JP7780460B2 - フレームアレスタ - Google Patents

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本出願は２０２０年６月１８日に出願された「爆発耐性ユニットを有するフレームアレスタ」と題された中国特許出願第２０２０１０５６１３８７．３号、及び２０２０年６月１８日に出願された「難燃性板を有するフレームアレスタ」と題された中国特許出願第２０２０１０５６２０８４．３号の優先権を主張し、その内容全体が参照により本明細書に組み込まれる。

本発明は、パイプラインの耐炎性及び爆発抑制の技術分野に関し、特に、フレームアレスタに関する。

フレームアレスタは、可燃性ガス及び可燃性液体蒸気の火炎伝播を停止するために使用される安全装置である。フレームアレスタは一般的に、伝播する火炎が通過するのを防止するために、可燃性ガスを配送するためのパイプラインに設置される。

既存のフレームアレスタは典型的に、略円筒形のフレームアレスタハウジングと、フレームアレスタハウジング内に配置された難燃性コアとを含む。難燃性コアは、通過する火炎を多数の小さな火炎ビームに分離することができるように、多数の小さな通路を含む。このようにして、伝熱効果及び壁効果に基づいて、フレームアレスタは火炎の温度を発火点未満に低下させることができ、つまり、燃焼反応が進行し続けることができないようにできる。したがって、火炎がフレームアレスタを通過して伝播することが防止される。

しかし、爆燃や爆発は、火災時にしばしば起こる。その結果、パイプライン内を伝播する火炎はしばしば、爆燃または爆発火炎を含む。既存のフレームアレスタは、このような爆燃または爆発火炎を抑制するのに十分に効果的ではない。難燃性コアの厚さを大きくしたり、難燃性コアの細孔サイズを小さくしたりしても、爆発や爆燃を十分かつ効果的に防止することはできない。

上記の技術的課題に鑑みて、本発明は、爆燃や爆発火炎を効果的に抑制することができる、改良されたフレームアレスタを提供することを目的とする。

本発明によれば、入口及び出口を有するフレームアレスタハウジングと、前記フレームアレスタハウジング内に配置された難燃性コアと、を備えるフレームアレスタが提供される。前記フレームアレスタハウジングは、前記難燃性コアと前記入口との間に配置されている、前記難燃性コアの中央ゾーンに直接的に火炎が衝突することを防止するためのフレームアレスティング機構をその内に備えている。

好ましい実施形態において、前記フレームアレスティング機構は、一端が前記入口と連通し、他端が閉鎖されている難燃性筒を備え、媒体流の通路が、前記難燃性筒の周壁に設けられている。

特定の実施形態において、前記通路は、前記難燃性筒の軸方向に延在する複数のグリッドによって形成されており、前記グリッドは互いに異なる幅を有することが好ましい。

特定の実施形態において、前記通路は、前記難燃性筒の前記周壁に配置された複数の貫通孔によって形成されている。

特定の実施形態において、前記難燃性筒は、穿孔部または網目部を備え、前記穿孔部の穿孔または前記網目部の網目が前記通路を形成している。

特定の実施形態において、前記難燃性筒は、軸方向または径方向に互いに隣接して配置された穿孔部及び網目部を備え、前記穿孔部の穿孔または前記網目部の網目が前記通路を形成している。

好ましい実施形態において、前記通路の総面積は、前記フレームアレスタに接続されている媒体配送パイプラインの断面積の２倍より大きい。

好ましい実施形態において、前記難燃性筒は、前記難燃性コアに向かう方向に徐々に体積が増加するように構成されている。

好ましい実施形態において、前記フレームアレスティング機構が、前記難燃性コアに対して対称に配置された２つの難燃性筒を含む。

好ましい実施形態において、前記フレームアレスタハウジングは円筒状に形成され、両側の接続部を介して前記入口及び前記出口にそれぞれ接続される。前記フレームアレスタハウジングは各接続部に隣接する領域に移行部を有し、前記難燃性筒は前記移行部に配置されている。

好ましい実施形態において、前記フレームアレスティング機構は、前記難燃性筒と前記難燃性コアとの間に配置された難燃性板アセンブリをさらに備える。

好ましい実施形態において、前記難燃性板アセンブリは、互いに軸方向に離間された少なくとも第１の難燃性板及び第２の難燃性板を備え、前記第１及び第２の難燃性板が前記フレームアレスタハウジングの内壁に周方向に互い違いに取り付けられており、前記フレームアレスタハウジングの中央断面内で互いに重なり合っている。

