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EP0010734A1 - Explosions- und detonationsgeschützte Armatur - Google Patents

Explosions- und detonationsgeschützte Armatur Download PDF

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Publication number
EP0010734A1
EP0010734A1 EP79104134A EP79104134A EP0010734A1 EP 0010734 A1 EP0010734 A1 EP 0010734A1 EP 79104134 A EP79104134 A EP 79104134A EP 79104134 A EP79104134 A EP 79104134A EP 0010734 A1 EP0010734 A1 EP 0010734A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
detonation
temperature sensor
flame
fitting
semi
Prior art date
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Granted
Application number
EP79104134A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0010734B1 (de
Inventor
Hubert Dipl.-Ing. Leinemann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Braunschweiger Flammenfilter Leinemann and Co
Original Assignee
Braunschweiger Flammenfilter Leinemann and Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Braunschweiger Flammenfilter Leinemann and Co filed Critical Braunschweiger Flammenfilter Leinemann and Co
Priority to AT79104134T priority Critical patent/ATE42T1/de
Publication of EP0010734A1 publication Critical patent/EP0010734A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0010734B1 publication Critical patent/EP0010734B1/de
Expired legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C13/00—Details of vessels or of the filling or discharging of vessels
    • F17C13/12—Arrangements or mounting of devices for preventing or minimising the effect of explosion ; Other safety measures
    • F17C13/123—Arrangements or mounting of devices for preventing or minimising the effect of explosion ; Other safety measures for gas bottles, cylinders or reservoirs for tank vehicles or for railway tank wagons
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C4/00—Flame traps allowing passage of gas but not of flame or explosion wave
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2250/00—Accessories; Control means; Indicating, measuring or monitoring of parameters
    • F17C2250/04—Indicating or measuring of parameters as input values
    • F17C2250/0404—Parameters indicated or measured
    • F17C2250/0439—Temperature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2260/00—Purposes of gas storage and gas handling
    • F17C2260/04—Reducing risks and environmental impact
    • F17C2260/042—Reducing risk of explosion

