DEM0013005MA - - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 18. Februar 1952 Bekanntgemacht am 5. Juli 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

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.

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.

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 Trockenrück- '. Schlagsicherung 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

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Ursache für Explosionen zu bekämpfen, nämlich die Entstehung brennbarer Gemische zwischen. Erzeuger und Verbraucher.

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

ίο Kammer sperrenden Einrichtung, weist gemäß der Erfindung verbraucherseitig ein Ventil auf, das bei weniger Unterdruck auf der Verbraucherseite, als vorgegeben ist, schließt.

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.

Das Ventil kann so ausgebildet sein, daß es über ein mit einer Membran zusammenwirkendes Hebel-

• system abhängig von dem in der Abflußleitung herrschenden Unterdruck geöffnet gehalten wird.

Durch die Erfindung ist der Vorteil gegeben, daß bei Überdruck in der Kammer 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.

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.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, wobei mit 1 das Gehäuse, mit 2 der Abschluß deckel und mit 3 eine zwischen dem Gehäuse ι und dem Abschluß deckel 2 eingebaute Membran 3 bezeichnet wird.
. 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 10 aufgenommen werden kann.

Der Ventilkegel ist mit 11 und der zugehörige Ventilschaft mit 12 bezeichnet. Der Ventilschaft 12 ist am Hebel 9 durch eine Lagerwelle 13 befestigt.

Auf dem Ventilschaft 12 ist ein Federteller 14 befestigt, gegen den sich eine Druckfeder 37 abstützt. ■

Damit die Bewegungen der Membran 3 über den Membranbolzen 6 und den Hebel 9 auf den Ventilschaft 12 und den Ventilkegel 11 übertragen werden können, ist eine weitere Lagerstelle 15 für den Hebel 9 vorgesehen.

In das Gehäuse 1 ist eine Armatur 16 eingesetzt, die Öffnungen 17 für den Gasdurchgang aufweist. Der Abschlußdeckel 2 wird, an dem Gehäuse 1 durch Schrauben 18 befestigt.

Mit 19 wird ein Gasraum bezeichnet, der bei 20 einen Anschlußstutzen für die Gasentnahme besitzt.

Am Abschlußdeckel 22 sitzt der Gaszuflußstutzen 21. Der Abschlußdeckel 22 wird am Gehäuse ι mit Schrauben 39 gehalten und durch einen Dichtungsring 23 abgedichtet.

Ein flacher Ventilteller 24 mit einer elastischen Einlage 25 wird durch drei oder mehr Sperrlaschen 26 entgegen dem Druck einer Feder 27 offengehalten. Die Druckfeder 27 ruht auf einem Fuß 28, damit Kanäle eines Verteilerbleches 29 nicht abgedeckt werden.

Das Verteilerblech 29 und auch das Verteilerblech 32 weisen nämlich Durchströmkanäle 30 auf. Unter dem Verteilerblech 32 ist ein Verschlußdeckel 33 angebracht, der, in der Mitte mit einer Durchtrittsöffnung 34 versehen ist.

Zwischen den Verteilerblechen 29 und 32 liegt eine Schwammkeramik 31 oder mehrere davon, die von einer Büchse 35 eingeschlossen werden.

Die Büchse 35 wird einerseits durch den Verschlußdeckel 33 und auf der gegenüberliegenden Seite durch den Ventilsitz 36 für den Ventilteller 24 begrenzt.

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.

Da das Verteilerblech 29 Durchströmkanäle 30 aufweist, dringt das Gas durch die Schwammkeramik 31, das Verteilerblech 32 und durch die Durchtrittsöffnung 34 bis zum Ventilkegel 11.

An dem Anschluß stutzen 20 werden Brenner mit injektoTartiger Wirkung angeschlossen, wodurch auch im Gasraum 19 Unterdruck entsteht, der auf die Membran 3 einwirkt. Da die Membran 3 durch den Membranbolzen 6 mit dem Ende 8 über ein Lager 10 und einen Hebel 9 mit dem Ventilschaft 12 beweglich verbunden ist, wird der Ventilkegel 11 gegen die Druckfeder 37 vom Ventilsitz 38 abgehoben.

