DE700334C - Sicherheitsvorrichtung gegen das Rueckstroemen von explosiven Gasgemischen in Gasleitungen - Google Patents

Description

• Sicherheitsvorrichtung gegen das Rückströmen von explosiven Gasgemischen in Gasleitungen Die Erfindung betrifft eine Sicherheitsvorrichtung gegen das Rückströmen von explosiven Gasgem.ischen inGasleitungen und gegen darauffolgende Explosionen mit Hilfe eines Abschlußkörpers und eines vom Explosionsdruck beeinflußten beweglichen Steuermittels. Die bekanntenAnordnungendieserArt benötigen noch Wasservorlagen o. dgl., die wegen der mangelnden Sicherheit gegen ständige genügende Füllung mit Flüssigkeit eine erhebliche Gefahrenquelle darstellen. Andere bekanntgewordene oder vorgeschlagene, nicht zum Stand der Technik gehörende Sicherheitsvorrichtungen dieser Art mit Membranen als Steuermittel für ein oder mehrere Abschlußkörper verwenden an vom Explosionsdruck beaufschlagten Stellen durchbrochene Membranen in ungünstiger Anordnung zu den Abschlußkörpern, so daß sie für die absolute Verhütung des Rückschleichens des Sauerstoffes und von Explosionen unzureichend sind. Soweit Sperrvorrichtungen für die Abschlußkörper oder deren Steuermittel bekanntgeworden sind, verwenden sie entweder unsicher arbeitende schräge Sperrflächen, oder ihre Anordnung ist zu umständlich in Aufbau und Wirkungsweise, daß sie die Herstellung und Handhabung erschweren oder die Sicherheit der Vorrichtung gefährden, was zum Teil auch durch ihre ungünstige Lage hervorgerufen wird.
• Zweck der Erfindung ist die Beseitigung der vorerwähnten Nachteile und die Schaffung einer Trockensicherung, welche schon beim Stillstand der Brenngasströmung anspricht und die Schließung des Abschlußkörpers vorbereitet, um diesen beim Zurückströmen vom Brenngasgemisch völlig zu schließen und geschlossen zu halten, so daß nach ?Möglichkeit schon vor Entstehung der Explosion der Abschlußkörper geschlossen und gegen irgendwelche Rückschwingungen in die Öffnungsstellung gesichert ist. Erfolgt dann später die Explosion infolge Unachtsamkeit des Bedieittuigsntannes am Schweiß- oder Schneidbrenner, so findet sie in der Sicherheitsvorrichtung einen geschlossenen Abschlußkörper vor.
• Erreicht wird dieser Zweck dadurch, daß der Abschlußkörper in der Gasleitung zwischen zwei beweglichen, in der Gasleitung ltintereinandergeschalteten und entgegengesetzt auf denselben einwirkenden Steuerinitteln angeordnet ist, von denen nur <las eine dem Vordruck der Gasleitung ausgesetzt ist, uni den Abschlußkörper zu öffnen. Dabei ist unter Verwendung von biegsamen llembranen als Steuermittel die zwischen der Ausströmseite der Gasleitung und dem Ahschlullkörper liegende -Membran mit gröberer wirksamer Fläche ausgeführt als die zwischen der rinströniseite der Gasleitung und dein Abschlußkörper liegende Membran.
• In der Zeichnung ist ein des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigt Abb. i die Vorrichtung ini Schnitt, teilweise in Ansicht in unbenutztem Zustand. Abb. 2 die gleiche Vorrichtung im Schnitt während des normalen Betriebszustandes in 1`berwach ungsstellung.
• Abb.3 die gleiche Vorrichtung hei geschlossenem und gesperrtem Abschlußorgan vor oder während einer Explosion.
• Das Gehäuse der Vorrichtung ist bei dein gezeichneten Ausführungsbeispiel vierteilig ;iosgeführt, wobei die Teile mit 3, 5, 6, 7 bezeichnet sind. Die Brenngasleitung wird an ilCII Sttitzelt 2 des Gehäuseteiles 3 angeschlossen, während die nach dein Schweiß- oder Schneidbrenner führende Bremigasleitung an den Stutzen 4 des Gehäuseteiles 5 angeschlos_ sen wird. Die Gehäuseteile 6 und 7 liegen zwischen den Teilest 3 und 5. Zwischen den Flanschen 8 und 9 der Gehäuseteile 5 und 7 ist als Steuermittel eiste bewegliche Membran : o angeordnet. Die Flanschen S und 9 sind ,?,irch Bolzen ii miteinander verbunden, die :deichzeitig die Membran io luftdicht halten. Zwischen den Flanschen 12 und 13 der Gel?:ittseteil.. 3 und 6 ist als entgegengesetzt zum Steuermittel io wirkendes Steuermittel eine 1elttliran 14 angeordnet, wobei Bolzen i5 die Flanschen miteinander verbinden und gleichzeitig die 'Membran 14 halten. Zwischei1 den Flanschen 16 und 17 der Gehäuseteile6 und 7 liegt als Ab(lichtungskörper eine bewegliche Membran 1. Die Flanschen i6 und 17 sowie die Membran 18 werden durch Bolzen i9 zusammengehalten. Am unteren Ende des (seli:iitseteiles 6 liegt als Abdichtungskörper eine bewegliche Membran 21. welche mit dein 1\'-ingflanscli 22 und Bolzen 23 am Gehäuseteil 6 befestigt ist. Der Gehäuseteil 6 enthält den Abschlußkörper -24 finit Fiilirtings- und

