FI89009B - Anordning foer slaeckning av explosioner och eldsvaodor - Google Patents

Description

1 89009

Laite räjähdysten ja tulipalojen tukahduttamiseksi

Keksintö koskee laitetta tulipalon tai räjähdyksen tukahduttamiseksi, sammuttamiseksi tai estämiseksi tietyl-5 lä alueella.

Tässä selityksessä käytetty termi "kotelo" tarkoittaa mitä tahansa sellaista rajattua tilaa kuten kanavaa, syvennystä, säiliötä, sumutuskuivainta, syklonia, siiloa, leijukerroskuivaimia, laivan ruumaa, kuljetintä, varastoit) säiliötä, pumppaamoa tai vastaavaa tilaa, joka voidaan avata ja sulkea ja joka voi olla missä tahansa paineessa (toisin sanoen yli- tai alipaineisena) tai lämpötilassa (toisin sanoen ympäristön lämpötilaa korkeammassa tai alhaisemmassa lämpötilassa).

15 Erilaisia laitteita on saatavana pölyräjähdysten estämiseksi tai tukahduttamiseksi säiliöissä kuten kui-vaimissa, sykloneissa, yhdysputkistoissa, leijukerroskui-vaimissa ja jauhesiiloissa maitojauhetehtaissa. Kaikki tällaiset vaimennuslaitteet toimivat sillä periaatteella, 20 että räjähdys ei ole silmänräpäyksellinen, vaan vie mitattavissa olevan ajan - 40 - 100 tuhannesosasekuntia ehtiäk-seen muodostua tuhoavaksi paineeksi. Ensimmäisen vaiheen aikana paine nousee hitaasti maksimipaineen ollessa tällöin noin 1,5 psi. Tämän jälkeen paine nousee nopeasti ja 25 on jopa 100 psi toisen vaiheen aikana. Paineen nousemiseen liittyvien vaiheiden kestoaika riippuu sen kotelon koosta ja muodosta, jossa räjähdys tapahtuu. Yleisesti on todettu, että räjähdyksen tukahduttamiseksi riittävästi alku-syttyminen on tukahdutettava ja sammutettava 10 - 200 tu-- 30 hannesosasekunnin kuluessa. Tämän vaatimuksen täyttämiseksi tavanomaisten tukahduttamislaitteiden reagointiajän onkin oltava hyvin lyhyt.

. . Tavanomaisissa tukahduttamislaitteissa on yleensä ilmaisin, joka ilmaisee räjähdyksestä johtuvan paineen 35 lisääntymisen heti painevaiheen alkaessa, jolloin paine 2 89009 on 0,5 psi. Kun räjähdys tapahtuu kotelossa, ohjausjärjestelmä synnyttää signaalin kalvon puhkaisemiseksi sen tu-kahduspanossäiliön ulostulossa, joka syöttää räjähdyksen tukahduttavaa materiaalia olevan panoksen koteloon. Täl-5 laiset tukahduttamisjärjestelmät keskeyttävät hiukkasten lämmönsiirron katkaisemalla palamisketjun ja estämällä paineen nopea nousemisen.

Yleisesti käytetään kolmea erilaista tukahdutta-misainetta. Näitä ovat kloorimetaani (Halon 1011), mono-10 ammoniumfosfaattipohjäinen kuivajauhe (MAP) ja vesi. Moore on raportoinut The Chemical Engineer -julkaisussa marraskuussa 1986 ja joulukuussa 1984, että Halon 1011, MAP-jau-he ja vesi ovat tehokkaita aineita räjähdysten tukahduttamiseen. Näiden kolmen erilaisen tukahduttamisaineen teho 15 vaihtelee kuitenkin räjähdyksen luonteesta riippuen. Halon ja MAP voivat saastuttaa niitä säiliöitä, joihin ne pannaan, mikä on varsinkin elintarviketeollisuudessa huomattava epäkohta. Tavanomaiset vettä käyttävät tukahduttamis-laitteet ovat lyhyttehoisia, ja niiden käyttöön liittyy 20 suurempi uudelleensyttymisvaara.

Suunnilleen samat kommentit koskevat tulipalon sammuttamista tietyllä alueella. "Tulipalo" tarkoittaa tässä yhteydessä liekkirintamaa, joka etenee millä nopeudella tahansa, eikä ainoastaan sellaista räjähdystä, jota voi-25 daan pitää nopeasti liikkuvana tulipalona. Termien "tuli palo" ja "räjähdys" välinen ero ei ole siis rajattu selvästi, joten asiayhteydestä riippuen nämä termit voivat vuorotella tässä selityksessä.

Tulipalon tai räjähdyksen tukahduttamiseen, sam-30 muttamiseen tai estämiseen tarvitaan siis parannettu laite.

Nyt käsiteltävä keksintö koskeekin tällaista parannettua laitetta.

Keksinnön mukaan on tulipalon tai räjähdyksen tu-35 kahduttamiseksi, sammuttamiseksi tai estämiseksi tietyllä 3 89009 alueella saatu aikaan laite, jolle on tunnusomaista, että siinä on säilöntälaite laitteessa on säiliölaite paine-vettä varten ja kuumennuslaite säiliölaitteessa olevan veden kuumentamiseksi lisäämättä vettä säiliölaitteeseen, 5 säiliölaitteen käsittäessä poistolaitteen, jonka kautta kuumaa painevettä poistetaan, ja venttiililaitteen poistolaitteen sulkemiseksi, venttiililaitteen avautuessa alueella tapahtuvan tulipalon tai räjähdyksen vaikutuksesta johtamaan kuumaa painevettä säiliölaitteesta tälle 10 alueelle paineella, joka on suurempi kuin alueen paine, jolloin osa vedestä muodostaa höyrypilven, kun se johdetaan alueelle, ja osa vedestä leimahtaa höyryksi tullessaan pienemmän paineen alueelle.