特定の実施形態において、前記第１及び第２の難燃性板は、それぞれ、上弧セグメント及び直線セグメントからなる部分的に円形の板として形成される。前記第１及び第２の難燃性板の前記上弧セグメントは共に、前記フレームアレスタハウジングの内壁に取り付けられ、一方、前記第１及び第２の難燃性板の前記直線セグメントは互いに平行であり、前記フレームアレスタハウジングの長手方向中心線を越えて延在する。

特定の実施形態において、前記フレームアレスタハウジングの断面と前記第１及び第２の難燃性板の各々との間になす角度は、０度以上４５度以下であり、好ましくは０度以上２５度以下である。

特定の実施形態において、貫通孔が、前記第１及び第２の難燃性板の各々の、前記フレームアレスタハウジングの内壁に近い領域に形成され、前記貫通孔と前記フレームアレスタハウジングの長手方向中心線との間に成す角度が、好ましくは９０度未満である。

特定の実施形態において、前記フレームアレスタは、１．５ｄ≧ｈ１≧ｄ、１．５ｄ≧ｈ２≧ｄ、Ｄ≧２ｄ、ｈ１＞０．５Ｄ、及びｈ２＞０．５Ｄの関係式を満たし、式中、Ｄはフレームアレスタハウジングの本体の直径であり、ｄは接続部の直径であり、ｈ１及びｈ２はそれぞれフレームアレスタハウジングの断面に投影される第１及び第２の難燃性板の長さである。

好ましい実施形態において、前記難燃性板アセンブリは、前記フレームアレスタハウジングの軸方向中心線上に配置された中央難燃性板と、前記軸方向中心線に対して正三角形に配置された３つの周囲難燃性板とを含み、前記中央難燃性板及び前記周囲難燃性板は、それぞれ円弧形の板として構成される。

特定の実施形態において、前記中央難燃性板及び前記周囲難燃性板が全て、媒体流れ方向に沿って屈曲され、前記中央難燃性板が、前記周囲難燃性板よりも前記媒体流れ方向の前方に配置される。あるいは、前記中央難燃性板及び前記周囲難燃性板が全て、前記媒体流れ方向に逆らって屈曲され、前記中央難燃性板が、前記周囲難燃性板よりも前記媒体流れ方向の後方に配置される。

特定の実施形態において、前記中央難燃性板及び周囲難燃性板の前記難燃性コア上の投影像の外接円の面積は、前記フレームアレスタハウジングの前記接続部の断面積よりも大きく、前記中央難燃性板の前記難燃性コア上の投影像は、前記周囲難燃性板の前記難燃性コア上の投影像と少なくとも部分的に重なり合っている。

特定の実施形態において、２つの難燃性板アセンブリが、前記フレームアレスタハウジング内に前記難燃性コアに対して対称に配置されている。

本発明によれば、略円筒形の本体と、前記本体の各端部に接続された接続部と、各接続部に接続されたポートとを有し、前記本体の各端部が移行部を介して接続部に接続されたフレームアレスタハウジング、フレームアレスタハウジング内に配置された難燃性コア、前記本体の前記移行部に配置されている難燃性筒であり、前記接続部を介して前記ポートと連通する第１の端部と、前記難燃性コアに面する閉鎖された第２の端部とを有し、前記難燃性筒の周壁に媒体流のための通路が形成されている難燃性筒、および、前記難燃性筒と前記難燃性コアとの間に配置されており、互いに軸方向に離間された少なくとも第１の難燃性板と第２の難燃性板とを備え、前記第１及び第２の難燃性板が、前記フレームアレスタハウジングの内壁に周方向に互い違いに取り付けられており、前記フレームアレスタハウジングの中央断面内で互いに重なり合っている難燃性板アセンブリ、を備えるフレームアレスタがさらに提案される。

以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。図面において：
本発明の第１の実施形態に係る、難燃性板アセンブリを用いたフレームアレスタの全体構成を示している。 図１に示すような平坦面のフレームアレスタを有する難燃性板の概略平面図であり、難燃性板上の貫通孔の分布を示している。 図２のＡ－Ａ線に沿った断面図である。 本発明の第１の実施形態に係るフレームアレスタの第１の変形例の全体構成を示す。 本発明の第１の実施形態に係るフレームアレスタの第２の変形例の全体構成を示す。 図５に示すようなフレームアレスタにおける４枚の難燃性板の配置と位置関係を模式的に示す。 本発明の第１の実施形態に係るフレームアレスタの第３の変形例の全体構成を示す。 本発明の第２の実施形態に係る、難燃性筒を用いたフレームアレスタの全体構成を示す。 本発明の第２の実施形態に係る、フレームアレスタの第１の変形例の全体構成を示す。 本発明の第２の実施形態に係るフレームアレスタの第２の変形例の全体構成を示す。 本発明の第２の実施形態に係るフレームアレスタの第３の変形例の全体構成を示す。 本発明の第２の実施形態に係るフレームアレスタの第４の変形例の全体構成を示す。 本発明の第２の実施形態に係るフレームアレスタの第５の変形例の全体構成を示す。 本発明の第２の実施形態に係るフレームアレスタの第６の変形例の全体構成を示す。 本発明の第３の実施形態に係るフレームアレスタの全体構成を示す。