  Steuerspindel 25, welche in einem Kanal 26

  in Längsrichtung gleitend angeordnet ist und

  sich auf die Abdichtungsnteinbran 21 auf-

  stützt. Der Abschlußkörper 24 legt sich mit

  einer I)ic1tti1ngssclteilie 27 aus Gummi o. dgl.

  unter dem Einfloß einer Feder 28 nachgiebig

  auf einen Ventilsitz _29. Die Feder 28 ist von

  einer Schutzkappe 30 umgeben, gegen deren

  obere Deckwand sie sich abstützt und die

  KaPPe 30 in angehobener Lage gegen die Ab-

  dichtungsineinbran 18 drückt. Von oben her

  legt sich eiiieSpin"iel3i niit I'e11er32gegendie

  Abdichtungsmembran iN, wobei der Teller 32

  an der Unterseite der Steuermembran io an-

  liegt. Die Spindel 31, «-elche in Längsrich-

  tung in einem Kanal 33 des Gehäuseteiles 7

  geführt ist, besitzt eine Ringaussparung 34,

  in «-elche eine rechtwinklig zur Steuerspindel

  31 ini Gehäuseteil 7 geführte Sperrstange 35

  unter dein Einfloß einer Feder 36 eingreifen

  kann. Die in die Ringnut 34 eingeklinkte

  Sperrstange 35 kann durch eine Handhabe 37

  wieder in die rück«-ürtige Vlter%t acliungsstel-

  lung gezogen werden. Z«-isclien der Steuer-

  inembran 14 und der Abdichtungsmembran 21

  ist eine Spindel 38 finit Teller 39 angeordnet,

  deren oberes Ende durch den Ringflansch 22

  hindurchgeht und an der Membran 2 1 an-

  liegt, während der "Teller 39 am unteren Ende

  auf der -Membran 14 ruht. Der Raum 40

  unter der Steuerrneinbran io ist durch Öff-

  nungen 41 und der Raufit 42 über der Steuer-

  inembran i4 durch ölinungen 43 mit der

  freien Luft verbunden. Zwischen einem seit-

  lichen Stutzen 44 des Gehäuseteiles 3 und

  eilietn Stutzen 45 des Gehäuseteiles 6 ist eine

  Verbindungsleitung 46 lösbar angeordnet,

  «-elche den Raum 47 unter der Steuermem-

  bran 14 über die Bohrung 48 im Stutzen 45

  finit dem die 1-elttilsl)ilt<lel25 umgebenden

  Kanal 26 verbindet. Die Ventilspindel 25

  besitzt ins Bereich der 130111-ung 47 eine ring-

  förmige Ausnehniung 49 und gegebenenfalls

  Längsrillen zur Verbindung mit dem Ventil-

  kammerraum 5o über dein \'elltllsitZ 29 bei

  geöffnetem Abschlußkörper 24. Von dieser

  Kammer 5o führt eine Bohrung 5 i im Stutzen

  52 und eine schlangenförmig gewundene Ver-

  zögerungsleitung 53 seit li:iufigen Richtungs-

  änderungen und einer Mindestlänge von etwa

  6 in nach dein Stutzen 5-z des Gehäuseteiles 5,

  an dessen Bohrung 55 sich ein Kanal oder

  Rohr 56 und der Rauin 57 Tiber der Steuer-.

  ineinbran io anschließt. Der Raum 57 ist bis

  zu dein seitlichen Stutzest 4 hochgeführt, an

  welchem die nach dein Brenner führende

  Schlauch- oder Rohrleitung angeschlossen ist.

