SI25509A - Sistem tesnjenja pri eksplozijsko odpornih napravah - Google Patents

Abstract

Predmet izuma je sistem tesnjenja z O-tesnilom, nameščenim v kanalu pod tlakom komprimiranega zraka, ki zagotavlja eksplozijsko odporno tesnjenje pri eksplozijsko odpornih napravah ali napravah, ki so odporne na eksplozijske tlačne udarce. Pri sistemu tesnjenja pri eksplozijsko odpornih napravah po izumu je O-tesnilo (3) nameščeno v pravokotnem kanalu zgornje prirobnice (1) in nalega na spodnjo prirobnico (2), pri čemer je pritisk O-tesnila (3) na spodnjo prirobnico (2) zagotovljen z dovajanjem tlaka komprimiranega zraka preko priključka (4), pri hipnem porastu tlaka v posodi pa le-ta pritisne O-tesnilo (3) na zunanji rob kanala in vdre mimo notranjega robu nad O-tesnilo (3) ter tako še dodatno pritisne O-tesnilo (3) na zunanji rob in dodatno zatesni spoj.

Description

SISTEM TESNJENJA PRI EKSPLOZIJSKO ODPORNIH NAPRAVAH

Predmet izuma je sistem tesnjenja z O-tesnilom, nameščenim v kanalu pod tlakom komprimiranega zraka, ki zagotavlja eksplozijsko odporno tesnjenje pri eksplozijsko odpornih napravah ali napravah, ki so odporne na eksplozijske tlačne udarce. Za eksplozijsko odporno tesnilo lahko označimo tesnilo, ki zadrži eksplozijski tlak in preboj plamena. Sistem tesnjenja po izumu se uporablja pri napravah, kjer se deli naprave pogosto odpirajo. Izum se prednostno uporablja pri napravah za granulacijo, oblaganje in sušenje v fluidiziranem sloju (FBD= Fluid bed dryer) in hitrih granulirnih mešalnikih (HSM = High shear mixer). Izum sodi v razred B01J 3/03 mednarodne patentne klasifikacije.

Tehnični problem, ki ga predloženi izum uspešno rešuje, je konstrukcijska izvedba tesnjenja, ki zagotavlja eksplozijsko odporno tesnjenje pri eksplozijsko odpornih napravah ali napravah, ki so odporne na eksplozijske tlačne udarce.

Doslej znana tesnjenja na zgoraj omenjenih napravah so izvedena s pomočjo napihljivega tesnila, kjer se komprimiran zrak uvaja v notranjost napihljivega tesnila (zračnica). Tesnilo je tipično nameščeno v kanalu prve prirobnice in s prostim delom pritiska na ravno površino druge prirobnice. Pri eksploziji v napravi tlak in plamen prebijeta med tesnilom in kovinsko prirobnico navzven, kar lahko povzroči eksplozijo zunaj naprave, če je v tem istem trenutku zunaj naprave prisotna eksplozivna atmosfera.

Tako je iz patentnega dokumenta EP 1 286 759 B1 razvidno, da je pri uporabi napihljivega tesnila z votlim presekom potreben tlak napihovanja od 3 do 15 bar. Tlak napihovanja tesnila mora biti glede na izkušnje celo nekaj višji od eksplozijskega tlaka. Tako visoki tlaki so za tesnila v obliki votlega preseka problematični (tesnila hitro počijo) in sila, ki jo povzročajo je visoka, kar zahteva bolj togo konstrukcijo nosilnega sklopa naprave.

Za modificirano izvedbo napihljivega tesnila z votlim presekom iz patentnega dokumenta EP 2 016 315 B1 je tlak napihovanja nižji, po opisu sodeč je tlak napihovanja v rangu polovice eksplozijskega tlaka. Glede na obliko tesnila pa je sklepati, da eksplozijski tlak ne pomaga neposredno tesniti kot je to primer v izvedbi tesnila, ki je predmet tega izuma.

Sistem tesnjenja pri eksplozijsko odpornih napravah po izumu z O-tesnilom, nameščenim v kanalu pod tlakom je izveden tako, da, na v kanalu nameščeno O-tesnilo, pritiskamo s tlakom, ki je nižji od tlaka kot pri napihljivem tesnilu pri znanih izvedbah. Pri morebitni eksploziji znotraj naprave eksplozijski tlak pritisne na O-tesnilo tako, da še dodatno zatesni spoj in zaradi tega ne pride do preboja tlaka in plamena med tesnilom in prirobnico.

Izum bomo podrobneje obrazložili na osnovi izvedbenega primera in priloženih slik, od katerih kaže: slika 1 konstrukcijsko izvedbo tesnjenja ohišja z O-tesnilom, nameščenim v kanalu pod tlakom; slika 2 shematski prikaz detajla tesnjenja ohišja z O-tesnilom, nameščenim v kanalu pod tlakom, v tesnjenem položaju; slika 3 shematski prikaz detajla tesnjenja ohišja z O-tesnilom, nameščenim v kanalu pod tlakom, v primeru eksplozije v posodi.

Konstrukcijska izvedba sistema tesnjenja ohišja z O-tesnilom nameščenim v kanalu pod tlakom komprimiranega zraka po izumu je prikazana na sliki 1. Spoj med deli posode/naprave je izveden v obliki C prirobnice, ki je najbolj običajna in najbolj praktična oblika prirobničnega spoja za take naprave. Zgornja prirobnica 1 objame spodnjo prirobnico 2 in v primeru povečanja tlaka znotraj posode prepreči odpiranje. Med prirobnicama 1,2 je z zgornje strani reža D1, s spodnje stani pa reža D2. Reži D1,D2 sta v odvisnosti od velikosti prirobnice od 2-4mm in so potrebne za neovirano odpiranje prirobnic 1,2 pri rokovanju z napravo. Prirobnici 1 in 2 sta lahko tudi obrnjeni (tesnilo tesni navzgor) ali v vertikalni legi (tesnilo tesni na stran). O-tesnilo 3 je nameščeno v pravokotnem kanalu v zgornji prirobnici 1. V fazi zatesnitve naprave se dovede tlak komprimiranega zraka preko priključka 4, ki pritisne O-tesnilo 3 na spodnjo prirobnico 2. Pred odpiranjem naprave se na priključek 4 dovede podtlak cca. 0.8 barg , ki O-tesnilo 3 potegne v kanal tako, da sta prirobnici 1,2 prosti in se naprava lahko odpre.

Slika 2 prikazuje položaj O-tesnila 3 v tesnjenem položaju. O-tesnilo 3 je pod vplivom tlaka Pi pritisnjeno ob spodnjo prirobnico 2 in tako vzdržuje zatesnjenost posode. Spodnja prirobnica 2 se pod vplivom sile O-tesnila 3 ne premakne v skrajno spodnjo lego, da bi nasedla na spodnji rob zgornje prirobnice 1, ker je sila premajhna in nosilna konstrukcija stroja drži dele v razmaknjeni legi (zaradi zagotavljanja neoviranega odpiranja po odzračenju in vakuumiranju tesnila).

Slika 3 prikazuje lego O-tesnila 3 neposredno po eksploziji znotraj naprave. Tlak v posodi hipno (cca. 1/100 sekunde) naraste na eksplozijski tlak, ki je odvisen od eksplozivne atmosfere. Obravnavani eksplozijski tlak Pex je 12 barg. Eksplozijski tlak Pex pritisne spodnjo prirobnico 2 navzdol, da sede na zob zgornje prirobnice 1. Eksplozijski tlak Pex hkrati pritisne O-tesnilo 3 na zunanji rob kanala in vdre mimo notranjega robu nad O-tesnilo 3, ter tako še dodatno pritisne O-tesnilo 3 na zunanji rob in dodatno zatesni spoj. Tlak eksplozije tako vdre tudi v sistem komprimiranega zraka, ki je dovajan preko priključka 4, zato mora biti cevovod kovinski, sistem pa opremljen s krmiljenim nepovratnim ventilom. Z eksplozijskim testom je ugotovljeno, da je potreben tlak Pi, ki pritiska na tesnilo cca. 1/3 eksplozijskega tlaka Pex. Pri eksplozijskem tlaku 12 barg in varnostnem faktorju 1.25, je tlak, ki pritiska na O-tesnilo 3, 5 barg. O-tesnilo 3 je izdelano iz mehke gume, trdote 45 do max. 55ShA. Priporoča se uporaba silikonske gume. Če je potrebno uporabiti drug tesnilni material, kjer zahtevane nizke trdote ni možno doseči, je O-tesnilo 3 lahko izdelano tudi iz votlega okroglega profila. Zaradi izboljšanja triboloških lastnosti tesnila se priporoča, uporaba O-tesnil s tankim slojem teflona na površju tesnila ( PTFE coated).

Toleranca premera O-tesnila 3 mora biti znotraj 0/+2%. O-tesnilo 3 mora biti izdelano v orodju s postopkom vroče vulkanizacije. Uporaba lepljenih tesnil, ki so izdelani iz ekstrudiranih profilov za to aplikacijo ni ustrezno in se jih ne sme uporabljati.

Kanal ima pravokotno obliko in 15-20% večjo višino, kot je nazivni premer preseka O-tesnila 3. Širina kanala je 4-6% manjša od nazivnega premera preseka O-tesnila 3. O-tesnilo 3 ima okrogel presek, s premerom med 5 in 25mm kar omogoča lažje čiščenje v primerjavi s standarnimi napihljivimi tesnili, ki so po pravilu bolj kompliciranih oblik z dodatnimi kanali ipd.

Prednosti sistema tesnjenja pri eksplozijsko odpornih napravah po izumu so predvsem: - širina (premer preseka) O-tesnila 3 je lahko precej manjša od znanega standardnega napihljivega tesnila z votlim presekom (zračnica); - ni potrebe po detekciji zaprtosti prirobničnega spoja posode/naprave; pri standardnem napihljivem tesnilu (zračnica) obstaja nevarnost, da tesnilo raznese, če le-to ni vkleščeno v kanal in zaprto s protiprirobnico, pri sistemu tesnjenja po izumu pa tlak komprimiranega zraka tesnilo porine iz kanala, če prirobnični spoj ni zaprt; - ni težav z izpadanjem tesnila, kar je težava pri standardnem napihljivem tesnilu, ki je nameščeno v zgornji prirobnici.

Za zagotavljanje varnosti obratovanja z eksplozijsko ogroženih okoljih mora biti sistem napihovanja tesnila po izumu opremljen še s senzorjem tlaka / tlačnim stikalom. Če tlak napihovanja ni dosežen, potem tesnilo ne zagotavlja eksplozijsko odporne tesnosti. Zaneljivost obratovanja sistema detekcije tlaka je tipično v razredu SIL2.

Sistem po izumu je bil verificiran z eksplozijskimi testi v posebni komori na tlak 12 barg. Tehnične zahteve in smernice za gradnjo omenjenih naprav so v standardu EN 14460.

Claims (5)

PATENTNI ZAHTEVKI

1. Sistem tesnjenja pri eksplozijsko odpornih napravah, označen s tem, da je O-tesnilo (3) nameščeno v pravokotnem kanalu zgornje prirobnice (1) in nalega na spodnjo prirobnico (2), pri čemer je pritisk O-tesnila (3) na spodnjo prirobnico (2) zagotovljen z dovajanjem tlaka komprimiranega zraka preko priključka (4), pri hipnem porastu tlaka v posodi pa le-ta pritisne O-tesnilo (3) na zunanji rob kanala in vdre mimo notranjega robu nad O-tesnilo (3), ter tako še dodatno pritisne O-tesnilo (3) na zunanji rob in dodatno zatesni spoj.

2. Sistem tesnjenja pri eksplozijsko odpornih napravah, po zahtevku 1, označen s tem, da je tlak, ki pritiska O-tesnilo v spoju vsaj 1/3 eksplozijskega tlaka pomnožen z varnostnim faktorjem 1.25.

3. Sistem tesnjenja pri eksplozijsko odpornih napravah, po zahtevku 1 in 2, označen s tem, da ima O-tesnilo (3) dimenzije med 5 in 25mm in je izdelano iz mehke gume, trdote 45 do max. 55ShA, prednostno silikonske gume.

4. Sistem tesnjenja pri eksplozijsko odpornih napravah, po zahtevku 3, označen s tem, da je O-tesnilo (3) v primeru, kjer nizke trdote materiala ni možno doseči, izdelano v obliki votlega okroglega profila.

5. Sistem tesnjenja pri eksplozijsko odpornih napravah, po zahtevkih od 1 do 3, označen s tem, da ima kanal ima pravokotno obliko in 15-20% večjo višino, kot je nazivni premer preseka O-tesnila (3) ter da je širina kanala 4-6% manjša od nazivnega premera preseka O-tesnila (3).