EP1864694B1 - Flammensperreinsatz und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

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EP1864694B1
EP1864694B1 EP07007474A EP07007474A EP1864694B1 EP 1864694 B1 EP1864694 B1 EP 1864694B1 EP 07007474 A EP07007474 A EP 07007474A EP 07007474 A EP07007474 A EP 07007474A EP 1864694 B1 EP1864694 B1 EP 1864694B1
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flame arrester
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
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    • A62C4/02—Flame traps allowing passage of gas but not of flame or explosion wave in gas-pipes

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a flame arrester insert from two jointly wound metal strips, of which a first metal strip is a smooth band and the second metal strip is a corrugated rib having a defined corrugation, which lie after contact with each other at contact points and between the contact points defined column for form a fluid passage.
  • the invention further relates to a flame arrester insert consisting of two jointly wound metal strips, of which a first metal strip is a smooth strip and second metal strip is a corrugated strip having a defined corrugation, so that they lie against one another at defined contact points and form defined gaps between the contact points for fluid passage wherein the two metal strips are directly adjacent to one another at the contact points and have an applied surface coating outside the contact points, which is a uniform common coating of the mutually facing surfaces of the metal strips near the contact points
  • Such flame arrester inserts are for example by DE 103 36 530 B3 known. Regularly, the two metal bands are spirally wound together around a central core.
  • the metal straps used to create the flame arrester must be made of high temperature stainless steel, not only to provide the necessary temperature resistance, but also to be resistant to aggressive media, e.g. not to corrode. Corrosion phenomena would change the defined fluid passage gaps and thus possibly pose a security risk.
  • the mechanical strength of flame arresters depends mainly on the friction value of the metal bands at the contact points.
  • the corrosion resistant materials used are regularly characterized by a very smooth, i. polished surface, so that the stability of a flame arrester of the type in question, especially for larger diameters, due to the relatively low friction value, may pose a problem. Possibly. Special devices must be procured in order to install the wound flame arrester inserts in a housing in which the inserts are kept stable. It has already been tried to increase the stability of the flame arrester inserts by axially brazed reinforcements. As a result, however, not only the effort higher, but also the handling in both the production and the maintenance of the flame arresters cumbersome.
  • a flame arrester set of the type mentioned above which is particularly intended for use in a duct on an internal combustion engine.
  • the insert consists of a cylindrical housing with a square (square) or round cross-section, in which alternately a smooth sheet and a corrugated sheet are stacked on each other.
  • the sheets form with their spaces between the corrugated sheet and the adjacent smooth sheets passage column in the flow direction of the gas.
  • an electrolytic deposition of a bonding layer is made after the composition of the flame arrester set, which extends to the entire surface the sheet metal or can be limited to the joints between the corrugated sheets and the adjacent smooth sheets.
  • tin is preferably deposited.
  • an electrolytic deposition of copper, cobalt, zinc, nickel and chromium can be provided.
  • the present invention is therefore based on the object, a flame arrester insert in such a way that it can be handled both simple and stable and can be formed with a high corrosion resistance.
  • the solution of this object is achieved according to the invention with a method of the type mentioned in that the two metal bands are provided after spiral winding from a coating solution without a current due to a chemical reaction with a surface coating such that the contact points between the bands are fixed by the coating.
  • the inventive method provides to wrap the flame arrester insert and then to provide the metal strips in the wound state with a surface coating.
  • the bands in the corrugations formed by the corrugations forming the fluid passage gaps are provided with a surface coating, but at the contact points are not adjacent to one another with a coated surface, but with the original material of the metal bands.
  • the adjoining metal strips on a common surface coating which sets the metal bands in the region of the contact point against each other. Since the wound flame arrester insert is provided with a huge number of such contact points, the common surface coating in the region of the contact points achieves a stable fixation of the adjacent metal strips and thereby gives the flame arrester insert high stability.
  • the surface coating is preferably wet-applied from a coating solution, that is, de-energized, that is, due to a chemical reaction. Preference is given to the coating by means of a coating solution containing nickel ions, which are reduced in the chemical reaction to nickel metal.
  • a coating solution containing nickel ions which are reduced in the chemical reaction to nickel metal.
  • phosphorus when phosphorus is contained in the coating solution, in a side reaction, the phosphorus content of the deposited layer can be controlled. Thus it is distributed by the AHC-Ober Jerusalem Kunststofftechnik GmbH, Kerpen, Germany, under the name DURNI-COAT ® especially a coating.
