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Vorrichtung zur Verhinderung des Fortschreitens von Zündungen oder
Explosionswellen Um das Fortschreiten von Zündungen oder Explosionswellen in Leitungen,
die zündfähige Stoffe enthalten, zu verhindern, verwendet man Flammenlöscher oder
Sicherheitstöpfe, z B. in Form von Kiestöpfen, Glas- oder Metallfritten. Man verwendet
beispielsweise eine Bauart, bei der abwechselnd gewellte und glatte Metallbänder
derart um eine Achse aufgewickelt sind, daß sie im aufgewickelten Zustand eine Scheibe
bilden, durch die in axialer Richtung das Gas strömt. Allen diesen Vorrichtungen
liegt der Gedanke zugrunde, je Raumeinheit eine möglichst große, Wärme ableitende
Oberfläche und eine möglichst große, Wärme aufnehmende Masse unterzubringen, die
die Temperatur des verbrennenden Stoffs unter die Zündtemperatur herunterkühlen.
Es ist dabei wichtig, daß die Vorrichtung dem Gas gleichzeitig einen möglichst geringen
Strömungswiderstand entgegensetzt.
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Die bisher bekanntgewordenen Vorrichtungen haben in baulicher Hinsicht
Nachteile, die sich dann zeigen, wenn es darauf ankommt, innerhalb größerer Mengen
strömender Gase und Dämpfe die Fortpflanzung von Zündungen oder.Explosionswellen
zu verhindern. Hier ist es notwendig, den vom Gas durchströmten Gesamtquerschnitt
der Leitung mindestens an der Stelle, an der sich die Löschvorrichtung befindet,
genügend groß zu bemessen, damit die Strömungsgeschwindigkeit des Gases durch die
Löschvorrichtung genügend niedrig wird
und die Durchströmzeit der
Gase und Dämpfe durch die Löschvorrichtung ausreicht, um so viel Wärme aus den Gasen
und Dämpfen abzuführen, daß die Temperatur unter die Zündtemperatur sinkt. Dabei
muß die Vorrichtung trotz des notwendigen großen Strömungsquerschnitts mechanisch
genügend fest sein, um den mit den Zündungen verbundenen mechanischen Beanspruchungen
eines Explosionsstoßes standhalten zu können, und sie muß eine Form haben, die praktisch
brauchbar und handlich ist. Diese Forderungen erfüllt die nachstehend beschriebene
Vorrichtung besser als die bisher bekanntgewordenen Bauformen.
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Die Vorrichtung besteht aus nicht gelochten, ringförmigen Blechscheiben,
die, gegebenenfalls durch Nocken, Rippen oder Prägungen, in kurzen Abständen gehalten
und durch Halter befestigt sind, und ist dadurch gekennzeichnet, daß die Blechscheiben
senkrecht zur Achse der Leitung auf einem axialen Halter angeordnet sind. Zweckmäßig
ist hierbei der Abstand zwischen den Blechscheiben durch kanalförmige, radial verlaufende
Prägungen in den Blechscheiben gebildet. Die in den Blechscheiben eingeprägten Kanäle
sind vorteilhaft derart gekrümmt, daß ihre senkrechte Breite vom inneren bis zum
äußeren Umfang der Blechscheibe gleichbleibt, wobei die in die Blechscheiben eingeprägten
Kanäle mehr als einmal um die Blechscheibe herumlaufen können.
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Die Leitung ist an dieser Stelle zweckmäßig erweitert, oder man kann
ein Zwischengefäß mit der beschriebenen Anordnung einschalten. Bei dieser Vorrichtung
strömen die Gase oder Dämpfe zwischen den Blechscheiben in im wesentlichen radialer
Richtung zur Leitung.