図面において、同じ参照番号は、同じ構成要素を示すために使用される。図面は、実際の縮尺で描かれていない。

以下、図面を参照して本発明をさらに説明する。本発明の文脈において、方向用語「上」、「下」、「右」、「左」、「内」、「外」などは、対応する図面における「上」、「下」、「右」、及び「左」の方向、ならびに関連する構成要素の「内」、「外」の方向を指す。また、関連する構成要素の長さに沿った方向を「長手方向」または「軸方向」とし、「長手方向」または「軸方向」に垂直な方向を「径方向」とする。さらに、用語「爆燃」及び「爆発」は特に明記しない限り、一般に交換可能な方法で使用することができる。

図１は、本発明の第１の実施形態に係るフレームアレスタ１００を示す。図１に示すように、本発明の第１の実施形態に係るフレームアレスタ１００は、フレームアレスタハウジング１０１と、フレームアレスタハウジング１０１内に配置された難燃性コア２００とを備える。フレームアレスタハウジング１０１は略円筒状であり、本体１０２と、本体１０２の両側にそれぞれ配置された２つの接続部１０３とを備える。２つの接続部１０３はそれぞれ、入口１１０及び出口１２０を有し、両方とも媒体配送パイプライン４００に接続される。（図１は入口１１０が媒体配送パイプライン４００に接続されていることのみを示している。）一般的に言えば、本体１０２及び接続部１０３は略円筒形であり、それぞれ直径Ｄ及び直径ｄを有し、Ｄ＞ｄである。実際には、Ｄは通常ｄの２～４倍、特に約２倍である。また、本体１０２は通常、移行部１０５を介して各接続部１０３に接続されており、難燃性コア２００は、フレームアレスタハウジング１０１の軸心位置に概ね位置している。

難燃性コア２００は様々な構造を採ることができ、例えば、波形板、金網、焼結金属フィラー、金属発泡体、金属ショット、充填材などの形態の採ることができる。ガス媒体の種類に応じて、難燃性コア２００のユニットフィーチャサイズに関する要件が異なることに留意されたい。同時に、難燃性コア２００自体は、難燃性コア２００が爆燃または爆発によって衝撃を受けたときに損傷を受けることを防止するために、特定の支持能力を有する構造を含むべきである。難燃性コア２００の設計は当業者に周知であり、ここでは繰り返さない。

本出願の発明者らは驚くべきことに、多数の試験を通して、パイプラインにおいて爆燃または爆発が起こると、パイプラインの中心に位置する難燃性コアの領域に爆燃または爆発火炎が最大の程度まで衝突し、爆発に面するゾーンが、すべての半径方向に徐々に膨張することを見出した。この発明の発見に基づいて、本出願の発明者らは従来のフレームアレスタを改良し、爆燃または爆発火炎がフレームアレスタの中央ゾーンに衝突するのを防止するためのフレームアレスティング機構をその中に追加した。

本発明の第１の実施形態によれば、フレームアレスタハウジング１０１の本体１０２内に、入口１１０と難燃性コア２００との間に難燃性板アセンブリ３００が設けられる。難燃性板アセンブリ３００は、媒体配送パイプライン４００からの爆燃または爆発火炎が難燃性コア２００の中央ゾーンに直接衝突することを防止するように構成される。具体的には、図１に示される実施形態では難燃性板アセンブリ３００が第１の難燃性板３０１及び第２の難燃性板３０６を含む。第１及び第２の難燃性板３０１、３０６は、フレームアレスタハウジング１０１の長手方向軸に沿って縦列に配置され、ある距離だけ互いから離間される。一方、第１及び第２の難燃性板３０１、３０６は、フレームアレスタハウジング１０１の本体１０２の周方向に互いに正反対に配置され、それらの半径方向外側が本体１０２の内面に接続され、それらの半径方向内側がフレームアレスタハウジング１０１の中央領域において少なくとも部分的に互いに重なり合っている。

この構造では図１の矢印で示すように、フレームアレスタハウジング１０１内に火炎が通過するための蛇行流路が形成されている。したがって、入口１１０からフレームアレスタ１００に入ると、媒体配送パイプライン４００からの爆燃または爆発火炎は図１の矢印で示すように、難燃性板アセンブリ３００の第１及び第２の難燃性板３０１、３０６の遮断及び誘導作用の下で、その伝播方向を変化させ、それによって伝播速度を低下させる。そして火炎は、難燃性コア２００を通過し、消火される。最後に、媒体は出口１２０から流出する。

