EP0760701B1 - Dispositif pare-flammes - Google Patents

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EP0760701B1
EP0760701B1 EP95920145A EP95920145A EP0760701B1 EP 0760701 B1 EP0760701 B1 EP 0760701B1 EP 95920145 A EP95920145 A EP 95920145A EP 95920145 A EP95920145 A EP 95920145A EP 0760701 B1 EP0760701 B1 EP 0760701B1
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EP
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flame
discs
arresting device
disc
apertures
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EP95920145A
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Bernard Audic
Gérald MARCY
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Tokheim Services France SAS
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Solutions Services Systemes France
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C4/00—Flame traps allowing passage of gas but not of flame or explosion wave
    • A62C4/02—Flame traps allowing passage of gas but not of flame or explosion wave in gas-pipes

Definitions

  • the present invention relates to a flame arrester device which is intended to prevent the spread of flame or from the front of an explosion in a specific place.
  • the invention relates more particularly such a device which can be installed in pipes which are used to conduct a substance gas or a mixture of such flammable substances or explosives.
  • vapor recovery systems for hydrocarbons for example in those relating to the distribution of petrol, it is compulsory to insert flame arresters in the ducts traversed by an explosive mixture of air and gaseous hydrocarbons to prevent the spread of flame or an explosion front. Flames and, at worst, an explosion could be created at other devices in such a fuel pump and requiring some mechanical or electrical power for their operation. This is particularly the case for pumps where elements in relative motion which can create sparks by impact.
  • a heat source can be the source of a deflagration of said explosive gaseous mixture which it is important to limit in space and prevent it from propagating.
  • British Patent No. 723,936 describes a flame arrester provided with several openings essentially parallel to a flow of a substance passing through it, the device consisting of a set of several drilled discs whose openings line up.
  • the drilled discs are separated by discs or sheets of fine gauze.
  • Another known type of such flame arrester consists in winding on a cylindrical center piece a previously embossed ribbon. The windings are kept apart by simultaneous winding of a flat ribbon. The embossed ribbon wound in a spiral whose turns are separated by the flat ribbon forms a wafer which is fixed inside of a ring. The embossing may be parallel to the central axis of the flame arrester which makes passages parallel to the direction of the flow of the transversing substance, or be carried out with an inclination with respect to the central axis.
  • the object of the present invention is therefore to provide a flame arrestor which also guarantees its functionality under explosion conditions thanks to its stability and resistance against deformation and that is still easy to manufacture and therefore cheaper.
  • the invention provides a device flame arrester consisting of a set of several discs forming a bundle by stacking and pierced each with several openings essentially parallel to a flow of a substance passing through the device, the openings neighboring disks cooperating with each other to form parallel passage channels, characterized in that the discs are joined and the parallel passage channels are transversely closed and do not communicate not between them.
  • a flame arrester according to the invention is that it could be easily adapted to different conditions of operations with regard to its durability, its specific heat and heat exchange area. Moreover the invention makes it possible to combine discs of different materials to better adapt the inventive flame arrester under the expected operating conditions.
  • this flame arrestor consists of at least one metal disc and / or at least one ceramic disc for example.
  • FIG. 1 shows a flame arrester device 10 of which sees a disc 12, preferably made of metal, provided with a plurality of holes 14.
  • Holes 14 are manufactured by drilling or stamping, stamping punching or molding.
  • hole diameters 14 are preferably identical and relatively small compared to the diameter of the disc 12. All of said holes 14 must prevent the spread flames or an explosion front but will also allow the fluent substance to pass without disturbing its passage.
  • a flame arrester 10 for a vapor recovery system of hydrocarbon and having a radius R of the discs 12 of around 15 mm, preferably some hundreds of holes 14 with a diameter of the order of 0.6 or 0.7 mm.
  • the flame arrester 10 consists of several 12 drilled discs which form a package by stack.
  • the holes 14 line up and form channels essentially parallel to the line central LC.
  • several markers are preferably placed on discs 12.
  • the easiest benchmarks to achieve are holes with a reasonable diameter larger than that of the other holes 14 which are also parallel to the central line LC.
  • Figure 1 shows for example two marks which finally serve to receive two rivets 16 -as also illustrated in Figure 2- which fix all the discs 12.
  • FIGS. 3 and 4 Another method according to the invention consists in fixing the discs 12 and attach them to each other by pins 18 as shown in FIGS. 3 and 4.