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Es sind zwar schon Vorrichtungen für den genannten Zweck bekannt,
bei denen in der zu schützenden Leitung Platten in der Gasströmungsrichtung in geringem
Abstand gelagert sind. Hierbei muß, um Verbiegungen der Platten und Verstopfungen
zu vermeiden, der Abstand durch Anwendung mehrerer Halter gewahrt werden. Demgegenüber
hat die vorliegende Anordnung den großen Vorteil, daß man mit einem einzigen Halter
auskommt, so daß diese Vorrichtung viel einfacher auseinanderzunehmen und zu reinigen
ist. Auch erleidet durch die senkrechte Anordnung der Blechscheiben der Gasstrom
eine Umlenkung, wodurch die dynamische Energie etwa auftretender Zündungen oder
Explosionen stark gehemmt wird.
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An Hand der Zeichnung sei die Erfindung näher erläutert: Bei der Ausführungsform
des Gegenstands der Erfindung nach den Abb. x und 2 sind ringförmige Blechscheiben
A auf einem aus zwei gekreuzten Blechen bestehenden Halter B in geringen Abständen
zu einem langen zyliti-- drischen Paket aufgereiht. Die einzelnen Scheiben werden
durch Zwischenlagen C, wie Nocken, Rippen od. dgl., in unveränderlichen, bestimmten
Abständen voneinander gehalten. Die zu löschenden brennenden Gase oder Dämpfe strömen
auf dem Wege D-E in radialer Richtung durch die Zwischenräume zwischen den ringförmigen
Blechscheiben A hindurch.
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Ein besonderer Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß es ohne
wesentlichen Aufwand an Werkstoff möglich ist, dem Blechpaket eine große mechanische
Festigkeit gegen Explosionsschläge zu geben, weil die ringförmigen Blechscheiben
der von innen nach außen gerichteten Beanspruchung des Explosionsstoßes in sich
selbst eine hohe Festigkeit entgegensetzen. Die von dem Explosionsschlag getroffene
Fläche besteht im wesentlichen aus der schmalen inneren Kante der Blechringe, die
sich selbst tragen.
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Die Anordnung gestattet ferner, Geräte für sehr verschiedene Anforderungen
herzustellen. So läßt sich durch verschiedene Länge des Halters B, auf den
die Blechscheiben A aufgereiht werden, erreichen, daß bei gegebener Gasmenge
die Gasgeschwindigkeit zwischen den Blechen bis auf ein beliebig niedriges 3#laß
herabgesetzt wird.
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Ferner kann man, wie in Abb. 3 dargestellt ist, mehr als einen Halter
B in der Leitung bzw. einem in die Leitung eingeschalteten erweiterten Gefäß F in
paralleler Anordnung vereinigen. Die lange zylindrische Form der Blechpakete und
ebenso der Halter selbst eignen sich besonders gut für diese Anordnung.
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Des weiteren läßt sich durch verschiedene -Größe der zwischen den
Blechringen befindlichen Nocken, Rippen oder Zwischenlagen erreichen, daß die Abstände
zwischen den ringförmigen Blechscheiben verschieden weit sind. Schwierig zu löschende
Explosionsflammen werden dann durch sehr eng geschichtete Blechpakete gelöscht,
während für leicht zu löschende Flammen entsprechend weiter geschichtete Pakete
ausreichen.
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Ein weiterer wichtiger Vorteil der beschriebenen Anordnung liegt darin,
daß sie sich zur Reinigung leicht vollständig auseinandernehmen läßt und ohne weiteres
wieder genau zusammengesetzt werden kann. Das ist besonders bei Gasen oder Dämpfen
wichtig, die unter Bildung von Rückständen verbrennen oder zerfallen, z. B. von
Ruß beim Zerfall von Acetylen. Ein vollständiges Auseinandernehmen ist deshalb wichtig,
weil gegebenenfalls nur eine restlose und vollständige Reinigung aller Stellen,
die mit den Gasen oder Dämpfen in Berührung kommen,
katalytische
Wirkungen etwa zurückbleibender Bestandteile ausschließt. Dieser Vorteil ist bei
Glas oder Metallfritten nicht gegeben, da sich diese vollständig zusetzen, ebensowenig
bei Metallbändern, die um eine Achse zur Scheibenform aufgewickelt sind.
