EP2658612B1

EP2658612B1 - Flammendurchschlagsicherung

Info

Publication number: EP2658612B1
Application number: EP11831769.2A
Authority: EP
Inventors: Frank Helmsen
Original assignee: Leinemann GmbH and Co KG
Current assignee: Leinemann GmbH and Co KG
Priority date: 2010-12-30
Filing date: 2011-11-29
Publication date: 2016-10-12
Anticipated expiration: 2031-11-29
Also published as: MX342507B; JP6219169B2; BR112013016997A2; MX2013007618A; TW201233955A; HUE032437T2; RU2589480C2; AU2011352484B2; WO2012089187A3; BR112013016997B1; KR20130133825A; AU2011352484A1; PL2658612T3; CN103328048A; CN103328048B; JP2014502718A; US20200298037A1; RU2013135483A; DK2658612T3; WO2012089187A2

Description

Die Erfindung betrifft eine Flammendurchschlagsicherung mit einer in eine Wandung, die einen gefährdeten Bereich von einem Außenbereich trennt, eingebauten zylindrischen Flammensperre mit einer eine Vielzahl von Durchströmspalte aufweisenden Querschnittsfläche und einer die Länge der Durchströmspalte bestimmenden Höhe sowie mit einer zum explosiblem Bereich gerichteten Unterseite und einer zum Außenbereich gerichteten Oberseite.
Derartige Flammendurchschlagsicherungen sind in zahlreichen Ausführungsformen bekannt. Sie werden überall dort eingesetzt, wo ein durch explosible oder brennbare Gase gefährdeter Bereich vor einem Flammendurchschlag in den gefährdeten Bereich hinein geschützt werden muss, um eine Explosionskatastrophe in dem gefährdeten Bereich zu verhindern. Der gefährdete Bereich kann durch einen Behälter im weitesten Sinn gebildet sein, also auch durch eine Rohrleitung, die zu einem Behälter oder Vorrat eines explosiblen oder brennbaren Gases führt.
Einen wichtigen Anwendungsfall für Flammendurchschlagsicherungen der eingangs erwähnten Art bilden Armaturen, die zur Entlüftung eines Behälters dienen, wenn sich in dem Behälter ein Überdruck einstellt, der aus Sicherheitsgründen abgelassen werden muss. In diesem Fall wird über die Armatur Gas aus dem gefährdeten Bereich durch eine Flammensperre hindurch herausgelassen. Damit das Gas in der Umgebung nicht schädlich wirkt, kann es unmittelbar nach dem Austritt durch die Flammensperre entzündet werden, um so durch eine atmosphärische Deflagration bzw. durch Abbrennen hinsichtlich seiner Explosivität oder Brennbarkeit unschädlich gemacht zu werden. Derartige Armaturen können mit gesteuerten, abbrennenden oder abschmelzenden Deckeln versehen sein, die im Verwendungsfall geöffnet werden, um das Abbrennen oder Abfackeln der Gase auf der Außenseite der Flammensperre durchzuführen. Da sich das Abbrennen der Gase über einen längeren Zeitraum hinziehen kann, muss die Flammensperre den Flammendurchschlag sicher verhindern, auch wenn das Abbrennen des Gases auf der Oberseite über einen längeren Zeitraum andauert, beispielsweise 2 Stunden oder länger. Ist die Flammensperre hierfür geeignet, spricht man von einer "dauerbrandsicheren" Flammensperre. Kann konstruktionsbedingt nur eine kurzzeitige Flammenentwicklung auftreten, reicht eine kurzbrandsichere Flammendurchschlagssicherung aus.
