der Durchgang so lang, wie hierzu nötig, ausgestattet sein können.
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Das Ventil o dient als weitere Zusatzsicherung. Nach erfolgter Wirkung
und Zertrümmerung der Folie wird der Schlagstifte wieder in seinen Ruhestand zurückversetzt
bzw. das perforierende Rohr m durch Hinunterdrücken wieder eingeschaltet und eine
neue Folie eingesetzt. ' Das Brenngas kann @ wieder zugelassen und mit -der Arbeit
fortgefahren werden.
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Wie man sieht, sind die auf einfachste Weise, erzielten neuen Sicherungen
mannigfaltiger Art: Schwächung des Flammenrückschlages in dem mehrfach scharfwinkligen
Durchgang um den Kopf des Schlagstiftes, zwangsweise und absolut sichere Zertrümmerung
der Folie, Verschluß des Ausganges gegen rückschlagende Gase, ferner Verschluß des
Einganges gegeneinströmende Brenngase, solange ein Überdruck im Apparat herrscht.
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Infolge der so geschaffenen Sicherheit ist es auch möglich, die Folie
durch irgendein Ventil. zu ersetzen, welches, wie z. B. das Rohr m in der Abb. 3,
von einer durch Schlagstift ,ausgelösten Feder betätigt würde. Dieselbe Vorrichtung
könnte- auch mittels einer geeigneten Vorrichtung gleichzeitig,und so lange, wie
die Feder n ausgelöst ist, so das Rückschlagventil o festsetzen, daß ein Durchströmen
von Gas von oder aus dem Gaseintrittsstutzen a ,unmöglich wäre.