以上から分かるように、本発明によれば、フレームアレスタハウジング１０１内の難燃性コア２００と入口１１０との間に難燃性板アセンブリ３００を配置することによって、爆燃又は爆発火炎を迂回させて、難燃性コア２００の中央ゾーンへの爆燃又は爆発火炎の衝撃を低減させ、また、爆燃又は爆発火炎の伝播速度を低減させることができ、それにより、爆燃又は爆発の耐性という目的を効果的に達成することができる。同時に、構造はコンパクトかつ軽量であり、製造が容易であり、低コストである。

同時に、本発明の第１の実施形態に係るフレームアレスタ１００によれば、難燃性板アセンブリ３００の第１及び第２の難燃性板３０１、３０６は、フレームアレスタハウジング１０１の本体１０２内に配置され、互いに離間して配置されているので、媒体が依然としてフレームアレスタハウジング１０１を通過して円滑に流れることができる。したがって、本発明の第１の実施形態に係るフレームアレスタ１００は、従来構造のフレームアレスタに比べて、爆発や爆燃を効果的に防止するだけでなく、媒体の流動性においても高い効率を有する。

加えて、本発明の第１の実施形態のフレームアレスタ１００によれば、難燃性コア２００の中央ゾーンへの爆燃または爆発火炎の衝撃が低減され、その結果、爆燃または爆発火炎は、難燃性コア２００の周囲ゾーンにより大きく衝突する。このように、一方では、周囲ゾーンが大面積であり、熱吸収能力が強いため、難燃効果を効果的に向上させることができる。他方、難燃性コア２００の耐衝撃性は、周囲領域がより良好に支持されるため、向上することができる。したがって、本発明の第１の実施形態に係るフレームアレスタ１００における難燃性コア２００の耐用年数及び耐燃性能も大幅に向上する。

以下、本発明の第１の実施形態に係るフレームアレスタ１００に用いられる難燃性板の具体的な構成について、第１の難燃性板３０１を例に挙げて説明する。図２は、第１の難燃性板３０１の概略平面図である。図２に示すように、第１の難燃性板３０１は、フレームアレスタハウジング１０１の本体１０２の内径に相当する直径を有するが、一部が切り欠かれた平板状の円形板として構成されている。すなわち、第１の難燃性板３０１の断面は、上弧セグメント３０４及び直線セグメント３０３からなる。したがって、第１の難燃性板３０１の面積は本体１０２の断面積の半分よりも大きいが、本体１０２の断面積の全体よりも小さい。

加えて、難燃性板は、爆発圧力からの衝撃に耐えることができるべきである。通常、難燃性板は、フレームアレスタの設計圧力の２０倍の衝撃下で、構造的損傷なしに５％未満の変形を有するべきである。したがって、難燃性板の厚さは、異なる難燃性媒体及び圧力に基づいて選択されるべきである。この実施形態では、第１の難燃性板３０１の厚さは５ｍｍ以上であるべきである。また、必要に応じて、第１の難燃性板３０１に補強リブ（図示せず）を適宜設けてもよい。補強リブは通常、ステンレス鋼又は炭素鋼からなり、難燃性板の表面に凸条又はリブの形状を形成するように、溶接、リベット締め又は一体成形によって難燃性板上に配置される。補強リブの許容圧力も、フレームアレスタの設計圧力の２０倍以上であるべきである。

爆発及び爆発を効果的に防止しつつ媒体の流動性をさらに容易にするために、図２に示すように、第１の難燃性板３０１の直線セグメント３０３から離れた領域（すなわち、フレームアレスタハウジング１０１の本体１０２の内壁に隣接する領域、すなわち、図２の上半分の領域）には、フレームアレスタの流通効率を向上させるために、複数の別々の貫通孔３０２が形成されている。好ましい実施形態では図３に示すように、各貫通孔３０２の中心線と第１の難燃性板３０１の厚さ方向とがなす角度αが、９０°以下である。すなわち、貫通孔３０２は、第１の難燃性板３０１の平坦面に傾斜孔として形成され、火炎を難燃性コアの中央領域から遠ざけるように導くことができる。