Die erfindungsgemäße Bauform wird durch die gemeinsame kreisförmige oder spiralförmige Aufwicklung eines glatten Metallbandes mit einem gewellten Metallband in einfacher Weise erzielt, wobei die Breite der Bänder die Höhe der Flammensperre und die Länge der durch das gewellte Band gebildeten Durchströmspalte definiert. Dabei können in der Durchströmrichtung auch mehrere solcher Flammensperren hintereinander - mit oder ohne Zwischenräumen oder Zwischenelementen - angeordnet sein. Dauerbrandsichere Flammendurchschlagsicherungen werden in bekannter Technik dadurch realisiert, dass die Flammensperren in stabilen metallischen Umfassungskäfigen eingesetzt werden, durch die eine möglichst gute Wärmeableitung von der Flammensperre in das umgebende Gehäuse hinein erfolgen soll. Für die ausreichende Wärmeableitung, die für die Dauerbrandsicherheit erforderlich ist, wird eine erhebliche Metallmasse benötigt. Darüber hinaus muss die Länge der Durchströmspalte so gewählt sein, dass die Abbrandtemperatur auf der Außenseite bis zu dem Ende der Durchtrittsspalte an der Unterseite, die zum gefährdeten Bereich hin gerichtet ist, soweit abgesunken ist, dass in dem gefährdeten Bereich das dort vorhandene explosible oder brennbare Gas mit Sicherheit nicht mehr entzündet wird. Diese Bedingungen führen zu einem erheblichen Materialaufwand und zu einem erheblichen Platzbedarf der betreffenden Flammendurchschlagsicherung.
Aus der US 5 203 296 A sowie der DE 942 916 C sind jeweils Flammensperren bekannt, bei denen anders als bei gattungsgemäßen Flammensperren die Gase, die Flammensperren nicht in Längsrichtung, sondern in radialer Richtung von innen nach außen durchlaufen. Sie werden beispielsweise auf ein Ende eines Rohres aufgesetzt. Ein Einsetzen in eine Wandung ist nicht vorgesehen. Beide Flammensperren werden durch eine Haube oder ein Gehäuse nach oben hin abgedeckt, sodass verhindert wird, dass heiße Gase in Längsrichtung durch die als Hohlzylinder ausgeführte Flammensperre hindurch treten können.
Aus der DE 1 076 040 B und der DE 1 041 423 B ist jeweils eine Flammensperre bekannt, die ebenfalls auf das Ende eines Rohres aufgesetzt wird. Beiden Flammensperren liegt die Idee zugrunde, die im Falle eines Brandes auftretende Wärme über Metallkörper, in die die Flammensperren eingefasst sind, abzuleiten. Auch diese Flammensperren sind nicht für den Einsatz in einer Wandung vorgesehen.
Aus der DE 1 023 409 B ist einer Sicherheitsvorrichtung für Behälter mit brennbaren Flüssigkeiten bekannt, bei dem mehrere Flammensperren in Durchflussrichtung hintereinander angeordnet und durch Siebkörper aus Werkstoffen mit schlechter Wärmeleitfähigkeit getrennt sind. Dieser Schichtaufbau ist auf einen Flansch aufgesetzt und zwischen diesem und einer Abdeckhaube eingeklemmt.
Der vorliegenden Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Flammendurchschlagsicherung der eingangs erwähnten Art in einer einfacheren, weniger voluminösen Bauweise realisieren zu können.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß eine Flammendurchschlagsicherung der eingangs erwähnten Art dadurch gekennzeichnet, dass die Flammensperre in eine der Querschnittsfläche der Flammensperre entsprechende Öffnung der Wandung eingesetzt ist und über die Wandung mit wenigstens einem Fünftel ihrer Höhe in den Außenbereich hinein übersteht.
Die erfindungsgemäße Flammensperre ist somit nicht in einen stabilen Umfassungskäfig eingesetzt, sondern lediglich in eine Öffnung der Wandung, und dies nur mit einem Teil ihrer Höhe. Dies bedeutet, dass die Stärke der Wandung jedenfalls deutlich geringer ist als die Höhe der Flammensperre. Bei einer üblichen Wandstärke von 8 mm beträgt daher die Höhe der Flammensperre wenigstens 10 mm.
Die Flammensperre ragt erfindungsgemäß mit wenigstens einem Fünftel, vorzugsweise wenigstens einem Drittel, weiter bevorzugt mit wenigstens einem Viertel ihrer Höhe aus der Wandung heraus. Besonders wirksam ist die erfindungsgemäße Flammendurchschlagssicherung, wenn der aus der Wandung heraus in den Außenbereich ragende Teil der Flammensperre wenigstens die Hälfte, bevorzugt wenigstens zwei Drittel ihrer Höhe ausmacht.
