JP2000126323A - 爆発負荷軽減弁 - Google Patents

爆発負荷軽減弁

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 爆発負荷軽減弁が火炎フロントによって通過
されることを確実に阻止し、弁の通流を最適化し、さら
に弁を機械的な損傷から保護する。 【解決手段】 クランクケース壁３に挿入可能な弁座１
と、該弁座と協働する、ばね負荷された閉鎖プレート４
と、当該弁を通って延びるガス路に組み込まれた、小さ
な圧力抵抗を有する少なくとも１つの火炎バリヤ９とが
設けられており、該火炎バリヤが、有利にはガスの通流
方向に対して直交する横方向で上下に積層された複数の
薄板ストリップ１０から成っており、該薄板ストリップ
が、有利にはその幅の少なくとも一部にわたって不規則
的な波形成形部を備えており、さらにガス路に少なくと
も１つの別の通過壁１１が設けられており、該別の通過
壁１１がエクスパンデッドメタルから製造されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、閉じられた室、特
に燃焼機関のクランクケースに用いられる、爆発時の負
荷を軽減するための爆発負荷軽減弁（Ｅｘｐｌｏｓｉｏ
ｎｓ−Ｅｎｔｌａｓｔｕｎｇｓｖｅｎｔｉｌ）であっ
て、保護されるべき室を仕切る仕切り壁に挿入可能な弁
座と、該弁座と協働する、ばね負荷された閉鎖プレート
と、当該弁を通って延びるガス路に組み込まれた、小さ
な圧力抵抗を有する少なくとも１つの火炎バリヤとが設
けられており、該火炎バリヤが、有利にはガスの通流方
向に対して直交する横方向で上下に積層された複数の薄
板ストリップから成っており、該薄板ストリップが、有
利にはその幅の少なくとも一部にわたって不規則的な波
形成形部を備えており、さらにガス路に少なくとも１つ
の別の通過壁が設けられている形式のものに関する。
【０００２】
【従来の技術】このような形式の爆発負荷軽減弁はドイ
ツ連邦共和国特許第１１２６６７６号明細書および英国
特許第２０１７２６９号明細書に記載されている。上記
ドイツ連邦共和国特許明細書および英国特許明細書に記
載された負荷軽減弁では、相前後して配置された２つの
火炎バリヤが設けられている。上記英国特許明細書に
は、薄板リングパッケージと、後置された金属格子編成
品層との組合せが開示されている。しかし、機械的な安
定性を高める構造およびまたは流れ特性に与える影響に
ついては全く言及されていない。
【０００３】オーストリア国特許第３１１１２９号明細
書には、一層単純な弁が記載されている。この弁は極め
て小さな通過抵抗を有しており、この場合、蒸発可能な
物質を供給することなしに、冷却リブのように作用する
薄板ストリップによって十分な熱吸収能力が得られ、こ
のような熱吸収能力により、火炎が弁を通過してしまう
ことが阻止される。他方では、薄板ストリップがほぼ平
行に配置されていることにより、流れ抵抗は許容し得な
いほどには増大されておらず、ガスは直線的に流出する
ことができるので、弁により保護された室内での正圧を
容易に減少させることができる。このような爆発負荷軽
減弁のための使用分野としては、閉じられた室の保護、
たとえば２サイクルのディーゼル機関および４サイクル
のディーゼル機関のクランクケース、ガスタンク、大型
の導管、および爆発性物質が内蔵される室または易着火
性のガスが発生し得る室の保護が特に重要である。その
場合、前記負荷軽減弁を複数個並列にまたは直列に設け
ることもできる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、冒頭
で述べた形式の爆発負荷軽減弁を改良して、爆発負荷軽
減弁が火炎フロントによって通過されることがいかなる
