PL181114B1

PL181114B1 - Sposób osłabiania detonacji w systemie zbiorników i przewodów rurowych oraz urządzenie do osłabiania detonacji w systemie zbiorników i przewodów rurowych

Info

Publication number: PL181114B1
Application number: PL96316334A
Authority: PL
Inventors: Helmut Eichert; Frank Heinrich; Thomas Kratzel; Eberhard Pantow
Original assignee: Leinemann Gmbh & Co
Priority date: 1995-09-29
Filing date: 1996-09-27
Publication date: 2001-05-31
Also published as: EP0765675B1; DE59607572D1; HUP9602644A3; JPH09170750A; ATE204775T1; US5905227A; SI0765675T1; NO964116D0; CZ289601B6; EP0765675A2; DE19536292A1; CA2186652A1; CZ280396A3; HUP9602644A2; ES2161952T3; HU216519B; DK0765675T3; BR9603917A; EP0765675A3; CA2186652C

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób osłabiania detonacji w systemie zbiorników i przewodów rurowych, polegający na rozdzieleniu czoła fali detonacji, doprowadzeniu ich do komory rozprężania i ponownym połączeniu.

Ponadto przedmiotem wynalazku jest urządzenie do osłabiania detonacji w systemie zbiorników i przewodów rurowych.

Rozszerzanie się eksplozji zapalnej mieszanki gazu w systemie zbiorników i przewodów rurowych może mieć postać detonacji lub deflagracji. Podczas detonacji nakładają się na siebie, front płomieni i fala uderzeniowa. Podczas deflagracji fala uderzeniowa wyprzedza front, płomieni. Prędkość rozprzestrzeniania się płomieni w procesie deflagracji wynosi 100 m/s, zaś ciśnienie powstające przy spalaniu - 10 barów, przy ciśnieniu wyjściowym mieszanki wynoszącym 1 bar.

Podczas detonacji prędkość rozprzestrzeniania się płomieni wynosi powyżej 1000 m/s, zaś ciśnienie może być większe niż 100 barów.

Niszczącego działania detonacji można uniknąć, powodując wygaszenie frontu płomieni. W tym celu stosuje się elementy hamujące detonacje, zaopatrzone w liczne wąskie i długie szczeliny, w których następuje ochłodzenie i wygaszenie płomieni.

Z niemieckiego opisu patentowego nr DE 1 192 980 znane jest urządzenie zabezpieczające przed detonacją złożone z elementu hamującego detonację i blokady płomieni. Urządzenie jest wyposażone w cylindryczną ścianę zaopatrzoną w zewnętrzną wypukłą ściankę, która dzieli front detonacji rozprzestrzeniający się poprzez przewody rurowe. Podzielony front detonacji jest doprowadzany do komory rozprężanią której objętość jest większa niż objętość przewodów rurowych. Po kilku zmianach kierunku, podzielony front detonacji, przechodzi przez blokadę płomieni, zamontowaną w króćcu wyjściowym pod kątem 90° w stosunku do osi przewodu rurowego, w którym pierwotnie powstała detonacja. Zmiany kierunku frontu detonacji są wymuszone przez drugą cylindryczną ścianę mającą postać półokręgu, przy czym zachodzące na siebie cylindryczne ściany tworzą labirynt. Zbiegające się fronty detonacji wywołują dodatkową detonację, dlatego blokada płomieni powinna być zaopatrzona w długie i wąskie szczeliny. Powoduje to jednak znaczne straty ciśnienia przepływającego czynnika.

Z niemieckiego opisu patentowego nr DE 1 020 274 znane jest urządzenie zabezpieczające zbiorniki, aparaty i przewody przeznaczone do składowania, transportu oraz przeróbki palnych cieczy i gazów. Urządzenie to jest zaopatrzone w kanał wylotowy mający na swobodnym końcu dyszę, na wylocie której następuje zapłon wypływającego gazu i powstaje płomień. Wewnątrz korpusu urządzenia jest utworzona komora, w której gaz miesza się z dodatkowymi mieszankami. Mieszanina ta wypływając z komory z dużą prędkością powoduje wygaszenie płomienia powstającego w dyszy. Wadą tego urządzenia jest powstawanie płomienia na jego wylocie, co ogranicza jego zastosowanie, praktycznie tylko do przestrzeni otwartych.