詳細には論じられないが、第２の難燃性板３０６は第１の難燃性板３０１と同じ構造を有するが、設置方位が逆であることが理解され得る。

図１を参照すると、有効な爆発抵抗を保証することを前提として、流量降下を最小限に抑えられるという要件を満たすために、第１の難燃性板アセンブリ３００の寸法は、以下の要件を満たさなければならない：
１．５ｄ≧ｈ１≧ｄ；
１．５ｄ≧ｈ２≧ｄ；
Ｄ≧２ｄ；
ｈ１＞０．５Ｄ；及び
ｈ２＞０．５Ｄ；
ここで、ｄは接続部１０３の直径であり、Ｄは本体１０２の直径であり、ｈ１及びｈ２はそれぞれフレームアレスタハウジング１０１の断面方向における第１、第２の難燃性板３０１、３０６の投影される長さである。この実施形態では、第１及び第２の難燃性板３０１、３０６は両方とも平板であるので、ｈ１は第１の難燃性板３０１の長さ、すなわち、第１の難燃性板３０１の直線セグメント３０３から第１の難燃性板３０１の周囲上の任意の点までの最も遠い距離である。ｈ２も同様に定義される。

第１の難燃性板３０１と第２の難燃性板３０６との間の距離は、本体１０２の実際のサイズに応じて選択することができる。一般に、第１の難燃性板３０１と第２の難燃性板３０６との間の距離は、０．５ｈ１または０．５ｈ２以下であるべきである。同時に、難燃性コア２００に最も近い難燃性板（すなわち、第２の難燃性板３０６）と難燃性コア２００との間の距離も、０．５ｈ１または０．５ｈ２以下であるべきである。

以下、図１～図３を参照して、本実施形態に係るフレームアレスタ１００の作動手順について説明する。通常の作動状態では、媒体配送パイプライン４００からのガスが入口１１０からフレームアレスタ１００に入り、図１の矢印に沿って接続部１０３及び難燃性板アセンブリ３００を流した後、難燃性コア２００を通過し、最終的に出口１２０を介して出口側の媒体配送パイプライン（図示せず）に入る。

フレームアレスティング状態では、媒体配送パイプライン４００からの爆発火炎が入口１１０及び接続部１０３を介して、フレームアレスタ１００のフレームアレスタハウジング１０１に入る。フレームアレスタハウジング１０１において、爆発火炎の中央部分は周方向に互い違いに配置された難燃性板アセンブリ３００の第１及び第２の難燃性板３０１、３０６の作用下で図１の矢印に沿って流れることになり、したがって、難燃性コア２００の中央ゾーンに直接的に衝突しない。同時に、爆発火炎の周囲部分は、第１及び第２の難燃性板３０１、３０６上に形成され、フレームアレスタハウジング１０１の内壁に隣接する貫通孔３０２を直接通過して、難燃性コア２００へ到達することとなり、したがって、直接的衝突は、難燃性コア２００の中央ゾーンに起きない。加えて、爆発火炎の中央部分が蛇行経路に沿って進行するので、その伝播速度は、第１及び第２の難燃性板３０１、３０６の平坦面の遮断作用のために著しく低減される。同時に、貫通孔３０２を通過する爆発火炎の周囲部分もまた、低減された速度を有する。これに基づいて、爆発火炎の破壊力は、消火されるまで、難燃性コア２００によってさらに低減される。

一般的に言えば、可燃性ガスの種類及び蒸気爆発のレベルによって、フレームアレスタを次のように分類することができる：
ａ）ＩＩＡ１ガス（典型的にはメタン）のためのフレームアレスタ；
ｂ）ＩＩＡガス（典型的にはプロパン）のためのフレームアレスタ；
ｃ）ＩＩＢ１ガス（典型的にはエチレン）のためのフレームアレスタ；
ｄ）ＩＩＢ２ガス（典型的にはエチレン）のためのフレームアレスタ；
ｅ）ＩＩＢ３ガス（典型的にはエチレン）のためのフレームアレスタ；
ｆ）ＩＩＢガス（典型的には水素）のためのフレームアレスタ；及び
ｇ）ＩＩＣクラスガス（典型的には水素）のためのフレームアレスタ。

以下、本発明の技術的解決策を、防爆レベルに応じた具体的な実施例によって詳細に説明する。

現在、エチレン雰囲気の試験圧力は通常１．１バールであり、爆発衝撃の瞬間圧力は７０バールより大きく、平均圧力は約１３～１６バールである。異なる試験パイプラインは、異なる圧力を有する。ＤＮ１００パイプラインの場合、爆発衝撃の瞬間圧力は７２バールより大きく、平均圧力は１３．４バールである。

