ES2273263T3 - Dispositivo de seguridad contra el retroceso de llamas. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de seguridad contra el retroceso de llamas para un gas (4) explosivo que fluye con una barrera (10, 20, 30) contra las llamas con una pluralidad de intersticios (17, 18) de paso definidos, cuya sección transversal de intersticio se ajusta en vista de las propiedades del gas (4) que fluye, caracterizado porque adyacente a los primeros intersticios (17) con la sección transversal de intersticio seleccionada se disponen segundos intersticios (18) con una sección transversal de intersticio inferior.
Description
Dispositivo de seguridad contra el retroceso de
llamas.
La invención se refiere a un dispositivo de
seguridad contra el retroceso de llamas para un gas explosivo que
fluye con una barrera contra las llamas con una pluralidad de
intersticios de paso definidos, cuya sección transversal de
intersticio se ajusta en vista de las propiedades del gas que
fluye.
Los dispositivos de seguridad contra el
retroceso de llamas de este tipo sirven, por ejemplo, para la purga
de aire en instalaciones con peligro de explosión. En el caso de una
inflamación de las mezclas de aire con productos de vapor o con gas
que salen han de diseñarse con una seguridad frente a la combustión
continua, es decir debe ser posible una quema del gas/mezcla del
gas en un espacio de tiempo ilimitado sin que pueda llegarse a un
retroceso de la llama en la parte de la instalación que ha de
protegerse.
Los dispositivos de seguridad contra el
retroceso de llamas se basan en el principio de que el gas que fluye
a través de los intersticios de paso de la barrera contra las
llamas se enfría mediante las paredes de los intersticios de paso
de manera que el gas se enfría en la salida de la barrera contra las
llamas por debajo de su temperatura de inflamación. Para conseguir
una seguridad frente a la combustión continua, el material de la
barrera contra las llamas que limita los intersticios de paso debe
enfriarse de manera suficiente para que se consiga el enfriamiento
deseado del gas en las paredes de los intersticios de paso.
El calentamiento máximo de una barrera contra
las llamas se origina cuando en los intersticios que apagan las
llamas se consigue el denominado caudal crítico o queda un poco por
debajo del mismo. El caudal crítico corresponde a una velocidad de
flujo que corresponde a la velocidad de propagación laminar que va a
asignarse en cada caso a cada mezcla inflamable. En este estado
operativo, el gas o las mezclas de gas no sólo se queman
directamente en la superficie de la barrera contra las llamas sino
que en primer lugar penetran un poco en el intersticio que apaga
las llamas. Dado que por ello se calientan las paredes del
intersticio que apaga las llamas, la llama puede penetrar cada vez
más en el intersticio que apaga las llamas con lo que existe un
peligro de retroceso de la llama.
La figura 1 muestra un dispositivo de seguridad
contra el retroceso de llamas conocido que se dispone en la salida
de una parte de la instalación de manera segura frente a la
combustión continua. Se compone de un alojamiento 1 con una brida 2
en el lado de la instalación y un ensanchamiento 3 cónico de un
canal 4 de flujo orientado lejos de la brida 2 que en el otro
extremo del alojamiento 1 está cerrado mediante una barrera 5 contra
las llamas. La barrera 5 contra las llamas se compone de vueltas 6
bobinadas en forma circular o de espiral que preferiblemente se
producen mediante la combinación de una banda metálica lisa con una
banda de metal ondulada. Mediante la selección de la ondulación de
la banda metálica ondulada se define la sección transversal del
intersticio. La anchura de la banda metálica determina la longitud
de intersticio. La figura 1 muestra que el gas que fluye a través
de la barrera 5 contra las llamas en el lado opuesto a la
instalación se ha inflamado y forma llamas 7. Véase por ejemplo el
documento
US. 3173411.
US. 3173411.