Eräs kuuman paineveden käyttöön liittyvä etu on, 15 että jo hyväksi tunnettujen veden tukahduttamisominaisuuk-sien lisäksi käytetään myös leimahdushöyryä, joka muuttuessaan yksikön työpaineesta ilmakehän paineeksi lisää nopeutta, joten reaktioaikaräjähdysten tukahduttamiseksi tai tulipalojen sammuttamiseksi on hyvin nopeaa. Lisäksi 20 vesipisarat ja leimahdushöyry estävät osaltaan uuden tulipalon tai räjähdyksen syttymistä. Edelleen, koska tukah-duttamisainetta on saatava vapaasti ja se on helppo panna tukahduttamisainesäiliöön, se on huomattavasti edullisempi kuin nykyiset tukahduttamisjärjestelmät. Lisäksi tällainen . 25 tukahduttamisaine on käytössä turvallista, se ei saastuta, syövytä eikä ole myöskään myrkyllistä.

Keksinnön mukaisen laitteen suositeltavat suoritusmuodot on esitetty oheistetuissa patenttivaatimuksissa 3 - 12.

30 Keksinnön erään suositeltavan rakenteen mukaan säi liölaite käsittää putkijohdon, jossa on koteloon liittyvä poistolaite. Putkijohtona on mieluimmin kiertojohto, joka on pääosaltaan kotelon ympärillä ja käsittää useita toisistaan tietyllä etäisyydellä olevia, koteloon liittyviä 35 poistolaitteita. Kuumennuslaite voi käsittää laitteen put- 4 89009 ken kuumentamiseksi, esimerkiksi höyry- tai sähkökuumenti-men tai kuumailmakuivaimen.

Keksinnön toisen rakenteen mukaan säiliölaite käsittää paineistetun tukahduttamissäiliön. Kuumennuslait-5 teenä voi tällöin olla sähkökuumennuselementti. Vaihtoehtoisesti kuumennuslaite voi olla kuumennuskierukka, jonka kautta höyry syötetään, paineistetussa tukahduttamis-säiliössä olevan veden kuumentamiseksi.

Keksinnön erään rakenteen mukaan poistoventtiili-10 laite on kalvo-osa.

Eräässä keksinnön mukaisessa ja nimenomaan suositeltavassa rakenteessa kalvo-osa käsittää painekalvoyksi-kön, jossa on kaksi erillistä kalvoa, joiden väliin muodostuu painetila, tämän tilan paineen halkaistessa las-15 kiessaan mainitut kalvot etukäteen säädettyjen olosuhteiden perusteella. Mainitussa tilassa oleva paine voidaan vapauttaa solenoidiventtiilillä kalvoon yhteydessä olevassa kotelossa esiintyvien räjähdysolosuhteiden perusteella.

Keksinnön eräässä rakenteessa on laite kalvojen 20 välisen ilmatilan minimoimiseksi. Toisessa tapauksessa mainittu tila voidaan paineistaa kokoonpuristumattomalla nesteellä, esimerkiksi vedellä, tai korkean kiehumispisteen omaavalla inertillä nesteellä kuten glykolilla. Toisessa tapauksessa mainittu tila voidaan taas täyttää 25 osittain sellaisella sisäosalla, joka tulee ulos kalvoista niiden haljetessa. Tällainen sisäosa on inerttiä, mieluimmin vesiliukoista ainetta.

Keksinnön toisen rakenteen mukaan laite käsittää erillisen laitteen räjähdysolosuhteiden ilmaisemiseksi 30 kotelossa ja ohjauslaitteen kalvon halkaisemiseksi, niin että kuumaa painevettä oleva panos voidaan päästää koteloon räjähdyksenilmaisimen aktivoituessa.

Kotelon räjähdysolosuhteiden ilmaisulaite voi käsittää kalvoksi muodostetun paineilmaisimen, painemuut li 5 89009 timen, U-putki-ilmaisimen, lämpöanturin tai infrapunail-maisimen.

Vielä erään suositettavan näkökohdan mukaan on kehitetty laite, joka on tarkoitettu tulipalon sammuttami-5 seen tietyllä alueella ja käsittää säiliölaitteen paine-vettä varten ja kuumennuslaitteen veden kuumentamiseksi, säiliölaitteen käsittäessä poistolaitteen, joka on suljettu venttiililaitteella, joka avautuu tulipalon sattuessa mainitulla alueella, kuuman paineveden syöttämiseksi tälle 10 alueelle sellaisella paineella, joka on suurempi kuin tämän alueen paine, osan vedestä muodostuessa pieniksi pisaroiksi mainitulle alueelle tullessaan ja osan vedestä muodostuessa höyryksi pienemmän paineen alueelle tullessaan tulipalon sammuttamiseksi tai estämiseksi höyrypilven jää-15 dessä paikalleen uudelleensyttyrnisen estämiseksi.

Eräässä keksinnön mukaisessa rakenteessa säiliö-laite käsittää paineistetun tukahduttamissäiliön, jossa on kuumaa painevettä ja poistolaite kuuman paineveden syöttämiseksi mainitulle alueelle, mainitun poistolaitteen ol-20 lessa suljettu venttiililaitteella, joka avautuu liekin ilmaantuessa tälle alueelle. Poistolaite käsittää mieluimmin putkijohdon, joka on koko alueen tai ainakin sen tietyn osan ympärillä ja käsittää useita tälle alueelle suuntautuvia poistoaukkoja.

25 Toisessa tähän liittyvässä, keksinnön mukaisessa rakenteessa säiliö käsittää putkijohdon, jossa on useita alueelle suuntautuvia poistoaukkoja, kuumennuslaitteen ollessa höyry- tai sähkökuumennin tai kuumailmakuivain. Venttiili on mieluimmin solenoidiventtiili.

30 Keksintöön liittyen on saatu aikaan lisäksi paine- kalvoyksikkö, jossa on kaksi erillistä kalvoa ja niiden välissä paineistettu tila, jonka paine lasketaan, niin että kalvot saadaan halkeamaan etukäteen säädettyjen olosuhteiden perusteella. Tämän näkökohdan mukaisessa raken-35 teessä mainitussa tilassa oleva paine loppuu venttiilin 6 890C9 aktivoituessa, kun kalvoon yhteydessä olevassa kotelossa syntyy räjähdystila.

Keksinnön erään rakenteen mukaan on järjestetty laite kalvojen välisen ilmatilan minimoimiseksi.

5 Toisessa tapauksessa mainittu tila paineistetaan kokoonpuristumattomalla nesteellä, esimerkiksi vedellä, tai korkean kiehumispisteen omaavalla inertillä nesteellä.