  • the Figure 4 shows how the pimples 18 by semi-punctured serve as benchmarks for adjusting the position of a disc 12a compared to each other 12b or from 12b to 12c for example and also to fit together and make the package forming the flame arrester 10.
  • FIG. 5 teaches a third mode for fixing several discs 12 in a ring 20, in order to stack them and constitute the flame arrester device according to the invention.
  • it is a metallic circle, for example, which surrounds the peripheral of the discs 12 and the end portions 22 of which are placed in such a way that they aim at the central line LC and entwine and fix the discs 12.
  • FIG. 5 does not show this because it is obvious, the discs 12 carry marks as already explained above.
  • flame arresters in the form of a wafer: with a homogeneous, smooth and flattened outer contour.
  • Such flame arresters are typically used inside pipes where they are placed in compliant places.
  • a flame arrester device according to the invention where a ring is only used to fix the discs but also has distant end portions 22 which, like sleeves, can themselves receive pipes.
  • the flame arrester 10 is provided with at least one of the discs with a diameter greater than that of the others.
  • FIG. 3 Another possibility of integrating a device flame arrester 10 according to the invention in a pipe system is shown in Figure 3.
  • two 12X discs positioned approximately in the middle of the flame arrester 10 have a larger outer diameter than to the diameters of the other disks 12.
  • the sections devices from the 12 drives next to the 12X drives can therefore serve as seats for two pipes 24 and 26.
  • the flame arrester 10 still realizes itself a connection between the two pipes 24, 26 without any defect in its functionality main.
  • FIG. 6 finally shows another embodiment of the invention.
  • Figure 6 shows only five discs 12a, b, c, d, e and two sets of neighboring holes 14.1a-e and 14.2a-e as examples of the assembly which forms the flame arrester 10.
  • the disks 12a-e are slightly offset from each other and similarly holes 14.1 a, b, c, d, e and 14.2 a-e.
  • the pipe formed by the series of holes 14.1 ae is slightly inclined relative to the central line LC of the flame arrester 10, which is indicated by the angle ⁇ .
  • the flame arrester 10 gives the advantage that the speed of a flame front or of an explosion arriving at the flame arrester will no longer be able to propagate over the same line.
  • the inclination of the direction of the propagation of the flames weakens the energy of this front in combination with the obstacles created by the said sides formed by the edges of the holes 14.1 and 14.2 which project inside the pipes.
  • the increase in the internal surface of each pipe created by such a shift of the discs 12 supports the effect of reducing the energy of the flames (or of the explosion) by heat exchange.
  • a disc 12d of a non-metallic material preferably ceramic.
  • a plurality of ceramic or generally non-metallic discs can also be used.
  • the advantage of a flame arrester according to the invention consists on the one hand in its low cost price, on the other hand in its solidity. No deformation of the flame arrester is not to be feared when a pressure wave from an explosion acts on one side of the device.

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Description

La présente invention concerne un dispositif pare-flammes qui est destiné à empêcher une propagation des flammes ou d'un front d'une explosion dans un endroit déterminé.
De façon plus précise, l'invention concerne plus particulièrement un tel dispositif qui pourra être installé dans des canalisations qui servent à conduire une substance gazeuse ou un mélange de telles substances inflammables ou explosives.
Dans les systèmes à récupération de vapeur d'hydrocarbures, par exemple dans ceux relatifs à la distribution de l'essence, il est obligatoire d'insérer dans les conduits parcourus par un mélange explosif d'air et d'hydrocarbures gazeux des pare-flammes afin d'empêcher la propagation de flammes ou d'un front d'explosions. Des flammes et, au pire, une explosion pourraient être créées au niveau d'autres appareils dans une telle pompe à essence et nécessitant une certaine puissance mécanique ou électrique pour leur fonctionnement.
C'est notamment le cas des pompes où des éléments en mouvement relatif pouvant créer des étincelles par choc. De même une source de chaleur peut être à l'origine d'une déflagration dudit mélange gazeux explosif qu'il importe de limiter dans l'espace et empêcher de se propager.
Dans ces pare-flammes on cherche à produire un effet de laminage des flammes en faisant passer les gaz incandescents dans plusieurs conduits de faible diamètre et de grande longueur relative à leur diamètre et réalisés avec des matériaux à haute conductivité thermique, haute chaleur spécifique et grande surface d'échange calorifique.
Ce qui conduit immédiatement à un abaissement de la température du gaz et d'arrèt de la propagation.