El detalle A mostrado en la figura 4 muestra la
penetración de las llamas 7 en el intersticio 6 en representación
ampliada. Por tanto ha de asegurarse en el lado de la instalación de
que siempre se mantenga una velocidad de flujo para el gas que
impida que no se consiga el caudal crítico. En principio esto puede
conseguirse al disminuir la sección transversal del intersticio
dado que con ello la velocidad volumétrica del gas aumenta en los
intersticios. Por ello sin embargo se aumenta la resistencia al
flujo provocada por la barrera contra las llamas. Para conseguir la
misma sección transversal total libre, debe aumentarse para ello la
superficie de la barrera contra las llamas, es decir el
ensanchamiento 3 cónico del canal 4 de flujo. Con ello el
dispositivo de seguridad contra el retroceso de las llamas se
vuelve más voluminoso y más caro.
La presente invención se basa en el objetivo de
configurar un dispositivo de seguridad contra el retroceso de
llamas del tipo mencionado al principio con una mayor seguridad
contra los retrocesos de llamas.
Para solucionar este objetivo un dispositivo de
seguridad contra el retroceso de las llamas del tipo mencionado al
principio se caracteriza porque adyacentes a los primeros
intersticios con la sección transversal de intersticio seleccionada
se disponen segundos intersticios con una sección transversal de
intersticio inferior.
La presente invención se basa en el efecto de
que para el caso de que se consiga el caudal crítico para los
primeros intersticios, la velocidad de flujo en los segundos
intersticios más estrechos se sitúa todavía más alta de manera
inequívoca de modo que en cualquier caso en los segundos
intersticios más estrechos todavía se realiza un enfriamiento
suficiente mediante el gas que fluye. Los intersticios más fríos
pueden entonces absorber y evacuar calor de los primeros
intersticios adyacentes. A través de los segundos intersticios más
estrechos la resistencia al flujo de la barrera contra las llamas
aumenta en total solamente un poco, de manera que un aumento de la
superficie total de la barrera contra las llamas no es necesario, o
solamente en una medida reducida. Debido al efecto descrito de los
segundos intersticios se consigue una mejora inequívoca de la
seguridad contra el retroceso de llamas de la barrera contra las
llamas con una construcción por lo demás sin modificar.
En una forma de realización preferida de la
invención, los intersticios de paso se realizan en una barrera
contra las llamas en forma de disco, disponiéndose los intersticios
preferiblemente sobre vueltas configuradas en forma de anillo o en
espiral.
La disposición de los segundos intersticios con
respecto a los primeros intersticios puede realizarse de manera
sencilla porque están previstas de manera alternante un primer
número de vueltas con primeros intersticios y un segundo número de
vueltas con segundos intersticios. A este respecto es concebible que
el primer número y el segundo número sean ambos 1 de manera que
estén previstas en cada caso una vuelta con primeros intersticios y
una vuelta con segundos intersticios. No obstante también es
conveniente para determinados casos de aplicación, por ejemplo
prever solamente cada tercera vuelta con segundos intersticios más
estrechos, de manera que entre dos vueltas con segundos
intersticios se disponen en cada caso dos vueltas con primeros
intersticios.
A la inversa también puede ser oportuno que a
una vuelta con primeros intersticios le sigan en cada caso dos
vueltas con segundos intersticios más estrechos.
La relación del número de vueltas con segundos
intersticios con respecto al número de vueltas con primeros
intersticios puede ser constante por la superficie de la barrera
contra las llamas. En el caso de barreras contra llamas planas,
especialmente aquellas que presentan vueltas configuradas en forma
de anillo o en espiral puede ser especialmente conveniente que la
razón del número de segundos intersticios con respecto al número de
los primeros intersticios varíe por la superficie de la barrera
contra las llamas, especialmente la razón del número de los
segundos intersticios con respecto al número de los primeros
intersticios disminuye desde dentro hacia afuera. Esta estructura
de la barrera contra las llamas se basa en el conocimiento de que
las barreras contra las llamas en forma de disco se calientan con
más intensidad en el centro de las barreras contra las llamas, de
manera que allí el efecto refrigerante de los segundos intersticios
más estrechos puede emplearse de manera reforzada.