Sen sijaan eräässä toisessa tapauksessa mainittu tila täytetään osittain materiaalilla, joka suihkuaa ulos 10 kalvoista niiden haljettua.

Täyteosa voi olla inerttiä, mieluimmin veteen liukenevaa materiaalia.

Keksinnön ymmärtämisen helpottamiseksi viitataan seuraavaan selostukseen, joka on laadittu vain esimerk-15 kinä viittaamalla tällöin oheisiin piirustuksiin, joissa kuvio 1 on sivukaavio käsiteltävän keksinnön erään rakenteen mukaisesta laitteesta, kuvio 2 on kaavio keksinnön mukaisen laitteen toisesta rakenteesta kuivaamossa käytettynä, 20 kuvio 3 on tasokuva, osittain leikkauksena, kuvios sa 2 esitetyn laitteen yhdestä osasta ruiskukuivaimessa käytettynä, kuvio 4 on sivukuva kuviossa 3 esitetystä osasta, kuvio 5 on sivu- ja osittain poikkileikkaus ku-25 vion 2 mukaisen laitteen toisesta osasta jäähdytyslavalla käytettynä, kuvio 6 on graafinen esitys paineenlisäyksestä aikaan verrattuna, kun räjähdystä ei ole tukahdutettu, kuvio 7 on graafinen esitys paineenlisäyksestä ai-30 kaan verrattuna, kun räjähdys on vaimennettu, keksinnön mukaista laitetta käytettäessä, kuvio 8 on virtauskaavio keksinnön mukaisesta pai-nekalvosta sitä käytettäessä, kuvio 9 on kaaviona esitetty perspektiivi keksinnön 35 mukaisesta laitteesta toisena rakennemuotona, i 7 89009 kuvio 10 on kaaviona esitetty perspektiivi vielä eräästä keksinnön mukaisesta laitteesta, ja kuvio 11 on sivukuva kuvion 10 linjaa XI-XI pitkin.

5 Piirustuksissa ja nimenomaan kuviossa 1 esitetään laite 1, joka on tarkoitettu tulipalon tai räjähdyksen tukahduttamiseen, sammuttamiseen tai estämiseen tietyllä alueella. Tässä tapauksessa laite on tarkoitettu nimenomaan räjähdysten tukahduttamiseen kotelossa 2. Laittees-10 sa 1 on säiliö, joka on tässä tapauksessa paineistettu tukahduttamisyksikkö 5. Yksikkö 5 on tässä tapauksessa lähinnä lieriön muotoinen ja siinä on poistoaukko 7, joka on yhdistetty polvikappaleella 3 kotelon 2 tuloaukkoon 4. Tietty vesimäärä 8 syötetään tukahduttamisyksikköön 5 ja 15 kuumennetaan siinä kuumennuslaitteella, joka on tässä tapauksessa sähkökuumennuselementti 9, joka kuumentaa veden sellaiseen lämpötilaan, joka on veden kiehumispisteen alapuolella tietyn paineen ollessa yksikössä 5. Tukahdutta-misyksikön 5 paine pidetään yllä ilmalla tai jollakin muu-20 11a sopivalla inertillä kaasulla.

Tässä tapauksessa, kun yksikkö ei ole esipaineis-tettu, yksikköpaine saadaan aikaan synnytetyllä höyryllä.

Vaimennusyksikön 5 ulostulo 7 on suljettu venttii-lilaitteella, joka on tässä tapauksessa suurinopeuksinen 25 painekalvo 10, joka, kuten seuraavassa yksityiskohtaisemmin selostetaan, rikotaan, niin että vesi saadaan siirtymään vaimennusyksiköstä 5 koteloon 2 siinä esiintyvien räjähdysolosuhteiden perusteella. Hajotin voidaan sijoit-.. taa säiliön 2 sisääntuloon ohjaamaan kuuma painevesipanos 30 koteloon 2 painekalvon 10 revettyä tai haljettua.

Vesipanos syötetään laitetta käytettäessä vaimen-nusyksikköön 5 täyttöaukon 16 kautta ja vesi paineistetaan haluttuun paineeseen, joka on esimerkiksi 500 psi. Sen jälkeen vesi kuumennetaan kuumennuselementillä 9 ha-35 luttuun lämpötilaan, joka on pienempi kuin veden kiehu- 8 890C9 mispiste vaimennusyksikön paineella. Paineen ollessa 500 psi vesi voidaan kuumentaa 232 °C:seen. Ohjauslaite voidaan käyttää lämpötilan ja paineen pitämiseksi oikeilla tasoilla. Paine voidaan saada aikaan puristetulla kaasul-5 la, esimerkiksi ilmalla tai typellä tai vesipanoksen kuu-mennusvaikutuksella tai molempien yhdistelmällä.

Räjähdysolosuhteiden vallitessa kotelossa 2 niiden ilmaisin, esimerkiksi kalvoilmaisin, lähettää signaalin ohjausjärjestelmän kautta kalvon 10 murtamiseksi, niin 10 että kuuma painevesipanos saadaan lähtemään vaimennusyksi-köstä 5 koteloon 2. Koska vesi on sulkimen 2 paineeseen nähden huomattavasti korkeamassa paineessa, veden tullessa koteloon 2 osa siitä muuttuu vesipisaroiksi ja tukahduttaa silmänräpäyksessä syttyvän liekkirintaman ja osa vettä 15 muuttuu leimahdushöyryksi ja vähentää hapen konsentraa-tiota ilmassa, höyrypilvi on suspensiona kotelossa ja estää tämän vuoksi toisen räjähdyksen.

Kun painevesi kuumennetaan, sen lämpötila nousee, joten myös veden nestelämpö nousee. Lämpötilaltaan kor-20 kean, suurpaineisen veden nestelämpö vapautuu alhaisemmissa lämpötiloissa latenttina lämpönä ja muuttaa tietyn määrän nestettä leimahdushöyryksi. Yli 70 % nesteestä voidaan muuttaa höyryksi ilmakehän paineella. Purettaessa vesielementti käyttäytyy normaaliin tapaan ja muodostaa 25 vesipisaroita silmänräpäyksellisen palamisen tukahduttamiseksi. Lisäksi leimahdushöyry laskee hapen konsentraation kotelossa sen tason alapuolelle, joka edistää palamista ja estää uudelleensyttymisen.

