DAUERBRANDSICHERE FLAMMENSPERRE

Die Erfindung betrifft eine dauerbrandsichere Flammensperre mit einem eine Leitung abschließenden Durchströmquerschnitt, in dem sich ein Flammensperreinsatz mit einer Flammensperranordnung befindet, die eine Vielzahl von die Dauerbrandsicherheit sicherstellenden Durchtrittsspalten aufweist, die durch einen gemeinsam mit einem glatten Metallstreifen gewickelten gewellten Metallstreifen gebildet sind.

Dauerbrandsichere Flammensperren dieser Art dienen der Entlüftung explosionsgefährdeter Anlagen. Sie müssen bei einer Entzündung der ausströmenden Gas- bzw. Produktdampf-Luft-Gemische dauerbrandsicher ausgelegt sein, also ein Abfackeln der Gemische über einen unbegrenzten Zeitraum ermöglichen, ohne dass es zu einem Flammendurchschlag in das zu schützende Anlagenteil kommen kann. Eine-dauerbrandsichere Flammensperre dieser Art ist beispielsweise durch DE 1 041 423 bekannt. Der Durchströmquerschnitt ist dabei ringförmig ausgebildet und umschließt ein hohles Kernstück, durch das Umgebungsluft strömt, die durch die Flamme beim Abfackeln des Gases oder Dampfs aus der Umgebung angesaugt wird und zur Kühlung eines als Flammensperre dienenden Ringrostes dient. Es hat sich herausgestellt, dass bei einer scheibenförmigen Flammensperre oder bei einer ringförmigen Flammensperre die freie Fläche der zum Durchtritt des Gases dienenden Flammensperre nicht zu groß sein darf, um eine unzulässige hohe Aufheizung im Zentrum der Flammensperre zu vermeiden, die zu einem Flammendurchschlag führen könnte. Daher können scheibenförmige Flammensperren nur bis zu einem bestimmten maximalen Durchmesser eingesetzt werden und dürfen ringförmige Flammensperren eine bestimmte Breite des Rings nicht überschreiten. Daher kommt es bei der Dimensionierung der Flammensperre in vielen Fällen zu Schwierigkeiten, da die Flammensperre jeweils der Anschlussweite der Leitung anzupassen ist und bei Gemischen mit großen Zünddurchschlagsvermögen (Explosionsgruppe IIB bzw. IIC), bei denen sehr enge flammenlöschende Spalte in der Flammensperre notwendig sind, die Breite bzw. der innere und/oder äußere Durchmesser der Flammensperre so zu dimensionierten ist, dass eine gewünschte Durchströmmenge erzielt wird.

US 5,336,083 offenbart eine Detonationssperranordnung, die mehrteilig aufgebaut ist. In Strömungsrichtung gesehen besteht sie aus einem flammenlöschenden Material, das eine Vielzahl von die Flammenlöschung bewirkenden Durchtrittsspalten aufweist. Dieses Material wird durch geeignete Schüttmaterialien gebildet. In Strömungsrichtung beiderseits des flammenlöschenden Materials befinden sich Detonationsbremsen in Form von aufeinander gestapelten Platten, die schlitzförmige Zwischenräume aufweisen, durch die die Flammenfront hindurchtreten muss, um zu dem flammenlöschenden Material in der Mitte zu gelangen. In einer Variante der Detonationsbremsen bestehen diese nicht aus geradlinigen Platten, sondern aus spirelförmig aufgewickelten Bändern, wobei die zum Gastritt benötigten schlitzförmigen Zwischenräume durch ein zwischengelegtes gewelltes Band als Abstandshalter sichergestellt werden. Die Detonantionsbremsen haben die Funktion, die Detonationsfront abzufangen und in Einzel-Detonationsfronten aufzuteilen. Die offenbarte Detonationssperranordnung ist nicht dauerbrandsicher sondern dazu ausgelegt, nur für eine zeitlich begrenzte Brandsicherheit zu sorgen. Diese Funktion übernimmt das mittig angeordnete Schüttmaterial mit den flammenlöschenden feinen Spalten, das über den gesamten Durchströmquerschnitt gleichmäßig verteilt ist.

