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Sicherung gegen Flammenrückschlag und Sauerstoffrücktritt in einer
Gasleitung Die Erfindung betrifft eine Sicherung gegen Flammenrückschlag und Sauerstoffrücktritt
in einer Gasleitung.
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Zum Schutze gegen Explosionen in Gasleitungen werden Wasservorlagen
benutzt, bei denen das Gas durch eine beträchtliche Wassersäule hindurchperlt. Hiermit
ist der ?Fachteil eines erheblichenDruckverlustes und der Sättigung des Gases mit
Wasserdampf verbunden, der durch Abtropfbleche u. dgl. erst wieder entfernt werden
muß, was nur unvollkommen gelingt. Besonders nachteilig sind auch die zur Unterteilung
des Gases in einzelnen Gasblasen erforderlichen großen Wasserräume und die zur Niederschlagung
des mitgerissenen Wassers erforderlichen großen Gasräume, die eine kostspielige
Vergrößerung und Verstärkung der Vorlagen mit sich bringen. Eine Verbesserung stellen
die bekannten Spiralwasservorlagen nach Art der kommunizierenden Röhren dar, bei
welchen zwei Gasräume für den Gaseintritt und den Gasaustritt einerseits durch das
Sperrwasser und andererseits durch eine Umleitung miteinander in Verbindung stehen,
wobei der Explosionsdruck im Gasaustrittsraum das Sperrwasser in den Gaseintrittsraum
bzw. in das GaseinIeitungsrohr zurückdrängt, bevor die Explosionsflamme an der Verschlußstelle
ankommt. Die Wassersäule ist bei diesen Vorlagen nur niedrig, so daß die erwähnten
Nachteile nur in vermindertem Maße auftreten.
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Die Erfindung bezweckt, eine Sicherung zu schaffen, bei der das Gas
.im laufenden Betriebe überhaupt nicht durch Wasser hindurchperlt, sondern durchweg
die Sicherung
ilii trockenen Zustande durchströmt, und finit cler
die bekannte sichere Wirkungsweise der üblichen Wasservorlagen gegen Rücktritt von
Sauerstoff. ina,eondere schleichendem Sauerstoff. erreicht wird, und zwar im Ruhezustand,
d. 1i. beim Nichtströmen, also in einem Zeitpunkt, wo sich diese Erscheinung bemerkbar
macht.
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Da die Sicherheit nicht mehr, wie bei den Spiralvorlagen, zusätzlich
durch ein Durchperlen durch Wasser gewährleistet ist, muß weiterhin Sorge getragen
sein, daß der von der Explosion herrührende Druck möglichst vollständig zur Herstellung
des Abschlusses der Gaszuleitung herangezogen wird, damit dieser Abschluß in der
kürzesten Zeit erfolgt. Der Abschluß durch den Explosionsdruck muß ja schon dann
erfolgt sein, wenn die Flammenfront an die Abschlußstelle gelangt.
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Die Erfindung besteht darin, daß bei einem U"asserverschluß, der in
bekannter Weise als zweischenklige, in sich geschlossene Röhre ausgebildet ist,
in deren einen Schenkel die Gaszuleitung unterhalb des Wasserspiegels mundet und
an deren anderen Schenkel oberhalb des Wasserspiegels die Verbrauchsleitung angeschlossen
ist, der Wasserspiegel im Ruhezustand nur so hoch über der Mündung der Gaszuleitung
liegt, daß nach Anstellen der Verbrauchsvorrichtung der Wasserspiegel unter die
Mündung der Zuleitung absinkt, und die Verbrauchsleitung derart in dem der Gaszuleitung
abgekehrten Schenkel des kommunizierenden Systems einmündet, daß die I:zplosioiiswelleunterhalb
der auch im Betriebszustande oberhalb des Wasserspiegels dieses Schenkels liegenden,
für den Gasdurchtritt dienenden Verbindungsleitung auf die Flüssigkeit trifft.
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Bei Abstellen der Verbrauchsvorrichtung steigt der Wasserspiegel wieder
über die Mündung der Zuleitung, so daß die Zuleitung durch Eintritt von Wasser abgesperrt
wird.