En el caso de vueltas configuradas en forma de
anillo o en espiral el número relativo de las vueltas con los
segundos intersticios por tanto puede ser mayor en el centro de la
barrera contra las llamas que en la zona exterior.
Las vueltas de la barrera contra las llamas en
forma de disco se forman preferiblemente mediante una banda
metálica ondulada bobinada en espiral junto con una banda metálica
lisa, formando una primera banda metálica ondulada con ondas
mayores las vueltas con los primeros intersticios y una banda
metálica ondulada con ondas menores las vueltas con los segundos
intersticios.
Los segundos intersticios pueden todos presentar
una misma sección transversal de intersticio. Sin embargo también
es posible que los segundos intersticios presenten al menos dos
secciones transversales de intersticio diferentes, que por tanto
secciones transversales de intersticio menores de tamaño diferente
se empleen en conexión con los primeros intersticios. Por motivos
de la técnica de fabricación habrá de preferirse regularmente
prever solamente una sección transversal de intersticio para los
segundos intersticios.
La realización de los primeros y segundos
intersticios puede efectuarse también porque las vueltas presentan
en su longitud los primeros y segundos intersticios, de manera que
en la longitud de las vueltas en cada caso se disponen de manera
alternante uno tras otro un primer número de primeros intersticios y
un segundo número de segundos intersticios.
En el caso de la forma de realización preferida
de una barrera contra las llamas en forma de disco que se forma
mediante una banda metálica ondulada bobinada en forma de espiral
junto con una banda metálica lisa, la ondulación de la banda
metálica ondulada presenta por tanto longitudes menores y mayores de
las ondas de manera alternante para configurar los primeros y
segundos intersticios.
En las barreras contra las llamas según la
invención, los primeros y segundos intersticios se configuran
preferiblemente con longitudes de intersticio iguales.
La superficie de sección transversal de los
segundos intersticios debería ser como máximo el tamaño de la
superficie de sección transversal de los primeros intersticios para
conseguir el efecto de la invención de manera claramente
suficiente. Sin embargo, la selección de la superficie de sección
transversal de los segundos intersticios está relacionada de manera
natural con el número seleccionado de los segundos intersticios con
respecto al número de los primeros intersticios. A partir de esto se
deduce para el experto un margen de configuración considerable en
el marco de la presente invención. La razón de la superficie de
sección transversal de los segundos intersticios (más estrechos)
con respecto a la superficie de sección transversal de los primeros
intersticios (más anchos) se sitúa preferiblemente entre el 25 y el
50%, preferiblemente en aproximadamente 1/3 a 2/3.
A continuación la invención ha de explicarse más
detalladamente mediante ejemplos de realización mostrados en el
dibujo. En el dibujo muestran:
la figura 1, un corte longitudinal a través de
un dispositivo de seguridad contra el retroceso de llamas con una
barrera contra las llamas convencional,
la figura 2, un detalle de la figura 1 para
aclarar la estructura de la barrera contra las llamas
convencional,
la figura 3, una vista en perspectiva de una
primera forma de realización de una barrera contra las llamas según
la invención para emplear en un dispositivo de seguridad contra el
retroceso de llamas según la figura 1,
la figura 4, un detalle B ampliado de la figura
3 para aclarar la estructura de la barrera contra las llamas,
la figura 5, una representación esquemática de
una llama que quema en el lado de salida de la barrera contra
llamas el gas que fluye en un primer intersticio,
la figura 6, una representación correspondiente
para una llama en un segundo intersticio,
la figura 7, una vista en perspectiva de una
segunda forma de realización de una barrera contra las llamas según
la invención,
la figura 8, una vista en perspectiva de una
tercera forma de realización de una barrera contra las llamas según
la invención.