Die Flammensperre wird radial begrenzt durch ein dünnes Blech, das beispielsweise durch das glatte Blech gebildet sein kann, das zusammen mit einem gewellten Blech zu der Flammensperre aufgewickelt wird. Es ist aber auch möglich, ein ähnliches Stabilisierungsblech, dessen Stärke jedenfalls kleiner als 1 mm, vorzugsweise kleiner als 0,5 mm ist, an dem Umfang der zylindrischen Flammensperre zu befestigen.
Die so ausgebildete erfindungsgemäße Flammensperre benötigt somit nur das Einsetzen in die Öffnung der Wandung, die als Platte ausgebildet ist. Die erfindungsgemäße Flammensperre kommt daher mit einer geringen Masse aus, da ein Umfassungskäfig nicht erforderlich ist. Die Abgabe der Wärme erfolgt einerseits an das durchströmende Gas und andererseits in entscheidender Weise durch Wärmestrahlung. Da die Flammensperre über die Wandung in den Außenbereich hinein übersteht, und zwar vorzugsweise mit dem größten Teil ihrer Höhe, kann die Flammensperre Wärme nicht nur über die Oberseite abstrahlen, sondern über die gesamte Mantelwandung, die aus der Öffnung der Wandung in den Außenbereich hinein herausragt. Daher ist es für die erfindungsgemäße Flammensperre wichtig, dass keine massive Umfassung der Mantelwandung erfolgt, sondern allenfalls eine mechanische Stabilisierung mit einem Blech vorgenommen wird, das die Umfangsfläche umgibt und die Temperatur der Umfangsfläche weitgehend verlustfrei und verzögerungsfrei annimmt, um so zur Abstrahlung der Wärme aus der Flammensperre beizutragen.
Die erfindungsgemäße Flammensperre erlaubt eine viel effektivere Energieabführung durch die Wärmestrahlung als durch die Wärmeleitung in einen umgebenden Umfassungskäfig hinein. Während die Wärmeableitung in ein massives Material linear mit dem Temperaturunterschied ansteigt, erfolgt die Wärmeabführung durch die Wärmestrahlung mit der 4. Potenz des Temperaturunterschieds (~ ΔT⁴). Darüber hinaus ist die durch den Abbrand des Gases erhitzte Masse der Flammensperre vergleichsweise gering. Die Flammendurchschlagsichersicherung kann sich daher sehr schnell wechselnden Strömungsgeschwindigkeiten anpassen und schnell einen Gleichgewichtszustand durch Energieaufnahme aus dem Verbrennungsprozess und Energieabgabe durch die Wärmestrahlung und die Wärmeleitung zum durchströmenden Gas einnehmen. Da es für die Effektivität der erfindungsgemäßen Flammendurchschlagsicherung darauf ankommt, dass ein möglichst großer Teil der Höhe der Flammensperre aus der Öffnung der Wandung herausragt ist es bevorzugt, wenn die Flammensperre mit dem unteren Rand ihrer Höhe bündig mit der zum gefährdeten Bereich gerichteten Unterseite der Wandung abschließt.
Dabei ist es zweckmäßig, wenn an der Unterseite der Wandung ein den Querschnitt der Flammensperre querendes erstes Befestigungselement befestigt ist. Dieses Befestigungselement kann für eine axiale Sicherung der Flammensperre sorgen, ohne den Strömungsquerschnitt durch die Flammensperre wesentlich zu beeinträchtigen. Hierfür kann das Befestigungselement in einer bevorzugten Ausführungsform durch einen bloßen Stab gebildet sein, der beiderseits des Querschnitts der Flammensperre an der Unterseite der Wandung festgelegt ist.
Alternativ hierzu kann das Befestigungselement auch durch einen an sich bekannten Rippenring oder ein grobmaschiges Sieb oder Gewebe oder ein grobmaschiges Gitter gebildet sein.