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu osłabiania detonacji w systemie zbiorników i przewodów rurowych, polegający na rozdzieleniu czoła fali detonacji, doprowadzeniu go do komory rozprężania i ponownym połączeniu.

Ponadto celem wynalazku jest opracowanie konstrukcji urządzenia do osłabiania detonacji w systemie zbiorników i przewodów rurowych, w którym wyeliminowane zostały wady znanych urządzeń.

181 114

Sposób osłabiania detonacji w systemie zbiorników i przewodów rurowych, polegający na rozdzieleniu czoła fali detonacji, na falę główną i falę boczną, doprowadzeniu ich do komory rozprężania i ponownym połączeniu w tej komorze, według wynalazku, charakteryzuje się tym, że najpierw do komory rozprężania doprowadza się czoło fali bocznej, a następnie po jej rozpadzie i wypełnieniu komory rozprężania gazami spalinowymi doprowadza się do komory rozprężania główną falę detonacji. Czoło głównej fali detonacji doprowadza się do komory rozprężania z przeciwnej strony niż czoło fali bocznej detonacji. Do komory rozprężania doprowadza się gaz służący do wygaszania płomieni.

Urządzenie do osłabiania detonacji w systemie zbiorników i przewodów rurowych, złożone z obudowy mającej króciec wlotowy i króciec wylotowy, wewnątrz której utworzona jest komora rozprężania z jednego końca zamknięta płytką blokującą płomienie oraz mająca wewnątrz przegrody rozmieszczone w kierunku rozprzestrzeniania się fali detonacji, dzielące falę detonacji na falę główną i falę boczną, według wynalazku, charakteryzuje się tym, że ma labiryntowy kanał doprowadzający falę główną do komory rozprężania, łączący ją z króćcem wlotowym, utworzony między zewnętrznym płaszczem, a przegrodami współosiowymi z tym płaszczem oraz promieniowymi przegrodami, przy czym przekrój tego labiryntowego kanału i jego długość są większe niż przekrój i długość kanału doprowadzającego do komory rozprężania boczną falę detonacji. Przestrzenny kanał boczny fali detonacji ma postać otworu w płaszczu komory rozprężania.

Przestrzenny kanał bocznej fali detonacji ma postać, osadzonej w płaszczu komory rozprężania tulei, której wylot znajduje się wewnątrz komory rozprężania. Przestrzenny kanał bocznej fali detonacji ma postać, osadzonej w płaszczu komory rozprężania, odgiętej do dołu tulei, tak że jej wylot znajduje się bezpośrednio nad powierzchnią płytki blokującej płomienie. Urządzenie jest wyposażone we współosiowy z komorą rozprężania, osadzony wewnątrz niej, cylindryczny element, mający płaszcz, z jednej strony zamknięty dnem zaopatrzonym w kanał bocznej detonacji, przy czym wewnątrz tego cylindrycznego elementu znajduje się wylot rurowej części króćca wlotowego, zaś między zewnętrzną powierzchnią rurowej części króćca wlotowego utworzona jest pierścieniowa szczelina, a między zewnętrzną powierzchnią płaszcza cylindrycznego elementu i wewnętrzną powierzchnią komory rozprężania - pierścieniowa szczelina, które stanowią labiryntowy kanał głównej fali detonacji do komory rozprężania.

Kanał wlotowy bocznej fali detonacji do komory rozprężania ma postać otworu w dnie cylindrycznego elementu względnie kilku, rozmieszczonych symetrycznie otworów w dnie cylindrycznego elementu.

Kanał wlotowy bocznej fali detonacji ma postać tulei osadzonej w dnie cylindrycznego elementu.