FR 1 466 440 bzw. AT 250 544 offenbaren eine Flammensperre mit Durchtrittsspalten, die durch ein gemeinsames spiralförmiges Aufwickeln eines glatten Metallbandes mit einem mit herausgebogenen Zungen versehenen Metallband gebildet wird. Dadurch entsteht ein gleichmäßiger Aufbau der Flammensperre mit den Durchtrittsspalten. Der Bereich der Flammensperre mit den Durchtrittsspalten wird nach radial außen durch einen Ring begrenzt, der massiv ausgebildet sein kann oder dadurch gebildet wird, dass das glatte Metallband länger ist als das mit den herausgebogenen Zungen versehene Metallband, sodass am radial äußeren Ring der glatte Blechstreifen durch dicht aneinander anliegende Windungen ohne Durchtrittsspalte den Armierungsring 7 eines Sicherungskörpers bildet. Das Problem der Dauerbrandsicherheit und der Wärmeableitung ist dabei nicht angesprochen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine dauerbrandsichere Flammensperre in Form einer scheibenförmigen oder ringförmigen Flammensperre anzugeben, mit der eine die Dauerbrandsicherheit gefährdende Aufheizung der Flammensperre in einfacher Weise vermieden werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß eine dauerbrandsichere Flammensperre der eingangs erwähnten Art dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Durchströmquerschnitts wenigstens zwei Flammensperranordnungen mit den Durchtrittsspalten angeordnet sind, zwischen denen sich ein einen Kühlring bildender konzentrischer Abschnitt befindet, der massiv ohne Durchtrittsspalte ausgebildet ist.

Der konzentrische Abschnitt kann als ringförmiger Abschnitt ausgebildet sein und somit den Durchströmquerschnitt in mehrere ringförmige Durchströmflächen unterteilen. Ergänzend dazu kann ein zentrisch angeordneter Kern vorgesehen sein.

Zweckmäßigerweise ist die mit den Durchtrittsspalten ausgebildete Querschnittsfläche des Flammensperreinsatzes größer als die Querschnittsfläche ohne Durchtrittsspalte. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt die Fläche ohne Durchtrittsspalte zwischen 35 und 40 % der Gesamtfläche einer Ringflammensperre und zwischen 25 und 35 % der Querschnittsfläche einer Scheiben-Flammensperre.

Der erfindungsgemäß vorgesehene wenigstens eine konzentrische Abschnitt unterteilt somit die Fläche der scheibenförmigen Flammensperre, wodurch eine unzulässige Aufheizung im radialen Innenbereich der Flammensperre vermieden wird. Hierzu kann der wenigstens eine konzentrische Abschnitt aus einem wärmeisolierenden Material gebildet sein, um den Bereich, in dem sich eine Flamme auf der Fläche der Flammensperre ausbildet, zu begrenzen und eine Aufheizung in diesem Bereich zu verringern. Es ist aber auch möglich und in vielen Fällen bevorzugt, den konzentrischen Abschnitt aus einem gut Wärme leitenden Material auszubilden, um im konzentrischen Bereich eine verbesserte Wärmeabfuhr innerhalb des Durchströmquerschnitts der Flammensperre zu bewerkstelligen. So kann beispielsweise ein zentrisch angeordneter Kern als konzentrischer Abschnitt, der aus gut Wärme leitenden Material gebildet ist, eine verbesserte Wärmeableitung im Zentrum des Durchströmquerschnits bewirken und beispielsweise eine scheibenförmige Flammensperre zu einer Flammensperre werden lassen, deren Durchtrittsspalte auf einer ringförmigen Fläche angeordnet sind.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann der konzentrische Abschnitt aus einem spiralförmig dicht an dicht gewickelten glatten Metallstreifen gebildet sein. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn die Durchtrittsspalte des Durchströmquerschnitts in an sich bekannter Weise durch einen gemeinsam mit einem glatten Metallstreifen spiralförmig gewickelten gewellten Metallstreifen gebildet sind. Unter Beibehaltung des Wickelvorganges kann zur Bildung eines erfindungsgemäßen konzentrischen Abschnittes die Zufuhr des gewellten Metallstreifens zu der Wickelvorrichtung gestoppt und nur noch der glatte Metallstreifen gewickelt werden, bis regelmäßig nach einer gewissen Dicke des so entstandenen konzentrischen Abschnitts der gewellte Metallstreifen wieder mit dem glatten Metallstreifen zugeführt wird, um einen äußeren ringförmigen Abschnitt um den konzentrischen Abschnitt herum zu bilden.