La primera forma de realización mostrada en la
figura 3 de una barrera 10 contra las llamas según la invención se
compone de un núcleo 11 cilíndrico alrededor del cual se bobinan
vueltas 12, 13 en espiral. Las vueltas 12, 13 se componen en cada
caso de una banda 14 metálica lisa y una banda 15 metálica ondulada
que se bobinan conjuntamente. En las vueltas 12 se bobina una banda
15 metálica con ondas 16 mayores, mientras que en la vuelta 13 se
bobina una banda 15' metálica ondulada con ondas menores. Según
esto, en la vuelta 12 por encima de la altura de la barrera 10
contra las llamas (igual a la anchura de las bandas 14, 15, 15'
metálicas) se forman primeros intersticios 17 de paso continuos con
una sección transversal de intersticio mayor, y en las vueltas 13
segundos intersticios 18 de paso con una sección transversal de
intersticio menor.
En el ejemplo de realización mostrado en la
figura 3 y en la figura 4 se alternan en cada caso una vuelta 12
con primeros intersticios 17 y una vuelta 13 con segundos
intersticios 18.
Las figuras 5 y 6 aclaran la situación en el
caso de un caudal crítico para los primeros intersticios 17 en la
vuelta 12. Dado que se alcanza el caudal crítico, la llama 7 se
quema ya dentro del intersticio 17 y conduce de esta manera a un
calentamiento de los límites metálicos del intersticio 17. Frente a
esto, el mismo caudal en los segundos intersticios 18 conduce a una
velocidad de gas más alta de manera que la llama 7 se quema por
fuera del segundo intersticio 18, de manera que los límites
metálicos del intersticio 18 se mantienen enfriados. Dado que los
límites de los intersticios 18 están en contacto metálico directo o
indirecto con los límites de los intersticios 17 tiene lugar una
evacuación del calor desde los intersticios 17 más calientes a los
intersticios 18 más fríos, de manera que se consigue un enfriamiento
efectivo de los primeros intersticios 17 a través de los segundos
intersticios 18.
En el ejemplo de realización de una barrera 20
contra las llamas mostrado en la figura 7 se disponen entre cada
dos vueltas 12 con primeros intersticios 17 en cada caso dos vueltas
13 con segundos intersticios 18. Esta disposición conduce a un
calentamiento más intenso de los límites de los primeros
intersticios 17 de las vueltas 12.
En el otro ejemplo de realización de una barrera
30 contra las llamas mostrado en la figura 8 están previstas de
manera inequívoca más vueltas 12 con primeros intersticios 17 que
vueltas 13 con segundos intersticios. Además, la frecuencia de las
vueltas 13 con segundos intersticios 18 aumenta hacia el núcleo 11
de la barrera contra las llamas. Por ejemplo, en la zona central de
la barrera 30 contra las llamas se dispone en cada caso una vuelta
12 junto a una vuelta 13. Tras aproximadamente un tercio del radio
siguen en cada caso tres vueltas 12 y una vuelta 13, mientras que
en la zona exterior de la barrera 30 contra las llamas solamente
están previstas vueltas 12.
Con esta construcción se considera el hecho de
que las barreras 30 contra las llamas en forma de disco se
calientan normalmente en el núcleo de manera más intensa que en la
zona exterior. Esto se considera mediante la disposición reforzada
de las vueltas 13 en la zona interior con respecto a las vueltas 12
para producir una mejora del enfriamiento en la zona interior de la
barrera 30 contra las llamas.
Para el experto es obvio que son posibles
numerosas modificaciones de los ejemplos de realización mostrados
dentro de la invención reivindicada. En todos los casos se produce
una mejora del enfriamiento de las barreras 10, 20, 30 contra las
llamas sin aumentar de manera agravante la resistencia al flujo y
con ello la superficie de sección transversal necesaria para la
barrera 10, 20, 30 contra las llamas.
Claims (15)
1. Dispositivo de seguridad contra el retroceso
de llamas para un gas (4) explosivo que fluye con una barrera (10,
20, 30) contra las llamas con una pluralidad de intersticios (17,
18) de paso definidos, cuya sección transversal de intersticio se
ajusta en vista de las propiedades del gas (4) que fluye,
caracterizado porque adyacente a los primeros intersticios
(17) con la sección transversal de intersticio seleccionada se
disponen segundos intersticios (18) con una sección transversal de
intersticio inferior.