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Es ist vorteilhaft, an Stelle der Nocken od. dgl. zur Wahrung des
Abstands in die Blechscheiben radial verlaufende Kanäle einzuprägen und wechselweise
eine geprägte und eine glatte, nichtgeprägte Blechscheibe auf den Halter aufzureihen.
Um zu erreichen, daß die Geschwindigkeit des Gases in den in Blechscheiben eingeprägten
Kanälen von innen nach außen nicht abnimmt, wie das bei radial verlaufenden Kanälen
der Fall ist, und um gleichzeitig für die Prägung des Blechs eine j e Quadratzentimeter
Blech gleichmäßige Blechverformung zu erzielen, gibt man vorteilhaft den Strömungskanälen
eine solche Form, daß ihre senkrechte Breite vom inneren bis zum äußeren Umfang
gleichbleibt.
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In Abb. q. ist eine solche Anordnung der Strömungskanäle dargestellt.
Die senkrechte Breite ist mit G bezeichnet. Der Winkel a, den der Kanal mit dem
jeweiligen Kreisumfang bildet, verändert sich dabei bei dem gezeigten Beispiel von
a=9o° am inneren Radius zu a=3o° am äußeren Radius. Der Verlauf des Kanals, d. h.
der jeweilige Winkel a läßt sich rechnerisch bestimmen. Die gleichbleibende Kanalbreite
bringt es mit sich, daß der Winkel a mit wachsendem Durchmesser immer flacher wird.
Man hat damit die Möglichkeit, den. Kanal gegebenenfalls mehrmals spiralförmig auf
der Scheibe herumzuführen. Dadurch werden die Kanäle sehr lang, und in Verbindung
mit niedriger Kanalhöhe besteht so die Möglichkeit, auch sehr schwer zu löschende
Flammen unschädlich zu machen.
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Der flache Austrittswinkel a am äußeren Radius des Blechrings, bei
dem Beispiel a= 30°, hat noch einen weiteren Vorteil strömungstechnischer Art. Wenn
man nämlich die Scheiben so schichtet, daß die gekrümmten Kanäle abwechselnd mit
dem Drehsinn nach rechts und nach links liegen, dann wird bei hohen Gasgeschwindigkeiten
die bei den einzelnen Scheiben in entgegengesetzter Richtung austretende Gasmasse
zu einer sehr starken Wirbelbildung führen und den Explosionsstoß abbremsen helfen.
Dieser Vorteil tritt besonders dann in Erscheinung, wenn die Gase und Dämpfe sehr
langsam durch die Sicherheitsvorrichtung strömen und erstbeimExplosionsstoß hohe
Geschwindigkeiten bekommen.
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Schichtet man die Bleche so, daß die Kanäle im gleichen Drehsinn liegen,
dann kann man, soweit der Explosionsstoß von innen nach außen geht, im äußeren Ringraum
um das Blechscheibenpaket bei richtiger Neigung der Kanäle eine sehr starke Rotation
der Gase erzielen. Durch die Fliehkraft entsteht wie bei den bekanntgewordenen Rückschlagsicherungen
ein Gegendruck, der um so größer wird, je schneller das Gas ausströmt. Auf diese
Art erzielt man eine dynamische Abbremsung des Explosionsstoßes mit Hilfe der Energie
des Explosionsstoßes selbst.
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Um zu erreichen, daß die Sicherheitsvorrichtung Explosionsstöße von
beiden Strömungsrichtungen abbremst, kann man, wie in Abb. 5 dargestellt ist, die
Scheiben in zwei Pakete aufteilen und die Gase in dem einen Paket von innen nach
außen und in dem anderen von außen nach innen strömen lassen. Wenn die Scheiben
in beiden Paketen im gleichen Drehsinn liegen, muß, je nachdem von welcher Seite
die Explosionsstöße kommen, die bremsende Fliehkraftwirkung in dem einen oder in
dem anderen Blechpaket auftreten.