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Das vor dem Ventilkegel 11 stehende Gas kann nun durch den Ventilsitz 38, den Federraum und Öffnungen 17 in den Gasraum 19 einströmen.

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 19 dosiert.

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 11 fest auf seinen Sitz 38 gedrückt wird.

Da aber die Fortpflanzungsgeschwindigkeit des Flammenrückschlages schneller als der Gasabschluß am Ventilkegel 11 und am Ventilsitz 38 ist, gelangt die Explosionswelle auch in die Durchtrittsöffnung 34 bis zum Verteiilerblech 32 und wird hier vor der Schwammkeramik 31 durch einen hörbaren Knall vernichtet.

Der Flammenrückschlag kann nur bis zum Verteilerblech 32 bzw. bis zur Schwammkeramik 31 dringen, weil die Schwammkeramik 31 eine weitere Übertragung restlos unterbindet.

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.

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 1000 Explosionen aufnehmen könnte, bevor die Schwammkeramik von der Explosionsseite her schichtweise abgetragen und zerstört wird.

Der Explosionsunterbrecher genießt aber noch den weiteren Vorteil, daß der Ventilkegel 11 auf den Ventilsitz 38 gedrückt wird, sobald die injektor-

'45 artige Wirkung am Abnahmestutzen 20 aufhört, weil die Druckfeder 37 auf dem Federteller 14 ruht, der sich am Ventilschaft 12 abstützt.

Wenn also beispielsweise am Brenner keine injektorartige Wirkung entsteht, sorgt der Explosionsunterbrecher automatisch dafür, daß das am Gaseintrittsstutzen 21 zugeführte Gas nicht durch den Ventildurchgang 11, 38 gelangen kann. Die Strömungsrichtung des Gases erfolgt in der Schließ richtung des Ventilkegels 11, 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 denGasra,um 19 zurückschleicht, weil aus unvorhergesehenen Gründen die injektor artige Wirkung an den Brennern aussetzt, entsteht im Gasraum 19 nicht mehr ein Unterdruck, sondern ein Überdruck.

Durch den im Gasraum 19 auftretenden Überr druck legt sich die Arbeitsmembran 3 auf den kugelartigen Abschlußdeckel 2 und zieht den Ventilkegel π intensiv auf einen Sitz 38. Der Explosionsunterbrecher wirkt daher auch dann noch als Sicherheitsorgan, wenn an Stelle des zum öffnen des Ventils erforderlichen Unterdrucks ein Überdruck durch Versagen der nachgeschalteten Apparaturen auftritt.

Der Explosionsunterbrecher ist auf Grund der einfachen Konstruktion im normalen Betriebszustand völlig wartungsfrei und kann infolge der kleinen Baumasse überall untergebracht werden.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Explosionsunterbrecher für Gasleitungen, insbesondere für Azetylen-Schweißanlagen, der als Rückschlagsicherung eine mit poröser Masse gefüllte Kammer und zwischen Rückschlag-Sicherung und Erzeuger eine bei Überdruck in der Kammer den weiteren Gaszutritt unterbindende Sperre aufweist, gekennzeichnet durch ein verbraucherseitig angeordnetes Ventil (11, 38), das bei weniger Unterdruck in einer auf der Verbraucherseite liegenden Gaskammer (19), als vorgegeben ist, schließt.

2. Explosionsunterbrecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das verbraucherseitig angeordnete Ventil (11, 38) unter der Einwirkung einer Rückstellkraft (37) in der Ruhelage schließt und nur dann öffnen kann, wenn verbraucherseitig ein vorgegebener Mindestunterdruck herrscht.

3. Explosionsunterbrecher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das verbraucherseitig gelegene Ventil (11, 38) über ein mit einer Membran (3) zusammenwirkendes .100 Hebelsystem (10, 9, 13) proportional dem in der Abfluß leitung (20) herrschenden Unterdruck geöffnet gehalten werden kann.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 409614, 708674, 729841;

österreichische Patentschrift Nr. 138 571;
französische Patentschrift Nr. 739 962.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen