PL188748B1

PL188748B1 - Sposób neutralizacji czoła detonacji i urządzeniedo neutralizacji czoła detonacji

Info

Publication number: PL188748B1
Application number: PL99332619A
Authority: PL
Inventors: Christoph Leinemann
Original assignee: Leinemann Gmbh & Co
Priority date: 1998-04-25
Filing date: 1999-04-20
Publication date: 2005-04-29
Also published as: SK284694B6; SK41499A3; US20010000837A1; DE59912942D1; CA2269010A1; EP0951922A3; CZ296165B6; NO317802B1; ES2251127T3; KR100603689B1; KR19990087958A; HU220978B1; BR9901255A; EP0951922A2; DK0951922T3; HU9901267D0; JPH11311500A; SI0951922T1; EP0951922B1; PL332619A1

Abstract

1. Sposób neutralizacji czola detonacji, prze- suwajacej sie wzdluz przewodu rurowego, znamien ny tym, ze czolo detonacji jest doprowadzane przez króciec przewodu do tlumika plomienia o srednicy wiekszej od srednicy przewodu rurowego, w takiej odleglosci od powierzchni tego tlumika, ze obejmuje tylko czesc tej powierzchni i przed dotarciem do powierzchni tlumika czolo detonacji rozpreza sie i nastepuje przemiana detonacji w deflagracje, która nastepnie jest równomiernie rozprowadzana po calej powierzchni tlumika. 4. Urzadzenie do neutralizacji czola detona cji, wyposazone w umieszczana w rurociagu albo w zbiorniku obudowe, w której jest osadzony za trzymujacy proces przesuwania sie plomieni tlumik plomieni, którego srednica jest wieksza, niz srednica przewodu rurowego, znamienne tym, ze jest wypo sazone w co najmniej jeden króciec rurowy (4, 4'), którego wylot jest umieszczony w okreslonej odle glosci od powierzchni tlumika plomieni (5) i w ko more rozprezna (13) o duzej objetosci, w której jest osadzony króciec (4, 4'). PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób neutralizacji za pomocą tłumika płomienia czoła detonacji przesuwającej się wzdłuż, przewodu rurowego. Przedmiotem wynalazku jest również urządzenie do neutralizacji detonacji wyposażone w umieszczaną w rurociągu albo w zbiorniku obudowę, w której jest osadzony zatrzymujący proces przesuwania się płomieni tłumik płomieni.

Ze stanu t^^^^riki są znane sposoby neutralizacji niszczącego działania detonacji przez jej osłabienie albo wygaszenie, zwłaszcza przez przekształcenie detonacji w deflagrację, zanim czoło detonacji uderzy w tłumik płomienia. Często jako uzupełnienie tłumików płomieni są stosowane elementy hamujące albo zatrzymujące detonację. Tłumiki płomieni są wyposażone w dużą ilość wąskich i długich szczelin, w których następuje schłodzenie medium prowadzące do zgaszenia płomienia.

Składające się z elementu hamującego detonację i tłumika płomienia urządzenie zabezpieczające przed detonacją jest znane przykładowo z patentu DE -PS 1 192 980. W tym znanym rozwiązaniu przesuwające się wzdłuż przewodu czoło detonacji jest rozdzielane przez zewnętrzną wykonaną w kształcie soczewki powierzchnię cylindrycznej ścianki i jest doprowadzane do komory rozprężnej o dużej objętości. Rozdzielone czoło detonacji dochodzi do powierzchni tłumika płomienia umieszczonego w króćcu wylotowym zagiętym pod kątem 90° względem osi przewodu dopiero po kilkakrotnej zmianie kierunku. Zmiany kierunku uzyskuje się za pomocą dodatkowej półcylindrycznej ścianki o zmniejszonej średnicy. Swobodne końce ścianek zachodzą na siebie i tworzą labirynt. Wadą tego znanego rozwiązania jest możliwość powstania wtórnej detonacji przez nakładające się na siebie cząstkowe czoła detonacji, zwłaszcza przy niekorzystnych warunkach przepływu mieszaniny przez przewód. Powoduje to konieczność dostosowania wymiarów tłumika tak, aby uzyskać skuteczne wygaszanie płomienia. Szczeliny tłumika muszą być odpowiednio długie i wąskie, co powoduje zwiększone straty ciśnienia podczas przepływu. Wąskie i długie szczeliny wymagają również zwiększonego nakładu pracy i kosztów podczas prac konserwacyjnych.