場合でも、かつ全ての使用分野についても確実に阻止さ
れ、弁の通流が最適化され、さらに弁が機械的な損傷か
ら保護されるような爆発負荷軽減弁を提供することであ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の構成では、前記別の通過壁がエクスパンデッ
ドメタル（エキスパンドメタルとも呼ばれる）から製造
されているようにした。
【０００６】
【発明の効果】この材料は、流れ特性にコントロール可
能な影響を与えることを可能にする。この場合、所望の
影響に応じてエクスパンデッドメタルのひし形の目の形
状および位置、ならびにウエブの配向を選択することが
できる。相応する均一な渦流形成によって、流れ抵抗の
過度に大きな増大なしに火炎バリヤの冷却能力が最適に
利用される。エクスパンデッドメタルから成る別の通過
壁によって流れの均一化が得られると共に、場合によっ
て生じる火炎フロントの形状も変えられ、この場合、狭
い境界領域内でピークが生じるのではなく、より大きな
領域にわたって分配が行われるようになるので、火炎バ
リヤの熱吸収能力は一層良好に利用され、しかも局部的
な過負荷は生じ得ない。また、これによって弁を通る火
炎フロントの通過時間も高められる。これにより、いか
なる火炎の弁通過も確実に阻止される。したがって、本
発明による爆発負荷軽減弁を用いて保護されたディーゼ
ル機関またはガス機関は、爆発の危険にさらされた区域
でも使用されることができ、かつ／または屋根を介して
圧力と火炎を手間をかけて排出することがもはや不要と
なり、作業室内への危険のない圧力負荷軽減もしくは放
圧が可能となる。他方では、通過壁が弁構造に、より多
くの機械的な強度を与え、これにより、繰り返される爆
発も、機能を損なう変形なしに克服され得る。この場
合、この爆発負荷軽減弁は十分に有効でかつ使用できる
状態に維持される。このことは、経済的に極めて重要で
ある。なぜならば、大多数の船舶が現在では冗長なく形
成され、唯一つの機関の故障が致命的な結果を招く恐れ
があるからである。
【０００７】少なくとも１つの通過壁が第１の、つまり
最初の火炎バリヤのすぐ手前に配置されていると、火炎
バリヤの冷却能力の改善された利用のための流れの影響
の効果が明瞭に現れる。
【０００８】他方において、本発明の別の有利な構成で
は、少なくとも１つの通過壁が、最後の火炎バリヤのす
ぐ背後に配置されている。
【０００９】本発明のさらに別の有利な構成では、少な
くとも１つの火炎バリヤと１つの通過壁とが、弁座の背
後に配置されている。これにより、第１の圧力ピークは
まず弁の閉鎖プレートによって受け止められ、それから
第１の火炎バリヤおよび／または通過壁に衝突する。こ
れにより、第１の火炎バリヤおよび／または通過壁は損
傷に対して一層良好に保護されている。
【００１０】ガス流が爆発負荷軽減弁から流出した後
に、方向付けられたガス流を得るためには、通過壁がエ
クスパンデッドメタルから製造されており、このエクス
パンデッドメタルのウェブが、爆発負荷軽減弁から流出
するガス流が、保護されるべき室の仕切り壁へ方向付け
られるように角度調整されていると有利である。これに
よって、狭められた状況でも操作員の危険性が、十分に
かつ大きな手間なしに阻止されている。
【００１１】本発明のさらに別の有利な構成では、構造
的な単純化、重量節約および所要スペースの低減の利点
と共に、爆発負荷軽減弁は最後の火炎バリヤの背後で
は、流出するガス流のためのいかなる変向装置をも有し
ていない。他方において、所定のスペースが提供されて
いる場合には、爆発負荷軽減弁が、より大きく寸法設定
されていてよく、これによってより確実に機能すること
ができ、かつ／またはより高い爆発圧力のために適して
いてよい。
【００１２】本発明のさらに別の有利な構成では、少な
くとも１つの火炎バリヤが環状に形成されていて、ほぼ
３６０°にわたる通流を可能にしており、少なくとも１
つの付加的な通過壁が、少なくとも１つの火炎バリヤの
外周面または内周面に環状に設けられている。この構成
は均一化効果の有効性を高めると共に、火炎バリヤおよ
び別の通過壁の、単位面積当たりの負荷をできるだけ小
さくすることを可能にする。
【００１３】重量および寸法の有利な最適化ならびに経
済的な製造を達成するためには、少なくとも１つの火炎
バリヤがアルミニウムまたはステンレス帯鋼から製造さ
れていると有利である。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面につき詳しく説明する。
【００１５】図１に示した爆発負荷軽減弁は特に船用機
関ならびに発電プラントのためのディーゼル機関および
ガス機関のために適した構成である。この爆発負荷軽減
弁は、特にガス爆発およびオイルミスト爆発の発生時に
機関またはプラントの損傷を回避するために、クランク
ケース壁またはプラント壁に組み込まれる。この爆発負
荷軽減弁は環状の弁座１を有しており、この弁座１はね
じ２またはこれに類するものによって、クランクケース
壁３の開口部に外側で固定されている。弁座１は閉鎖プ
レート４と協働する。この閉鎖プレート４は、有利には
ほぼ円錐形に巻成された圧縮コイルばね５により負荷さ
れている。さらに、弁座１には、閉鎖プレート４を同心
的に取り囲むようにして複数の植込みボルト６がねじ込
まれており、これらの植込みボルト６は、クランクケー
ス壁３へ向かって曲げられた縁範囲を備えた、カバー薄
板として形成されたキャッチャ７を弁座１から間隔をお
いて保持している。それと同時に、植込みボルト６は閉
鎖プレート４を側方で案内するためにも働く。このキャ
ッチャ７には、圧縮コイルばね５も支持されている。弁
座１に設けられた溝に嵌め込まれたシールリング８は、
閉鎖された位置における密な閉鎖を保証している。
【００１６】この負荷軽減弁は、有利には流れ方向で見
て弁座１およびその閉鎖プレート４の背後に、公知の形
式で、たとえば植込みボルト６を同心的に取り囲むよう
に配置された少なくとも１つの火炎バリヤ９を備えてい
る。この火炎バリヤ９は弁座１の開口を通って延びるガ
ス路内に取り付けられている。火炎バリヤ９は有利には
互いに上下に積層された複数の薄板ストリップ１０から
成っている。これらの薄板ストリップ１０はその幅の一
部にわたって、有利には弁の中心に面した側で波形に形
成されていて、弁座１とキャッチャ７との間にルーズに
緊締されている。波形成形部は有利には薄板ストリップ
１０の幅のほぼ半分にわたって延びており、波形成形部
の高さは薄板ストリップ１０の内縁部から半径方向外側
に向かって連続的に減少している。場合によっては、波
形成形されていない平坦な薄板ストリップを、波形形成
された薄板ストリップ１０の間に挿入することもでき
る。
【００１７】図１の実施例では、火炎バリヤ９のすぐ手
前に、有利には複数の火炎バリヤが連続したシリーズの
形で設けられている場合には第１の火炎バリヤの手前
に、火炎バリヤ９に対して付加的に少なくとも１つの別
の通過壁１１が組み込まれている。この通過壁１１は火
炎バリヤ９と同様に同じく有利には弁座１およびその閉
鎖プレート４に続いて、自体公知のエクスパンデッドメ
タルから製造されている。エクスパンデッドメタルのウ
ェブおよび通過開口は、必要に応じて形成され得る。こ
れにより、使用事例では弁のその都度のジオメトリに合
わせて爆発ガスのより均一な圧力特性および流れ特性が
生ぜしめられ、火炎フロントもしくは火炎面が減速され
るので、火炎バリヤ９の通過にも一層長い時間がかか
り、したがってガスが一層良好に冷却し得るようにな
る。さらに、通過壁１１は弁構造に、より大きな機械的
な安定性を与える。このことにより、安全に対する要求
が同じである場合には、より小さな構成寸法を実現する
ことができ、しかも爆発が直ちに弁の損傷を招くことは
ない。すなわち、弁は機能し得る状態に維持される。
【００１８】クランクケース内で爆発が生じると、この
ときに生じる圧力上昇により閉鎖プレート４が弁座１か
ら圧縮コイルばね５の力に抗して持ち上げられて、キャ
ッチャ７にまで運動させられる。このことにより、弁の
通過開口が開放されているので、爆発ガスは弁座１と、
通過壁１１と火炎バリヤ９とを通って外部へ流出するこ
とができ、これによってクランクケース内では迅速な減
圧が行われる。通過壁１１はガスの減速と、弁の全周に
わたる圧力分布および流れの均一化とを生ぜしめるの
で、局部的な過剰圧力ピークは発生し得ない。火炎バリ
ヤ９は消炎を行うと同時に、火炎バリヤ９に沿って（通
過壁１１の作用により比較的ゆっくりと）流れるガス
と、外方に向かって拡大する流れ横断面とに基づき、負
荷軽減弁を通る火炎の流出を阻止する。キャッチャ７
の、クランクケースに向かって曲げられた縁部によっ
て、冷却されたガスは機関へ向かって変向されるので、
操作員の危険は最小限に抑えられている。
【００１９】図２に示した実施例は、火炎バリヤ９のす
ぐ手前に配置された通過壁１１の他に別の通過壁１２を
有している。この別の通過壁１２は火炎バリヤ９のすぐ
背後に、場合によっては複数の火炎バリヤから成るシリ
ーズの最後の火炎バリヤのすぐ背後に挿入されている。
内側の通過壁１１は有利には火炎バリヤ９の薄板ストリ
ップ１０と同様に弁座１とキャッチャ７との間に緊締さ
れているのに対して、外側の通過壁１２のためには複数
の固定手段が可能となる。
【００２０】図２の左側に示した固定形式では、弁座１
が半径方向外側に向かって突出した区分３ａを有してお
り、通過壁１２はこの区分３ａとキャッチャ７との間に
緊締されている。図２の右側には別の固定形式が図示さ
れており、この場合には火炎バリヤ９および両方の通過
壁１１，１２が、縁曲げされた外側縁と内側縁とを備え
た薄板リング１３，１３ａによって、一緒に取り扱い可
能な、フィルタカートリッジに似た１つのパッケージに
まとめられる。このパッケージは単一品として交換され
得る。このパッケージは全体で弁座１とキャッチャ７と
の間に緊締によって保持される。
【００２１】図３には、エクスパンデッドメタルから成
る唯一つの通過壁１２が火炎バリヤ９の背後に図示され
ているが、ただし通過壁１２の固定形式については詳し
く説明しない。この通過壁１２のウエブ１２ａは火炎バ
リヤ９の薄板ストリップ１０に対して、つまり流出する
ガス流に対して、このガスがプラントに向かって変向さ
れるように角度調整されている。これにより、その他の
いかなる変向装置をも回避することができ、特にキャッ
チャ７の、機関またはプラントに向かって曲げられた縁
部を回避することができる。キャッチャ７はこの場合に
は外縁部で平坦に形成されていて、しかもキャッチャ７
の直径は最大でも、通過壁１２を含めた火炎バリヤ９の
直径と同じ大きさに形成されているだけでよい。これに
より、弁座１ひいては火炎バリヤ９の寸法が同じである
場合に、この弁が僅かなスペースしか必要としないか、
もしくは所定のスペースが与えられている場合に弁座１
が、より大きな直径を有してよい。
【００２２】通過壁１１，１２ならびに火炎バリヤ９は
有利には良熱伝導性でかつ好ましくは比較的軽量の材
料、たとえばアルミニウムまたはステンレス帯鋼から製
作されている。少なくとも１つの通過壁１１，１２によ
って弁構造が補強されることに基づき、材料が軽量であ