  • the coating solution contains nickel ions and hypophosphite ions. In the course of the reaction, the nickel ions are reduced to nickel metal and the hypophosphite ions are oxidized to orthophosphite.
  • the coating can be applied contour-true even with complicated structures with a uniform thickness, so that even edges and depressions and cavities can be uniformly coated.
  • This coating is therefore suitable for a defined compliance with the gap widths of the flame arrester insert, so that the gaps have a defined, sufficiently large passage cross section, which limits the flow rate.
  • the metal strips used for the production of the flame arrester can be made of a cheaper material, so that the cost of the surface coating already by the use of a cheaper metal for the metal bands can be at least partially compensated.
  • the metal strips are preferably wound spirally.
  • the realization of the present invention does not exclude that flame arrester inserts are produced, which have no corrugated strip over certain annular portions, so that the flame arrester insert is formed in these areas only by smooth metal band, so as to realize annular regions from which heat with a through the Omitting the column is derived high thermal conductivity.
  • An inventive flame arrester insert is usually spirally wound by the co-winding a trained as a smooth band first metal strip 1 with a wavy corrugated, a second metal strip 2 forming corrugated strip. Since a first metal strip of the next spiral layer adjoins the second metal strip again, the results in FIG. 1 shown in section sandwich situation in which the second band 2 is located as a corrugated strip between two turns of the first metal strip 1.
  • the second metal strip 2 rests with its wave crests and wave troughs on the upper or lower first metal strip 1 at contact points 3.
  • the flame arrester insert is provided with a surface coating 5.
  • the surface coating 5 forms on all freely accessible surfaces of the two metal bands 1, 2, but not at the contact points 3, since there the metal bands 1, 2 are directly adjacent to each other.
  • regions 6 which are immediately adjacent to the contact points 3 wedge-like forms occur between the two metal strips 1, 2 Interspaces which are filled by the surface coating 5, so that in these areas 6, the metal strips 1, 2 have a common surface coating 5.
  • This common surface coating causes the two metal strips 1, 2 to stick together in the regions 6 which are immediately adjacent to the contact points 3.
  • the flame arrester according to the invention can thus be produced extremely stable even with large diameters.
  • the use of a corrosion-resistant surface coating 5 means that a cheaper material can be used for the metal strips 1, 2.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Flammensperreinsatzes aus zwei gemeinsam aufgewickelten Metallbändern, von denen ein erstes Metallband ein glattes Band und das zweite Metallband ein eine definierte Riffelung aufweisendes Riffelband ist, die nach der Aufwicklung an Kontaktstellen aneinander liegen und zwischen den Kontaktstellen definierte Spalte für einen Fluiddurchtritt ausbilden.
  • Die Erfindung betrifft ferner einen Flammensperreinsatz, bestehend aus zwei gemeinsam aufgewickelten Metallbändern, von denen ein erstes Metallband ein glattes Band und zweites Metallband ein eine definierte Riffelung aufweisendes Riffelband ist, sodass sie an definierten Kontaktstellen aneinander liegen und zwischen den Kontaktstellen definierte Spalte für einen Fluiddurchtritt ausbilden, wobei die beiden Metallbänder an den Kontaktstellen unmittelbar aneinander liegen und außerhalb der Kontaktstellen eine aufgebrachte Oberflächenbeschichtung aufweisen, die nahe den Kontaktstellen eine einheitliche gemeinsame Beschichtung der zueinander zeigenden Oberflächen der Metallbänder ist
  • Derartige Flammensperreinsätze sind beispielsweise durch DE 103 36 530 B3 bekannt. Regelmäßig werden die beiden Metallbänder gemeinsam spiralförmig um einen zentrischen Kern aufgewickelt.
  • Die Herstellung muss dabei außerordentlich sorgfältig vorgenommen werden, damit die Fluiddurchtrittsspalte, insbesondere für hochexplosible Gase, eine definierte Spaltgröße nicht überschreiten, da andernfalls das sichere Löschen einer Flamme nicht gewährleistet wäre.
  • Die für die Erstellung des Flammensperreinsatzes verwendeten Metallbänder müssen aus hochwarmfesten Edelstahl bestehen, nicht nur um die notwendige Temperaturbeständigkeit zu haben, sondern um auch für aggressive Medien widerstandsfähig zu sein, d.h. nicht zu korrodieren. Korrosionserscheinungen würden die definierten Fluiddurchtrittsspalte verändern und so ggf. ein Sicherheitsrisiko darstellen.