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Durch die Ausbildung der Verbrauchsleitung oder der Einführung der
Verbrauchsleitung oder auch gegebenenfalls durch zusätzliche bekannte Mittel in
der Verbrauchsleitung kann eine weitere Voreilung des Explosionsdruckes .vor der
Flamme erreicht werden. Erforderlichenfalls können auch in dem wasserfreien Gasströmungsweg
der Vorlage solche bekannte Mittel zur Verlangsamung der Druckausbreitung oder zur
Flaminenverzögerung angeordnet sein, wie z. B. eine Rohrspirale, Drahtnetze, poröse
Körper, Ventile o. dgl. Diese zusätzlichen :Maßnahmen sind dann zweckmäßig oder
erforderlich, wenn f:iasgeinische zur Anwendung kommen, bei welchen infolge ihrer
chemischen Eigenart bei einer Zündung eine Druckwelle der Flamme nicht erheblich
vorauseilt. In drr Zeichnung sind mehrere Ausfiiiirinig#5torinen der Sicherung gemälli
der Erfindung schematisch dargestellt, wobei die AustiiIdung der Verzögerungsleitung
in der zum \"erbraucher führenden Leitung nicht beson-,iers dargestellt ist. Es
zeigen Fig. i bis d. eine Veranschaulichung des Prinzips der Erfindung, Fig. 5 bis
; eine Ausführungsform, Fig. 8 bis to eine weitere AusführungsiUIin. Fig. i i eine
Änderung der Ausführungsform gemäß Fig. 8 bis to, Fig. leine weitere Ausführungsform,
Fig. 13 eine für alle Ausführungsformen mögliche Ausbildung der Gaszuleitung, Fig.
i-. und 15 zwei weitere Ausfiihrtnigsformen der Sicherung.
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Gemäß Fig. i bis 3 ist die Sicherung getnüf.@ der Erfindung grundsätzlich
als in sich geschlossene kommunizierende Röhre i ausgebildet, in deren einen Schenkel
2 die Gaszuleitung 3 unmittelbar unterhalb des Ruhewasserspiegels .I mündet und
in deren anderen Schenkel 5 die Verbrauchsleitung 6 von oben hineinragt.
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Im Ruhezustand ist also die Gaszuleitung 3 durch den Wasserinhalt
der Sicherung abgeschlossen. Im normalen Betrieb strömt das Gas durch das Zuleitungsrohr
3 und drückt den Wasserspiegel im Schenkel 2 der Röhre i nach unten. Der Wasserspiegel
im Schenkel 5 der Röhre i hebt sich entsprechend, ohne jedoch die Öffnung der Verbrauchsleitung
6 zu erreichen. Das Gas strömt also aus der Leitung 3 in Richtung der Pfeile (Fig.
-2) in die Leitung 6 und durch sie zur Verbrauchsstelle. Bei Eintritt eines Flammenrückschlages
(Fig. 3) trifft der der Flammenfront vorauseilende Druck unmittelbar auf den erhöhten
@@, asserspiegel im Schenkel 5 des Rohres i und senkt ihn, da infolge des Hineinragens
der Leitung 6 in den Schenkel 5 die Druckausbreitung nach der Gaszuleitung 3 verlangsamt
wird. Der Wasserspiegel. im SCIietil;eI 2 des Rohres i wird daher gehoben und damit
die Gaszuleitung 3 abgeschlossen. Die dann eintreffende Zündflamme kann also nicht
mehr in die Gaszuleitung 3 gelangen.
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In bestimmten Fällen der Praxis besteht die Möglichkeit, daß der Zeitunterschied
zwischen (lern Eintreffen des der F1@Lnnnenfront vorauseilenden Druckes und dein
Eintreffen der Flaininenfront selbst am Anfang der Verbrauchsleitung 6 nicht ausreicht,
uni die Sicherung gemäß der Erfindung ohne zusätzliche 'Maßnahmen wirken zti lassen.
In solcllen Fällen können in dem Gasströmungsweg innerhalb der Sicherung bekannte
Vorrichtungen zur weiteren Verlangsamung der Druckausbreitung nach dein Wasser im
Schen-
1e12 oder zur Verzögerung der Flammenfront auf demselben
Wege angeordnet sein. Hierfür können Drahtnetze, poröse Körper, Ventile oder eine
Rohrspirale 7 nach Fig. 4 dienen.
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Bei der Ausführungsform gemäß Fig.5 bis 7 mündet die Gaszuleitung
3 unterhalb des Ruhewasserspiegels q. in den geschlossenen Mantel 8 der Vorlage.
In dem Mantel 8 ist eine senkrechte Trennwand g angeordnet. die nicht bis zum Mantelboden
io und Manteldecke i i reicht bzw. am Mantelboden io und «Manteldecken i i genügend
große Durchlässe besitzt. Die Verbrauchsleitung 6 ragt von oben her an der dem Gaszuleitungsanschluß
abgewandten Seite zwischen die Trennwand 9 und den Mantel 8 hinein.
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Bei der Ausführungsform gemäß Fig.8 bis io mündet die Gaszuleitung
3 in den geschlossenen Mantel i2. In dem Mantel i2 ist eire oben und unten offenes
'Rohr 13 angeordnet, in welches die Verbrauchsleitung 6 von oben her hineinragt.
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. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. i i mündet die Gaszuleitung 3
unterhalb des Ruhewasserspiegels in das oben und unten offene Rohr 13, und die Verbrauchsleitung
6 ragt in den Raum zwischen dem Rohr 13 und dem «Mantel 8 hinein.
