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Explosionsunterbrecher für Gasleitungen Die Erfindung betrifft einen
Explosionsunterbrecher für Gasleitungen, insbesondere für Azetylen-Schweißanlagen,
der als Rückschlagsicherung eine mit poröser Masse gefüllte Kammer und zwischen
Kammer und Erzeuger eine bei Überdruck in der Kammer den weiteren Gaszutritt unterbindende
Sperre aufweist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine derartige Sicherungseinrichtung
für Brenngasanlagen zu schaffen, die einfach aufgebaut und bei geringster Wartung
in bezug auf die Zuverlässigkeit der Wirkung den bekannten Ausführungen überlegen
ist.
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Die bekannten Trockenrückschlagsicherungen, in denen die Explosionswelle
in feinen Kapillaren aufgefangen wird, bieten keine Sicherheit gegen den kriechenden
oder schleichenden Rücktritt von Sauerstoff. Bei einer bekannten Einrichtung ist
deshalb in Verbindung mit einer als Trockenrückschlagsicherung dienenden Schwammkeramik
eine zwischen der Schwammkeramik und dem Gaserzeuger angeordnete Sperre vorgesehen,
die bei einer durch einen Flammenrückschlag entstehenden Explosion den weiteren
Gaszutritt unterbindet, wobei es der Auswechslung der Patrone bedarf, um die Absperrung
des Gaszutritts wieder zu beseitigen. Durch -diese Maßnahme ist zwar die Sicherheit
gegeben, daß die poröse Masse jeweils nur einen einzigen Rückschlag aufzunehmen
braucht,,jedoch ist sie nur geeignet, die schädliche Wirkung, also die Explosion,
weitgehend auszuschalten. Erheblich wirksamer wäre es, bereits die
Ursache
für Explosionen zu bekämpfen, nämlich die Entstehung brennbarer Gemische zwischen
Erzeuger und Verbraucher.
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Der Gegenstand der Erfindung, ein Explosionsunterbrecher für Gasleitungen,
insbesondere für Azetylen-Schweißanlagen mit einer mit poröser Masse gefüllten Kammer
als Rückschlagsicherung und mit einer zwischen dieser Kammer und dem Gaserzeuger
angeordneten, bei Überdruck in der Kammer sperrenden Einrichtung, weist verbraucherseitig
ein Ventil auf, das bei weniger Unterdruck auf der Verbraucherseite, als vorgegeben
ist, schließt.
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Vorzugsweise ist das zwischen der Rückschlagsicherung und dem Verbraucher
liegende Ventil so ausgebildet, daß es unter der Einwirkung einer Rückstellkraft
in der Ruhelage schließt und nur, dann öffnen kann, wenn auf der Verbraucherseite
ein vorgegebener Mindestunterdruck herrscht.
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Das Ventil kann so ausgebildet sein, daß es über ein mit einer Membran
zusammenwirkendes Hebelsystem abhängig von dem in der Abflußleitung herrschenden
Unterdruck geöffnet gehalten wird.
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Durch die Erfindung ist der Vorteil gegeben, daß bei Überdruck in
derKammer mit dem porösen Material diese sowohl zum Erzeuger als auch zum Verbraucher
geschlossen wird und dadurch schädliche Rückwirkungen. nach beiden. Seiten hin vermieden
werden. Insbesondere ist in vorteilhafter Weise sichergestellt, daß bei Auftreten
von sehr wenig Unterdruck in der Kammer, wodurch in den meisten Fällen auf die Bildung
eines brennbaren Gemisches in Kammer und Verbraucherleitung hingewiesen wird, die
Anlage sofort stillgesetzt wird, so daß explosionsfähige Gemische gar nicht erst
zur Auswirkung kommen.
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Besonders vorteilhaft ist, wenn das verbraucherseitig gelegene Ventil
so ausgebildet ist, daß es in der Ruhelage schließt und nur bei genügendem Unterdruck
auf der Verbraucherseite öffnet. Es sind praktisch alle bekannten Azetylen-Schweißbrenner
als Injektorbrenner ausgebildet. Die am Brenner ausströmende Verbrennungsluft oder
der Sauerstoff reißen das Brenngas mit, so daß beim Einschalten des Brenners in
der Brennstoffleitung Unterdruck entsteht. Sowie der Unterdruck nachläßt, z. B.
durch Überhitzen, Verstopfen oder Beschädigen des Brenners oder der Gasleitung,
schließt das Ventil und unterbricht die Gaszufuhr. Der Einsatz der Schwammkeramik
bleibt dadurch auf diejenigen Fälle beschränkt, in denen aus anderen Ursachen das
Gas bereits als brennbares Gemisch zum Verbraucher strömt.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, wobei mit
i das Gehäuse, mit 2 der, Abschlußdeckel und mit 3 eine zwischen dem Gehäuse i und
dem Abschlußdeckel 2 eingebaute Membran bezeichnet wird.