  • Die mechanische Festigkeit von Flammensperren hängt vor allem vom Reibungswert der Metallbänder an den Kontaktstellen ab.
  • Die verwendeten korrosionsbeständigen Materialien zeichnen sich regelmäßig durch eine sehr glatte, d.h. polierte, Oberfläche aus, sodass die Stabilität einer Flammensperre der hier in Frage stehenden Art, insbesondere bei größeren Durchmessern, aufgrund des relativ geringen Reibungswerts, ein Problem darstellen kann. Ggf. müssen besondere Vorrichtungen beschaffen werden, um die gewickelten Flammensperreinsätze in ein Gehäuse einbauen zu können, in dem die Einsätze stabil gehalten werden. Es ist bereits versucht worden, durch axial aufgelötete Verstärkungen die Stabilität der Flammensperreinsätze zu erhöhen. Hierdurch wird jedoch nicht nur der Aufwand höher, sondern auch die Handhabung sowohl bei der Herstellung als auch beim Warten der Flammensperren umständlicher.
  • Aus der US 2,333,567 ist ein Flammensperreinsatz der oben erwähnten Art bekannt, der insbesondere zum Einsatz in eine Leitung an einem Verbrennungsmotor vorgesehen ist. Der Einsatz besteht aus einem zylindrischen Gehäuse mit einem eckigen (quadratischen) oder runden Querschnitt, in dem abwechselnd ein glattes Blech und ein gewelltes Blech aufeinander gestapelt sind. Die Bleche bilden mit ihren Zwischenräumen zwischen dem gewellten Blech und den benachbarten glatten Blechen Durchtrittsspalte in Strömungsrichtung des Gases. Zur Stabilisierung dieser Anordnung wird nach der Zusammenstellung des Flammensperreinsatzes eine elektrolytische Abscheidung einer Verbindungsschicht vorgenommen, die sich auf die gesamte Oberfläche der Bleche beziehen oder auf die Verbindungsstellen zwischen den gewellten Blechen und den benachbarten glatten Blechen beschränken kann. Bevorzugt wird dabei Zinn abgeschieden. Alternativ kann auch eine elektrolytische Abscheidung von Kupfer, Kobalt, Zink, Nickel und Chrom vorgesehen werden.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Flammensperreinsatz so auszubilden, dass er sich sowohl einfach und stabil handhaben lässt als auch mit einer hohen Korrosionsbeständigkeit ausgebildet werden kann.
  • Die Lösung dieser Aufgabe gelingt erfindungsgemäß mit einem Verfahren der eingangs erwähnten Art dadurch, dass die beiden Metallbänder nach der spiralförmigen Aufwickelung aus einer Beschichtungslösung stromlos aufgrund einer chemischen Reaktion derart mit einer Oberflächenbeschichtung versehen werden, dass die Kontaktstellen zwischen den Bändern durch die Beschichtung fixiert werden.
  • In ungewöhnlicher Weise sieht das erfindungsgemäße Verfahren vor, den Flammensperreinsatz zu wickeln und dann die Metallbänder im aufgewickelten Zustand mit einer Oberflächenbeschichtung zu versehen. Dies hat zur Folge, dass die Bänder in den durch Riffelung gebildeten Zwischenräumen, die die Fluiddurchtrittsspalte bilden, mit einer Oberflächenbeschichtung versehen werden, jedoch an den Kontaktstellen nicht mit einer beschichteten Oberfläche aneinander liegen, sondern mit dem originalen Material der Metallbänder. In unmittelbarer Nähe der Kontaktstellen weisen die aneinander anliegenden Metallbänder eine gemeinsame Oberflächenbeschichtung auf, die die Metallbänder im Bereich der Kontaktstelle gegeneinander festlegt. Da der aufgewickelte Flammensperreinsatz mit einer riesigen Anzahl derartiger Kontaktstellen versehen ist, wird durch die gemeinsame Oberflächenbeschichtung im Bereich der Kontaktstellen eine stabile Fixierung der aneinander liegenden Metallbänder erreicht und dadurch dem Flammensperreinsatz eine hohe Stabilität verliehen. Die Oberflächenbeschichtung wird vorzugsweise aus einer Beschichtungslösung nass aufgebracht, und zwar stromlos, also aufgrund einer chemischen Reaktion. Bevorzugt ist dabei die Beschichtung mittels einer Beschichtungslösung, die Nickelionen enthält, die in der chemischen Reaktion zu Nickelmetall reduziert werden. Wenn zusätzlich Phosphor in der Beschichtungslösung enthalten ist, kann in einer Nebenreaktion der Phosphorgehalt der abgeschiedenen Schicht gesteuert werden. Es eignet sich somit insbesondere eine Beschichtung, die von der AHC-Oberflächentechnik GmbH, Kerpen, Bundesrepublik Deutschland, unter der Bezeichnung DURNI-COAT® vertrieben wird. Die Beschichtungslösung enthält Nickelionen und Hypophosphit-Ionen. Im Verlaufe der Reaktion werden die Nickelionen zu Nickelmetall reduziert und die Hypophosphit-Ionen zu Orthophosphit oxidiert. Die Beschichtung lässt sich auch bei komplizierten Strukturen mit einer gleichmäßigen Dicke konturentreu aufbringen, sodass auch Kanten und Vertiefungen und Hohlräume gleichmäßig beschichtet werden können. Diese Beschichtung eignet sich daher für eine definierte Einhaltung der Spaltweiten des Flammensperreinsatzes, sodass die Spalte einen definierten, ausreichend großen Durchtrittsquerschnitt aufweisen, der die Durchströmungsmenge begrenzt.
  • Die oben erwähnte Aufgabe wird somit ferner mit einem Flammensperreinsatz der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, dass die Oberflächenbeschichtung aus metallischem Nickel mit einem zusätzlichen Gehalt an Phosphor besteht.
  • Aufgrund der durch die erfindungsgemäße Oberflächenbeschichtung erzielte hohe Stabilität und aufgrund der Oberflächenbeschichtung, die selbst eine hohe Korrosionsbeständigkeit aufweist, können die für die Herstellung des Flammensperreinsatzes verwendeten Metallbänder aus einem preiswerteren Material erstellt werden, sodass die Kosten für die Oberflächenbeschichtung bereits durch die Verwendung eines preiswerteren Metalls für die Metallbänder zumindest teilweise kompensiert werden können.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Flammensperreinsatz sind die Metallbänder vorzugsweise spiralförmig aufgewickelt.
  • Die Verwirklichung der vorliegenden Erfindung schließt nicht aus, dass Flammensperreinsätze hergestellt werden, die über gewisse ringförmige Abschnitte kein Riffelband aufweisen, sodass der Flammensperreinsatz in diesen Bereichen nur durch glattes Metallband gebildet wird, um so ringförmige Bereiche zu realisieren, aus denen Wärme mit einer durch das Fortlassen der Spalte hohen Wärmeleitfähigkeit abgeleitet wird.
  • die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
    • Figur 1
    einen schematischen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Anordnung eines Riffelbandes zwischen zwei glatten Bändern;
    Figur 2
    eine vergrößerte Darstellung des Details X aus Figur 1.
  • Ein erfindungsgemäßer Flammensperreinsatz wird üblicherweise durch das gemeinsame Aufwickeln eines als glattes Band ausgebildeten ersten Metallbandes 1 mit einem wellenförmig geriffelten, ein zweites Metallband 2 bildenden Riffelband spiralförmig aufgewickelt. Da sich an das zweite Metallband wieder ein erstes Metallband der nächsten spiralförmigen Lage anschließt, ergibt sich die in Figur 1 im Schnitt dargestellte Sandwich-Situation, in der sich das zweite Band 2 als Riffelband zwischen zwei Windungen des ersten Metallbandes 1 befindet.
  • Das zweite Metallband 2 liegt mit seinen Wellenbergen und Wellentälern an dem oberen bzw. unteren ersten Metallband 1 an Kontaktstellen 3 an.
  • Zwischen der Welle des zweiten Metallbandes 2 und den beiden Kontaktstellen 3, die diesen Wellenbereich auf derselben Seite des ersten Metallbandes 1 begrenzen, ist ein definierter Querschnitt eines Durchtrittsspalts 4 ausgebildet. Auf diese Weise ist an dem Flammensperreinsatz eine Vielzahl von Fluid-Durchtrittsspalten 4 über den Querschnitt des Flammensperreinsatzes realisiert.
