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Vorrichtung zur Verhinderung des Rückschlagens von Explosionen in
Leitungen Es sind Vorrichtungen zur Verhinderung des Rückschlagens von Explosionen
eines gasförmigen oder flüssigen Strömungsmittels in Leitungen bekannt, bei denen
durch Wärmeentzug die Explosion zum Erlöschen gebracht wird. Solche Vorrichtungen
bieten nie eine völlig sichere Gewähr für das Abstoppen der Explosion, weil sich
die Bedingungen der Wärmeabfuhr im Laufe der Zeit durch Verschmutzung und ähnliche
zufällige Einflüsse leicht verändern können. Man wird also einer Vorrichtung den
Vorzug geben, bei der die Leitung gegen die rückschlagende Explosion selbsttätig
dicht abgeschlossen wird. Eine Schwierigkeit beruht hierbei darauf, daß der von
der Druckwelle gelieferte Impuls rechtzeitig den Abschluß der Leitung bewirken muß,
ehe die Flamme durchschlägt und eine weitere Zündung in der rückliegenden Leitung
verursachen kann.
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Es sind nun Vorrichtungen entwickelt worden, bei denen die vorauseilende
Druckwelle mit besonderen Steuervorrichtungen, z. B. hydraulischer Art, einen Abschluß
der Leitung hervorruft, doch ist
der Aufbau solcher Vorrichtungen
verhältnismäßig umständlich, und ihre Betätigung setzt einen. genügend großen Vorsprung
der Druckwelle voraus.
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Die Anwendung gewöhnlicher federbelasteter Rückschlagventile oder
Klappen bietet auch keine genügende Sicherheit. Es ist leicht möglich, daß sich
zwischen Ventilsitz und Ventilkörper ein Schniutzbeilchen legt, so daß kein völlig,dichter
Abschluß erzielt wird und die Flamme durchschlagen kann. Die mechanische Beanspruchung
durch den sehr heftigen Schlag beim Schließen des Ventils ist außerdem sehr erblich
und ruft leicht Besdhädligungen und damit Undichtigkeiten hervor.
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Man hat auch schon für Gasrückschlagsicherungen Membranventile vorgeschlagen,
die aus einem in der Leitung angeordneten Hohlkörper mit quer zur Strömungsrichtung
liegenden Durchtrittsöffnungen bestehen, die durch einen elastischen Ring oder Schlauch
abgedeckt sind, so daß sie durch den Druck der strömenden Mittel geöffnet, gegen
Druckstöße aus entgegengesetzter Richtung aber dicht abgeschlossen werden. Hierbei
treten jedoch im Falleiner Explosion leicht Beschädigungen und Aufreißen der Ringe
und Schläuche ein.
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Es wurde nun festgestellt, daß man einen völlig sicheren Schutz gegen
das Rückschlagen sehr heftiger Explosionen von gasförmigen oder flüssigen Strömungsmitteln
erreicht, wenn man bei der zuletzt beschriebenen Anordnung die Ringe oder Schläuche
auf der der etwa eintretenden Explosion zugewandten Seite fest mit dem Hohlkörper
verbindet, so daß der Durchtritt des Strömungsmittels nur auf der arideren Seite
erfolgen kann. Die elastischen Ringe oder Schläuche, die z. B. aus Kautschuk bestehen,
müssen bei aussetzender Strömung infolge ihrer Eigenspannung fest auf den Durchtrittsöffnungen
für das strömende Mittel aufliegen. Bei der üblichen Strömung .dehnen sie sich so
weit aus, daß das Strömungsmittel durchtreten kann. Sobald aber eine Explosion eintritt,
pressen sie sich fest auf die Dwrchtritbsöffnungen auf, diese damit völlig abschließend,
so daß die Flamme auf keinen Fall durchschlagen kann.
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Die einfachste Ausführung einer in der geschilderten Weise arbeitenden
Vorrichtung erhält man, wenn man nach Abb. ;i einen einseitig offenen zylindrischen
oder konischen Hohlkörper A verwendet, in dem ein oder mehrere runde oder schlitzartige
Bohrungen B für den Durchtritt des Strömungsmittels angebracht sind. Über den Hohlkörper
ist ein Schlauch F aus elastischem Werkstoff, beispielsweise aus Kautschuk oder
kautschukähnlichen Stoffen, gezogen, der bei ruhender Strömung fest auf den Bohrungen
B aufliegt. Der Schlauch F ist einseitig auf der der etwa eintretenden Explosion
zugewandten Seite befestigt, so daß das Strömungsmittel in normalem Strömungszustand
nur an der anderen Seite zwischen Schlauch und Hohlkörper austreten kann. Das Strömungsmittel
strömt bei üblichen Verhältnissen aus dem Leitungsteil C von innen nach außen durch
die Bohrungen B und tritt zwischen dem Hohlkörper und dem einen Ende des elastischen
Schlauches in den Leitungsteil D aus. Im Falle einer Explosion im Leitungsteil D
preßt sich der Schlauch F fest auf die Bohrungen B, so daß die Explowsion nicht
in den Leitungsteil C zurückschlagen kann.