On souhaite dans tous les cas à réaliser des trous longs et de petit diamètre, ce qui est très difficile à réaliser par des moyens classiques.
On connaít déjà de tels pare-flammes par empilement sous forme de fagot d'une certaine quantité de tubes métalliques de petit diamètre et maintenus ensemble par soudure ou collage. L'ensemble de tubes élémentaires pourra étre fixé à l'intérieur d'un anneau, le pare-flammes monté prenant une forme essentiellement ronde et symétrique, par exemple celle d'une galette. Ces produits sont coûteux cependant.
Du brevet américain n° 4,484,690 on connaít un dispositif pare-flammes constitué d'un ensemble de plusieurs disques percés d'ouvertures, séparés par des entretoises et dont les ouvertures sont disposées en quinconce.
Le brevet britannique n° 723,936 décrit un dispositif pare-flammes muni de plusieurs ouvertures essentiellement parallèles par rapport à un flux d'une substance le traversant, le dispositif étant constitué d'un ensemble de plusieurs disques percés dont les ouvertures s'alignent. Dans ce dispositif connu, les disques percés sont séparés par des disques ou feuilles de fine gaze.
Un autre type connu de tels pare-flammes consiste à enrouler sur une pièce centrale cylindrique un ruban préalablement gaufré. Les enroulements sont maintenus écartés par enroulement simultané d'un ruban plat. Le ruban gaufré enroulé en spirale dont les spires sont séparées par le ruban plat forme une galette qui est fixée à l'intérieur d'un anneau. Le gaufrage pourra être parallèle à l'axe central du pare-flammes ce qui réalise des passages parallèles à la direction du flux de la substance transversante, ou encore être réalisé avec une inclinaison vis-à-vis de l'axe central.
Ce procédé d'obtention d'un tel pare-flammes décrit demeure assez coûteux et possède le grave inconvénient de conduite à un dispositif qui pourrait être déformé par l'onde de pression d'une déflagration ou d'explosion, celle-ci tendant à extruder les spires élémentaires les unes par rapport aux autres par glissement.
L'objet de la présente invention est donc de fournir un dispositif pare-flammes qui garantit sa fonctionnalité aussi sous conditions d'explosion grâce à sa stabilité et résistance contre les déformations et qui est quand même facile à fabriquer et donc moins cher.
Pour atteindre ce but, l'invention propose un dispositif pare-flammes constitué par un ensemble de plusieurs disques formant un paquet par empilement et percés chacun de plusieurs ouvertures essentiellement parallèles par rapport à un flux d'une substance traversant le dispositif, les ouvertures des disques voisins coopérant entre elles pour former des canaux de passage parallèles, caractérisé en ce que les disques sont jointifs et les canaux de passage parallèles sont transversalement fermés et ne communiquent pas entre eux.
L'avantage d'un pare-flammes selon l'invention est qu'il pourrait être facilement adapté aux différentes conditions d'opérations vis-à-vis de sa durabilité, sa chaleur spécifique et surface d'échanges calorifiques. De plus l'invention permet de combiner des disques de différents matériaux afin de mieux adapter le pare-flammes inventif aux conditions d'opérations attendues. Pour cela un tel pare-flammes est constitué au moins d'un disque métallique et/ou au moins d'un disque céramique par exemple.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaítront aux revendications dépendantes et de plus à la description qui suit de plusieurs modes de réalisation de l'invention données à titre d'exemples non limitatifs.
La description se réfère aux figures annexées sur lesquelles :
  • la figure 1 est une vue en-dessus d'un premier mode de réalisation d'un dispositif pare-flammes selon l'invention;
  • la figure 2 est une vue de côté du dispositif selon la figure 1;
  • la figure 3 est une vue de côté d'un deuxième mode de réalisation de l'invention ;
  • la figure 4 est une vue en coupe -en échelle agrandie- d'une particularité du dispositif selon la figure 3 dont la ligne de coupure dans la figure 3 est indiquée par IV-IV ;
  • la figure 5 est une vue de côté d'un troisième mode de réalisation de l'invention et
  • la figure 6 est une vue en coupe -en échelle agrandie- d'une particularité du dispositif selon la figure 2 dont la ligne de coupure dans la figure 2 est indiquée par VI-VI.