Kuuman paineilman alkupanoksen jälkeen tapahtuu 30 yhtäjaksoinen höyrynpoisto käytettävän prosessin höyry-putkesta kalvon 10 haljetessa tai aktivoimalla kiinteä vesisuihkujärjestelmä, joka edistää vaimennusolosuhteiden pitämistä yllä ja estää uudelleensyttymisen kotelossa.

On huomattava, että vaimennussäiliö voidaan yhdis-35 tää kotelon seinämään osalla, jossa on joustava käämi 9 89009 tietyn painon ja reaktion ottamiseksi vastaan kotelosta 2. Kotelon pitämiseksi steriilinä poistopainetulppa voidaan panna kotelon ulostuloaukkoon.

On huomattava, että paineenvaimennussäiliön pois-5 toaika on verrannollinen paineeseen, poistosuuttimen pinta-alaan ja asianomaisen liikkeen pituuteen. Erilaisia suutinrakenteita voidaan käyttää parhaan tehon saamiseksi ja vaimennusyksiköitä voidaan sijoittaa moniin paikkoihin kotelon ympärille parhaan tuloksen saavuttamiseksi.

10 Keksinnön mukainen laite mahdollistavat veden omi naisuuksien tehostamisen muodostamalla ainutlaatuisen yhdistelmän, joka koostuu vaimennus- ja inertiaominaisuuk-sista.

Toinen tärkeä etu on, että yksikön suorittaessa 15 poiston lisätilan tilalle tulee välittömästi leimahdus-höyryä. Tämä saa taas aikaan sellaisen tilan, jossa yksiön poistopaine on melkein vakio. Koska paine on huomattavasti korkeampi kuumaa painevettä kuin inerttiä kaasua, esimerkiksi typpeä käytettäessä, poistonopeus Vx on myös 20 suurempi.

Käytettäessä vain murto-osa ylimääräisestä lämmöstä siirtämään vesi pois säiliöstä jäljellä oleva ylimääräinen lämpö voidaan käyttää muihin tarkoituksiin. Tämä ylimääräinen lämpö tulee ilmakehän paineessa lämpötasa-25 painoon höyryksi muuttuessaan. Höyryksi muuttuessaan se laajenee valtavasti sen nestetilavuuteen verrattuna. Esimerkiksi 1 kg vettä edellyttää 0,001 m3 tilavuutta, kun taas 1 kg höyryä ilmakehän paineessa edellyttää 1,673 m3 tilavuutta. Sen vuoksi höyryllä on nyt alkuperäiseen mää-30 rään 1630 kertaa suurempi tilavuus. Tämä suuri laajeneminen synnyttää hyvin suuren sekundäärisen nopeuden V2. Laajeneminen räjäyttää veden myös hyvin hienoiksi hiukkasiksi, hyvin lähelle molekyylihiukkasia. Näin muodostuu höy-rypilvi, joka pysyy suspensiona ja tukahduttaa räjähdyksen 35 sekä estää tehokkaasti sekundäärisen uudelleenkiteytymi- sen.

ίο 890C9

Ainutlaatuinen yhdistelmä, joka käsittää melkein vakiona pysyvän poistopaineen ja siihen liittyvän sekundäärisen nopeuden V2 tekee mahdolliseksi sen, että vai-mennusyksiköt voidaan suunnitella hyvin alhaisille pai-5 neille - nimittäin 2-10 bariin paineelle - nopeuksien ollessa kuitenkin vielä suurempia kuin enemmän kuormitetuissa yksiköissä.

Koska järjestelmässä käytetään yleisesti saatavana olevaa vaimennusmateriaalia, joka on helppo panna vaimen-10 nussäiliöön, se on tuntuvasti huokeampi kuin nykyiset vaimennus järj estelmät.

Lisäksi, koska vaimennusjärjestelmän painetta voidaan ohjata, se voidaan katkaista helposti siihen liittyvän kotelon tarkastusta tai puhdistusta varten. Lisäksi 15 astian painetta voidaan muuttaa helposti termostaatilla lämpötilaa ohjaamalla. Lisäksi käytetty vaimennusaine on turvallinen, se ei saastuta eikä syövytä eikä ole myöskään myrkyllinen.

Keksinnön mukaisessa laitteessa kuumaa painevesipa-20 nosta purettaessa ja paineen laskiessa leimahdushöyry täyttää välittömästi vaimennusyksikön tilavuuden ja pitää paineen suunnilleen vakiona. Näin ollen vaimennussäiliöitä voidaan tyhjentää melko suurella vakiopaineella, jolloin reagointiaika on huomattavasti lyhyempi. Tavanomaisissa 25 laitteissa vaimennusyksiköt paineistetaan ponnekaasulla.

Kun vaimennussäiliö tyhjennetään, ponnekaasun paine laskee, jolloin se aika, joka tarvitaan purkamaan vaimennus-panos, pitenee. Tämän kompensoimiseen tarvitaan yleensä hyvin suuri paine. Keksinnön mukaiseen laitteeseen ei lii-30 ty kuitenkaan tätä probleemaa, mikä johtuu kompensoivan poistopaineen rakenteellisesta parannuksesta, joka käsittää leimahdushöyryn ja höyryn laajenemisen.

Lisäksi kotelo ei pääse syttymään uudestaan kyllästymisestä, lämmönsiirtointerferenssistä ja hapen vä-35 hentymisestä johtuen.

I: n 890C9 Käsiteltävän materiaalin ominaisuuksista riippuen uudelleensyttyminen voidaan estää kostuttamalla hiukkaset. Tässä tapauksessa lasketaan käyttöparametrit ja suurimman mahdollisen pöly- tai jauhekonsentraation perus-5 teella lasketaan sitten se vesimäärä, joka tarvitaan hiukkasten kosteuspitoisuuden lisäämiseksi sellaisella tasolle, jossa uudelleensyttymistä ei tapahdu. Tämä on erittäin tärkeää hygroskooppisten jauheiden, esimerkiksi kuoritusta maidosta tehdyn maitojauheen ollessa kyseessä.