るにもかかわらず機械的強度の損失を懸念する必要はな
い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による爆発負荷軽減弁の軸方向の中心断
面図である。
【図２】本発明の別の実施例による爆発負荷軽減弁の軸
方向の中心断面図である。
【図３】本発明のさらに別の実施例による爆発負荷軽減
弁の軸方向の中心断面図である。
【符号の説明】
１ 弁座、 ２ ねじ、 ３ クランクケース壁、 ３
ａ 区分、 ４ 閉鎖プレート、 ５ 圧縮コイルば
ね、 ６ 植込みボルト、 ７ キャッチャ、８ シー
ルリング、 ９ 火炎バリヤ、 １０ 薄板ストリッ
プ、 １１，１２通過壁、 １２ａ ウエブ、 １３，
１３ａ 薄板リング

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 閉じられた室に用いられる、爆発時の負
    荷を軽減するための爆発負荷軽減弁であって、保護され
    るべき室を仕切る仕切り壁（３）に挿入可能な弁座
    （１）と、該弁座（１）と協働する、ばね負荷された閉
    鎖プレート（４）と、当該弁を通って延びるガス路に組
    み込まれた、小さな圧力抵抗を有する少なくとも１つの
    火炎バリヤ（９）とが設けられており、該火炎バリヤ
    （９）が、有利にはガスの通流方向に対して直交する横
    方向で上下に積層された複数の薄板ストリップから成っ
    ており、該薄板ストリップが、有利にはその幅の少なく
    とも一部にわたって不規則的な波形成形部を備えてお
    り、さらにガス路に少なくとも１つの別の通過壁（１
    １，１２）が設けられている形式のものにおいて、前記
    別の通過壁（１１，１２）がエクスパンデッドメタルか
    ら製造されていることを特徴とする、閉じられた室に用
    いられる爆発負荷軽減弁。
  2. 【請求項２】 少なくとも１つの通過壁（１１）が、第
    １の火炎バリヤ（９）のすぐ手前に配置されている、請
    求項１記載の爆発負荷軽減弁。
  3. 【請求項３】 少なくとも１つの通過壁（１２）が、最
    後の火炎バリヤ（９）のすぐ背後に配置されている、請
    求項１または２記載の爆発負荷軽減弁。
  4. 【請求項４】 少なくとも１つの火炎バリヤ（９）と通
    過壁（１１，１２）とが、弁座（１）の背後に配置され
    ている、請求項１から３までのいずれか１項記載の爆発
    負荷軽減弁。
  5. 【請求項５】 当該爆発負荷軽減弁から流出するガス流
    が、保護されるべき室の仕切り壁（３）へ向けられるよ
    うに、最も外側の通過壁（１２）のウエブ（１２ａ）が
    角度調整されている、請求項３または４記載の爆発負荷
    軽減弁。
  6. 【請求項６】 当該爆発負荷軽減弁が、最後の火炎バリ
    ヤ（９）と通過壁（１２）との背後では、流出するガス
    流のためのいかなる変向装置をも有していない、請求項
    ５記載の爆発負荷軽減弁。
  7. 【請求項７】 少なくとも１つの火炎バリヤ（９）が環
    状に形成されていて、ほぼ３６０°にわたる通流を可能
    にしており、少なくとも１つの付加的な通過壁（１１，
    １２）が、前記環状の火炎バリヤ（９）の外周面または
    内周面に環状に設けられている、請求項１から６までの
    いずれか１項記載の爆発負荷軽減弁。
  8. 【請求項８】 少なくとも１つの火炎バリヤ（９）が、
    アルミニウムまたはステンレス帯鋼から製造されてい
    る、請求項１から７までのいずれか１項記載の爆発負荷
    軽減弁。
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