Doprowadzanie bocznego frontu detonacji nad powierzchnią płytki blokującej płomienie, a następnie doprowadzenie do komory rozprężania głównego frontu detonacji, powoduje skuteczne osłabienie detonacji. Sposób i urządzenie według wynalazku można stosować we wszystkich zbiornikach i systemach rurowych. W przypadku połączenia z innymi systemami, stosuje się jego połączenie ze znaną blokadą płomieni, co pozwala na stosowanie blokad o mniejszych wymiarach.

W urządzeniu według wynalazku główny front detonacji jest doprowadzany do komory rozprężania z opóźnieniem w stosunku do bocznego frontu detonacji, a przekrój labiryntowego kanału przepływowego bocznego frontu detonacji jest mniejszy niż przekrój kanału przepływowego głównego frontu detonacji. Konstrukcja urządzenia według wynalazku powoduje, że detonacja bocznego frontu przy wejściu do komory rozprężania przechodzi w deflagrację, co pozwala na zmniejszenie strat ciśnienia.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia urządzenie według wynalazku zaopatrzone w obudowę kątową, w przekroju podłużnym, fig. 2- - urządzenie według fig. 1, w przekroju poprzecznym, fig. 3 - inną konstrukcję urządzenia według wynalazku, w przekroju podłużnym, fig. 4 - urządzenie według fig. 3, w przekroju poprzecznym, fig. 5 - kolejną konstrukcję urządzenia według wynalazku, w przekroju podłużnym, fig. 6 - urządzenie według fig. 5, w przekroju poprzecznym, fig. 7 urządzenie według wynalazku, zaopatrzone w obudowę liniową, w przekroju podłużnym, fig. 8 - odmianę urządzenia według fig. 7, w przekroju podłużnym, a fig. 9- inną odmianę urządzenia według fig. 7, w przekroju podłużnym.

Urządzenie według wynalazku przedstawione na fig. 1 i 2 składa się z obudowy 1 z zaopatrzoną w króciec wejściowy 2 z kołnierzem oraz w króciec wyjściowy 3 z kołnierzem, przy czym osie obu króćcy są wzajemnie prostopadłe. Ścianki 4 króćca wejściowego 2 oraz ścianki 5 króćca wyjściowego 3 rozszerzające się w kierunku wnętrza obudowy 1 mają postać stożków. Wewnętrzna powierzchnia rozszerzonej części ścianki 5 króćca wyjściowego 3 jest zaopatrzona w obwodowe wybranie 6, na którym jest ułożona płytka 7 blokująca płomienie. Wkładka 8 jest zaopatrzona w cylindryczny płaszcz 9, który poprzez element przejściowy 10 rozszerza się, tworząc krawędź 11 dociskającą płytkę 7 blokującą płomienie. Cylindryczny płaszcz 9 od strony przeciwnej niż króciec wejściowy 2 jest zaopatrzony w wycięcie 12, zaś od strony przeciwnej niż króciec wyjściowy 3 jest zamknięty płytą 13. Wkładka 8 jest zamocowana do obudowy 1 i uszczelniona za pomocą przykręconej do obudowy 1 pokrywy 14. W elemencie przejściowym 10 cylindrycznego płaszcza 9 jest wykonany otwór 15 o średnicy mniejszej niż 1/4 średnicy otworu króćca wejściowego 2.