Z patentu DE 195 36 292 C2 jest znane urządzenie, w którym czoło detonacji jest rozdzielane na czoło główne oraz czoło boczne. Czas, w którym czoło główne detonacji dociera do komory rozprężnej jest dłuższy, niż czas, w którym do komory rozprężnej jest doprowadzane czoło boczne. Dzięki takiemu rozwiązaniu czoło główne det^ona^_ji napotyka w komorze rozprężnej spaliny powstałe po przejściu frontu bocznego. W celu rozdzielenia czoła detonacji i zróżnicowania czasów przepływu obu składowych części detonacji jest konieczne stosowanie kierownic. Wadą tego znanego rozwiązania jest konieczność stosowania elementu tłumiącego przynajmniej główne czoło d^^^ona^_ji, co zwiększa koszt wykonania urządzenia zabezpieczającego. Jest to istotne zwłaszcza w przypadkach, gdy urządzenie jest narażone na detonacje przechodzące przez rurociąg w obu kierunkach i wymaga umieszczania zabezpieczeń tłumiących dla obu kierunków przepływu.

Możliwe jest również wykonania urządzenia zabezpieczającego przed detonacją, które jest wyposażone tylko w tłumik płomienia i nie jest zaopatrzone w dodatkowy element tłumiący falę detonacyjną. W takim rozwiązaniu szczeliny muszą być znacznie dłuższe i węższe, niż w rozwiązaniach opisanych poprzednio i należy uwzględniać duże spadki ciśnienia na tłumiku. Skrócenie długości szczelin powoduje mniejsze opory przepływu mieszaniny palnej przez szczeliny, zwiększenie prędkości przepływu i powstanie turbulencji dodatkowo zwiększających tę prędkość, a przez to zmniejszenie skuteczności tłumika.

Celem wynalazku jest opracowanie prostego i taniego sposobu neutralizacji detonacji, który skutecznie zabezpieczy przewód rurowy przed rozprzestrzemaniem się detonacji i nie spowoduje znaczącego spadku ciśnienia przepływającego medium.

188 748

Celem wynalazku jest również opracowanie konstrukcji urządzenia neutralizującego detonację.

Cel ten zrealizowano według wynalazku przez opracowanie sposobu, w którym czoło detonacji jest doprowadzane przez króciec przewodu do tłumika płomienia o średnicy większej od średnicy przewodu rurowego, w takiej odległości od powierzchni tego tłumika, że obejmuje tylko część jego powierzchni. Przed dotarciem do powierzchni tłumika czoło detonacji rozpręża się i następuje przemiana detonacji w deflagrację, która następnie jest równomiernie rozprowadzana po całej powierzchni tłumika.

Korzystnym rozwiązaniem jest skierowanie niewielkiej części detonacji do komory rozprężnej, w której następuje wstępne spalanie mieszaniny.

W innym rozwiązaniu według wynalazku czoło detonacji korzystnie rozdziela się na kilka części, które następnie są doprowadzane do odpowiednich obszarów powierzchni tłumika płomieni.

Cel wynalazku zrealizowano również przez opracowanie konstrukcji urządzenia zaopatrzonego w co najmniej jeden króciec rurowy, którego wylot jest umieszczony w określonej odległości od powierzchni tłumika płomieni i w komorę rozprężną o dużej objętości, w której jest osadzony ten króciec.

Odstęp między wylotem króćca i powierzcłmią tłumika płomienia jest korzystnie nie większy, niż średnica przewodu rurowego i nie mniejszy, niż 1/3 .średnicy tego przewodu.

W korzystnym rozwiązaniu według wynalazku wnętrze obudowy jest wykonane w kształcie cylindra i jego powierzchnia przekroju poprzecznego jest w przybliżeniu równa powierzchni przekroju poprzecznego tłumika płomienia.

Długość części przestrzeni wewnętrznej od wylotu króćca do ścianki tylnej jest nie mniejsza niż połowa średnicy przewodu rurowego i nie większa niż podwojona średnica tego przewodu.

Innym korzystnym rozwiązaniem według wynalazku jest takie wykonanie tłumika, w którym konstrukcja obszaru tłumika, na który pada czoło detonacji, jest inna, niż konstrukcja pozostałej jego części.

Szerokości szczelin umieszczonych w obszarze tłumika płomienia, na który pada czoło detonacji są mniejsze, niż w pozostałej części tłumika, natomiast długość szczelin tłumika płomienia jest taka sama na całej jego powierzchni.

W innym korzystnym rozwiązaniu według wynalazku króciec jest wyposażony w umieszczone na jego obwodzie niewielkie otwory łączące wewnętrzną przestrzeń króćca z komorą rozprężną. Również korzystne jest zaopatrzenie tłumika w dwa króćce umieszczone po obu jego stronach.