10 Höyrypilvi ja sumutetut vesihiukkaset muodostavat käytössä kosteussulun pölyhiukkasten väliin uudelleensyt-tymisen estämiseksi.

Lisäksi höyry laskee hapen määrän sellaiselle tasolle, joka ei edistä uudelleensyttymistä. Tällöin käyte-15 tyn höyryn tilavuus on sellainen, että se laskee ilman ja höyryn seoksen noin 14 tilavuusprosentiksi. Seuraava laskelmaa voidaan käyttää määrittämään se vesimäärä, joka on kuumennettava, jotta saadaan vaadittava höyrytilavuus ilmakehän paineessa.

20 Säiliön tilavuus - V

Ilman tilavuutta V varten on ,22V 02 ja 0,78V typpeä.

Jotta saadaan 14 % 02,

14 = 0.22V

100 V+x , jossa x on lisätty kaasu-/höyrytilavuus.

25

Kun tämä yhtälö ratkaistaan, saadaan x = 0,57V.

Tilavuus, jonka 1 Ib höyryä vaatii ilmakehän paineessa, on 26,8 kuutiojalkaa/lb.

Näin ollen tarvittavan höyryn paino on 0.57V 30 26,8 = 0,02 V Ib (T>

Erilaisilla käyttöpaineilla saadaan erilaiset lei-mahdushöyrytilavuudet. Käyttöpaineen ollessa Pc leimahdus-höyryn määrä riippuu nesteen lämmöstä hL käyttöpaineella 35 P0 ja ilmakehän olosuhteista, joita ovat latenttilämpö L = 970,4 Btu/lb ja nestelämpö hL = 180 Btu/lb.

12 8S0C9

Sen vuoksi kuuman paineveden yksikköpainoa varten käytettävänä oleva leimahdushöyryn määrä on h, (käyttöpaine Pr) - 180 970,4 5

Kun edellä esitetty yhtälö (1) yhdistetään, sen veden kokonaispaino (W), joka joudutaan kuumentamaan P0:n käyttöolosuhteisiin, voidaan laskea seuraavasti: 10 W 0.2V x 970.4_ _20.7V_ hL (käyttöpaine PD) -180 (hL (käyttöpaine Pc) - 180), jossa V = säiliön tilavuus kuutiojalkoina, 15 hL = nestelämpö käyttöpaineella P0, W = kuumennettavan veden paino (nauloina), jolloin saadaan haluttu leimahdushöyryn pitoisuus ilmakehän paineella hapen konsentraation vähentämiseksi säiliössä 14 tilavuusprosentiksi.

20 Suojattavia koteloita varten koteloon kiinnitetään normaalisti tietty määrä keksinnön mukaisia vaimennuslai-teyksiköitä etukäteen valittuihin paikkoihin, jolloin saadaan maksimaaliset leviämis- ja räjähdyksenvaimennusomi-naisuudet.

25 Yksiköt voidaan suunnitella niin, että ne tukah duttavat tai sammuttavat rajoitetun silmänräpäyksellisen palamisen käytännöllisesti katsoen kaikkien kaasujen, höyryjen ja pölytyyppien ollessa kyseessä ja niitä voidaan soveltaa erityisesti petrokemian ja kemian teollisuudessa, 30 lääke- ja elintarviketeollisuudessa ja maatalouteen liittyvissä teollisuudessa.

Esimerkki Räjähdyksen tukahduttamista koskeva koestuslaite suunniteltiin kansainvälisen normin ISO 6184 pohjalta.

35 Säiliö oli lieriön muotoinen sen tilavuuden ollessa noin 2,5 m3 ja sivusuhteen 2. Pölynhajotusmekanismi käsitti kaksi ryhmää suihkurenkaita, joissa kummassakin oli 15 13 890C9 suihkureikää, joiden suuttimen halkaisija oli 5 mm. Kummankin suihkurenkaan syöttölähteenä oli 5 litran jauhesäi-liö. Sytyttäminen tapahtui kahdella pyroteknisellä sytyttimellä, joiden kokonaisenergia oli 10 KJ. Sytyttimiä käy-5 tettiin pienjännitelähteestä, ja ohjauslaitteena oli PLC, joka määräsi tietyn viiveen pölyn dispersion jälkeen. Jauhe syötettiin mainituista säiliöistä ja ruiskutettiin laitteen säiliöön. Tietyn ajan kuluttua, joka on yleensä 600 tuhannesosasekuntia, sytyttimet aktivoitiin ja paineen 10 muutokset rekisteröitiin kahdella painemuuttimella.

Ensin suoritettiin vaimentamaton räjähdystesti kuoritusta maidosta valmistetulla jauheella ja kuviossa 6 esitetään graafisesti paine baareina ja tuhannesosasekunt-teina.

15 Kuviossa 6 x-akseli - jokainen aste on 50 tuhanneosasekuntia, y-akseli - jokainen aste on 1 baari, keskiaika - 2000 tuhannesosasekuntia, sytytysaika - 1758,64 tuhannesosasekuntia 20 venttiiliaika - 978,658 tuhannesosasekuntia, maksimipaine - 6,3 baaria.

On huomattava, että alkuvaiheessa paineenlisäys on suhteellisen pieni, mutta tämän jälkeen tulee toinen vaihe, jossa paine nousee nopeammin.

25 Vaimennettua räjähdystä koskeva testi suoritettiin sitten käyttämällä kuumaa painevettä samassa säiliössä seuraavissa olosuhteissa ja myös käyttämällä samaa materiaalia kuin vaimentamattomassa räjähdystestissä.

Paine 9,1 baaria, 30 lämpötila 180 eC, vesimäärä säiliön m3 kohden = 0,65 1/m3, poistohalkaisija * 3", suutintä ei käytetty.

Tältä pohjalta saatu painekäyrä baareina aikaan 35 nähden (tuhannesosasekuntteja) esitetään kuviossa 7.

14 89009

Kuviossa 7 x-akseli - jokainen aste 100 tuhannesosasekuntia, y-akseli - jokainen aste 0,025 baaria, keskiaika - 1750 tuhannesosasekuntia, 5 sytytysaika - 1737,22 tuhannesosasekuntia, venttiiliaika - 949,583 tuhannesosasekuntia. Kuvioista 6 ja 7 voidaan todeta, että maksimipai-ne pienenee keksinnön mukaisella järjestelyllä noin 6,3 baarista noin 0,35 baariin ja vaimentaa näin räjähdyksen. 10 Tähän päästään huokealla, varmasti ja nopeasti sekä käyttämällä sellaista vaimennuslaitetta, joka ei saastuta säiliötä.