  Die \- erzögertnigsleituiig 53 ist vorzugsweise

  in einer Ebene angeordnet und zur Er-

  reichung der erforderlichen Mindestlänge

  mehrfach uni ihre Zickzackwindungen her-

  umgeführt, so daß die Vorrichtung und die Verzögerungsleitung auf einer Platte befestigt werden können. Die Flanschen 8, 16, 12 greifen zweckmäßig mit einem äußeren Ringsteg über die äußeren Ränder der ihnen gegenüberliegenden Flanschen 9, 17, 13 hinweg.
• Die Wirkungsweise der Sicherheitsvorrichtung ist wie folgt: In unbenutztem Zustand nehmen die einzelnen Teile die aus Abb. i ersichtliche Lage ein, in welcher der Abschlußkörper 2d. unter dem Einfluß der Feder 28 auf dem Ventilsitz 29 ruht und geschlossen ist.
• Wird an der mit dem Stutzen z verbundenen Brenngaserzeugungsanlage oder an dem Stutzen .4 verbundenen Schweiß-, Schneid-oder Lötbrenner der Absperrhahn geöffnet, so strömt aus dem Brenngaserzeugungs- oder Aufbewahrungsbehälter Brenngas durch den Stutzen 2 in die Kammer .47, beaufschlagt die Membran 1.4 und drückt diese etwas nach oben durch, so daß die Steuerspindel 38 mit dem Teller 39, die Membran 21 und die Ventilspindel 25 mit dem Abschlußkörper 2,4 etwas angehoben werden und das Ventil 24 geöffnet wird. Nunmehr kann das Brenngas durch den Stutzen 4a., die Leitung .46, den Stutzen 45, dessen Bohrung 48, die Ringnut 49 der Ventilspinde125 und den Zwischenraum zwischen dieser und dem Kanal 26 in die Ventilkammer So strömen. Von hier aus strömt das Brenngas durch die Bohrung 51 im Stutzen 52, die Verzögerungsleitung 53, den Stutzen 5.4 mit der Bohrung 55, den Kanal 56 in den Raum 57 über der Membran io und von hier aus durch den Stutzen -1 und die anschließende Verbindungsleitung nach dem Brenner. Die einzelnen Teile der Sicherheitsvorrichtung nehmen während des regelrechten Betriebs dann die aus Abb. 2 ersichtliche Stellung ein, und das Brenngas strömt in Pfeilrichtung.
• Wird durch Verstopfen des Brenners, der Brennerdüse oder andere Störungen die Brenngasströmung gedrosselt oder zum Stillstand gebracht, so wird die Steuermembran io, welche etwas größer als die Steuermembran 1.1. ausgeführt ist, von dem Brenngasdruck beaufschlagt und biegt sich etwas nach unten durch. Hierbei werden die Spindel 3 i mit Teller 32 und die Membran 18 etwas nach unten bewegt bzw. durchgebogen und drücken auf die Kappe 30 und den darunterliegenden Abschlußkörper 2d..
• Gleichzeitig kommt auch die Gegendruckfeder 28 zur Auswirkung und drückt einmal von sich aus infolge des ihr entgegenwirkenden nachlassenden Strömungsdruckes der Brenngasströmung und zum anderen infolge des Druckes -der Membran 2 i von oben auf das Ventil 24 und schließt dieses mehr und mehr. Erfolgt nun durch den verstopften Brenner oder sonstige Störungen ein Rückströmen von Sauerstoff in die Brenngasleitung und in den Raum 57 über der Steuermembran io, so verstärkt sich die Durchbiegung der Membran io nach unten und der Druck auf das Ventil 24 im schließenden Sinne. Senkt sich dabei die Steuerspindel 31 so weit, daß deren Ringnut 3.r gegenüber der Sperrstange 35 zu liegen kommt, so wird die Stange 35 durch die Feder 36 in- die Nut 3:4 gedrückt und hält die Spindel 31 in der Stellung, in welcher das Ventil 24 geschlossen ist, fest. Der Sauerstoff oder das explosive Gasgemisch kann also nur bis zur Ventilkammer So vordringen, .welche durch das geschlossenw Ventil 24 von der nach dem Erzeugungs- oder Vorratsbehälter führenden Brenngasleitung getrennt ist. Wenn danach beim Erlöschen der Gasflamme an der Brennerdüse und nachfolgendem N euanzünden das in der Zuführungsleitung befindliche Gasgemisch entzündet wird, so macht die Stichflamme in der Ventilkammer So halt. In dieser Kammer So sind die Gegendruckfeder und das Ventil 2.4 durch die Kappe 30 gegen die Stichflamme geschützt. Das Schließen und Sperren des Ventils 24. erfolgt hier nicht erst durch den von der zurückschlagenden Flamme erzeugten Explosionsdruck, sondern schon vorher beim Nachlassen oder beim Stillstand der Brenngasströmung in Richtung auf den Brenner. Soweit dies noch nicht ganz zum Schließen und Sperren des Ventils 2.4 ausreicht, bewirkt der zurückschleichende Sauerstoff durch Druckerhöhung in der Kammer 57 diese