Definitions

  • the invention relates to an explosion-proof and explosion-proof fitting with a flame arrester and a detonation brake for containers, pipes or the like, in which explosive media are generated, stored, filled or transported.
  • flame barriers are installed, the task of which is to prevent inflammation of flammable gases, explosions or detonations from spreading outside the container from reaching the interior of the container, in which explosive gases or liquids are stored.
  • the flame arresters cool down any gas that may be pressed into the interior of the container so that no ignition takes place inside the container.
  • a pipeline is closed, because detonations can form in pipelines, which can generate much higher pressures than explosions.
  • Such a high pressure could destroy or at least damage the flame arresters, which consist, for example, of a wound and partially shaped strip material, such that the effectiveness of the flame arrester can no longer be guaranteed.
  • Such fittings have been in use for many years.
  • the invention is based on the knowledge that such fittings do not offer adequate protection in all cases. If the gases or vapors in the pipeline are sucked out, for example in order to be fed to an incineration plant or a further processing plant, a flow rate can arise which is in the range of the flame propagation rate during the detonation. In this case, if the flame ignites in the tube, the flame slowly runs against the flame arrester. In such a constellation, the fire barrier can develop a permanent fire. A flame arrester of the usual type can only withstand such a continuous fire if the flame can flare freely above the flame arrester. This is not the case with detonation-protected fittings due to the existing pipeline. Such a constant fire can therefore only be carried out for a few minutes by a conventional flame arrester withstand until it has heated up so far that its cooling function is no longer guaranteed, so that an ignition breakdown can occur through the flame arrester.
  • the object of the invention is to create an explosion-proof and explosion-proof fitting of the type mentioned at the beginning, with which the risk of a permanent fire and thus an ignition breakdown by the flame arrester can be countered.
  • the fitting has a temperature sensor arranged outside the container or the like, in front of the flame arrester and within the detonation brake.
  • the temperature sensor With the help of the temperature sensor the formation of a permanent fire on the flame arrester can be determined and safety measures can be taken automatically.
  • safety measures can consist, for example, in that the pipeline is closed so that no flammable gas is supplied to the flame.
  • Another possibility could be to introduce inert gas into the fitting, which forms an inert gas cloud around the flame and thus prevents the supply of combustible gas to the flame.
  • a large number of further protective measures are conceivable, which can be automatically taken by a permanent fire detected by means of the temperature sensor.
  • the arrangement of the temperature sensor according to the invention has a number of advantages.
  • the temperature sensor is arranged directly on the flame arrester, so that its position allows a largely undelayed display.
  • the positioning of the temperature sensor within the detonation brake is essential. This means that a normal, explosion-proof thermal sensor can be used, the housing wall of which is relatively thin. It has been shown that the detonation pressure is reduced in the interior of the detonation brake to such an extent that the usual temperature sensors can be used. It is therefore not necessary to use temperature sensors whose housing is so encapsulated that they can withstand even a detonation pressure. Due to the thin design of the housing walls of the temperature sensor, rapid heat transfer is also achieved, so that the arrangement according to the invention ensures a sufficiently quick reaction of the temperature sensors.
  • the detonation brake consists of a semi-cylindrical reflection wall and an opposite, also semi-cylindrical, but smaller diameter wall and if the temperature sensor is arranged between the two semi-cylindrical walls is.
  • This detonation brake known per se, reduces the detonation pressure so effectively that even lower demands have to be made on the stability of the temperature sensors.
  • the preferably rod-shaped temperature sensor is particularly well protected if it is arranged in the plane of symmetry of the semi-cylindrical walls.
  • the fitting shown in the drawing is intended for attachment to a container, not shown.
  • the fitting has a lower flange 1, above which there is a space 2 which widens in cross section and in which a flame arrester 3 is fastened.
  • a flange 5 On the fitting, which is at an angle of 90 ° to the container flange 1.
  • a detonation brake 6 which consists of a semi-cylindrical reflection wall 7 and a second semi-cylindrical wall 8, the diameter of which is smaller than that of the reflection wall 7.
  • the housing 9 of the armature, as seen from the pipeline 4, is continuously expanded around the detonation brake 6.
  • the ends of the two semi-cylindrical walls 7, 8 can overlap somewhat or at least lie in one plane.
  • the detonation brake 6 is known per se. Their mode of operation is based on the reflection of the detonation wave by the reflection wall 7, on the division of the detonation wave in two opposing partial waves, also through the reflection wall 7 and through the labyrinthine connection between the pipeline 4 and the flame arrester 3.
  • a rod-shaped temperature sensor 10 is fastened in the housing 9 of the fitting and projects parallel to the semi-cylindrical walls 7, 8 into the interior of the detonation brake 6.
  • the temperature sensor is connected to a conventional evaluation and control circuit (not shown).
  • the temperature sensor is on the axis of symmetry of the two semi-cylindrical walls 7, 8, so that the temperature element 10 is equidistant from both ends of the walls 7, 8.

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Abstract

Die Anmeldung behandelt eine explosions- und detonationsgeschützte Armatur mit einer Flammensperre (3) und einer Detonationsbremse (6) für Behälter, Rohre o.dgl., in denen explosionsgefährdete Medien erzeugt, gelagert, abgefüllt oder transportiert werden. Als neu wird in erster Linie ein Temperaturfühler (10) angesehen, der außerhalb des Behälters o.dgl., vor der Flammensperre (3) und innerhalb der Detonationsbremse (6) angeordnet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine explosions- und detonationsgeschützte Armatur mit einer Flammensperre und einer Detonationsbremse für Behälter, Rohre o.dgl., in denen explosionsgefährdete Medien erzeugt, gelagert, abgefüllt oder transportiert werden.
  • In notwendiger Weise vorhandene öffnungen eines derartigen Behälters o.dgl. werden Flammensperren eingebaut, deren Aufgabe darin besteht, ein übergreifen von außerhalb des Behälters stattfindenden Entzündungen von brennbaren Gasen, Explosionen oder Detonationen auf das Behälterinnere, in dem explosionsgefährdete Gase oder Flüssigkeiten gelagert sind, zu verhindern. Die Flammensperren bewirken eine Abkühlung des ggf. in das Behälterinnere gedrückten Gases, so daß im Behälterinneren keine Entzündung stattfindet.
  • Eine besondere Schwierigkeit entsteht dann, wenn an die Armatur außerhalb des Behälters o.dgl. eine Rohrleitung angeschlossen ist, da sich in Rohrleitungen Detonationen ausbilden können, bei denen sehr viel höhere Drücke als bei Explosionen entstehen können. Ein derartig hoher Druck könnte die Flammensperren, die beispielsweise aus einem gewickelten und teilweise geformten Bandmaterial bestehen, zerstören oder zumindest so beschädigen, daß die Wirksamkeit der Flammensperre nicht mehr gewährleistet ist. Aus diesem Grunde ist es bekannt, in die Rohrleitung bzw. in die Armatur eine Detonationsbremse einzubringen, die die Druckwelle teilweise reflektiert, aufteilt und so umlenkt, daß ein erheblicher Druckverlust entsteht und der auf die Flammensperre wirkende Druck nur noch einen kleinen Bruchteil des ursprünglichen Detonationsdruckes ausmacht. Derartige Armaturen sind seit vielen Jahren im Einsatz.
  • Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß derartige Armaturen jedoch nicht in allen Fällen einen ausreichenden Schutz bieten. Wenn nämlich die in der Rohrleitung befindlichen Gase oder Dämpfe abgesaugt werden, beispielsweise um einer Verbrennungsanlage oder einer Weiterverarbeitungsanlage zugeführt zu werden, kann eine Strömungsgeschwindigkeit entstehen, die sich im Bereich der Flammenfortpflanzungsgeschwindigkeit während der Detonation bewegt. In diesem Fall läuft die Flamme bei einer Entzündung in dem Rohr langsam gegen die Flammensperre. Bei einer solchen Konstellation kann sich auf der Flammensperre ein Dauerbrand einstellen. Einem solchen Dauerbrand kann eine Flammensperre üblicher Bauart nur dann standhalten, wenn die Flamme frei oberhalb der Flammensperre abfackeln kann. Bei detonationsgeschützten Armaturen ist dies wegen der vorhandenen Rohrleitung nicht der Fall. Einem derartigen Dauerbrand kann daher eine übliche Flammensperre nur für einige Minuten standhalten, bis sie sich so weit aufgeheizt hat, daß ihre Abkühlungsfunktion nicht mehr gewährleistet ist, so daß es zu einem Zünddurchschlag durch die Flammensperre kommen kann.
  • Von diesem Phänomen war man bisher nicht ausgegangen, da die Anbringung von Mindestlängen einer Rohrleitung an einer Armatur als sicheres Mittel für die Verhinderung von Dauerbränden an der Flammensperre angesehen worden sind. Das beruhte darauf, daß von im wesentlichen ruhenden oder nur langsam strömenden Gasen ausgegangen wurde, deren Strömungsgeschwindigkeit weit unterhalb der Flammenfortpflanzungsgeschwindigkeit liegt. In einem solchen Fall läuft die Flamme mit hoher Geschwindigkeit gegen das Flammenfilter und verpufft dort, da sie innerhalb kürzester Zeit nur noch von abgebrannten Gasen umgeben wird und keine die Flamme ernährenden Gase in der erforderlichen Menge die Flamme erreichen. Das Anbringen von Rohrleitungen wurde daher in manchen Bereichen sogar vorgeschrieben, um das Entstehen von Dauerbränden zu verhindern.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine explosions-und detonationsgeschützte Armatur der eingangs erwähnten Art zu erstellen, mit der der Gefahr eines Dauerbrandes und damit eines Zünddurchschlages durch die Flammensperre entgegengetreten werden kann.
  • Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Armatur einen außerhalb des Behälters o.dgl., vor der Flammensperre und innerhalb der Detonationsbremse angeordneten Temperaturfühler aufweist. Mit Hilfe des Temperaturfühlers kann die Ausbildung eines Dauerbrandes auf der Flammensperre festgestellt werden und automatisch Sicherungsmaßnahmen ergriffen werden. Diese Sicherungsmaßnahmen können beispielsweise darin bestehen, daß die Rohrleitung geschlossen wird, so daß kein brennbares Gas zu der Flamme nachgeliefert wird. Eine andere Möglichkeit könnte darin bestehen in die Armatur Inertgas einzuleiten, das um die Flamme herum eine Inertgaswolke bildet und so die Zufuhr von brennbarem Gas zur Flamme verhindert. Es ist eine Vielzahl von weiteren Schutzmaßnahmen denkbar, die durch einen mittels des Temperaturfühlers festgestellten Dauerbrand automatisch ergriffen werden können.
  • Die erfindungsgemäße Anordnung des Temperaturfühlers hat eine Vielzahl von Vorteilen. Der Temperaturfühler ist unmittelbar an der Flammensperre angeordnet, so daß von seiner Lage her eine weitgehend unverzögerte Anzeige erfolgen kann. Wesentlich ist die Positionierung des Temperaturfühlers innerhalb der Detonationsbremse. Dadurch kann nämlich erreicht werden, daß ein normaler, explosionsgeschützter Thermofühler verwendet werden kann, dessen Gehäusewandung relativ dünn ist. Es hat sich nämlich gezeigt, daß bereits im Innenraum der Detonationsbremse der Detonationsdruck derart herabgemindert ist, daß die üblichen Temperaturfühler zur Verwendung gelangen können. Es ist daher nicht erforderlich Temperaturfühler einzusetzen, deren Gehäuse so stark gekapselt ist, daß sie selbst einem Detonationsdruck standhalten. Durch die dünne Ausgestaltung der Gehäusewände des Temperaturfühlers wird ebenfalls ein schneller Wärmeübergang erzielt, so daß die erfindungsgemäße Anordnung eine ausreichend schnelle Reaktion der Temperaturfühler gewährleistet.
  • Die erfindungsgemäße Anordnung läßt sich besonders gut dann realisieren, wenn die Armatur zwei rechtwinklig zueinander angeordnete Flansche aufweist, die Detonationsbremse aus einer halbzylinderförmigen Reflektionswand und einer gegenüberliegenden, ebenfalls halbzylinderförmigen, aber einen kleineren Durchmesser aufweisenden Wand besteht und wenn der Temperaturfühler zwischen den beiden halbzylinderförmigen Wänden angeordnet ist.
  • Diese an sich bekannte Detonationsbremse setzt den Detonationsdruck so wirksam herab, daß an die Stabilität der Temperaturfühler noch geringere Anforderungen gestellt werden müssen.
  • Der vorzugsweise stabförmig ausgebildete Temperaturfühler ist besonders gut geschützt, wenn er in der Symmetrieebene der halbzylinderförmigen Wände angeordnet ist.
  • Die Erfindung soll im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es zeigen:
    • Figur 1 einen vertikalen Schnitt
    • Figur 2 einen horizontalen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Armatur.
  • Die in der Zeichnung dargestellte Armatur ist zur Anbringung an einem nicht dargestellten Behälter vorgesehen. Hierzu weist die Armatur einen unteren Flansch 1 auf, oberhalb dessen sich ein im Querschnitt erweiternder Raum 2 befindet, in dem eine Flammensperre 3 befestigt ist.
  • Zum Anschluß an eine gestrichelt angedeutete Rohrleitung 4 befindet sich an der Armatur ein Flansch 5, der unter einem Winkel von 90° zu dem Behälterflansch 1 steht.
  • Oberhalb der Flammensperre 3 befindet sich eine Detonationsbremse 6, die aus einer halbzylinderförmigen Reflektionswand 7 und einer zweiten halbzylinderförmigen Wand 8 besteht, deren Durchmesser kleiner als der der Reflektionswand 7 ist. Das Gehäuse 9 der Armatur.ist von der Rohrleitung 4 aus gesehen um die Detonationsbremse 6--herum stetig erweitert. Die Enden der beiden halbzylinderförmigen Wände 7,8 können sich etwas überlappen oder liegen zumindest in einer Ebene.
  • Die Detonationsbremse 6 ist an sich bekannt. Ihre Wirkungsweise beruht auf der Reflektion der Detonationswelle durch die Reflektionswand 7, auf der Teilung der Detonationswelle in zwei gegeneinanderlaufende Teilwellen, ebenfalls durch die Reflektionswand 7 und durch die labyrinthartige Verbindung zwischen der Rohrleitung 4 und der Flammensperre 3.
  • Erfindungsgemäß ist in dem Gehäuse 9 der Armatur ein stabförmiger Temperaturfühler 10 befestigt, der parallel zu den halbzylinderförmigen Wänden 7,8 in den Innenraum der Detonationsbremse 6 ragt. Der Temperaturfühler ist mit einer üblichen (nicht dargestellten) Auswertungs- und Steuerungsschaltung verbunden.
  • Der Temperaturfühler ist wegen der Symmetrie der Detonationsbremse auf der Symmetrieachse der beiden halbzylinderförmigen Wände 7,8 , so daß das Temperaturelement 10 jeweils von beiden Enden der Wände 7,8 einen gleichen Abstand aufweist.

Claims (4)

1. Explosions- und detonationsgeschützte Armatur mit einer Flammensperre und einer Detonationsbremse für Behälter, Rohre o.dgl., in denen explosionsgefährdete Medien erzeugt, gelagert, abgefüllt oder transportiert werden, gekennzeichnet durch einen Temperaturfühler (10), der außerhalb des Behälters o.dgl., vor der Flammensperre (3) und innerhalb der Detonationsbremse (6) angeordnet ist.
2. Armatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Armatur zwei rechtwinklig zueinander angeordnete Flansche (1,5) aufweist, daß die Detonationsbremse (6) eine halbzylinderförmige Reflektionswand (7) und eine gegenüberliegende, ebenfalls halbzylinderförmige, aber einen kleineren Durchmesser aufweisende Wand (8) aufweist und daß der Temperaturfühler (10) zwischen den beiden halbzylinderförmigen Wänden (7,8) angeordnet ist.
3. Armatur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler (10) stabförmig ausgebildet ist.
4. Armatur nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler (10) in der Symmetrieebene der halbzylinderförmigen Wände (7,8) angeordnet ist.
EP79104134A 1978-11-02 1979-10-25 Explosions- und detonationsgeschützte Armatur Expired EP0010734B1 (de)

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AT79104134T ATE42T1 (de) 1978-11-02 1979-10-25 Explosions- und detonationsgeschuetzte armatur.

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DE2847500 1978-11-02
DE2847500A DE2847500B2 (de) 1978-11-02 1978-11-02 Explosions- und detonationsgeschützte Armatur

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EP0010734A1 true EP0010734A1 (de) 1980-05-14
EP0010734B1 EP0010734B1 (de) 1981-04-22

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EP79104134A Expired EP0010734B1 (de) 1978-11-02 1979-10-25 Explosions- und detonationsgeschützte Armatur

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DE2847500A1 (de) 1980-05-08
ATE42T1 (de) 1981-05-15
DE2847500B2 (de) 1980-10-30
EP0010734B1 (de) 1981-04-22

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