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Mit Acetylen als Strömungs-mittel zeigte eine derartige Vorrichtung
folgende Ergebnisse: Das Gas wurde im Leitungsteil D gezündet. Der durch die Zündung
hervorgerufene Acetylenzerfall verursachte explosionsartig eine etwa i2fache Drucksteigerung.
Es ergab sich dabei mit einer Vorrichtung mit 3o mm äußerem Hohlkörperdurchmesser
und acht Bolhrungen.B von je 2,mmDurchmesser und einem 31/2 mm dicken Gummischlauch
F, daß bei i, 2",3 und 7 atü Acetylendruck vor der Explosion diese durch die Vorrichtung
völlig abgestoppt wurde. War der Schlauch an der der Explosion zugewandten Seite
nicht befestigt, so blieb er bei der Explosion an der Stelle, an der sich die Bohrungen
befinden, zwar unverletzt, dagegen wurde er an dem dem Leitungsteil D zugewandten,
ebenfalls nicht befestigten Ende durch die dort zuerst auftretende Druckwelle und
Flamme aufgerissen.
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Falls der Druckabfall beim Durchtritt des Strömungsmittels zwischen
Schlauch und Hohlkörper zu groß ist, kann man den Schlauch in Ringe unterteilen.
Ein Beispiel einer solchen Vorrichtung, die bei geringem Druckabfall und sehr einfacher
Bauweise einen sehr wirkungsvollen Explosionsschutz bietet, ist in Abb.2 angegeben.
Der in der Leitung. C und D eingebaute Hohlkörper A besitzt verschiedene
Vertiefungen G, in denen die elastischen Kautschukringe F liegen. Die Bohrungen
oder Schlitze B befinden sich unter den Ringen. Die Ringe werden unter einem Bund
H im Ho'hl'körper eingeklemmt, so daß ihre Stirnseite gegen die ankommende Druckwelle
und Flamme vollständig abgeschirmt ist und nur die glatte Oberfläche des elastischen
Mittels mit der Flamme in Berührung kommt. Das elastische Mittel muß im Verhältnis
zur Größe der Bohrungen B so stark sein, daß es dem Explosionsdruck standhält. Der
schnelle Abschluß im Explosionsfall wird bei dieser Anordnung durch die Richtung
der ankommenden Druckwelle, die mit derAusströmrichtung des Strömungsmittels zwischen
elastischem Mittel und Hohlkörper im normalen Strömungszustand überein- 1 stimmt,
besonders unterstützt.
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Es ist auch möglich, zum Schutz gegen den Aufprall fder Druckwelle
und Flamme auf der Stirnseite des elastischen Mittels eine Kappe anzuordnen. Eine
besondere Schonung des elastischen Stoffes i erzielt man, .wenn man die ganze aus
Hohlkörper und elastischen Ringen bestehende Vorrichtung, wie in Abb. 3 dargestellt
ist, vollständig mit einer nicht dicht aufliegenden Kappe 7 .überdeckt, die Bohrungen
oder Schlitze K zum Durchtritt des 1 Strömungsmittels besitzt. Man kann dabei die
Strömungsrichtung der bei der Explosion durch die Bohrungen K nach innen strömenden
Gase verschieden wählen. Bei einseitig eingespannten gingen kann man die Bohrungen
schräg anbringen, 1 so daß die Strömungsrichtung der Gase den Abschluß
unterstiitzt.
Bei @ciir hohen Temperaturen oder starkem Angriff der Explosionsgase ordnet man
die Bohrungen K zweckmäßig so an, daß der aus ihnen austretende Strahl das elastische
.Mittel nicht unmittelbar trifft. Die Kappe 7 wird dabei vorteilhaft stromlinienförmig
ausgebildet, so daß sie der Druckwelle wenig Widerstand bietet.
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Die Vorrichtung gemäß Abb. 3 hat sich besonders gut bewährt. Wurde
sie z. B. in eine Hochdruckleitung von 30 mm Durchmesser eingebaut, Acetylen aufgepreßt
und im Leitungsteil D gezündet, so wurde noch bei einem Acetylendruck von 18 atü
vor der Explosion ein Durchschlagen mit Sicherheit verhindert. Dieses Ergebnis konnte
bisher mit keiner anderen Vorrichtung auch nur annähernd erreicht werden.
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Bei Verwendung einer Kappe erübrigt sich auch unter Umständen die
einseitige Befestigung des Ringes oder Schlauches. In Abb. 4 sind Ringe F mit rundem
Querschnitt auf keilförmigen Schlitzen B ohne einseitige Befestigung angebracht,
eine Anordnung, die besonders geringen Druckabfall bedingt.
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In Abb. 5 ist eine Ausführung für größere Drucksätze dargestellt.
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Die Anwendung der Vorrichtung ist immer da angebracht, wo aus einer
Leitung oder einem Vorratsgefäß explosible Gase oder Flüssigkeiten entnommen werden,
also beispielsweise zwischen Verbrauchsvorrichtungen und Druckflaschen oder Wasserstoff-,
Acetylen- oder anderen Leitungen., in denen explosible Mittel strömen, ferner vor
Kompressoren oder hinter Acetylenentwicklern und Acetylenleitungen beim autogenen
Schweißen.