Cylindryczny płaszcz 9 wkładki 8 jest zaopatrzony w promieniowe żebra wzmacniające 16, rozmieszczone symetrycznie wokół wycięcia 12. Front detonacji wchodzący przez króciec wejściowy 2 napotyka na swej drodze cylindryczny płaszcz 9. Front detonacji opływa ten płaszcz 9 i żebra wzmacniające 16 i poprzez wycięcie 12 przedostaje się do komory rozprężania 17 utworzonej wewnątrz cylindrycznego płaszcza 9 wkładki 8. Boczny front detonacji, stanowiący niewielką część całkowitego frontu detonacji poprzez otwór 15 w elemencie przejściowym 10 płaszcza 9 przedostaje się do komory rozprężania 17, tuż nad powierzchnię płytki 7 blokującej płomienie. Droga przejścia głównego frontu detonacji do komory rozprężania 17 jest dłuższa niż droga przejścia bocznego frontu detonacji, co powoduje, że główny front detonacji przedostaje się do komory rozprężania 17 z opóźnieniem w stosunku do bocznego frontu detonacji. W tym czasie boczny front detonacji spala się w komorze rozprężania 17 w procesie deflagracji. Tak więc, w momencie gdy do komory rozprężania 17 dociera główny front detonacji, jest ona przynajmniej częściowo wypełniona gazami spalinowymi. Główny front detonacji nie znajduje w komorze rozprężania 17 gazów palnych i rozpada się, zanim dotrze do płytki 7 blokującej płomienie. Na fig. 3 i 4 przedstawiona jest konstrukcja urządzenia, w którym wkładka 8' obudowy 1 jest równocześnie pokrywą 14 obudowy 1, a zewnętrzna średnica płaszcza 9' wkładki 8' jest równa średnicy płytki 7 blokującej płomienie. Wewnątrz obudowy 1 znajduje się cylindryczna ścianka 18 z otworem 19 od strony króćca wejściowego 2, współosiowa z cylindrycznym płaszczem 9 wkładki 8', lecz o mniejszej średnicy. Wycięcie 12 w płaszczu 9' oraz otwór 19 w cylindrycznej ściance 18 tworzą labirynt, poprzez który główny front detonacji dociera do komory rozprężania 17', ponad powierzchnię płytki 7 blokującej płomienie. W osi króćca wejściowego 2, w cylindrycznym płaszczu 9', jest umieszczona tuleja 20, której wylot jest skierowany do wnętrza komory rozprężania 17'. Tuleja ta doprowadza do komory rozprężania 17 boczny front detonacji.

Urządzenie przedstawione na fig. 5 i 6 ma cylindryczną ściankę 18 zaopatrzoną w promieniowe żebra 16', które wraz z krawędziami cylindrycznego płaszcza 9*, mającego w przekroju kształt półokręgu, tworzą kanał wlotowy głównego frontu detonacji do komory rozprężania. Taki kształt kanału wlotowego powoduje kilkukrotną zmianę kierunku głównego frontu detonacji. Boczny front detonacji jest doprowadzany do komory rozprężania 17' za pomocą wygiętej tulei 2(X, której wylot znajduje się nad powierzchnią płytki 7 blokującej płomienie. W odmianie urządzenia przedstawionej na fig. 7 obudowa 21 jest wyposażona we współosiowy króciec wejściowy 22 i króciec wyjściowy 23. Ponadto jest wyposażone we współosiowy z komorą rozprężania 30 osadzony wewnątrz niej, cylindryczny element 25 mający płaszcz 26 z jednej strony zamknięty dnem 27, zaopatrzonym w kanał bocznej detonacji, przy czym wewnątrz tego cylindrycznego elementu znajduje się wylot rurowej części 24 króćca wlotowego 22, zaś między zewnętrzną powierzchnią rurowej części 24 króćca wlotowego 22 utworzona jest pierścieniowa szczelina 28, a między zewnętrzną powierzchnią płaszcza 26 cylindrycznego elementu 25 i wewnętrzną powierzchnią komory rozprężania 30 pierścieniowa szczelina 29, które stanowią przestrzenny kanał głównej fali detonacji do komory rozprężania 30. Kanał wlotowy bocznej fali detonacji do komory rozprężania 30 ma postać otworu 32 w dnie 27 cylindrycznego elementu 25.

W konstrukcji urządzenia przedstawionej na fig. 8 kanał wlotowy bocznej fali detonacji stanowi kilka, rozmieszczonych symetrycznie otworów 32 w dnie 27 cylindrycznego elementu 25.

W konstrukcji urządzenia przedstawionej na fig. 9, kanał wlotowy bocznej fali detonacji ma postać tulei 32', osadzonej w dnie 27 cylindrycznego elementu 25.

