JP4693240B2 - 火炎防止装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、火炎防止装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
火炎防止装置は、周囲の爆発性雰囲気が内部爆発によって着火されないように、この内部爆発を停止させ、または、システム内において安全に扱わなければならない内部爆発性雰囲気が外部燃焼若しくは外部爆発によって着火されることを防止するために使用される。
【０００３】
大半の場合において、空気流がプラントや機械類を通過する必要がある。あるプラントや機械類は、内部着火源を有しており、ガスや蒸気が流れと共に運ばれる状態に至った場合に、内部爆発を生じさせることが可能である。ある場合には、潜在的に爆発可能な濃度のガスや蒸気を外部から摂取する危険性がある。他の場合において、可燃物質が、例えば、真空下で吸引されているときには、潜在的に爆発可能な雰囲気がプロセスの一部として存在する可能性がある。このような適用例において、内部爆発を回避するために、複数の火炎防止装置が複数のパイプラインに設けられている。これらを、ライン端末型火炎防止装置という。
【０００４】
多くのプラントや機械類は、密閉型に設計されており、そこにおいては、潜在的に爆発性の雰囲気が内部において通常用いられている。これらの適用例に用いられたプラントや機械類は、これらそのものは内部着火源を有しないように設計されている。このようなタイプのプラントや機械類の多くは、外気への通気を必要とする。このような場合には、外部燃焼や外部爆発がプラントや機械類内に逆火することを防止するために、通常は、複数の通気ラインの端部に火炎防止装置を取り付ける。このようなタイプの火炎防止装置を、インライン型火炎防止装置という。
【０００５】
上述した適用例の何れにおいても、潜在的に爆発性のガス又は蒸気の流れが着火されて、これが燃焼し、延いては、爆発する可能性がある。高温度での燃焼が火炎防止装置の表面に非常に近接した位置で起こり、従って、この火炎防止装置は、火炎防止装置の安全面において、火炎がガスや蒸気に着火することを防止する能力を有していなければならない。このようなタイプの火炎防止装置を、連続燃焼型火炎防止装置という。
【０００６】
火炎防止装置を、２つのタイプの爆発を処理するように設計することができる。爆発が、与えられたガス又は蒸気の空気中における音速よりも下の速度で進行する場合、この爆発を爆燃（deflagration）と定義する。爆発が音速で生ずる場合、これを爆轟（detonation）といい、そして、これは、通常、衝撃波の存在に起因する激しい爆音によって特徴付けられる。爆轟が内部爆発性雰囲気に伝達することを防止するために必要とされる通路は、爆燃を防止するために必要とされる通路よりも非常に小さく、従って、火炎通路の長さは著しく大きい。爆轟火炎防止装置は、ガス流に対して著しい抵抗になる。
【０００７】
上述したタイプの大半の火炎防止装置は、連続的な燃焼条件下に長期間放置された場合に燃焼する薄いゲージ材料製の近接した数枚のパネルから構成される。また、薄いゲージ材料製の火炎防止装置は、歪みを生ずることなく、双方の圧力爆発に対処することはできない。しかしながら、軽量のゲージ材料製の火炎防止装置は、流れに対する小さい抵抗をもたらす。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
火炎防止装置の現存の形式は、何れも、機械的な手段によってでは容易に洗浄することはできない。これは、ガスや蒸気の汚れた流れが含まれる場合に、このような火炎防止装置は適切な作用をもたらさないため、化学的に洗浄しなければならないことを意味する。例えば、ディーゼルエンジンの排気ガスは、８時間という短い時間で、火炎防止装置の目詰まりを生じさせる場合がある。火炎防止装置を規則的に取り除き、そして、洗浄する必要性は歓迎されるものではない。何故ならば、これは、余分なメンテナンス作業を付加するものであり、このことは、プラントや機械類の運転を終了させなければならないことを意味し、そして、通常は、たくさんの火炎防止装置をまとめて整備する必要性を生ずる。ディーゼルエンジンは、たまに、例えば、要注意領域において作動するフォークリフトトラックに取り付けられる場合には、火炎防止装置を必要とする。
【０００９】
従って、本発明は、流路からなり、その中に、複数本のほぼ相互に整列したロッドが設けられて、流路内を流れる流体が複数本のロッド間を必然的に通過するところの火炎防止装置を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
これは、簡単な幾何学をもたらすものであり、そして、容易に、正確に反復実現可能である。従って、これは、チェック可能な一定の幾何学形状及び寸法を有する装置が必要とされている欧州の要求に応じるものである。火炎防止装置のエレメントを形成するために使用される複数本のロッドの複数の列が理想的に近接して間隔をあけて配置されており、従って、これらは、その上を空気が最小の流動抵抗をもって流れることが可能な自然表面をもたらす。これらのロッドの大きさは如何なるものでもよく、そして、これらロッド間の隙間は、空気中における異なる複数のガス又は蒸気に起因する爆発を防止するために適宜選択される。異なったレベルの爆発圧力に耐えるように、ロッドの直径を変更することが可能である。従って、爆燃及び爆轟双方の火炎防止装置を構成することができる。
【００１１】
複数のロッドは、横断面において円形であることが好ましいが、これは必須要件ではなく、意図された適用例に応じて、多角形又は長円形の横断面等の他の形状であってもよい。
【００１２】
ロッドは、爆発を防止する際に重要な大きな表面積を有している。何故ならば、これは、爆発によって解放される熱エネルギーをより多く吸収する効果的な熱交換表面であるからである。これらロッドを、中実材料、複合管、中空体又は管等から形成することができる。複数の管を使用する場合には、これらは、防止装置が、連続燃焼をより効果的に抑制することをもたらす冷却流体を搬送することができる。公知の火炎防止装置のほとんどは、その温度が１００度Ｃを超えると機能することはできず、そして、２００度Ｃを超えても機能するものはまったくない。従って、従来の火炎防止装置は、高温の空気流が含まれる場合には、効果的ではない。従って、本発明による火炎防止装置は、この問題を克服するために冷却可能であり、従って、大きい直径や空間を有する付加的な複数の管を上流に付加すべき必要はない。これは、火炎防止装置の一部を形成するものであり、そして、防止装置のエレメントに至る前に高温ガスの流れにおいて付加的な熱を取り除くものである。上流に用いられた複数本のロッドは、要求される熱交換のレベルに応じて、平坦な管及びフィンを有する管の何れの形態のものでもよい。
【００１３】
殆どの火炎防止装置は、火炎が一方向に移動することが要求された連続した開放通路を有している。このような通路は、爆発において空気欠乏を生じさせるガス流を層流状に形成する。これは有益であるが、同時に、流動抵抗を増加させる。これらの火炎防止装置を詳しく調査することも可能であり、従って、この理由により、高速による爆発は、多くの場合これらの通路を通過する。従って、本発明による火炎防止装置は、平行な列をなした複数本のロッドが、隣接する列に対してオフセットされるように設計されることが好ましい。これにより、ガス又は爆発境界線は、ラビリンスを通過するために縫うようにして進む必要がある。この縫うようにして進む動作と、ガスが、法線に対して所定の角度で通路に従わなければならない事実とは、火炎通路の長さが増大して、火炎防止装置をより効果的に機能させることを意味する。適切なオフセット角度は変更可能である。例えば、３０から６０度の間であるが、これがすべてではない。また、連続的に縫うようにして進む動作により、ガスの加速及び減速が行われ、これにより、乱流の生成量が少なくなる。
【００１４】
ロッド型火炎防止装置の原理による付加的な利益は、直線状のスクレーピング部材を単に導入することによって、装置そのものを機械的に洗浄することができることである。このスクレーピング部材は、各ロッド全体を亘って通過して、これを清浄に維持する。このスクレーピング部材は、手動または動力の何れによってでも作動可能である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を、例として、添付図面を参照しながら説明する。
【００１６】
図１、２及び３は、本発明の第１実施形態を示す。火炎防止装置１０は、一対の側壁１２、１４からなっており、これらは、ほぼ平行であり、そして、それらの間に、空気がＦの方向に通過する流路１６を形成している。流路１６の上端及び下端は、上方及び下方壁１８及び２０によって限定されている。これらは、符号２２で示されているように、ボルトによって側壁１２、１４に固定されている。
【００１７】
流路１６内に、円形断面を有する平行な複数本のロッド２４の列が設けられている。これらは、１つの列内の複数本のロッドが隣接する列内の複数本のロッドに対してオフセットされるような六角形状パターンをなして、流れ方向Ｆに対して横方向に組み立てられている。従って、流路１６を通過する唯一のルートは、ロッド２４間の隙間、即ち、ある点において複数の通路壁と平行な直線から偏倚しなければならない通路においてのみ存在する。複数本のロッド２４は、通路１６を通過する空気流を密閉するには不十分であるが、重要な偏倚を必要とするには十分な密閉性をもって、ほぼ密閉パックされている。図面に示されているように、複数本のロッド間の自由空間は、これらロッドの直径よりも小さく、その直径の半分よりも小さいことが好ましい。
【００１８】
複数本のロッド２４の列付近の符号２６、２８の位置において、側壁１２、１４は凹部を有している。これは、側壁１２、１８に最も近接した複数本のロッドが、図２に示されるように、側壁の凹部内に僅かに収められていることを意味する。これにより、壁１２、１４の沿った側に、直線状の流路が存在することが回避される。
【００１９】
最後に、運搬ハンドル３０が上部壁１８に取り付けられて、火炎防止装置の操作性を容易にしている。これは、側壁１２、１４の一方に均等に取り付けられていてもよい。
【００２０】
本発明のこの実施形態によれば、使用時の衝撃に耐え得る強固な特性と組み合わされた良好な火炎防止性能をもたらす、火炎防止装置の簡単で簡易な構造が提供されることが理解されるであろう。更に、複数本のロッド２４を、上述した適切な冷却剤と共に提供可能な複数本の管で容易に置き換えることが可能である。
【００２１】
図４、５及び６は、本発明の第２実施形態を示す。全体的に、この実施形態は、図１、２及び３を参照して上述した実施形態と同一である。従って、対応する部品を示すために、同一の符号番号を使用する。
【００２２】
この第２実施形態においては、複数本のロッド２４の列内にスクレーパプレート３２が設けられている。このスクレーパプレート３２は、円形状断面を有する複数本のロッド２４に対応する円形状の断面を有する１列の複数の孔を有している。従って、このスクレーパプレート３２を、複数本のロッド２４の列内に存在させることができる。複数本のロッド２４’は、その下端においてスクレーパプレート３２に固定され、そして、その上端において、上方壁１８の複数の孔を通って、ハンドル３０に固定されている。従って、ハンドル３０を上方に引き上げれば、スクレーパプレート３２は、複数本のロッド２４の列を通って引っ張られ、スクレーパプレートが通過する際にロッドの表面から堆積物を掻き落とす。ハンドル３０が完全に引き出され、そして、スクレーパプレート３２が上方壁１８の下面に隣接して位置した後、ハンドル３０は押し戻されて、スクレーパプレートは、下方壁２０に向かって下の位置に移動する。このプロセス中に、空気が火炎防止装置を通過すると、スクレーパプレート３２によって複数本のロッド２４から掻き落とされた堆積物は、空気流と共に移動可能な状態に至り、火炎防止装置の本体から除去される。
【００２３】
従って、本発明の第２実施形態によれば、第１実施形態の利益を保持すると共に、火炎防止装置を定期的な問題として清浄化することが可能になる。従来の火炎防止装置は、このような堆積物を除去するために化学的な溶液中への浸漬を必要としている。一般に、これは、定期的や頻繁なレベルで行われるものではない。従って、この実施形態による火炎防止装置を、ディーゼルエンジンからの排気ガス等の汚れた排気ガスに適合でき、このようなエンジンを要注意環境下で使用することが可能になる。
【００２４】
本発明の第３実施形態を、図７及び８に示す。この実施形態においては、一対の側壁並びに上方及び下方壁が管５０で置き換えられている。この組立体は、パイプラインへの適用に適しており、この環状体は高圧爆轟が生ずる可能性のある部分に増加された強度をもたらす。従って、管５０内に流路が存在しており、長さが変化する、円形の断面形状を有する平行な複数本のロッド５２の列がこの流路内に設けられている。しかしながら、正方形又は多角形状の断面を有する複数本のロッドを使用することも可能である。これらロッド５２は、複数本のロッドの１つおきの列が整合し、そして、これらの列の間の列が、ロッドピッチの半分だけオフセットされたパターンをなして、流れ方向Ｆに対して横方向に組み立てられている。従って、流路を通過する唯一のルートは、ロッド５２間の隙間、即ち、ある点において包囲する環状体と平行な直線から偏倚しなければならない通路においてのみ存在する。
【００２５】
複数本のロッド５２は、空気流を密閉するには不十分であるが、重要な偏倚を必要とするには十分な密閉性をもって、ほぼ密閉パックされている。外側の列における複数本の垂直なロッド５２が、この管に近接する場所においては、この管に凹部を形成し（例えば、５４の位置）て、ロッドの軸心から９０度の管の箇所において、外側のロッドと管の壁との間の最大の隙間が、列内における他の隙間の寸法と同一か、又は、これよりも小さくなることが確保されている。
【００２６】
