JP4399458B2 - 火炎侵入防止装置 - Google Patents

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、流れる爆発性のガスのための火炎侵入防止装置であって、複数の所定の貫通ギャップを有する火炎防止器を具備し、貫通ギャップのギャップ横断面は流れるガスの特性を考慮して調整されていてなる火炎侵入防止装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
このタイプの火炎侵入防止装置は、例えば、爆発の危険性のあるプラントの換気のために用いられる。該火炎侵入防止装置は、ガスと空気の又は生成物蒸気と空気の流出する混合物の発火の際に、連続燃焼に対し安全なようにデザインされていなければならない。すなわち、ガス又は混合気の完全燃焼（Abfackeln）が、保護されるプラント部分への火炎侵入が生じることなく、無制限の時間に亘って可能でなくてはならない。
【０００３】
火炎侵入防止装置は、火炎防止器の貫通ギャップを流れるガスが、貫通ギャップの壁部によって冷却されるので、ガスは火炎防止器の出口で発火温度より低く冷却されている、という原理に基づいている。連続燃焼に対する安全性を達成するためには、火炎防止器の、貫通ギャップを区画する材料が、十分に冷却されなければならない。その目的は、貫通ギャップの壁部での、ガスの、図られた冷却を達成するためである。
【０００４】
火炎防止器の最高の加熱が生じるのは、消炎ギャップでいわゆる臨界体積流量を達成し又は幾らか下回るときである。臨界体積流は、各々の発火可能な混合物に夫々割り当てられる、層流の際の伝播速度、その伝播速度に対応する流速に対応する。この作動状態では、ガス又はガス混合物は火炎防止器の表面で直接完全燃焼するだけでなく、消炎ギャップにまず幾らか入り込みもする。このことによって、消炎ギャップの壁部が加熱されるので、火炎は益々深く消炎ギャップに入り込むことになる。このことによって、火炎侵入の危険性が存する。
【０００５】
図１は、連続燃焼に対し安全なようにプラント部分の出口に設けられている周知の火炎侵入防止装置を示す。火炎侵入防止装置は、プラント側のフランジ２と、流路４の、フランジ２から離隔する方向に向けられた錐形の拡張部３とを有するハウジングからなる。流路は、ハウジング１の他端で、火炎防止器５によって閉鎖されている。火炎防止器５は、円形に又は螺旋状に巻かれた複数の巻き体６からなる。これらの巻き体が、平らな金属ベルトと波状の金属ベルトとの組合せによって製造されていることは好ましい。波状の金属ベルトの波形の選択によって、ギャップ横断面が規定される。金属ベルトの幅がギャップの長さを規定する。図１は、火炎防止器５を通って流れるガスが、プラントと離隔した側で発火して、火炎７を形成することを示す。
【０００６】
図２に示した部分Ａは、ギャップ６への火炎７の入り込みを拡大して示す。従って、プラント側で引き起こされねばならないのは、臨界体積流量の下回りを防止する、ガス用の流速が、常に保たれることである。このことは、原理的には、ギャップの横断面が縮小されることによって達成される。何故ならば、これによって、ギャップ内のガスの体積速度が高められるからである。しかし、このことによって、火炎防止器によって生起される流れ抵抗が増大される。同一の、自由な全横断面を達成するために、このためには、火炎防止器の面、すなわち流路４の錐形の拡張部３が増大されねばならない。このことによって、火炎侵入防止装置は嵩張りかつ高価になる。
【特許文献１】
ＤＥ６９３０５３５１Ｔ３
【特許文献２】
ＵＳ１，６８１，６９８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
火炎侵入に対するより高い安全性を有する、明細書導入部に記載のタイプの火炎侵入防止装置を形成するという課題が、本発明の基礎になっている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題を解決するために、本発明の火炎侵入防止装置は、流路を流れた爆発性のガスが流れるように、流路の出口に設けられた火炎防止器を具備し、この火炎防止器は、前記爆発性のガスが夫々の中を流れるように火炎防止器を貫通した複数のギャップを有し、これらギャップは、爆発性のガスの流れる方向に直交したギャップ横断面を有する、火炎侵入防止装置において、
前記複数のギャップは、選択された前記ギャップ横断面を有する複数の第１のギャップと、これら第１のギャップのギャップ横断面よりも小さいギャップ横断面を有する第２のギャップとからなり、