本発明の第１の実施形態において提案される構造によれば、雰囲気中のエチレンの伝播のためのフレームアレスタＦ１が提供される。具体的には、フレームアレスタＦ１がＤＮ１００パイプラインに適しており、５００ｍｍの全長を有する。難燃性コア２００はエチレン耐性を有するものであり、波形板からなる難燃性ディスクと、支持部材とを備え、難燃性コアの総厚は５０ｍｍである。フレームアレスタの接続部１０３の直径は１００ｍｍであり、本体１０２の直径は２２０ｍｍであり、フレームアレスタハウジング１０１の壁厚は６ｍｍである。難燃性板３０１、３０６の長さｈ１、ｈ２は共に１２０ｍｍであり、２つの難燃性板の間の距離は５０ｍｍであり、難燃性コア２００と近い方の第２の難燃性板３０６との間の距離は５０ｍｍである。多数の試験によれば、フレームアレスタＦ１は通常より高い圧力でエチレン雰囲気の爆発衝撃に耐えることができ、火炎を首尾よく消火することができる。エチレン雰囲気の試験圧力は１．５ｂａｒと高く、爆発衝撃の瞬間圧力は１２１ｂａｒを超え、平均圧力は２０．２ｂａｒである。したがって、フレームアレスタＦ１が耐えることができる爆発衝撃の瞬間圧力は上記の７２％増加し、平均圧力は５１％増加し、それによって、火炎を首尾よく消火することができる。

また、本発明の第１の実施形態で提案する構造によれば、雰囲気中の水素の伝播のためのフレームアレスタＦ２が提供される。フレームアレスタＦ２とフレームアレスタＦ１との唯一の違いは、フレームアレスタＦ２の難燃性コア２００が水素耐性のためのものに置き換えられていることである。現在、水素雰囲気の試験圧力は通常１．１バールであり、爆発衝撃の瞬間圧力は最高６５．４バールであり、平均圧力は最高８．２バールである。多数の試験によれば、フレームアレスタＦ２は通常よりも高い圧力で水素雰囲気の爆発衝撃に耐えることができ、火炎を首尾よく消火することができる。水素雰囲気の試験圧力は１．５ｂａｒと高く、爆発衝撃の瞬間圧力は９５．６ｂａｒを超え、平均圧力は１２．４ｂａｒである。これにより、フレームアレスタＦ２の耐圧性が５１％増大する。

さらに、本発明の第１の実施形態において提案される構造によれば、雰囲気中のプロパンの伝播のためのフレームアレスタＦ３が提供される。フレームアレスタＦ３とフレームアレスタＦ１との唯一の違いは、フレームアレスタＦ３の難燃性コア２００がプロパン耐性のためのものに置き換えられていることである。現在、プロパン雰囲気の試験圧力は通常１．１バールであり、爆発衝撃の瞬間圧力は８７．６バールを超え、平均圧力は最高１３．１バールである。多数の試験によれば、フレームアレスタＦ３は通常よりも高い圧力でプロパン雰囲気の爆発衝撃に耐えることができ、火炎を首尾よく消火することができる。プロパン雰囲気の試験圧力は１．６ｂａｒと高く、爆発衝撃の瞬間圧力は１２６．４ｂａｒを超え、平均圧力は２１．３ｂａｒである。したがって、フレームアレスタＦ３の耐圧性は、従来のフレームアレスタと比較して６２％増大する。

エチレン及び水素に加えて、可燃性ガスは通常、メタン、プロピレン、混合ガスなどを含む。従来のフレームアレスタでは、耐えることができる爆発衝撃の平均圧力が１１～１３バールの範囲である。しかしながら、この実施形態のフレームアレスタでは耐えることができる爆発衝撃の平均圧力が一般に１６～２０バールの範囲であり、これは従来のフレームアレスタと比較して約４０～６０％の改善を示す。

さらに、従来技術では、難燃性コアに対するフレームアレスタに入る火炎の衝撃力は一般に、爆発衝撃の平均圧力の約２５％である。しかしながら、この実施形態によれば、難燃性コアに対する火炎の衝撃力は爆発衝撃の平均圧力の約１７％～２０％であり、これは、従来技術と比較して約２０～３５％の低下を示す。

本発明の第１の実施形態によって提供されるフレームアレスタ１００に係る上述の具体例の爆発抵抗手順及び試験データから分かるように、外部媒体配送パイプラインからフレームアレスタに入る爆燃または爆発火炎は、難燃性板アセンブリの存在に起因して、難燃性コアに直接的衝撃を起こすことができない。したがって、本発明のフレームアレスタ１００に用いられる難燃性コア２００の構造強度は、既存の難燃性コアよりも柔軟に設計することができ、また、難燃性コア２００は全体的な多孔度を大きくすることができ、それによって、流動性を改善し、その洗浄を容易にすることができる。

なお、本発明の第１の実施形態で提案した基本的な考え方に基づいて、上述したフレームアレスタ１００の具体的な構成をさらに変形することができる。例えば、難燃性板アセンブリは、互いに離間した３つ以上の難燃性板を含むことができる。