パイプラインへの適用においては、複数本のロッド５２の列を含む流れ管５０の直径は、エレメントが取り付けられる管の直径よりも著しく大きいことが適している。従って、図９に示すように、エレメントの入り口及び出口の双方において、各エレメントに同心円状の減少部材５６を設ける必要がある。各減少部材５６は、両端に（例えば、５８、６０の位置に）フランジを有している。先細りの端部において、フランジ５８は、火炎防止装置が取り付けられる管の孔の呼び寸法を示しており、これは、ＢＳ１０であっても、また、他の基準に基づくフランジであってもよい。減少部材の広げられた端部において、標準のフランジ６０は、複数本のロッド５２を収容する流れ管５０の孔の呼び寸法を示している。従って、各減少部材組立体を、標準の減少部材５６と、２つの標準のフランジ５８、６０とから構成することができる。構造体としては、完全に溶接されることが理想的であり、そして、２つの減少部材組立体の広げられた端部間に、高抗張力のスタッドボルト及びナットによって取り付けられる。
【００２７】
火炎防止装置は、様々な材料で製造可能である。ステンレススチール及び他の合金鉄は、熱の散逸を促進することが可能であり、これは、ある適用例においては有益であるが、本発明の実施に必須ではない。従って、非鉄金属及び合金、セラミックス、特定のプラスチックス、及び、合金鉄及び／又はこれらの材料の複合体等の他の材料を使用してもよい。
【００２８】
本発明から逸脱することなく、上述した実施形態に様々な変更を加えることが可能であることは明らかである。例えば、第３実施形態に関して説明した寸法、空間等を、第１及び第２実施形態に適用したり、また、その逆の適用を行ったりすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態に係る、図２のＩ−Ｉ線に沿った水平断面図
【図２】 実施例の平面図
【図３】 図２の矢印ＩＩＩ方向に見た平面図
【図４】 本発明の第２実施形態に係る、図５のＩＶ−ＩＶ線に沿った水平断面図
【図５】 第２実施形態の平面図
【図６】 図５の矢印ＶＩ方向に見た図
【図７】 第３実施形態の水平断面図
【図８】 図７のＶＩＩＩ線に沿った図
【図９】 第４実施形態の側面図

Claims (17)

1. 流路からなり、その中に、隣接する断面円形の複数本のロッドが、平行な列をなした複数本のロッドが、隣接する列に対してオフセットされるように、整列した状態で配置されており、前記ロッドの各々は、流れ方向に対して横切って配置されており、前記流路内を流れる流体が前記複数本のロッド間を必然的に通過することを特徴とする火炎防止装置。
2. 前記複数本のロッドが、複数の列をなして配置されていることを特徴とする請求項１に記載の火炎防止装置。
3. 前記複数本のロッドが、中実材料からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の火炎防止装置。
4. 前記複数本のロッドが複数の管であることを特徴とする請求項１又は２に記載の火炎防止装置。
5. 前記複数の管が冷却流体を搬送するために適していることを特徴とする請求項４に記載の火炎防止装置。
6. 冷却流体を搬送する付加的な複数の管が、前記ロッドの列の上流に配置されていることを特徴とする請求項１から５の何れか１つに記載の火炎防止装置。
7. 前記上流の複数の管がフィンを有していることを特徴とする請求項６に記載の火炎防止装置。
8. 前記複数本のロッドが、これらに対して且つ流れ方向に対して横方向に伸びる複数の列をなして配置されており、各列が、隣接する列に対してオフセットされており、かくして、迂回流路を形成することを特徴とする請求項１から７の何れか１つに記載の火炎防止装置。
9. 前記オフセットが、３０から６０度の間の角度でなされていることを特徴とする請求項８に記載の火炎防止装置。
10. 前記複数個のロッド間に設けられ、かくして、前記複数個のロッド上の堆積物を除去するためのスクレーピング部材を有していることを特徴とする請求項１から９の何れか１つに記載の火炎防止装置。
11. 前記スクレーピング部材が、手動操作されるアクチュエータに連結されていることを特徴とする請求項１０に記載の火炎防止装置。
12. 前記スクレーピング部材が、動力アクチュエータに連結され、かくして、その自動運転を許容することを特徴とする請求項１０に記載の火炎防止装置。
13. 所定時間経過後に動力アクチュエータをトリガー動作させるためのタイマ部材が設けられていることを特徴とする請求項１２に記載の火炎防止装置。
14. 前記流路が円筒状であり、前記円筒の軸線が前記流れ方向と一致していることを特徴とする請求項１から１３の何れか１つに記載の火炎防止装置。
15. 前記流路の呼び寸法を減少させるために、火炎防止装置の少なくとも一方の側に取り付けられた減少部材を含むことを特徴とする請求項１から１４の何れか１つに記載の火炎防止装置。
16. 火炎防止装置の両側に減少部材が取り付けられていることを特徴とする請求項１５に記載の火炎防止装置。
17. 前記減少部材又は前記減少部材の各々が、各部において相互にボルト締めされた複数のフランジを介して火炎防止装置に取り付けられていることを特徴とする請求項１５又は１６に記載の火炎防止装置。

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