Eine mechanische Stabilisierung, der durch Aufwickeln eines glatten Bandes zusammen mit einem gewellten Band gebildeten Flammensperre, wird dadurch erreicht, dass das erste Befestigungselement über ein durch eine Mittenöffnung der Flammensperre ragendes Verbindungselement mit einem zweiten Befestigungselement verbunden ist, das auf der Oberseite der Flammensperre anliegt. Die Flammensperre wird somit auch auf der Oberseite durch das zweite Befestigungselement mechanisch stabilisiert, wobei das zweite Befestigungs-element nicht - wegen des Höhenunterschieds - in aufwändiger Weise mit der entsprechenden Oberseite der Wandung verbunden werden muss, da die Verbindung über das Verbindungselement und das erste Befestigungselement mit der Unterseite der Wandung stabil herstellbar ist. Zweckmäßigerweise ist ein einziges Verbindungselement ausreichend, das zentral durch die Flammensperre hindurchgeführt ist. Bei einer gewickelten Flammensperre erfolgt die Aufwicklung des glatten Bandes zusammen mit dem gewellten Band zweckmäßigerweise um einen als Hülse ausgebildeten Wickelkern. In den Innenraum der Hülse kann dann passig das Verbindungselement eingesetzt werden, sodass sichergestellt ist, dass durch das Verbindungselement keine unkontrollierten großen Spaltweiten für das durchströmende Gas gebildet werden.
In einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist die Flammensperre vorzugsweise als Scheibe mit einer gegenüber einer Querschnittslänge geringeren Höhe ausgebildet. Der Querschnitt der Scheibe stellt dabei im Wesentlichen den lichten Querschnitt dar, der mit den Durchtrittsspalten versehen ist. Für die Durchtrittsspalte steht dabei ggf. nur die Querschnittsfläche nicht zur Verfügung, die durch einen Wickelkern, ggf. in Form einer durch das Verbindungselement verschlossenen Hülse eingenommen wird.
Die erfindungsgemäß angestrebte große Energieabführung durch Wärmestrahlung setzt voraus, dass eine große freie Oberfläche der Flammensperre im Vergleich zu ihrer Masse existiert. Für große Strömungsquerschnitte des abzuleitenden explosiblen Gases ist es daher vorteilhaft, wenn nicht eine einzige große Flammensperre für diesen Strömungsquerschnitt eingesetzt wird, sondern in den Strömungsquerschnitt eine Mehrzahl kleinerer Flammensperren eingebracht wird, die in entsprechende Öffnungen der den Strömungsquerschnitt verschließenden Wandung eingesetzt werden. Bevorzugt ist daher eine Flammendurchschlagsicherung, bei der eine Mehrzahl von Flammensperren in die Wandung eingesetzt ist, die eine Gasführung des gefährdeten Bereichs abschließt.
Die erfindungsgemäße Flammendurchschlagsicherung ermöglicht erstmalig eine Dauerbrandsicherung auch für höchst entzündbare Gase, wie beispielsweise Wasserstoff. Erfindungsgemäß lässt sich daher eine für die Explosionsgruppe IIC geeignete Dauerbrandsicherung erstellen. Diese kann insbesondere in Form einer als Ringzylinder ausgebildeten Flammensperre ausgebildet sein, bei der die Durchtrittsspalte in einem einen Innenraum umgebenden Ringraum verläuft. Der Innenraum ist dabei gegenüber dem gefährdeten Bereich abgeschlossen und steht somit mit dem Außenbereich in Verbindung.
Dabei ist es vorteilhaft, wenn mit dem Innenraum ein Strömungskanal für ein inertes Gas ausgebildet ist, wobei das inerte Gas aus dem Außenbereich angesaugte Luft sein kann, wenn das nicht mit dem Innenraum verbundene Ende des Strömungskanals mit dem Außenbereich verbunden ist.
Zu dem Effekt der Wärmeabstrahlung kommt somit ein unterstützender Effekt durch eine Kühlung mittels eines strömenden Inertgases hinzu.
Bei der Ausführung der Flammensperre als Ringzylinder liegt der Anwendungsschwerpunkt auf der Erstellung einer Dauerbrandsicherung für leichtest entzündbare Gase, wobei die Durchströmgeschwindigkeit des explosiblen oder brennbaren Gases durch die Flammensperre von untergeordneter Bedeutung ist. Wesentlich ist dabei, dass über die Höhe der Flammensperre eine solche Abkühlung einsetzt, dass auch die sehr leicht entzündbaren Gase im gefährdeten Bereich nicht gezündet werden. Erfindungsgemäß wird dies sogar für einen Dauerbrand auf der Oberseite der Flammensperre in der Explosionsklasse IIC erreicht.
Die bevorzugte Anwendung der vorliegenden Erfindung liegt in der Ausbildung einer dauerbrandsicheren Flammendurchschlagsicherung, obwohl die erfindungsgemäße Bauweise auch für Flammendurchschlagsicherungen vorteilhaft ist, die nicht dauerbrandsicher sein müssen, insbesondere Kurzbrandsicherungen und atmosphärische Deflagrationssicherungen. Für diese Anwendungen reicht ein kürzeres Herausragen der Flammensperre aus der Wandung in den Außenbereich aus, also beispielsweise zwischen einem Fünftel und der Hälfte der Höhe der Flammensperre, während für eine Dauerbrandsicherung regelmäßig ein Herausragen mit wenigstens der Hälfte der Höhe der Flammensperre benötigt wird.
Es ist für den Fachmann erkennbar, dass der Gedanke, eine als Ringzylinder ausgebildete Flammensperre der beschriebenen Art mit einem Innenraum auszubilden, der durch Konvektion oder durch eine erzwungene Gasströmung eine zusätzliche Kühlung der Flammensperre herbeiführen kann, auch für Flammensperren von Bedeutung sein kann, die nicht in der erfindungsgemäßen Weise in eine Öffnung einer Wandung eingesetzt sind, sondern beispielsweise in einen Umfassungskäfig eingebaut werden. Die Ausbildung der Flammensperre als Ringzylinder, bei dem die Durchtrittsspalte einen Innenraum in der beschriebenen Weise umgeben, ist daher von eigenständiger Bedeutung.
Der Schutzbereich der Erfindung wird durch den anhängenden Anspruch 1 definiert. Weitere bevorzugte Ausführungsformen werden in den anhängenden Ansprüchen 2-12 offenbart.
Die Erfindung soll im Folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Es zeigen:

Figur 1: einen Hochschnitt durch eine Flammendurchschlagsicherung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer einzigen Flammensperre;
Figur 2: eine perspektivische Ansicht von schräg oben auf eine Flammendurchschlagsicherung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer Vielzahl von Flammensperren, die auf einer gemeinsamen Wandung montiert sind;
Figur 3: eine schematische Draufsicht auf die Anordnung gemäß Figur 2;
Figur 4: eine teilweise Hochschnittdarstellung der Anordnung gemäß Figur 2 und 3;
Figur 5: einen Hochschnitt durch eine Flammendurchschlagsicherung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer in Form eines Ringzylinders gebildeten Flammensperre;
Figur 6: eine schematische perspektivische Ansicht von schräg oben auf die Ausführungsform gemäß Figur 5;
Figur 7: eine Draufsicht auf die Ausführungsform gemäß Figur 5.

Figur 1 zeigt ein nicht näher spezifiziertes Anschlussteil 1. Das Anschlussteil 1 geht von einem rohrförmigen Leitungsquerschnitt 2 in eine konische Erweiterung 3 über und mündet in einen ringförmigen Befestigungsflansch 4 ein. An den Befestigungsflansch 4 ist mittels Verschraubungen 5 eine Wandung 6 in Form einer Metallplatte angeschraubt.
In Fortsetzung des rohrförmigen Leitungsquerschnitts 2 befindet sich in der Wandung 6 eine kreisförmige Öffnung 7, in die eine scheibenförmige Flammensperre 8 mit einem kreisförmigen Querschnitt so eingesetzt ist, dass eine Unterseite 9 der Flammensperre 8 mit einer zum rohrförmigen Leitungsquerschnitt 2 hin zeigenden Unterseite 10 der Wandung 6 fluchtet. An der Unterseite 10 der Wandung 6 ist ein erstes Befestigungselement 11 in Form eines Stabs durch Verschraubungen 12 befestigt und liegt somit an der Unterseite 9 der Flammensperre 8 an.
Der rohrförmige Leitungsquerschnitt 2 und die konische Erweiterung 3 bilden einen durch explosible oder brennbare Gase gefährdeten Bereich 13, der durch die Wandung 6 und die in die Öffnung 7 der Wandung 6 passig eingesetzte Flammensperre 8 abgeschlossen ist. Die der Unterseite 10 der Wandung 6 gegenüberliegende Oberseite 14 der Wandung zeigt zu einem Außenbereich 15 der Flammendurchschlagsicherung, in den die Flammensperre 8 mit einem überwiegenden Teil ihrer Höhe hineinragt und mit einer Oberseite16 stirnseitig abgeschlossen ist.
Auf der Oberseite 16 der Flammensperre 8 liegt ein zweites Befestigungselement 17, das in dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ebenfalls durch einen Stab gebildet ist. Der Stab ist durch eine mittige Öffnung eines bolzenförmigen Verbindungselements 18 hindurch gesteckt. Das Verbindungselement 18 ragt über die Unterseite 9 der Flammensperre und weist hier ebenfalls eine Durchgangsöffnung auf, durch die das erste Befestigungselement 11 ebenfalls hindurch gesteckt ist. Durch die beiden Befestigungselemente 11, 17 ist somit die Flammensperre 8 in axialer Richtung gesichert, während sie in radialer Richtung, also mit ihrer Umfangswand 19 in der Öffnung 7 der Wandung 6 fixiert ist.
Die Umfangswand 19 der Flammensperre 8 kann durch ein dünnes Metallblech von maximal 1 mm Dicke gebildet und an der Flammensperre 8 durch Laserpunktieren o. ä. festgelegt sein.
Die Flammensperre 8 ist dadurch hergestellt, dass ein glattes Metallband zusammen mit einem gewellten Metallband auf einen Wickelkern 20 aufgewickelt ist, sodass die Wellungen des gewellten Metallbandes zwischen zwei Wickellagen des glatten Metallbandes definierte Durchströmspalte bilden, durch die Gas axial aus dem gefährdeten Bereich 13 in den Außenbereich 15 hindurchströmen kann. Die Länge der Durchtrittsspalte ist somit durch die Breite der beiden gemeinsam aufgewickelten Metallbänder bestimmt. Der Wickelkern 20 ist als Hülse mit einem axialen Hohlraum ausgebildet, sodass das bolzenförmige Verbindungselement 18 passig in den Innenraum des Wickelkerns 20 eingesetzt werden kann.
Figuren 2 und 3 zeigen eine zweite Ausführungsform der Erfindung mit einer Wandung 6', die einen gefährdeten Bereich 13 (Figur 4) abschließt. Die Wandung 6' weist eine Anzahl von neun auf einer Kreisbahn angeordneten Öffnungen 7' auf, in die passig Flammensperren 8 eingesetzt sind, die aus der Oberseite 14 der Wandung 6' mit einem überwiegenden Teil ihrer Höhe herausragen und mit einem stabförmigen zweiten Befestigungselement 17 fixiert sind, das durch ein mittiges bolzenförmiges Verbindungselement 18 an der Unterseite 10 der Wandung 6' festgelegt sind.
Im Innenbereich der neuen Flammensperren 8 befinden sich vier weitere Flammensperren 8', die in entsprechende Öffnungen 7' der Wandung 6' eingesetzt sind. Die Flammensperren 8' weisen einen deutlich kleineren Durchmesser als die Flammensperren 8 auf. Die vier Flammensperren 8' sind mit ihren mittigen Verbindungselementen 18 ebenfalls auf einer Kreisbahn um einen Mittelpunkt der Wandung 6' herum angeordnet. Die Wandung 6' ist, wie Figur 4 verdeutlicht, mit zahlreichen Verschraubungen 5 an einem ringförmigen Befestigungsflansch 4 eines Anschlussteils 1 befestigt.
Die Befestigung der Flammensperren 8, 8' erfolgt in derselben Weise, wie sie anhand des ersten Ausführungsbeispiels gemäß Figur 1 erläutert worden ist.
Die Anordnung der zahlreichen Flammensperren 8, 8' auf der Wandung 6' bietet den Vorteil, dass sehr große Anteile der Umfangswände 19 der Flammensperren 8, 8' aus der Oberseite der Wandung 6' herausragt und zusammen mit den Oberseiten 16 der Flammensperren 8 große Oberflächen bilden, von denen Wärme in den Außenbereich 15 abgestrahlt wird.