Według innego korzystnego roz.wiązania urządzenie jest wyposażone w większą ilość króćców umieszczonych przed powierzchnią tłumika płomieni.

Króćce te są rozmieszczone obrotowo symetrycznie względem osi tłumika płomieni.

Dzięki rozwiązaniu według wynalazku uzyskuje się neutralizujące detonację przesuwającą się wzdłuż przewodu rurowego urządzenie, które skutecznie hamuje przesuwanie się płomienia nie powodując podczas normalnego przepływu gazu znacznego spadku ciśnienia na skutek osadzenia w rurociągu tłumika płomieni. Rozdzielenie czoła detonacji i spowodowanie wcześniejszego zapłonu mieszaniny w komorze rozprężnej powoduje, że czoło główne detonacji natrafia na niepalne produkty spalania i nie ma możliwości rozprzestrzeniania się. Rozwiązanie według wynalazku umożliwia wyhamowanie detonacji bez konieczności stosowania dodatkowych urządzeń wytłumiających, dzięki czemu obniża się koszt wykonania urządzenia neutralizującego.

Wynalazek został przykładowo przedstawiony na rysunku, na którym:

Figura 1 przedstawia w sposób uproszczony czoło detonacji oraz tłumik płomieni w rozwiązaniu według wynalazku; fig. 2 rozwiązanie według fig. 1 z zaznaczeniem spalania deflagracyjnego, w którym zapłon gazu następuje pod wpływem fali detonacyjnej; fig. 3 rozwiązanie według fig. 1 podczas pracy rurociągu w stanie normalnym, podczas którego medium przepływające przez króciec rurowy jest rozprowadzane po całej powierzchni tłumika płomieni; fig. 4 w sposób uproszczony czoło detonacji oraz tłumik płomieni w drugim rozwiązaniu według wynalazku przedstawionym na fig. 1, w którym czoło fali detonacyjnej może

188 748 przesuwać się wzdłuż rurociągu w obu jego kierunkach: fig. 5 inne rozwiązanie przedstawionego na fig. 1 urządzenia według wynalazku; fig. 6 rozwiązanie według wynalazku przedstawionego na fig. 2 urządzenia, w którym następuje oddzielenie części czoła fali; fig. 7 inne rozwiązanie przedstawionego na fig. 1 urządzenia według wynalazku, w którym zastosowano dodatkowe elementy rozdzielające czoło detonacji na kilka mniejszych;'fig. 8 inne rozwiązanie urządzenia według fig. 3 i fig. 7; fig. 9 inny wariant urządzenia przedstawionego na fig. 1 i fig. 8; fig. 10 inne rozwiązanie przedstawionego na fig. 3 urządzenia według wynalazku.

Na figurze 1 jest przedstawione w sposób schematyczny urządzenie zabezpieczające przewód gazociągu przed detonacją. Zaznaczone za pomocą kreskowania urządzenie jest umieszczone w komorze 3 obudowy 2 i jest osadzone na przewodzie rurowym 1. Oba końce obudowy 2 są połączone za pomocą kołnierzy z przewodem 1. Do komory 3 jest wprowadzony wystający do środka tej komory będący przedłużeniem przewodu 1 króciec rurowy 4, którego wylot jest umieszczony przed umocowanym w środku komory 3 tłumikiem płomienia 5. W przykładowym rozwiązaniu według wynalazku tłumik płomienia 5 jest umocowany za pomocą połączeń kołnierzowych 7 między dwoma połówkami 6 obudowy 2.

Przedstawione na fig. 1 czoło detonacji 8 wychodzące z króćca 4 dochodzi do obszaru 9 powierzchni tłumika 5.

Na figurze 2 są przedstawione wymiary elementów urządzenia zabezpieczającego i czoła detonacji 8. Średnica czoła detonacji 8 wychodzącego z będącego przedłużeniem przewodu 1 króćca 4 o średnicy D, jest praktycznie również równa średnicy D, podobnie jak średnica powierzchni obszaru 9 tłumika 5. Fala uderzeniowa o średnicy D czoła detonacji 8 napotyka na duży opór przepływu na tłumiku 5, przez co część czoła fali 8 odbija się od powierzchni tłumika 5, natomiast część czoła fali 8 jest wygaszana przechodząc przez ten tłumik. W otwartej przestrzeni między końcem króćca 4 i tłumikiem 5 czoło detonacji powoduje wtórny zapłon gazu znajdującego się w komorze rozprężnej 13 połówki obudowy 6. Długość L] komory rozprężnej 13 jest równa odległości od końca króćca 4 do końca obudowy 6 w kierunku przeciwnym do tłumika płomienia 5. Wtórny zapłon powoduje powstanie w komorze rozprężnej 13 spalania deflagracyjnego, którego czoło o stosunkowo niewielkiej prędkości rozprzestrzeniania się i niewielkim ciśnieniu spalania dochodzi do pozostałej powierzchni tłumika płomienia. Na skutek odbicia od powierzchni ścianek komory rozprężnej 13, zwłaszcza od ścianki czołowej 10, deflagracja może ponownie przekształcić się w detonację. Zapobiega się temu zjawisku przez odpowiedni dobór długości Li tak, aby odbijające się czoło deflagracji trafiało przed powierzchnią tłumika 5 na spaloną już mieszaninę, przez co jest uniemożliwiane tworzenie się detonacji.