La figure 1 montre un dispositif pare-flammes 10 dont on voit un disque 12, préférablement en métal, muni d'une pluralité de trous 14. Les trous 14 sont fabriqués par forage ou estampage, matricage poinçonnage ou moulage.Les diamètres des trous 14 sont préférablement identiques et relativement faibles par rapport au diamètre du disque 12. L'ensemble desdits trous 14 devra empêcher la propagation des flammes ou d'un front d'explosions mais devra également permettre de passer la substance fluante sans gêner son passage. Au cas où il s'agit d'un dispositif pare-flammes 10 destiné à un système de récupération de vapeur d'hydrocarbure et ayant un rayon R des disques 12 de l'ordre de 15 mm, on réalise préférablement quelques centaines de trous 14 d'un diamètre de l'ordre de 0,6 ou 0,7 mm.
Comme le montre la figure 2, le dispositif pare-flammes 10 est constitué de plusieurs disques 12 percés qui forment un paquet par empilement. Afin de mieux monter les disques 12, d'une façon que les trous 14 s'alignent et forment des canaux essentiellement parallèles par rapport à la ligne centrale LC, plusieurs repères sont préférablement placés sur les disques 12. Les repères les plus faciles à réaliser sont des trous d'un diamètre raisonnable plus grand que celui des autres trous 14 qui sont également parallèles à la ligne centrale LC. La figure 1 montre par exemple deux repères qui enfin servent à recevoir deux rivets 16 -comme l'illustre également la figure 2- qui fixent l'ensemble des disques 12.
Une autre méthode selon l'invention consiste à fixer les disques 12 et à les attacher l'un à l'autre par des picots 18 comme le montrent les figures 3 et 4. En particulier la figure 4 indique comment les picots 18 par semi-crevés servent de repères pour ajuster la position d'un disque 12a par rapport à l'autre 12b ou de 12b à 12c par exemple et également à s'emboíter et réaliser le paquet formant le dispositif pare-flammes 10.
Par ailleurs, la figure 5 enseigne un troisième mode pour fixer plusieurs disques 12 dans un anneau 20, afin de les empiler et constituer le dispositif pare-flammes selon l'invention.
I1 s'agit dans ce cas là d'un cercle métallique, par exemple, qui entoure le périphérique des disques 12 et dont les parties extrèmes 22 sont placées d'une façon qu'elles visent la ligne centrale LC et enlacent et fixent les disques 12. Bien que la figure 5 ne le montre pas car c'est évident, les disques 12 portent des repères comme déjà expliqué ci-dessus.
Tous modes de réalisation de l'invention présentés jusqu'ici ont été reliés aux dispositifs pare-flammes sous forme d'une galette : avec un contour extérieur homogène, doux et aplani. Les tels pare-flammes sont typiquement utilisés à l'intérieur des tuyaux où ils sont placés dans des lieux conformes. Mais on peut imaginer également un dispositif pare-flammes selon l'invention où un anneau ne sert qu'à fixer les disques mais aussi comporte des parties d'extrémité 22 éloignées qui comme des manchons pourront recevoir elles-mêmes des tuyaux.
Dans ce cas là le pare-flammes 10 est muni d'au moins un des disques avec un diamètre supérieur à celui des autres.
De plus, une autre possibilité d'intégrer un dispositif pare-flammes 10 selon l'invention dans un système de tuyaux est indiquée par la figure 3. Dans cet exemple, deux disques 12X positionnés environ au milieu du pare-flammes 10 possèdent un diamètre extérieur supérieur par rapport aux diamètres des autres disques 12. Les sections périphériques des disques 12 à côté des disques 12X peuvent donc servir comme sièges de deux tuyaux 24 et 26. Le pare-flammes 10 réalise encore lui-même une connection entre les deux tuyaux 24, 26 sans aucun défaut de sa fonctionnalité principale.
La figure 6 montre enfin un autre mode de réalisation de l'invention. Afin de faciliter l'illustration de la figure 6 et en se restreignant aux détails essentiels, la figure 6 ne montre que cinq disques 12a, b, c, d, e et deux séries de trous voisins 14.1a-e et 14.2a-e à titre d'exemples de l'ensemble qui forme le pare-flammes 10. Ici les disques 12a-e sont légèrement décalés l'un par rapport à l'autre et de même les trous 14.1 a, b, c, d, e et 14.2 a-e.
Par conséquent, la canalisation formée par la série des trous 14.1 a-e est légèrement inclinée par rapport à la ligne centrale LC du pare-flammes 10, ce qui est indiqué par l'angle α.