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Bei der Ausführungsform gemäß Fig. i2 umgibt der Mantel 14 der Vorlage
ein unten offenes Rohr 15 nur etwa bis zur Höhe des Gaszuleitungsanschlusses und
ist mit dem oberen Ende des Rohres 15, in welches,die Verbrauchsleitung 6
hineinragt, durch eine Leitung 16, gegebenenfalls mit Stauvorrichtung oder finit
Verzögerungseinrichtung, z. B. einer Rohrspirale 17, verbunden.
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Fig.13 zeigt eine besondere Ausbildung der Gaszuleitung «. Uin mit
Sicherheit zu erreichen, daß die im Schenkel 2 der Vorlage bei einem Flammenrückschlag
plötzlich emporschießende Wassersäule die Gaszuleitung 3 verschließt, kann innerhalb
der Vorlage im Anschluß an die Gaszuleitung 3 eine Auffangvorrichtung 2i in Form
einer Nase, eines abwärts gerichteten Prallbleches o. dgl. angeordnet sein. Durch
diese Auffangvorrichtung wird ein Teil der plötzlich ansteigenden Wassersäule mit
Sicherheit in die Gaszuleitung 3 abgezweigt und verschließt. sie.
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Um zu verhindern, daß bei wieder sinkender Wassersäule im Schenkel
- der Vorlage die Gaszuleitung 3 vor Erlöschen der Flamme wieder freigegeben wird,
kann die Zuleitung 3 vor ihrem Eintritt in die Vorlage einen Wassersack 22 bilden,
in dem der beim ersten Aufwärtssteigen des Wasserspiegels gebildete Wasserverschluß
so lange zurückbleibt, bis die Vorlage wieder von dem Gasstrom zur Verbrauchsstelle
durchflossen wird.
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Um zu verhindern, daß Wasser aus der Vorlage; gleichgültig
ob ein Wassersack in der Zuleitung 3 angeordnet ist oder nicht, in die Zuleitung
3 zu weit hineingedrückt wird, ist in ihr ein nur in der Betriebsströmungsrichtung
sich öffnendes Ventil, z. B. eine Gummihohlkugel 18, angeordnet. Über der Gummikugel
r8 liegt der Ventilsitz ig und unter ihr eine Auffangvorrichtung, z. B. ein Sieb
2o, welches verhindert, daß die Gummikugel im Betrieb in die Sicherung hineingedrückt
wird. Diese Gummikugel ist bei geschlossener Ausführung der Sicherung auch im Ruhezustand
von Bedeutung, indem sie bei Sauerstoffrücktritt das Strömen des Wassers in die
Gaszuleitung 3 verhindert.
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Bei den Ausführungsformen gemäß Fig. 14 und 15, welche dem
Schema Fig. i z entsprechen, ist in dem Flüssigkeitsbehälter 23 der Vorlage durch
eine Trennwand 2.4 ein äußerer, mit gasfreiem Wasser gefüllter Ringraum gebildet,
der den Abgangsschenkel der kominunizierenden Röhre darstellt, während der durch
Trennwand 24. begrenzte Innenraum den Eingangsschenkel bildet. Als Verlängerung.
der Trennwand 24 nach oben ist ein Trichter 25 angeordnet, welcher zusammen mit
dem entsprechenden Deckel der Vorlage die innere Fortsetzung der Verbrauchsleitung
6 bis zum Wasserspiegel des finit gasfreiem Wasser gefüllten Ringraumes bildet.
Der zwischen dem Trichter a5 und der Trennwand 24 vorhandene Ringspalt 28 bewirkt
die bei den früher beschriebenen- Ausführungsformen durch das Hineinragen erzielte
Verlangsamung der Ausbreitung des Druckes in den Gaseingangsschenkel. Beien Durchströinen
des Gases während des Betriebes wird infolge der Drucksteigerung, die durch den
Widerstand beim Strömen durch den engen Ringspalt 28 entsteht, die Flüssigkeit ein
Eingangsschenkel gesenkt und im Ausgangsschenkel entsprechend gehoben. Diesen Zustand
stellen Fig. 14 und 15 dar.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 14 besitzt die am Behälterboden
bündig angeschlossene Gaszuleitung 3 am unteren Ende Gasaustrittsöffnungen 26. Über
diesen ist eine Stauvorrichtung 27 angeordnet, welche den zu weiten Rücktritt von
Wasser aus der Vorlage in die Leitung 3 verhindert. An die Trennwand 24 ist unten
ein ringförmiger Bodenteil 31 angeschlossen.
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Bei der Ausführungsforen gemäß Fig. 15 ist die Trennwand 2.M durch
den Boden 3o an das unten offene Zuleitungsrohr 3 bündig angeschlossen. um ein Ausweichen
des gedrückten, nicht von- Gas durchströmten `'Wassers nach oben zu vermeiden. Zum
Erreichen der kommunizierenden Wirkung ist die Trennwand 24 mit einigen üffnungen
29 versehen.