前記火炎防止器は、ディスク形状であり、
前記第１のギャップと第２のギャップとは、環状に又は螺旋状に形成された第１並びに第２の巻き体により夫々形成されており、
前記第１の巻き体と第２の巻き体とは、ディスク形状の火炎防止器の径方向で第１のギャップと第２のギャップとが交互となるようにして、、巻回されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の火炎侵入防止装置は、第１のギャップのための臨界体積流量の達成の場合では、第２の狭い（第１のギャップのギャップ横断面よりも小さい）ギャップでの流速がなお一層高い（第１のギャップを流れるガスの流速よりも早い）ので、狭い第２のギャップでは、十分な冷却が、流れるガスによってなされるという、効果に基づく。冷たい第２のギャップは、熱を隣接の第１のギャップから吸収しかつ排出することができる。狭い第２のギャップによって、火炎防止器の流れ抵抗が、全体として僅かしか増大されない。それ故に、火炎防止器の全面の拡大は必要ないし、あるいは極僅かしか必要でない。第２のギャップの前記効果に基づいて、火炎侵入に対する火炎防止器の安全性の著しい改善は、他の点で変わらない構造で、達成される。
【００１１】
第１のギャップに対する第２のギャップの設置は、第１のギャップを有する第１の数の巻き体及び第２のギャップを有する第２の数の巻き体が交互に設けられていることによって、容易になされることができる。この場合、第１の数及び第２の数が双方とも１つであるので、第１のギャップを有する巻き体及び第２のギャップを有する巻き体が夫々設けられていることも考えられる。しかし、所定の用途の場合でも、例えば、狭い第２のギャップを有する巻き体を２つおきにのみ設けることは適切である。それ故に、第２のギャップを有する２つの巻き体の間には、第１のギャップを有する夫々２つの巻き体が設けられている。
【００１２】
逆に、第２の狭いギャップを有する夫々２つの巻き体を、第１のギャップを有する１つの巻き体に続けることは適切であり得る。
【００１３】
第２のギャップを有する巻き体の数対第１のギャップを有する巻き体の数の比率は、火炎防止器の全面に亘って一定であることができる。平面状の火炎防止器の場合、特に、環状に又は螺旋状に形成された複数の巻き体を有する火炎防止器の場合、第２のギャップの数対第１のギャップの数の比率が、火炎防止器の面に亘って変化すること、特に、第２のギャップの数対第１のギャップの数の比率が、内から外に減少することは、特に適切であり得る。火炎防止器のこの構造の基礎になっているのは、ディスク状の火炎防止器が火炎防止器の中心で最も強く加熱されるので、そこでは、第２の狭いギャップの冷却作用が一層用いられることができるという認識である。
【００１４】
従って、環状又は螺旋状に形成された巻き体の場合、第２のギャップを有する巻き体の相対数が、外側領域でよりも火炎防止器の中心でより多いことができる。
【００１５】
ディスク状の火炎防止器の巻き体が、平らな金属ベルトと共に螺旋状に巻かれた波状の金属ベルトによって形成されていることは好ましい。巻き体の大きな波を有する第１の波状の金属ベルトは第１のギャップを有する巻き体を形成し、小さい波を有する波状の金属ベルトは第２のギャップを有する巻き体を形成する。
【００１６】
第２のギャップはすべて同一のギャップ横断面を有することができる。しかし、第２のギャップが少なくとも２つの異なったギャップ横断面を有して、大きさの異なる小さいギャップ横断面が第１のギャップと共に用いられることも可能である。しかし、製造技術的な理由から、第２のギャップのためには只１つのギャップ横断面を設けることが、通常選ばれることができる。
【００１７】
第１の及び第２のギャップの実現化は、巻き体が、長さに亘って、第１の及び第２のギャップを有するので、巻き体の長さに亘って、第１の数の第１のギャップ及び第２の数の第２のギャップが、夫々、交互に次々に設けられていることによっても、なされることができる。
【００１８】
平らな金属ベルトと共に螺旋状に巻かれた波状の金属ベルトによって形成されているディスク状の火炎防止器の好ましい実施の形態では、波状の金属ベルトの波形は、第１の及び第２のギャップを形成するための波形の少ない長さ及び大きい長さを交互に有する。
【００１９】
本発明に係わる火炎防止器の場合、第１の及び第２のギャップが、同じギャップ長さをもって形成されていることは好ましい。
【００２０】