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Die Membran 3 wird mittig zwischen zwei Membranstellen 4 und 5 gehalten,
wobei die Verbindung durch einen Membranbolzen 6 mit Sechskantmutter 7 erfolgt.
Der Membranbolzen 6 ist an der der Sechskantmutter 7 abgekehrten Seite entsprechend
verlängert, damit an dem Bolzenende 8 ein Hebel 9 im Lager io aufgenommen werden
kann.
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Der Ventilkegel ist mit i i und der zugehörige Ventilschaft mit 12
bezeichnet. DerVentilschaft T2 ist am Hebel 9 durch einen Achsbolzen 13 befestigt.
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Auf dem Ventilschaft 12 ist ein Federteller 14 befestigt, gegen den
sich eine Druckfeder 37 abstützt.
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Damit die Bewegungen der Membran 3 über den Membranbolzen 6 und den
Hebel 9 auf den Ventilschaft z2 und den Ventilkegel i i übertragen werden können,
ist eine weitere Lagerstelle 15 für den Hebel 9 vorgesehen.
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In das Gehäuse i ist eine Armatur 16 eingesetzt, die Öffnungen
17 für den Gasdurchgang aufweist. Der Abschlußdeckel 2 wird an dem Gehäuse
i durch Schrauben 18 befestigt.
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Mit i9 wird ein Gasraum bezeichnet, der bei 20 einen Anschlu.ßstutzen
für die Gasentnahme besitzt, Am Abschlußdeckel22 sitzt der Gaszuflußstutzen 21.
Der Abschlußdeckel 22 wird am Gehäuse i mit Schrauben 39 gehalten und durch einen
Dichtungsring 23 abgedichtet.
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Ein flacher Ventilteller 24 mit einer elastischen Einlage 25 wird
durch drei oder mehr Sperrlaschen 26 entgegen dem Druck einer Feder 21 Offengehalten.
Die Druckfeder 27 ruht auf einem Fuß 28, damit Kanäle eines Verteilerbleches 29
nicht abgedeckt werden.
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Das Verteilerblech 29 und auch das Verteilerblech 32 weisen nämlich
Durchströmkanäle 3o auf. Unter dem Verteilerblech 32 ist ein Verschlußdeckel33 angebracht,
der in der Mitte mit einer Durchtrittsöffnung 34 versehen ist.
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Zwischen den Verteilerblechen 29 und 32 liegt eine Schwammkeramik
31 oder mehrere davon, die von einer Büchse 35 eingeschlossen werden.
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Die Büchse 35 wird einerseits durch den Verschlußdeckel33 und auf
der gegenüberliegenden Seite durch den Ventilsitz 36 für den Ventilteller 24 begrenzt.
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Die Wirkungsweise dieses Explosionsunterbrechers ist folgende: Normalerweise
wird das von einem Gaserzeuger oder einer Gasflasche entnommene Gas in den Zuflußstutzen
21 geleitet und gelangt zu dem Ventilsitz 36, dem Ventilteller 24 mit elastischer
Einlage 25, und an den Sperrlaschen 26 vorbei zu dem Verteilerblech 29.
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Da das Verteilerblech 29 DurcWströmkanäle 3o aufweist, dringt das
Gas durch die Schwammkeramik 3 i, das Verteilerblech 32 und durch die Durchtrittsöffnung
34 bis zum Ventilkegel i i.
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An dem Anschlußstutzen 20 werden Brenner mit injektorartiger Wirkung
angeschlossen, wodurch auch im Gasraum i9 Unterdruck entsteht, der auf die Membran
3 einwirkt. Da die Membran 3 durch den Membranbolzen 6 mit dem Ende 8 über ein Lager
io und einen Hebel 9 mit dem Ventilschaft 12 beweglich verbunden ist, wird der Ventilkegel
i i gegen die Druckfeder 37 vom Ventilsitz 38 abgehoben.