2. Dispositivo de seguridad contra el retroceso
de llamas según la reivindicación 1, caracterizado porque
los intersticios (17, 18) están realizados en una barrera (10, 20,
30) contra las llamas en forma de disco.
3. Dispositivo de seguridad contra el retroceso
de llamas según la reivindicación 2, caracterizado porque
los intersticios (17, 18) se disponen en vueltas (12, 13)
configuradas en forma de anillo o en espiral.
4. Dispositivo de seguridad contra el retroceso
de llamas según la reivindicación 3, caracterizado porque de
manera alternante están previstos un primer número de vueltas (12)
con primeros intersticios (17) y un segundo número de vueltas (13)
con segundos intersticios (18).
5. Dispositivo de seguridad contra el retroceso
de llamas según la reivindicación 4, caracterizado porque de
manera alternante están previstas una vuelta (12) con primeros
intersticios (17) y una vuelta (13) con segundos intersticios
(18).
6. Dispositivo de seguridad contra el retroceso
de llamas según una de las reivindicaciones 3 a 5,
caracterizado porque la barrera (10, 20, 30) contra las
llamas en forma de disco se forma mediante una banda (15, 15')
metálica ondulada bobinada en espiral junto con una banda (14)
metálica lisa, formando una banda (15) metálica ondulada con ondas
(16) mayores las vueltas (12) con los primeros intersticios (17) y
una banda (15') metálica ondulada con ondas menores las vueltas
(13) con los segundos intersticios (18).
7. Dispositivo de seguridad contra el retroceso
de llamas según la reivindicación 3, caracterizado porque
las vueltas (12, 13) presentan en su longitud los primeros y
segundos intersticios (17, 18).
8. Dispositivo de seguridad contra el retroceso
de llamas según la reivindicación 7, caracterizado porque en
la longitud de las vueltas (12, 13) se disponen en cada caso de
manera alternante uno tras otro un primer número de primeros
intersticios (17) y un segundo número de segundos intersticios
(18).
9. Dispositivo de seguridad contra el retroceso
de llamas según la reivindicación 7 u 8, caracterizado porque
la barrera (10, 20, 30) contra las llamas en forma de disco se
forma mediante una banda metálica ondulada bobinada en forma de
espiral junto con una banda (14) metálica lisa, y porque la
ondulación de la banda metálica ondulada presenta de manera
alternante longitudes menores y mayores de las ondas para configurar
los primeros y segundos intersticios (17, 18).
10. Dispositivo de seguridad contra el retroceso
de llamas según una de las reivindicaciones 1 a 9,
caracterizado porque la razón del número de los segundos
intersticios (18) con respecto al número de los primeros
intersticios (17) varía por la superficie de la barrera (30) contra
las llamas.
11. Dispositivo de seguridad contra el retroceso
de llamas según la reivindicación 10, caracterizado porque
la razón del número de los segundos intersticios (18) con respecto
al número de los primeros intersticios (17) disminuye desde dentro
hacia afuera.
12. Dispositivo de seguridad contra el retroceso
de llamas según una de las reivindicaciones 1 a 11,
caracterizado porque los segundos intersticios (18)
presentan todos secciones transversales de intersticio iguales.
13. Dispositivo de seguridad contra el retroceso
de llamas según una de las reivindicaciones 1 a 12,
caracterizado porque los segundos intersticios (18) están
configurados con al menos dos secciones transversales de intersticio
diferentes.
14. Dispositivo de seguridad contra el retroceso
de llamas según una de las reivindicaciones 1 a 13,
caracterizado porque los primeros y segundos intersticios
(17, 18) están configurados con longitudes de intersticio
iguales.
15. Dispositivo de seguridad contra el retroceso
de llamas según una de las reivindicaciones 1 a 14,
caracterizado porque la superficie de sección transversal de
los segundos intersticios (18) asciende como máximo al 50% de la
superficie de sección transversal de los primeros intersticios
(17).
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