また、難燃性板は平板以外にも、構造安定性に影響を与えない範囲で、例えば、曲板、曲波状板、傾斜板等であってもよい。好ましい実施形態では、難燃性板は傾斜板である。このとき、難燃性板の延在方向と避燃ハウジング筐体の断面方向とのなす角度α’は、０°≦α’≦４５°、好ましくは０°≦α’≦２５°を満たすことが望ましい。

図４は、本発明の第１の実施形態に係る第１の変形例のフレームアレスタ１００Ａを示す。簡潔かつ明確にするために図４において、図１～図３と同一の構造または構成要素には同一の符号を付し、ここでその説明を繰返さない。また、フレームアレスタ１００に関連する技術的効果は全てフレームアレスタ１００Ａに適用可能であり、ここではその説明を繰り返さない。

図４に示すように、フレームアレスタ１００Ａは、フレームアレスタハウジング１０１の入口１１０と難燃性コア２００との間に設けられた難燃性板アセンブリ３００に加えて、別の難燃性板アセンブリ３００がフレームアレスタハウジング１０１の出口１２０と難燃性コア２００との間に配置されている点で、フレームアレスタ１００と異なる。２つの難燃性板アセンブリ３００は同一の構造を有し、難燃性コア２００に対して対称に配置されている。

２つの難燃性板アセンブリ３００がフレームアレスタハウジング１０１内で難燃性コア２００の両側に対称的に配置されることにより、以下の技術的効果を達成することができる。一方ではフレームアレスタ１００のどの方向から爆燃または爆発火炎が（すなわち、入口１１０または出口１２０から）生じるかにかかわらず、爆燃または爆発火炎が難燃性コア２００の中央ゾーンに衝突することを効果的に防止することができる。他方、フレームアレスタ１００の入口１００から来る爆燃または爆発火炎を例にとると、残りの火炎は、難燃性コア２００を通過した後、したがって図１に関連して説明したように減少した破壊力を有しているが、フレームアレスタハウジング１０１の出口１２０と難燃性コア２００との間に配置された難燃性板アセンブリ３００によってさらに弱められ、したがって消火される可能性が高い。

図５は、本発明の第１の実施形態に係る第２の変形例のフレームアレスタ１００Ｂを示す。簡潔かつ明確にするために図５において、図１～図３と同一の構造または構成要素には同一の符号を付し、ここでその説明を繰り返さない。また、フレームアレスタ１００に関連する技術的効果は全てフレームアレスタ１００Ｂに適用可能であり、ここではその説明を繰り返さない。

図５及び図６に示されるように、フレームアレスタ１００Ｂは、難燃性板アセンブリ３１０がいくつかの円弧形の板からなる点で、フレームアレスタ１００とは異なる。具体的には、フレームアレスタ１００Ｂにおいて、難燃性板アセンブリ３１０は、難燃性コア２００に固定して接続されたブラケット３１５（概略的に示される）に取り付けられた４つの難燃性板３１０Ａ～３１０Ｄを含む。難燃性板の１つ、すなわち難燃性板３１０Ａは、フレームアレスタハウジング１０１の軸方向の中心線上であって、入口１１０寄りに配置されている。したがって、難燃性板３１０Ａは、中央難燃性板とも称される。他の３つの難燃性板３１０Ｂ～３１０Ｄは、軸方向中心線に対して正三角形に配置され、難燃性コア寄りに配置される。したがって、難燃性板３１０Ｂ～３１０Ｄは、周囲難燃性板とも称される。このように、４枚の難燃性板３１０Ａ３１０Ｄは、フレームアレスタ１００Ｂにおいて三角錐状の構造を形成している。図５に示すように、４枚の難燃性板３１０Ａ～３１０Ｄの円弧形はいずれも媒体の流れ方向（すなわち、図中の矢印の方向）に沿って湾曲している。

また、図５に示すように、難燃性板アセンブリ３１０が難燃性コア２００の両側に配置されており、２つのアセンブリ３１０が難燃性コア２００に対して対称に配置されている。しかしながら、フレームアレスタハウジング１０１の入口１１０と難燃性コア２００との間に配置された１つの難燃性板アセンブリ３１０のみも実現可能であることが理解される。

本発明によれば、難燃性コア２００上の３つの周囲難燃性板３１０Ｂ～３１０Ｄの投影像の外接円Ｓの面積は、フレームアレスタ１００Ｂの接続部１０３の断面積よりも大きくすべきである。加えて、難燃性コア２００上の中央難燃性板３１０Ａの投影像は、難燃性コア２００上の周囲難燃性板３１０Ｂ～３１０Ｄの投影像の各々と少なくとも部分的に重なり合うべきである。また、難燃性コア２００上の中央難燃性板３１０Ａの投影面積は、接続部１０３の断面積の半分よりも大きくすべきである。