Die Erfindung soll im Folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Es zeigen:

Figur 1

einen Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel einer ringförmigen Flammensperre

Figur 2

die Flammensperre gemäß Figur 1 als Teil einer Armatur

Figur 3

einen Schnitt gemäß Figur 1 durch ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Flammensperre

Figur 4

eine Flammensperre gemäß Figur 1 mit einem gewickelten konzentrischen Abschnitt

Figur 5

einen Schnitt durch eine gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ausgebildeten scheibenförmigen Flammensperre

Figur 6

eine perspektivische schematische, teilweise weg gebrochene Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, bei der innerhalb einer spiralförmigen Wicklung der Flammensperre mehrere konzentrische Abschnitt 5 vorgesehen sind.

Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Flammensperre, die ringförmig ausgebildet ist. Demgemäß ist ein Gehäuse 1 vorgesehen, das einen ringförmigen Umfassungskäfig für einen ringförmigen Durchströmquerschnitt 2 bildet. Ein Mittelteil 3 wird durch das Gehäuse 1 frei gelassen.

In den Durchströmquerschnitt 2 sind zwei ringförmige Flammensperranordnungen 4 angeordnet, die radial durch einen konzentrischen Abschnitt 5 voneinander getrennt sind. Die Flammensperranordnungen 4 weisen Durchtrittsspalte auf, während der konzentrische Abschnitt 5 ohne Durchtrittsspalte ausgebildet ist und aus einem gut Wärme leitenden Material, insbesondere Metall, besteht.

Die Flammensperranordnungen 4 bilden zusammen mit dem konzentrischen Abschnitt 5 einen Flammensperreinsatz 4, 5 mit einer Breite B. Die radiale Breite B2 des einen Kühlring bildenden konzentrischen Abschnitts 5 ist etwa gleich groß wie die gleich groß ausgebildeten Breiten B1 der Flammensperranordnungen 4.

Figur 2 zeigt eine Armatur 6, die mit der Flammensperre gemäß Figur 1 ausgestattet ist. Die Armatur 6 weist einen Anschlussflansch 7 für eine von einem Behälter kommende Leitung oder einen entsprechenden Anschlussflansch eines Behälters auf. Aus dem Behälter ausströmendes Gas (worunter auch Produktdämpfe verstanden werden) strömt in Richtung der in Figur 2 dargestellten Strömungspfeile 8. Die Armatur 6 weist ein sich trichterförmig erweiterndes Gehäuse 9 auf, das von dem Gehäuse 1 der Flammensperre abgeschlossen wird. Das Gas durchströmt die Flammensperrabschnitte 4 und kann nach dem Durchtritt durch die Flammensperre durch Entzündung zu einer Flamme 10 verbrannt und damit unschädlich gemacht werden. Der ringförmige konzentrische Abschnitt 5 bewirkt eine Begrenzung der ringförmigen Flächen der Flammensperrabschnitte 4 und bewirkt aufgrund seiner massiven Ausbildung ohne Durchtrittsspalte eine gute Wärmeableitung, also eine Kühlung der Flammensperrabschnitte 4. Dadurch wird verhindert, dass die Flammensperrabschnitte 4 sich auf der zum Gehäuse 9 der Armatur 6 zeigenden Seite soweit aufheizen, dass die Entzündungstemperatur für das ausströmende Gas erreicht wird.