Powierzchnia przekroju tłumika płomienia 5 jest co najmniej równa, korzystnie większa, niż powierzchnia przekroju króćca 4 o średnicy D. Dzięki takiemu rozwiązaniu podczas normalnego przepływu strumienia 11 na tłumiku 5 nie następuje znaczący spadek ciśnienia gazu (fig. 3).

Odstęp L2 między końcem króćca 4 i powierzchną tłumika 5 jest tak dobrany, aby podczas normalnej eksploatacji rurociągu medium przepływało równomiernie przez tłumik 5. Warunek ten jest spełniony, jeżeli odstęp L2 jest większy albo równy jednej trzeciej wielkości średnicy D i mniejszy albo równy średnicy D.

Rozwiązanie przedstawione na fig. 4 różni się od rozwiązania według fig. 1 tym, że króćce 4 są umieszczone po obu stronach tłumika płomienia 5. Dzięki takiemu rozwiązaniu jest możliwa neutralizacja czoła detonacji 8 w obu kierunkach przepływu.

W rozwiązaniu przedstawionym na fig. 5 szczeliny, przez które przepływa gaz przez tłumik płomienia 5' w obszarze 9' o średnicy D są mniejsze, niż na pozostałej powierzchni tłumika. W taki sposób uzyskuje się zwiększenie oporu przepływu przez obszar 9'.

Przedstawione na fig. 6 urządzenie o konstrukcji podobnej do rozwiązania według fig. 5 jest dodatkowo wyposażone w umieszczone w króćcu 4 otwory 12, przez które część czoła detonacji 8 przedostaje się bezpośrednio do komory rozprężnej 13. Powoduje to wcześniejsze zapalenie się mieszaniny w komorze 13, które hamuje powstawanie wtórnej detonacji wywoływanej przez odbicie deflagracji od ścianki 10 obudowy 2. Dzięki takiemu rozwiązaniu jest możliwe zmniejszenie odległości L 2.

188 748

W rozwiązaniu przedstawionym na fig. 7 i fig. 8 wypływający z przewodu 1 o średnicy D strumień gazu jest rozprowadzany możliwie równomiernie do całej powierzchni tłumika płomienia 5 w celu zminimalizowania oporów przepływu podczas normalnej eksploatacji rurociągu. Aby przy zachowaniu prawidłowego odstępu L2 zapewnić takie rozprowadzenie medium, urządzenie jest wyposażone w większą ilość króćców 4', które rozdzielają, strumień gazu 11 na mniejsze strumienie 11'. Podczas detonacji króćce 4' rozdzielają czoło detonacji 8 na mniejsze czoła detonacji 8', które następnie padają na odpowiednie obszary 9 tłumika płomienia 5. Ścianka 10' ograniczająca długość Lj komory rozprężnej 13' jest jednocześnie ścianką komory rozdzielającej 14. Króćce rurowe 4' są rozmieszczane w ściance 10' równomiernie względem powierzchni tłumika 5. W rozwiązaniu według fig. 7 układ króćców 4' składa się z umieszczonego współosiowo względem przewodu 1 króćca centralnego 4' o średnicy mniejszej, niż średnica D przewodu 1 oraz z czterech rozmieszczonych w regularnych odstępach wokół króćca centralnego króćców 4'. Podczas normalnej eksploatacji rurociągu (fig. 8) przez króćce 4' prz^^;y^^a^ cząstkowe strumienie gazu 11', które następnie są równomiernie rozprowadzane po całej czynnej powierzchni tłumika 5.

W rozwiązaniu przedstawionym na fig. 9 i fig. 10 nie występuje króciec centralny 4'. Urządzenie jest wyposażone w dwa króćce 4' rozmieszczone symetrycznie względem osi obudowy 2 albo osi tłumika 5. Przepływ gazu podczas normalnej eksploatacji i podział czoła detonacji odbywaaą się podobnie, jak w rozwiązaniu według fig. 7 i fig. 8.