第２のギャップの横断面は、本発明に係わる効果を著しく十分に達成するために、最大、第１のギャップの横断面の寸法であるほうがよい。しかし、第２のギャップの横断面の選択は、当然乍ら、第１のギャップの数に対する第２のギャップの選択された数と関連する。このことから、当業者にとっては、本発明の枠内で、少なからぬ構造的な遊び空間が生じる。第２の（狭い）ギャップの横断面対第１の（広い）ギャップの横断面の数の比率は、好ましくは２５と５０％の間、好ましくは約１／３乃至２／３である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面に示した実施の形態を参照して本発明を詳述する。本発明に係わる火炎防止器１０の、図３に示した第１の実施の形態は、夫々複数の第１並びに第２の巻き体１２，１３が回りに、環状に又は螺旋状に巻き付けられてなるシリンダ状のコア１１を有している。これらの巻き体１２，１３は、夫々、平らな金属ベルト１４と、波状の金属ベルト１５、１５‘とからなり、両者は共に巻回されている。第１の巻き体１２では大きな波１６を有する金属ベルト１５が平らな金属ベルト１４と並設して巻かれており、他方、第２の巻き体１３では、小さい波を有する波状の金属ベルト１５´が平らな金属ベルト１４と並設して巻かれている。それ故に、第１の巻き体１２には、火炎防止器１０の高さ（金属ベルトの１４，１５，１５´の幅と同じである）を貫通しかつ大きなギャップ横断面を有する第１の流出ギャップ１７が形成されており、第２の巻き体１３には、小さいギャップ横断面、即ち、第１の流出ギャップ１７のギャップ横断面よりも小さい面積の横断面を有する第２の流出ギャップ１８が形成されている。図３から明らかなように、前記第１の巻き体１２と第２の巻き体１３とは、ディスク形状の火炎防止器の径方向で交互となるようにして、第１並びに第２の巻き体は、径方向に順次並べられている。
【００２２】
図３及び図４に示した実施の形態では、第１のギャップ１７を有する巻き体１２及び第２のギャップ１８を有する巻き体１３が夫々交互になっている。
【００２３】
図５及び６は巻き体１２における第１のギャップのための臨界体積流量の場合の状態を明示する。臨界体積流量が達成されているので、火炎７は既にギャップ１７内で燃えて、かくて、ギャップ１７の金属製の端の加熱をもたらす。これに対して、第２のギャップ１８における同じ体積流量は、より高いガス速度をもたらす。それ故に、火炎７は第２のギャップ１８の外で燃焼する。それ故に、ギャップ１８の金属製の端は十分に冷却されたままである。ギャップ１８の金属製の端は、ギャップ１７の金属製の端と直接的又は間接的に接触しているので、熱いギャップ１７から冷たいギャップ１８への熱放散が生じる。それ故に、第１のギャップ１７の効果的な冷却が第２のギャップ１８によってなされる。
【００２４】
火炎防止器２０の、図７に示した実施の形態では、第１のギャップ１７を有する２つの巻き体１２の間には、第２のギャップ１８を有する夫々２つの巻き体１３が設けられている。この配列は、巻き体１２の第１のギャップ１７の端のより集中的な冷却をもたらす。
【００２５】
火炎防止器３０の、図８に示した実施の形態では、第２のギャップ１８を有する巻き体１３よりも著しく多い、第１のギャップ１７を有する巻き体１２が設けられている。但し、第２のギャップ１８を有する巻き体１３の数が、火炎防止器のコア１１に向かうのに従って増加している。例えば、火炎防止器３０のコア領域では、夫々１つの巻き体１２が１つの巻き体１３の隣に設けられている。半径の約３分の１の所では、夫々３つの巻き体１２と１つの巻き体１３が続き、他方、火炎防止器３０の外側領域では、巻き体１２のみが設けられている。
【００２６】
このような構造によって、ディスク状の火炎防止器３０が、規則的に、外側領域よりもコアでより強く加熱されるという事実が考慮される。このことは、巻き体１２に対して巻き体１３を内側領域により多く配置することによって、考慮される。その目的は、火炎防止器３０の内側領域に改善された冷却を引き起こすためである。
【００２７】
請求された本発明の内での図示した実施の形態に対し多数の変更の実施の形態が可能であることは、当業者にとって明らかである。いずれにせよ、流れ抵抗を従ってまた火炎防止器１０，２０，３０に必要な横断面を著しく増大させることなく、火炎防止器１０，２０，３０の改善された冷却が引き起こされる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】従来の火炎防止器を有する火炎侵入防止装置の縦断面図を示す。
【図２】従来の火炎防止器の構造を明示するための、図１の部分図を示す。