Das in den Figuren 5 bis 7 dargestellte dritte Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt ein Anschlussteil 1, das dem Anschlussteil 1 in Figur 1 gleicht. Über hier länger ausgeführte Verschraubungen 5 ist die Wandung 6 in Form einer Platte an dem Anschlussteil 1 befestigt. Die Wandung 6 weist ebenfalls eine kreisförmige mittige Öffnung 7 auf, in die eine Flammensperre 21 in Form eines Kreiszylinders eingesetzt ist, sodass sich innerhalb der Flammensperre 21 ein kreiszylindrischer Innenraum 22 ergibt, der mit dem Außenbereich 15 kommuniziert. Zwischen dem ringförmigen Befestigungsflansch 4 des Anschlussteils 1 und der Wandung 6 ist hier ein Zwischenstück 23 eingesetzt, mit dem die Führungskanäle 24, 25 ausgebildet sind. Ein Führungskanal 24 ist mit dem explosiblen Bereich 13 verbunden, während ein Führungskanal 25 ein radiales Ende 26, das eine Eingangsöffnung für Luft aus dem Außenbereich 15 bildet und ein axiales zentrales Ende 27 aufweist, der in den Innenraum 22 der Flammensperre 21 mündet.
Der Führungskanal 24 setzt hingegen den explosiblen Bereich 13 axial fort und mündet in einen Ringraum 28, der sich unterhalb des durch die Flammensperre 21 mit Durchgangsspalten versehenen Ringraum befindet, durch den explosibles oder brennbares Gas in den Außenbereich 15 abgeblasen werden kann, um dort ggf. unmittelbar verbrannt zu werden. Dabei ist durch ein Abdichtstück 29 sichergestellt, dass kein explosibles oder brennbares Gas in den Innenraum 22 der Flammensperre 21 gelangt. Eine Umfangswandung 30 schließt den Ringraum 28 nach radial außen ab.
Figur 6 verdeutlicht den Aufbau der Flammendurchschlagsicherung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer perspektivischen Ansicht. Dabei ist erkennbar, dass mehrere Mündungsöffnungen 26 für das Ansaugen von Luft aus dem Außenbereich 15 vorgesehen sein können, um durch eine Konvektionsströmung durch den Innenraum 22 der Flammensperre 21 eine zusätzliche Kühlung der Flammensperre 21 zu bewirken. Der wesentliche Anteil der Kühlung der Flammensperre 21 erfolgt jedoch durch die Abstrahlung von Wärme über die große Oberfläche der Flammensperre 21, die aus der Oberseite 14 der Wandung 6 in den Außenbereich 15 ragt.
Figur 7 verdeutlicht noch in der Draufsicht eine ringförmige Querschnittsfläche 31 der Flammensperre 21 in der sich axiale Durchtrittsspalte dicht an dicht aneinander befinden und durch die Wellung eines gewellten Metallbandes einerseits und die Wickellagen des glatten Metallbandes andererseits voneinander getrennt sind.
Die Energieabgabe durch die Wärmestrahlung an den großen Oberflächen der hohlzylindrisch ausgebildeten Flammensperre 21 wird bei dieser Ausführungsform unterstützt durch eine Konvektionsströmung von Luft aus dem Außenbereich 15 durch den Innenraum 22 der Flammensperre 21. Durch diese Konvektionsströmung wird die Wärmeableitung von der Flammensperre 21 unterstützt. Selbstverständlich ist es möglich, nicht nur eine sich selbst einstellende Konvektionsströmung auszubilden, sondern auch eine erzwungene Strömung durch den Innenraum 22 mittels eines Ventilators zu generieren. Weiterhin ist es möglich, einen Strömungskreislauf nicht mit Luft auszubilden, sondern mit einem anderen inerten Gas.
Selbstverständlich ist es auch mit den Flammensperren 21 möglich, eine Anordnung auszubilden, bei der mehrere Flammensperren 21 in entsprechenden Öffnungen 7 der Wandung 6 eingesetzt sind, um eine höhere Durchströmleistung zur Verfügung zu stellen.
Die Flammensperren 21 sind jedoch nicht auf hohe Durchströmleistungen optimiert, sondern bieten eine hohe Energieabgabe in den Außenbereich 15, sodass erstmalig auch eine dauerbrandsichere Flammendurchschlagsicherung erstellt werden kann, die für Gase der Explosionsgruppe IIC, wie beispielsweise Wasserstoff für Gase der Explosionsgruppe IIB sowie für weitere Gase mit hohem Energiegehalt, dauerbrandsicher ist. So ist es gelungen, mit einer Flammensperre mit einem Durchmesser von 65 mm, einem Innenraum 22 mit einem Durchmesser von 51 mm und einer Höhe von 50 mm bei der Ausbildung einer maximalen Spaltweite von 0,2 mm in der ringförmigen Querschnittsfläche eine dauerbrandsichere Flammendurchschlagsverhinderung für eine stöchiometrische Wasserstoff/Luftgemisch-Zusammensetzung zu erreichen.