W przedstawionych przykładach wymiary L1 i L2 korzystnie wynoszą: 0,5 D < L1 < 2 D oraz 1/3 D < 12 < 1 D. Optymalny dobór wielkości L11 L2 jest zależny od strat ciśnienia przepływającego gazu powstających na tłumiku płomienia 5.

188 748

Fg. 4

188 748

Fig. 7

188 748

Fig.10

188 748

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 4,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób neutralizacji czoła detonacji, przesuwającej się wzdłuż przewodu rurowego, znamienny tym, że czoło detonacji jest doprowadzane przez króciec przewodu do tłumika płomienia o średnicy większej od średnicy przewodu rurowego, w takiej odległości od powierzchni tego tłumika, że obejmuje tylko część tej powierzchni i przed dotarciem do powierzchni tłumika czoło detonacji rozpręża się i następuje przemiana detonacji w deflagrację, która następnie jest równomiernie rozprowadzana po całej powierzchni tłumika.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że niewielka część czoła detonacji jest kierowana do komory rozprężnej, w której następuje wstępne spalanie mieszaniny.
3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że czoło detonacji rozdziela się na kilka części, które następnie są doprowadzane do odpowiednich obszarów powierzchni tłumika płomieni.
4. Urządzenie do neutralizacji czoła detonacji, wyposażone w umieszczaną w rurociągu albo w zbiorniku obudowę, w której jest osadzony zatrzymujący proces przesuwania się płomieni tłumik płomieni, którego średnica jest większa, niż średnica przewodu rurowego, znamienne tym, że jest wyposażone w co najmniej jeden króciec rurowy (4, 4'), którego wylot jest umieszczony w określonej odległości od powierzchni tłumika płomieni (5) i w komorę rozprężną (13) o dużej objętości, w której jest osadzony króciec (4, 4').
5. Urządzenie według zastrz. 4, znamienne tym, że odstęp (L 2) między wylotem króćca (4, 4') i powierzchnią tłumika płomienia (5, 5') jest nie większy, niż średnica przewodu rurowego (D).
6. Urządzenie według zastrz. 4 albo 5, znamienne tym, że odstęp (L2) między wylotem króćca (4, 4') i powierzchnią tłumika płomienia (5, 5') jest nie mniejszy, niż 1/3 średnicy (D) przewodu rurowego.
7. Urządzenie według zastrz. 4 albo 5 albo 6, znamienne tym, że wnętrze (3) obudowy (2) j’est wykonane w kształcie cylindra i jego powierzchnia przekroju poprzecznego jest w przybliżeniu równa powierzchni przekroju poprzecznego tłumika płomienia (5, 5').
8. Urządzenie według zastrz. 7, znamienne tym, że długość (Lj) części przestrzeni wewnętrznej (3) jest nie mniejsza niż połowa średnicy (D) przewodu rurowego.
9. Urządzenie według zastrz. 7 albo 8, znamienne tym, że długość (Lj) części przestrzeni wewnętrznej (3) jest nie większa niż podwojona średnica (D) przewodu rurowego.
10. Urządzenie według zastrz. 4 albo 5 albo 6 albo 7 albo 8 albo 9, znamienne tym, że konstrukcja obszaru (9') tłumika (5'), na który pada czoło detonacji, jest inna, niż konstrukcja pozostałej części tłumika (5 ').
11. Urządzenie według zastrz. 10, znamienne tym, że szerokości szczelin umieszczonych w obszarze (9') tłumika płomienia (5') są mniejsze, niż w pozostałej części tłumika (5').
12. Urządzenie według zastrz. 11, znamienne tym, że długość szczelin tłumika płomienia (5, 5') jest taka sama na całej powierzchni tłumika (5, 5').
13. Urządzenie według zastrz. 4, znamienne tym, że króciec (4) jest wyposażony w umieszczone na jego obwodzie niewielkie otwory (12) łączące wewnętrzną przestrzeń króćca (4) z komorą rozprężną (13).
14. Urządzenie według zastrz. 4, znamienne tym, że króćce (4, 4') są umieszczone po obu stronach tłumika płomieni (5, 5').

188 748
15. Urządzenie według zastrz. 4, znamienne tym, że jest wyposażone w większą ilość króćców (4') umieszczonych przed powierzchnią tłumika płomieni (5, 5').
16. Urządzenie według zastrz. 15, znamienne tym, że króćce (4') są rozmieszczone obrotowo symetrycznie względem osi tłumika płomieni (5, 5').