Vorbeugungsmaßnahme. Durch das von außen sichtbare Einspringen der Sperrstange 35 kann aber der Bedienungsmann am Brenner schon gewarnt werden, so daß er nicht mehr die erloschene Flamme am Brenner neu anzündet, wodurch der Rückschlag der Stichflamme hervorgerufen wird. Durch ausreichende Länge der Verzögerungsleitung 53 wird die Sicherheit des Schließens und Sperrens des Ventils 2.4 vor der Ankunft der Stichflamme in der Ventilkammer So weiter erhöht. Nach Überprüfung des Brenners der Leitung zwischen Brenner und Sicherheitsvorrichtung oder bei Unterdruck im Brenngaserzeugungsbehälter der ganzen Anlage kann vor erneuter Inbetriebnahme der Anlage die Sperrstange 35 aus der Sperrlage in die Überwachungslage gezogen werden, und die ganze Vorrichtung geht in die Überwachungsstellung nach Abb. 2 zurück. Das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel kann in Anpassung an die jeweiligen Fälle der Praxis zahlreiche Abänderungen erfahren, ohne daß der Bereich der Erfindung verlassen wird. Die Steuer- und Abdichtungsmittel 1o, 18- 2r, 14 können auch als Schlauchmembranen, Kolben o. dgl. ausgeführt werden. Der Abschlußkörper 24 kann auf seiner der Einströmseite des Brenngases zugekehrten Seite mit größerer beaufschlagter Fläche als auf der gegenüberliegenden Seite versehen werden, wodurch die Gegenfeder 30 stärker ausgebildet und die Vorrichtung für das rechtzeitige Schließen des Ventils 24 empfindlicher gestaltet werden kann.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Sicherheitsvorrichtung gegen das Rückströmen von explosiven Gasgemischen in Gasleitungen und darauffolgende Explosionen mit Hilfe eines Abschlußkörpers und eines vom Explosionsdruck beeinflußten beweglichen Steuermittels, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschlußkörper (24) in der Gasleitung zwischen zwei beweglichen, in der Gasströmung hintereinandergeschalteten und entgegengesetzt auf denselben einwirkenden Steuermitteln (io, i4.) angeordnet ist, von denen nur das eine (i4) dem Vordruck in der Gasleitung ausgesetzt ist, um den Abschlußkörper (24) zu öffnen.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch i, mit biegsamen Membranen (io, 14) als Steuermittel, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen der Ausströmseite der Gasleitung und dem Abschlußkörper (24) liegende Membran (io) mit größerer wirksamer Fläche ausgeführt ist als die zwischen der Einströmseite der Gasleitung. und dem Abschlußkörper (24) liegende Membran.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß eine den Abschlußkörper (24) im schließenden Sinne beeinflussende Gegendruckfeder (28) gegenüber der Verbindungsleitung zwischen der Abschlußventilkammer (30) und der Ausströmseite durch eine Kappe (30), Hülse o. dgl. abgeschirmt ist.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegendruckräume (40, 42) der beiden entgegengesetzt auf den Abschlußkörper (24) einwirkenden Steuermittel (1o, 14) durch Verbindung mit der freien Luft oder einem anderen ständig gleichen Druck aufweisenden Raum entlastet sind.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfssteuermittel (3i, 25, 38) zwischen den Steuermembranen (i o, 1,4) und dem Abschlußkörper (24) in Form von Spindeln, Stößeln o. dgl. an den Stellen der durch die Membranen (i8, 21) bewirkten Abdichtung der Ventilkammer (50) unterbrochen sind und sich mit tellerartigen Erweiterungen (32, 39) gegen die Steuermembranen (1o, 14) an der Ausström-und Einströmseite legen.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5 mit einer unter nachgiebiger Belastung stehenden Sperrvorrichtung für den Abschlußkörper in dessen Verschlußlage, dadurch gekennzeichnet, daß der Sperrkörper (35) auf der Ausströmseite zwischen der Steuermemi>ran (io) undderAbdichtungsmembran (i8) angeordnet ist.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch i mit einer Verzögerungsleitung zwischen Abschlußventilkammer und der vom Rückströmungs- oder Explosionsdruck beaufschlagten Seite der Steuermembran (io) an der Ausströmseite, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungsleitung (53) mit häufiger Richtungsänderung und einer Länge von mehr als 6 m im wesentlichen in einer Ebene angeordnet ist.