Kuviossa 2-5 esitetään keksinnön toisen rakenteen mukainen räjähdyksenvaimennuslaite, joka esitetään käy-15 tössä suihkukuivaimessa 20, jäähdytysalustalla 21, syklo-niryhmässä 22 ja yhdyskanavissa. Laitteessa on säiliöt, tässä tapauksessa pääputkijohdot 25 painevettä varten jokaisen niistä käsittäessä useita toisistaan tietyllä etäisyydellä olevia aukkoja 26, jotka on suljettu - kukin 20 erikseen - venttiililaitteella, esimerkiksi painekalvolla 24, joka murtuu, kun räjähdys tapahtuu kotelossa, kuuman painevesipanoksen päästämiseksi koteloihin. Jokainen pois-toaukko 26 on yhdistetty koteloon 20, 21 tai 22 joustavilla palkeilla 27, jotka ovat ruostumatonta terästä. Jokai-25 sen putkijohdon 25 vesi kuumennetaan sähköllä toimivalla pintakuumentimella 28, jota ohjataan termostaatilla, niin että putkijohdon 25 paineveden lämpötila pysyy halutun suuruisena. Lämpöeritys 29 (vain osa siitä esitetään piirustuksissa) on järjestetty jokaista putkijohtoa 25 ja 30 poistoaukkoja 26 varten. Paineistetut vaimennussäiliöt voidaan järjestää ainakin halkaisijaltaan suurempia ren-gasputkijohtoja varten, niin että saadaan lisää säiliö-tilavuutta. Paineistettua rengasputkijohtoa voidaan käyttää myös ilman säiliötä täyttämällä putki vain osittain 35 vedellä ja jättämällä tilaa laajennettua vettä varten ja ylätilaa leimahdushöyryä varten.

is 89009

Eräs etu rengasputkijohdon käyttämisestä sopivalla tavalla muotoiltuja koteloita kuten kuivainta 20 ja syklo-neita 22 varten on, että se pystyy kestämään helposti pai-neveden poistotyönnön poistotoiminnon aikana.

5 Sähkökuumennuslaitteella lämpötilaa voidaan ohjata helpommin ja tehokkaammin, ja se pitää lämpötilan tasaisena, mikä varmistaa tasapainotetun poistotoiminnon. Lisäksi putkijohtoyksiköt - sekä renkaan muotoiset että suorat osat - voidaan valmistaa helposti niin, että ne soveltuvat 10 kaikkiin käyttötarkoituksiin.

On huomattava, että poiston helpottamiseksi sekä ylätilan ja paineen pitämiseksi yllä jokainen vaimennus-yksikön poistoaukko - sekä säiliön että putkijohdon ollessa kysymyksessä - on järjestetty muodostamaan täytetty 15 jalka säiliön ja koteloon liittyvän poistoaukon väliin.

Kuvio 6 esittää graafisesti keksinnön mukaista kal-voyksikköä 40, jota voidaan käyttää edellä selostetussa räjähdyksenvaimennuslaitteessa. Kalvoyksikkö 40 käsittää kaksi murtuvaa kalvoa 41, 42, jotka ovat erillään toisis-20 taan, jolloin niiden väliin jää painetila 43, joka paineistetaan ilma- tai kaasusäiliöstä 50 tuloaukon 44 kautta. Ulompaan kalvoon 41 kohdistuu sen putkijohdon paine P2, johon yksikkö on asennettu, ja sisempään kalvoon 42 kohdistuu taas kotelossa oleva paine P2, joka on yleensä, mut-25 ta ei välttämättä ilmakehän paine.

Tilassa 43 oleva tasapaine P3 (200 psi) tekee mahdolliseksi sen, että 300 psi:n kalvo pystyy kestämään poistoyksikön suuremman paineen, joka on esimerkiksi 400 psi. Kun räjähdys tapahtuu kotelossa, tilan 43 paine 30 vapautetaan esimerkiksi solenoidilla 51, joka tekee mahdolliseksi sen, että räjähdyksenvaimennussäiliön 50 suurempi paine särkee molemmat kalvot 41, 42 ja suorittaa poiston koteloon. Ilmansyöttö säiliöstä 50 tilaan 43 on suljettu poiston aikana, jolloin ilmaa ei pääse poistumaan 35 koteloon.

16 890G9

Kun kysymyksessä on kuviossa 8 esitetty kalvo, tyhjennysaika tilan 43 sisäisen paineen laskemiseksi on se aika, joka tarvitaan vähentämään sisäinen paine 200 psi:stä 100 psi:ksi. Tässä vaiheessa poistoyksikön paine 5 vastaa kalvon murtumispainetta, joka on 300 psi, ja kalvot alkavat joustaa. Tuhannesosasekunteina mitattu tyhjennysaika riippuu tyhjennettävästä tilavuudesta ja vastaa tässä tapauksessa sitä aikaa, joka tarvitaan laskemaan tilan 63 paine 200 psi:stä 100 psi:hin.

10 Paineenkalvoyksiköt voidaan tiivistää ja paine voi daan vapauttaa sähkönallilla, solenoidiventtiilillä tai vastaavalla.

Tilan 43 tilavuus pidetään mieluimmin miniminä, niin että nopea reagointi saadaan helpommin. Tila 43 on 15 mieluimmin täytetty ainakin osittain sisäosalla, joka vähentää huomattavasti ilmatilan tilavuutta, joten se arvioitu aika, joka tarvitaan ilman tyhjentämiseksi aktivoin-tipaineeksi, lyhenee tuntuvasti. Esimerkiksi 340 cm3 tilavuudessa, joka on pienennetty 15 cm3:ksi sisäosaa käyttä-20 mällä, arvioitu tyhjennysaika laskee 16 tuhannesosasekun-nista noin 2 tuhannesosasekunniksi. Näin ollen kalvot murtuvat melkein silmänräpäyksessä, jolloin räjähdys voidaan tukahduttaa erittäin nopeasti. Sisäosa voi olla tavanomaista veteen liukenevaa materiaalia. Sisäosa vähentää 25 myös osaltaan lämpöhäviötä, koska se toimii eristyssulku-na.