Das vor
dem Ventilkegel i i stehende Gas kann nun durch den Ventilsitz 38, den Federraum
und Öffnungen 17 in den Gasraum i9 einströmen.
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Je nach dem vorhandenen Unterdruck, der beispielsweise bis auf
3000 mm WS ansteigen kann, wird die Membran 3 mehr oder weniger angehoben
und damit gleichzeitig die Gaszufuhr in den Raum i9 dosiert.
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Wenn nun ein Flammenrückschlag bei Schweiß-, Schneid-, Glüh-, Härte-
oder Anwärmarbeiten u. ä., wobei mit Azetylengas, Wasserstoff, Dissous- oder Leuchtgas
sowie Propan einerseits und Sauerstoff andererseits hantiert wird, von der Brennstelle
aus erfolgt, wirkt derselbe zunächst auf die Arbeitsmembran 3 und preßt diese gegen
den kugelartigen Abschlußdeckel 2, so daß der Ventilkegel i i fest auf seinen Sitz
38 gedrückt wird.
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Da aber die Fortpflanzungsgeschwindigkeit des Flammenrückschlages
schneller als der Gasabschluß am Ventilkegel i i und am Ventilsitz 38 ist, gelangt
die Explosionswelle auch in die Durchtrittsöffnung 34 bis zum Verteilerblech 32
und wird hier vor der Schwammkeramik 31 durch einen hörbaren Knall vernichtet.
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Der Flammenrückschlag kann nur bis zum Verteilerblech 32 bzw. bis
zur Schwammkeramik 31 dringen, weil die Schwammkeramik 3 1 eine weitere Übertragung
restlos unterbindet.
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Durch die aus dem Flammenrückschlag entstehende Druckwelle springt
der Ventilteller 24, 25 aus den Sperrlaschen 26 und legt sich durch den Druck der
Feder 27 vor den Sitz 36.
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Nach jedem Flammenrückschlag ist es wie bei den bekannten Trockenrückschlagsicherungen
erforderlich, die Schwammkeramik 31 zu erneuern und das Ventil 24, 25 in
die Öffnungsstellung zu bringen, obwohl durchgeführte Versuche gezeigt haben, daß
dieser Explosionsunterbrecher an sich bis zu iooo Explosionen aufnehmen könnte,
bevor die Schwammkeramik von der Explosionsseite her schichtweise abgetragen und
zerstört wird.
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Der Explosionsunterbrecher genießt aber noch den weiteren Vorteil,
daß der Ventilkegel i i auf den Ventilsitz 38 gedrückt wird, sobald die injektorartige
Wirkung am Abnahmestutzen 2o aufhört, weil die Druckfeder 37 auf dem Federteller
14 ruht, der sich am Ventilschaft i2 abstützt.
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Wenn also beispielsweise am Brenner keine injektorartige Wirkung entsteht,
sorgt der Explosionsunterbrecher automatisch dafür, daß das am Gaseintrittsstutzen
2i zugeführte Gas nicht durch den Ventildurchgang i i, 38 gelangen kann. Die Strömungsrichtung
des Gases erfolgt in der Schließrichtung des Ventilkegels i i, wodurch ein noch
festerer Abschluß erreicht wird. Wenn Sauerstoff -meistens wird bei derartigen Anlagen
und Brennern ein Gas-Sauerstoff-Gemisch gefordert - über die angeschlossenen Brenner
in den Gasraum i9 zurückschleicht, weil aus unvorhergesehenen Gründen die injektorartige
Wirkung an den Brennern aussetzt, entsteht im Gasraum i9 nicht mehr ein Unterdruck,
sondern ein Überdruck.
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Durch den im Gasraum i9 auftretenden Überdruck legt sich die Arbeitsmembran
3 auf den kugelartigen Abschlußdeckel 2 und zieht den Ventilkegel i i intensiv auf
einen Sitz 38. Der Explosionsunterbrecher wirkt daher auch dann noch als Sicherheitsorgan,
wenn an Stelle des zum Öffnen des Ventils ii erforderlichen Unterdrucksein Überdruck
durch Versagen der nachgeschalteten Apparaturen auftritt.
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Der Explosionsunterbrecher ist auf Grund der einfachen Konstruktion
im normalen Betriebszustand völlig wartungsfrei und kann infolge der kleinen Baumasse
überall untergebracht werden.