Bei der in Figur 3 dargestellten zweiten Ausführungsform sind konzentrisch zueinander drei Flammensperrabschnitte 4 angeordnet, die durch zwei konzentrische Abschnitte 5 in Ringform radial voneinander getrennt sind. Auf diese Weise lässt sich eine Flammensperre mit einem größeren Durchströmquerschnitt realisieren, ohne die Gefahr einer zu großen Aufheizung der Flammensperrabschnitte 4 eingehen zu müssen.

Die in den Figuren 1 bis 3 dargestellten konzentrischen Abschnitte 5 können aus massiven Metall gebildet sein, um eine gute Wärmeableitung zu bewirken. Dabei muss jedoch sichergestellt werden, dass am Übergang zwischen den Flammensperrabschnitten 4 und den konzentrischen Abschnitten 5 keine zu großen Spaltweiten entstehen.

Eine Vereinfachung der Fertigung lässt sich gemäß den Figur 4 angedeuteten Ausführungsbeispiel dadurch erzielen, dass die Flammensperrabschnitte 4 - wie an sich bekannt - durch ein gemeinsames spiralförmiges Aufwickeln von jeweils einem gewellten und einem glatten Metallband gebildet wird. Der konzentrische Abschnitt 5 kann in einfacher Weise durch Weiterwickeln des glatten Metallbandes erfolgen, das somit dicht an dicht ohne Durchtrittsspalte gewickelt einen quasi massive konzentrischen Abschnitt 5 in Form eines Kühlringes ausbildet.

Bei dem in Figur 5 dargestellten Ausführungsbeispiel bildet das Gehäuse 1' einen Umfassungskäfig für eine scheibenförmige Flammensperre, wie sie für kleinere Geräteabmessungen verwendbar sind. Ähnlich wie in der Ausführungsform gemäß Figur 1 werden zwei ringförmige Flammensperrabschnitte 4 durch einen konzentrischen Abschnitt 5 in Form eines Ringes radial voneinander getrennt. Zusätzlich ist jedoch ein weiterer konzentrischer Abschnitt 11 in Form eines zentrischen Kerns vorgesehen, um den herum der radial innere Flammensperrabschnitt ringförmig ausgebildet ist.

Die insbesondere zum Querschnittszentrum hin kritische Aufheizung einer scheibenförmigen Flammensperre wird somit einerseits durch den ringförmigen konzentrischen Abschnitt 5 ("Kühlring") und andererseits durch den im Zentrum angeordneten konzentrischen Abschnitt 11 ("Kühlkern") verhindert.

Figur 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer spiralförmigen Wicklung einer Flammensperre, die aus einer gemeinsamen Aufwicklung eines gewellten Metallbandes 41 mit einem glatten Metallband 42 gebildet ist. Innerhalb der kreisförmigen Fläche des Durchströmquerschnitts 2 sind mehrere, hier fünf ringförmige konzentrische Abschnitte 5 ausgebildet, die dadurch hergestellt sind, dass in den Bereichen der konzentrischen Abschnitte 5 das glatte Metallband 42 allein, d.h. ohne dass gewellte Metallband 41, aufgewickelt worden ist.

Im Zentrum des Durchströmquerschnitts 2 befindet sich ein konzentrischer Abschnitt 11 in Form eines zentrischen Kerns, der vorzugsweise ein massiver Einsatz aus einem gut Wärme leitenden Material ist. Somit bilden sich im Durchströmquerschnitt benachbart zu den konzentrischen ringförmigen Abschnitten 5 jeweils Flammensperrabschnitte 4 mit Durchströmspalten aus, deren Flächen begrenzt sind, sodass eine zu große Aufheizung der Flammensperrabschnitte 4 sicher vermieden werden kann.