  • In diesem Zustand wird der Flammensperreinsatz mit einer Oberflächenbeschichtung 5 versehen.
  • Wie insbesondere die vergrößerte Darstellung der Figur 2 verdeutlicht, bildet sich die Oberflächenbeschichtung 5 an allen frei zugänglichen Oberflächen der beiden Metallbänder 1, 2 aus, nicht jedoch an den Kontaktstellen 3, da dort die Metallbänder 1, 2 unmittelbar aneinander liegen. In Bereichen 6, die den Kontaktstellen 3 unmittelbar benachbart sind, entstehen zwischen den beiden Metallbändern 1, 2 keilartige Zwischenräume, die durch die Oberflächenbeschichtung 5 ausgefüllt werden, sodass in diesen Bereichen 6 die Metallbänder 1, 2 eine gemeinsame Oberflächenbeschichtung 5 aufweisen. Diese gemeinsame Oberflächenbeschichtung bewirkt ein Aneinanderhaften der beiden Metallbänder 1, 2 in den Bereichen 6, die den Kontaktstellen 3 unmittelbar benachbart sind.
  • Durch diese gemeinsame Beschichtung werden die beiden Bänder 1, 2 im Bereich der Kontaktstellen 3 zueinander fixiert. Da ein Flammensperreinsatz über eine riesige Anzahl von Kontaktstellen 3 verfügt, wird auf diese Weise eine sehr hohe Stabilität der relativen Lage der Metallbänder 1, 2 zueinander erzielt, sodass nicht die Gefahr besteht, dass aufgrund guter und reibungsarmer Oberflächen der Metallbänder 1, 2 der aufgewickelte Flammensperreinsatz, insbesondere wenn er einen größeren Durchmesser aufweist, dadurch auseinanderfällt, dass sich die Metallbänder 1, 2 relativ zueinander bewegen und den Halt der Spiralwicklung zueinander aufgrund ihres Gewichts verlieren.
  • Der erfindungsgemäße Flammensperreinsatz lässt sich somit außerordentlich stabil auch mit großen Durchmessern herstellen. Die Verwendung einer korrosionsbeständigen Oberflächenbeschichtung 5 führt dazu, dass für die Metallbänder 1, 2 ein preiswerteres Material verwendet werden kann.

Claims (5)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Flammensperreinsatzes aus zwei gemeinsam aufgewickelten Metallbändern (1, 2), von denen ein erstes Metallband (1) ein glattes Band und das zweite Metallband (2) ein eine definierte Riffelung aufweisendes Riffelband ist, die nach der Aufwicklung an Kontaktstellen (3) aneinander liegen und zwischen den Kontaktstellen (3) definierte Spalte (4) für einen Fluiddurchtritt ausbilden, wobei die beiden Metallbänder (1, 2) nach der spiralförmigen Aufwicklung derart mit einer Oberflächenbeschichtung (5) versehen werden, dass die Kontaktstellen (3) zwischen den Bändern (1, 2) durch die Beschichtung (5) fixiert werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenbeschichtung aus einer Beschichtungslösung stromlos aufgrund einer chemischen Reaktion aufgebracht wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenbeschichtung (5) mittels einer Reduktion von in der Beschichtungslösung enthaltenen Nickelionen zu Nickelmetall aufgebracht wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Beschichtungslösung eine zusätzlich Phosphor enthaltende Lösung verwendet wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallbänder (1, 2) gemeinsam spiralförmig aufgewickelt werden.
  5. Flammensperreinsatz bestehend aus zwei gemeinsam aufgewickelten Metallbändern (1, 2), von denen ein erstes Metallband (1) ein glattes Band und zweites Metallband (2) ein eine definierte Riffelung aufweisendes Riffelband ist, sodass sie an definierten Kontaktstellen (3) aneinander liegen und zwischen den Kontaktstellen (3) definierte Spalte (4) für einen Fluiddurchtritt ausbilden, wobei die beiden Metallbänder (1, 2) an den Kontaktstellen (3) unmittelbar aneinander liegen und außerhalb der Kontaktstellen (3) eine aufgebrachte Oberflächenbeschichtung (5) aufweisen, die nahe den Kontaktstellen eine einheitliche gemeinsame Beschichtung der zueinander zeigenden Oberflächen der Metallbänder (1, 2) ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenbeschichtung (5) aus metallischem Nickel mit einem zusätzlichen Gehalt an Phosphor besteht.
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