【図３】図１に示した火炎侵入防止装置で用いるための本発明に係わる火炎防止器の、その第１の実施の形態の斜視図を示す。
【図４】火炎防止器の構造を明示するための、図３の拡大部分図Ｂを示す。
【図５】第１のギャップにおける、流れるガスを火炎防止器の出口側で燃焼する火炎の、その略図を示す。
【図６】第２のギャップでの火炎のための対応の図を示す。
【図７】本発明に係わる火炎防止器の第２の実施の形態の斜視図を示す。
【図８】本発明に係わる火炎防止器の第３の実施の形態の斜視図を示す。

Claims (11)

1. 流路（４）を流れた爆発性のガス（４）が流れるように、流路の出口に設けられた火炎防止器（１０，２０，３０）を具備し、この火炎防止器は、前記爆発性のガスが夫々の中を流れるように火炎防止器を貫通した複数のギャップ（１７，１８）を有し、これらギャップの、爆発性のガス（４）の流れる方向に直交したギャップ横断面は、前記ガス（４）の特性を考慮して選定されている火炎侵入防止装置において、
   前記複数のギャップは、選択された前記ギャップ横断面を有する複数の第１のギャップ（１７）と、これら第１のギャップのギャップ横断面よりも小さいギャップ横断面を有する第２のギャップ（１８）とからなり、
   前記火炎防止器（１０，２０，３０）は、ディスク形状であり、
   前記第１のギャップ（１７）と第２のギャップ（１８）とは、環状に又は螺旋状に形成された第１並びに第２の巻き体（１２，１３）により、これら巻き体間に夫々形成されており、
   前記第１の巻き体（１２）と第２の巻き体（１３）とは、ディスク形状の火炎防止器の径方向で第１のギャップと第２のギャップとが交互となるようにして、巻回されていることを特徴とする火炎侵入防止装置。
2. 前記第１の巻き体（１２）と第２の巻き体（１３）とは、平らな金属ベルト（１４）と螺旋状に巻かれた波状の金属ベルト（１５，１５´）とを並接させることによって、形成されており、前記第１の巻き体（１２）を形成している波形の金属ベルト（１５）は、前記第２の巻き体（１３）を形成している波形の金属ベルト（１５‘）よりも大きな波（１６）の形状を有していることを特徴とする請求項１に記載の火炎侵入防止装置。
3. 前記第１並びに第２の巻き体（１２，１３）は、夫々全長に亘って、前記第１並びに第２のギャップ（１７，１８）を有することを特徴とする請求項２に記載の火炎侵入防止装置。
4. 前記第１並びに第２の巻き体（１２，１３）の全長に亘って、前記第１のギャップ（１７）及び第２のギャップ（１８）が、夫々、隣接して設けられていることを特徴とする請求項３に記載の火炎侵入防止装置。
5. 前記両方の波状の金属ベルト（１５，１５´）の波形は、前記第１の及び第２のギャップ（１７，１８）を夫々形成するための第１の波と、これら第１の波より大きい第２の波とが交互に有する形状であることを特徴とする請求項３又は４に記載の火炎侵入防止装置。
6. 前記第２のギャップ（１８）の数対前記第１のギャップ（１７）の数の比率は、前記火炎防止器（３０）の面に亘って変化することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１に記載の火炎侵入防止装置。
7. 前記第２のギャップ（１８）の数対前記第１のギャップ（１７）の数の比率は、火炎防止器の前記径方向で内から外に減少していることを特徴とする請求項６に記載の火炎侵入防止装置。
8. 前記第２のギャップ（１８）は、すべて同一のギャップ横断面を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１に記載の火炎侵入防止装置。
9. 前記第２のギャップ（１８）は、少なくとも２つの異なるギャップ横断面をもって形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１に記載の火炎侵入防止装置。
10. 前記第１の及び第２のギャップ（１７，１８）は、夫々同一の、ガスが流れる方向のギャップ長さをもって形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１に記載の火炎侵入防止装置。
11. 前記第２のギャップ（１８）のギャップ横断面は、前記第１のギャップ（１７）のギャップ横断面の最大５０％の横断面積を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１に記載の火炎侵入防止装置。

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