Fig. 4

181 114

Fig. 6

181 114

Fig. 7

181 114

Fig. 8

Fig. 9

181 114

Fig. 2

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz. Cena 4,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób osłabiania detonacji w systemie zbiorników i przewodów rurowych, polegający na rozdzieleniu czoła fali detonacji, na falę główną i falę boczną, doprowadzeniu ich do komory rozprężania i ponownym połączeniu w tej komorze, znamienny tym, że najpierw do komory rozprężania (17,17', 30) doprowadza się czoło fali bocznej, a następnie po jej rozpadzie i wypełnieniu komory rozprężania (17, 17', 30) gazami spalinowymi doprowadza się do komory rozprężania (17,17', 30) główną falę detonacji.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że czoło fali głównej detonacji doprowadza się do komory rozprężania (17, 17', 30) z przeciwnej strony niż czoło fali bocznej detonacji.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że do komory rozprężania (17, 17', 30) doprowadza się gaz służący do wygaszania płomieni.
4. Urządzenie do osłabiania detonacji w systemie zbiorników i przewodów rurowych, złożone z obudowy mającej króciec wlotowy i króciec wylotowy, wewnątrz której utworzona jest komora rozprężania z jednego końca zamknięta płytką blokującą płomienie oraz mająca wewnątrz przegrody rozmieszczone w kierunku rozprzestrzeniania się fali detonacji, dzielące falę detonacji na falę główną i falę boczną, znamienne tym, że ma labiryntowy kanał doprowadzający falę główną do komory rozprężania (17,17,30) łączący ją z króćcem wlotowym (2), utworzony między zewnętrznym płaszczem (9, 9', 9, 26), a przegrodami (18, 25) współosiowymi z tym płaszczem oraz promieniowymi przegrodami (16), przy czym przekrój tego labiryntowego kanału i jego długość są większe niż przekrój i długość kanału doprowadzającego do komory rozprężania (17,17,30) boczną falę detonacji.
5. Urządzenie według zastrz. 4, znamienne tym, że przestrzenny kanał bocznej fali detonacji ma postać otworu (15) w płaszczu (9) komory rozprężania (17).
6. Urządzenie według zastrz. 5, znamienne tym, że przestrzenny kanał bocznej fali detonacji ma postać, osadzonej w płaszczu (9^ komory rozprężania (17), tulei (20), której wylot znajduje się wewnątrz komory rozprężania (17*).
7. Urządzenie według zastrz. 5, znamienne tym, że przestrzenny kanał bocznej fali detonacji ma postać, osadzonej w płaszczu (9) komory rozprężania (17), odgiętej do dołu tulei (20), tak że jej wylot znajduje się bezpośrednio nad powierzchnią płytki (7) blokującej płomienie.
8. Urządzenie według zastrz. 5, znamienne tym, że jest wyposażone we współosiowy z komorą rozprężania (30) osadzony wewnątrz niej, cylindryczny element (25) mający płaszcz (26) z jednej strony zamknięty dnem (27), zaopatrzonym w kanał bocznej detonacji, przy czym wewnątrz tego cylindrycznego elementu znajduje się wylot rurowej części (24) króćca wlotowego (22), zaś między zewnętrzną powierzchnią rurowej części (24) króćca wlotowego (22) utworzona jest pierścieniowa szczelina (28), a między zewnętrzną powierzchnią płaszcza (26) cylindrycznego elementu (25) i wewnętrzną powierzchnią komory rozprężania (30) pierścieniowa szczelina (29), które stanowią labiryntowy kanał głównej fali detonacji do komory rozprężania (30).
9. Urządzenie według zastrz. 8, znamienne tym, że kanał wlotowy bocznej fali detonacji do komory rozprężania (30) ma postać otworu (32) w dnie (27) cylindrycznego elementu (25).

181 114
10. Urządzenie według zastrz. 9, znamienne tym, że kanał wlotowy bocznej fali detonacji stanowi kilka, rozmieszczonych symetrycznie otworów (32) w dnie (27) cylindrycznego elementu (25).
11. Urządzenie według zastrz. 10, znamienne tym, że kanał wlotowy bocznej fali detonacji ma postać tulei (32') osadzonej w dnie (27) cylindrycznego elementu (25).

* * *