In einem Vergleichsversuch, bei dem der Außendurchmesser der Flammensperre 21 auf 75 mm erhöht worden ist, der Durchmesser des Innenraums 22 und die Höhe jedoch bei 51 mm bzw. 50 mm gehalten worden sind kam es hingegen bei einer maximalen Spaltweite von 0,2 mm zu einem Flammendurchschlag. Daraus wird ersichtlich, dass für die hier getestete Explosionsgruppe die Dimensionierung des Gesamt-Strömungsquerschnitts der ringförmigen Querschnittsfläche 31 sorgfältig im Verhältnis zu den abstrahlenden Flächen der Flammensperre 21 dimensioniert werden muss, um die Ausbildung einer dauerbrandsicheren Flammendurchschlagsicherung für Gase sogar der Explosionsgruppe IIC zu erzielen.

Claims

Flammendurchschlagsicherung mit einer in eine Wandung (6, 6'), die einen gefährdeten Bereich (13) von einem Außenbereich (15) trennt, eingebauten zylindrischen Flammensperre (8, 8', 21) mit einer eine Vielzahl von Durchströmspalten aufweisenden Querschnittsfläche und einer die Länge der Durchströmspalte bestimmenden Höhe sowie mit einer zum explosiblen Bereich (13) gerichteten Unterseite (9) und einer zum Außenbereich (15) gerichteten Oberseite (16), wobei die Flammensperre (8, 8', 21) in eine der Querschnittsflächen der Flammensperre (8, 8', 21) entsprechende Öffnung (7, 7') der Wandung (6, 6') eingesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Flammensperre (8, 8', 21) durch eine gemeinsame kreisförmige oder spiralförmige Aufwicklung eines glatten Metallbandes mit einem gewellten Metallband hergestellt ist und dass die Flammensperre (8, 8', 21) über die Wandung (6, 6') mit wenigstens einem Fünftel ihrer Höhe in den Außenbereich (15) hinein übersteht.
Flammendurchschlagsicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flammensperre (8, 8', 21) mit dem unteren Rand ihrer Höhe bündig mit der zum gefährdeten Bereich (13) gerichteten Unterseite (10) der Wandung (6) abschließt.
Flammendurchschlagsicherung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass an der Unterseite (10) der Wandung (6) ein den Querschnitt der Flammensperre (8, 8', 21) querendes erstes Befestigungselement (11) befestigt ist.
Flammendurchschlagsicherung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem ersten Befestigungselement (11) über ein durch einen Mittenöffnung der Flammensperre (8, 8', 21) ragendes Verbindungselement (18) ein zweites Befestigungselement (17) verbunden ist, das auf der Oberseite (16) der Flammensperre (8, 8', 21) anliegt.
Flammendurchschlagsicherung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Befestigungselement (11, 17) ein Stab ist.
Flammendurchschlagsicherung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Befestigungselement (11, 17) ein Rippenring ist.
Flammendurchschlagsicherung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Flammensperre (8, 8', 21) als Scheibe mit einer gegenüber einer Querschnittslänge geringeren Höhe ausgebildet ist.
Flammendurchschlagsicherung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in eine Wandung (6) eine Mehrzahl von Flammensperren (8, 8', 21) eingesetzt ist.
Flammendurchschlagsicherung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Flammensperre (21) als Ringzylinder ausgebildet ist, dass die Durchtrittsspalte in einem einen Innenraum (22) umgebenden Ringraum (31) verlaufen und dass der Innenraum (22) mit dem Außenbereich (15) in Verbindung steht und gegenüber dem gefährdetem Bereich (13) abgeschlossen ist.
Flammendurchschlagsicherung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Innenraum (22) ein Strömungskanal (25) für ein inertes Gas ausgebildet ist.
Flammendurchschlagsicherung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanal (25) mit seinem nicht in den Innenraum (22) mündenden Ende (26) mit dem Außenbereich (15) verbunden ist.
Flammendurchschlagsicherung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, ausgebildet als eine Abbrandsicherung, die zum Abbrennen von durch die Flammensperre (8, 8', 21) strömenden Gas eingerichtet ist.