Kalvojen välinen tila 43 voidaan täyttää vaihtoehtoisesti kokoonpuristumattomalla nesteellä, esimerkiksi vedellä. Vesi voidaan paineistaa ilman ja kaasun seoksel-30 la tehokkaasti 200 psithin, jolloin ohjaava paine säilyy. Räjähdystilanteessa aktivoidaan solenoidi, joka yhdistää tilan 43 ulkoilmaan. Veden paine loppuu välittömästi ja siihen kohdistuu paljon suurempi säiliön paine, joka on 400 psi, samoin kuin ulkoilmaan yhteydessä olevaan pois-35 toaukkoonkin. Näin ollen molemmat kalvot repeävät samanaikaisesti .

I, 890C9

On huomattava, että edellä selostetuilla kalvoilla on laajaa käyttöä myös muilla aloilla eikä ainoastaan räjähdyksen valmentajina tai tulipalon sammuttajina, joten keksintö el ole rajoitettu näihin räjähdyksenvaimennusjär-5 jestelmän kalvoihin. Keksintö koskee myös varsinaisia ohjaavan paineen kalvoja.

Kuumaa palnevettä käyttävää järjestelmää voidaan rajattujen silmänräpäyksellisten tulipalojen räjähdyksen-vaimennustoiminnon lisäksi käyttää myös tulipalojen sam-10 muttamlseen; näistä voidaan mainita tulenarkoihin nesteisiin tai kaasuihin liittyvät tulipalot, pintapalot, jotka liittyvät tulenarkoihin kiinteisiin aineisiin ja syvälle pinnan alle tunkeutuneet tulipalot pintamateriaalin ollessa tällöin rae- tai kuitumateriaalia.

15 Kuvio 9 esittää tyypillistä palosammutuslaitetta, jossa on kaksi säiliötä 80, jotka on yhdistetty jakoput-kistoon 81, jossa on poikittaisosat, jotka päättyvät suuttimiin tai annostimiin 82. Eristetyt säiliöt 80 täytetään vedellä, joka kuumennetaan ilmakehän lämpötilaa 20 korkeampaan lämpötilaan haluttuun paineeseen ja lämpötilaan sähkökuumennuselementeillä 83. Paineistettua, kuumaa vettä lasketaan pois säiliöistä 80 venttiilien 85, 86 kautta.

Kuviot 10 ja 11 esittävät erästä vaihtoehtoista 25 palonsammutuslaitetta. Tässä tapauksessa säiliö on muodostettu putkena 90. Putken 90 alapuolelle on kiinnitetty poikittaisosat 92, joiden päissä on suuttimet tai annos-timet 93. Putki 90 kuumennetaan haluttua painetta ja lämpötilaa vastaavaksi sähkökuumennuselementillä 95, joka on 30 kierretty spilaariksi putken ulkopintaan. Putki on myös eristetty lämpöhäviön eliminoimiseksi. Kuuma painevesi saadaan tulemaan ulos putkesta 90 käyttämällä laukaisu-venttiilejä 96, esimerkiksi solenoidiventtiilejä, jotka on sijoitettu putken alapintaan, kummankin poikittaisosan 92 35 käsittäessä yhden tällaisen laukaisuventtiilin 96, kuten 18 890C9 nimenomaan kuviosta 11 käy ilmi. Tulipalo ilmaistaan sopivilla ilmaisimilla, jotka pystyvät ilmaisemaan kuumuutta, liekkejä, savuja, palavaa höyryä ynnä muuta. Kuuman paine-veden vapautumisnopeus ja -määrä riippuvat kulloinkin käy-5 tettävästä sovellutuksesta. Tulipaloilmaisun tapahtuessa venttiilit avautuvat ja lähettävät kuuman painevesipanok-sen sille alueelle, jossa suuttimet tai annostimet ovat. Kun kuuma painevesi syötetään tietylle alueelle, jonka paine on suurempi kuin mainitun alueen paine, osa vedestä 10 muodostaa höyryä ja osa vedestä poistuu höyrynä. Vesipisarat ja höyry estävät hiukkasten lämmönsiirron ja mahdollisen kemiallisen reaktion polttoaineen ja hapen välillä. Vesipisarat ja höyry sammuttavat myös tulipalon keittämällä ja/tai laimentamalla tai vähentämällä happea.

15 Kun ilmaa käytetään esipaineistamiseen, alkupanok sen paine voidaan laskea, niin että saadaan aikaan lämpötilan nousu, joka aiheuttaa suljetussa tilassa vastaavan paineenlisäyksen. Tämä koskee vaimennusyksiköitä ja paine-erokalvoa. Vaimennusyksiköiden esipaineistaminen on tie-20 tyissä sovellutuksissa vapaaehtoista ja yksikön synnyt tämää leimahdushöyryä voidaan myös käyttää.

On huomattava, että erilaisia lisäkemikaaleja voidaan lisätä kuumaan painevesipanokseen, niin että räjähdysten vaimentamisessa ja/tai tulipalojen sammuttamisessa 25 päästään haluttuihin tuloksiin.

Claims (12)