Vis-à-vis du but du pare-flammes 10 un tel agencement selon la figure 6 donne l'avantage que la vitesse d'un front de flammes ou d'une explosion arrivant jusqu'au pare-flammes ne pourra plus se propager sur une même ligne. L'inclinaison de la direction de la propagation des flammes affaiblit l'énergie de ce front en combinaison avec les obstacles créés par lesdits côtés formés par les bords des trous 14.1 et 14.2 qui se projettent à l'intérieur des canalisations.
Egalement l'augmentation de la surface interne de chaque canalisation créée par un tel décalage des disques 12 supporte l'effet de diminuer l'énergie des flammes (ou de l'explosion) par échange de la chaleur.
Pour agrandir la chaleur spécifique du pare-flammes 10 selon l'invention, on pourrait intégrer parmi les disques 12c et 12e, comme le montre par exemple la figure 6, un disque 12d d'un matériau non-métallique, préférablement céramique. Sans limiter aucunement l'idée de l'invention, il est évident qu'on peut utiliser aussi une pluralité de disques céramiques ou en général non-métalliques.
Avec tous ces modes de réalisation de la présente invention déjà discutés ci-dessus et qui s'appliquent grosso-modo aux formes cylindriques on peut facilement imaginer une construction d'un tel pare-flammes sous d'autres formes : rectangulaires par exemple, afin de mieux l'adapter à d'autres types de canaux que ceux qui sont de forme ronde.
En tous cas, l'avantage d'un dispositif pare-flammes selon l'invention consiste d'une part en son bas prix de revient, d'autre part en sa solidité. Aucune déformation du pare-flammes n'est à craindre lorsqu'une onde de pression provenant d'une explosion agit sur une face du dispositif.

Claims (12)

  1. Dispositif pare-flammes (10) constitué par un ensemble de plusieurs disques (12) formant un paquet par empilement et percés chacun de plusieurs ouvertures (14) essentiellement parallèles par rapport à un flux d'une substance traversant le dispositif, les ouvertures des disques voisins coopérant entre elles pour former des canaux de passage parallèles,
    caractérisé en ce que
    les disques (12) sont jointifs et les canaux de passage parallèles sont transversalement fermés et ne communiquent pas entre eux.
  2. Dispositif pare-flammes selon la revendication 1,
    caractérisé en ce que
    chaque disque (12) est muni du même nombre d'ouvertures (14) arrangée selon le même plan.
  3. Dispositif pare-flammes selon la revendication 2,
    caractérisé en ce que
    les ouvertures (14) sont des trous de même diamètre.
  4. Dispositif pare-flammes selon une des revendications 2 ou 3,
    caractérisé en ce que
    les ouvertures (14) dans les disques (12) sont fabriquées par forage ou estampage, matriçage, poinçonnage ou moulage.
  5. Dispositif pare-flammes selon une des revendications précédentes,
    caractérisé en ce qu'
    au moins un des disques (12) est constitué de matériau métallique.
  6. Dispositif pare-flammes selon une des revendications 1 à 4,
    caractérisé en ce qu'
    au moins un des disques (12) est en matériau céramique.
  7. Dispositif pare-flammes selon une des revendications précédentes,
    caractérisé en ce qu'
    au moins un des disques (12) a un diamètre supérieur à celui des autres.
  8. Dispositif pare-flammes selon une des revendications 2 à 7,
    caractérisé en ce que
    chaque ouverture (14) d'un disque (12) est parfaitement alignée avec l'ouverture conforme et voisine du disque voisin.
  9. Dispositif pare-flammes selon une des revendications 2 à 7,
    caractérisé en ce que
    chaque ouverture (14) d'un disque (12) est légèrement décalée par rapport à celle conforme et voisine du disque voisin.
  10. Dispositif pare-flammes selon une des revendications précédentes,
    caractérisé en ce que
    les disques (12) formant ledit dispositif (10) sont fixés l'un à l'autre d'une manière démontable.
  11. Dispositif pare-flammes selon une des revendications 1 à 9,
    caractérisé en ce que
    les disques (12) formant ledit dispositif (10) sont fixés l'un à l'autre par des rivets (16) et/ou des picots (18).
  12. Dispositif pare-flammes selon une des revendications 1 à 9,
    caractérisé en ce que
    les disques (12) formant ledit dispositif (10) sont fixés par un anneau (20) qui enveloppe l'ensemble des disques à la périphérie.
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FR9406436 1994-05-25
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EP0760701A1 EP0760701A1 (fr) 1997-03-12
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EP (1) EP0760701B1 (fr)
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ES (1) ES2161889T3 (fr)
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