19 8 9 O C 9

1. Laite tulipalon tai räjähdyksen tukahduttamiseksi, sammuttamiseksi tai estämiseksi tietyllä alueella, 5 tunnettu siitä, että laitteessa on säiliölaite (5, 25, 80, 90) painevettä varten ja kuumennuslaite (9, 28, 83, 95) säiliölaitteessa olevan veden kuumentamiseksi lisäämättä vettä säiliölaitteeseen, säiliölaitteen (5, 25, 80, 90) käsittäessä poistolaitteen (7, 26), jonka kautta 10 kuumaa painevettä poistetaan, ja venttiililaitteen (10, 24, 40, 86, 96) poistolaitteen (7, 26) sulkemiseksi, venttiililaitteen (10, 24, 40, 86, 96) avautuessa alueella tapahtuvan tulipalon tai räjähdyksen vaikutuksesta johtamaan kuumaa painevettä säiliölaitteesta tälle alueelle 15 paineella, joka on suurempi kuin alueen paine, jolloin osa vedestä muodostaa höyrypilven, kun se johdetaan alueelle, ja osa vedestä leimahtaa höyryksi tullessaan pienemmän paineen alueelle.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite räjähdyksen 20 tukahduttamiseksi, tunnettu siitä, että mainittu alue on kotelo (2, 20, 21, 22), jolloin säiliölaite (5, 25. käsittää tähän koteloon (2, 20, 21, 22) johtavan poistolaitteen (26), ja jolloin osa vettä muodostaa pieniä pisaroita, kun se kehittyvän liekkirintaman tukahduttami-25 seksi johdetaan koteloon (2, 20, 21, 22), ja osa vettä leimahtaa höyryksi tullessaan koteloon (2, 20, 21, 22), jossa on pienempi paine, höyryn ja höyrypilven pienentäessä hapen konsentraatiota ja estäessä hiukkasten lämmönsiirron kotelossa uudelleensyttymisen ehkäisemiseksi.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen laite, tun nettu siitä, että säiliölaite (5, 25) käsittää putki-johdon (25), jossa on koteloon (2, 20, 21, 22) johtava poistolaite (26), jolloin putkijohto (25) toisessa tapauksessa käsittää edullisesti kiertojohdon (25), joka ulottuu 35 oleellisesti kotelon (2, 22) ympäri ja jossa on useita 20 8 9 0 0 9 erillisiä koteloon (20, 22) johtavia poistolaitteita (26), ja jolloin putkijohto (25) toisessa tapauksessa käsittää edullisesti osan, joka ulottuu ainakin osaa koteloa (21) pitkin ja jossa on useita erillisiä koteloon (21) johtavia 5 poistolaitteita (26).

4. Jonkin patenttivaatimuksen 2-5 mukainen laite, tunnettu siitä, että kuumennuslaite (91, 28, 83, 95) käsittää laitteen (28) putken (25) kuumentamiseksi kuumennuslaitteen ollessa edullisesti höyry- tai sähkökuu- 10 mennin tai kuumailmakuivain.

5. Patenttivaatimuksen 2 mukainen laite, tunnettu siitä, että säiliölaite käsittää paineistetun vaimennussäiliön (5) ja että kuumennuslaite (91, 28, 83, 95) käsittää tässä tapauksessa mieluimmin sähkökäyttöisen 15 kuumennuselementin (9) tai kuumennuskierukan, jonka kautta höyry ohjataan niin, että se kuumentaa paineistetussa vai-mennussäiliössä (5) olevan veden.

6. Jonkin patenttivaatimuksen 2-5 mukainen laite, tunnettu siitä, että poistoventtiililaite käsittää 20 kalvolaitteen (10, 24, 40) kalvon ollessa mieluimmin pai-ne-erokalvo (24, 40), jossa on kaksi erillistä kalvoa (41, 42), jotka rajaavat väliinsä painetilan (43), mainitun tilan (43) paineen vapautuessa, niin että kalvot (41, 42) repeävät etukäteen säädettyjen olosuhteiden perusteella ja 25 mainitussa tilassa olevan paine-eron vapautuessa mieluimmin venttiilin (51) aktivoituessa kalvoon liittyvässä kotelossa esiintyvän räjähdystilan vaikutuksesta.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen laite, tunnettu siitä, että siinä on laite kalvojen välisen 30 ilmatilan (43) minimoimiseksi mainitun tilan (43) ollessa toisessa tapauksessa edullisesti paineistettu kokoonpuris-tumattomalla nesteellä, esimerkiksi vedellä tai korkean kiehumispisteen omaavalla inertillä nesteellä kuten glykolilla, ja että toisessa tapauksessa mainittu tila (43) on 35 täytetty osittain sisäosalla, joka irtoaa kalvoista niiden l 2i 890C9 särkyessä ja joka on mieluimmin inerttiä, mieluimmin vesiliukoista materiaalia.

8. Patenttivaatimuksen 6 tai 7 mukainen laite, tunnettu siitä, että se käsittää laitteen, joka 5 ilmaisee räjähdystilan kotelossa esimerkiksi kalvopaineil-maisimen, ja ohjauslaitteen paine-erokalvon (40) särkemiseksi, niin että kuumaa painevettä oleva panos saadaan vapautumaan koteloon räjähdystilan ilmaisimen aktivoinnin perusteella.

9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tun nettu siitä, että se on tarkoitettu tulipalon sammuttamiseen tietyllä alueella ja käsittää säiliölaitteen (80, 90) painevettä varten ja kuumennuslaitteen (83, 95) veden kuumentamiseksi, säiliölaitteen (80, 90) käsittäessä 15 poistolaitteen, joka on suljettu venttiililaitteella (85, 86, 96), joka avautuu tulipalon sattuessa mainitulla alueella, kuuman paineveden syöttämiseksi tälle alueelle sellaisella paineella, joka on suurempi kuin tämän alueen paine, osan vedestä muodostuessa pieniksi pisaroiksi mai-20 nitulle alueelle tullessaan ja osan vedestä muodostuessa höyryksi pienemmän paineen alueelle tullessaan tulipalon sammuttamiseksi tai estämiseksi höyrypilven jäädessä paikalleen uudelleensyttymisen estämiseksi.

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen laite, t u n -25 n e t t u siitä, että säiliölaite käsittää paineistetun vaimennussäiliön (83), jossa on kuumaa painevettä ja pois-tolaite kuuman paineveden syöttämiseksi alueelle, poisto-laitteen ollessa suljettu venttiililaitteella (85, 86), edullisesti solenoidiventtiilillä, joka avautuu tulipalon 30 syttyessä mainitulla alueella.

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen laite, tunnettu siitä, että poistolaite käsittää putkijohdon (81, 92), joka suuntautuu alueen tai ainakin sen osan ympäri ja käsittää useita alueelle tulevia poistoaukkoja 35 (82, 93). 22 8 9 O C 9

12. Patenttivaatimuksen 9 mukainen laite, tunnettu siitä, että säiliössä on putkijohto (90), jossa on useita mainitulle alueelle tulevia poistoaukkoja (93), kuumennuslaitteen käsittäessä höyry- tai sähkökuumentimen 5 (95) tai kuumailmakuivaimen. i 23 890C9