この構成によって、４つの円弧形難燃性板の板表面は難燃性コア２００の中央ゾーンを効果的に遮蔽することができ、したがって、爆発火炎がその上に直接衝突することを防止する。同時に、爆発火炎の一部を除いて、難燃性コア２００に流れる火炎は、難燃性板３０１の円弧形表面に沿って流れる。

以下、本発明の第１の実施形態に係る第２の変形例のフレームアレスタ１００Ｂの作動手順について説明する。通常の作動状態では、媒体配送パイプラインからのガスが入口１１０からフレームアレスタ１００Ｂに入り、図５の矢印に沿って接続部及び左側の難燃性板アセンブリ３１０を通って難燃性コア２００に到達し、難燃性コア２００、右側の難燃性板アセンブリ３１０、及び出口１２０を通過した後、出口で媒体配送パイプラインに流れる。

フレームアレスティング状態では、媒体配送パイプラインからの爆発火炎が入口１１０からフレームアレスタ１００Ｂに入る。フレームアレスタハウジング１０１内では、爆発火炎の中心部が難燃性板アセンブリ３１０の中央難燃性板３１０Ａに接触し、その伝播方向を中央難燃性板３１０Ａの円弧形表面に沿って減速して、難燃性板アセンブリ３１０の３枚の周囲難燃性板３１０Ｂ～３１０Ｄに遭遇する。その後、爆発火炎の中央部分は３つの周囲難燃性板３１０Ｂ～３１０Ｄの円弧形板表面に沿って流れ、最終的に、分散状態で難燃性コア２００に達する。このようにして、難燃性コア２００の中央ゾーンに対する爆発火炎の直接的衝突が大幅に低減される。また、爆発火炎の周囲部は、３つの周囲難燃性板３１０Ｂ～３１０Ｄの周囲部の案内を受けて、難燃性コア２００の周囲部に流れる。次いで、爆発火炎は、難燃性コア２００を通過した後、右側の難燃性板アセンブリ３１０及び出口１２０を介して流出する。

本発明の第１の実施形態の第２の変形例によって提案される構造によれば、雰囲気中のエチレンの伝播のためのフレームアレスタＦ４が提供される。具体的には、フレームアレスタＦ４がＤＮ２００パイプラインに適しており、７００ｍｍの全長を有する。難燃性コア２００の両側には、難燃性板アセンブリ３１０が設けられている。各難燃性板アセンブリ３１０の中央難燃性板３１０Ａは、投影直径が１２０ｍｍであり、板面弧度が６０°であり、板表面の頂点から難燃性コア２００までの距離が１５０ｍｍである。３つの周囲難燃性板３１０Ｂ－３１０Ｄはそれぞれ、投影直径が９０ｍｍであり、板面弧度が９０°であり、板面の頂点から難燃性コア２００までの距離が１２０ｍｍである。４枚の難燃性板の等映像の外接円の直径は２２０ｍｍである。ブラケット３１５は１５ｍｍの断面直径を有する高強度スクリューであり、一端が難燃性板に溶接され、他端がスレッドを介して難燃性コア接続される。難燃性コア２００は、波形板の難燃性ディスクと、１００ｍｍの全厚を有する支持体とを含む。より具体的には、フレームアレスタハウジングの接続部の直径は２００ｍｍであり、本体の直径は４３０ｍｍである。

従来技術では、エチレン雰囲気の試験圧力は通常１．１バールであり、爆発衝撃の瞬間圧力は最高９８．３バールであり、平均圧力は最高１６．２バールである。対照的に、フレームアレスタＦ４は、１．６５バールの試験圧力、最高１４２．７バールの爆発衝撃の瞬間圧力、及び最高２４．９バールの平均圧力を有するエチレン雰囲気の爆発火炎の抵抗性についての試験に成功裏に合格することができる。これは、フレームアレスタＦ４の圧力容量が従来技術よりも５３％高いことを示している。

図７は、本発明の第１の実施形態に係る第３の変形例のフレームアレスタ１００Ｃを示す。簡潔かつ明確にするために図７において、図５と同一の構造又は構成要素には、それぞれ同一の参照番号を付し、その説明をここで繰り返さない。また、フレームアレスタ１００Ｂに関連する技術的効果は全てフレームアレスタ１００Ｃに適用可能であり、ここではその説明を繰り返さない。

図７に示すように、フレームアレスタ１００Ｃは、難燃性板アセンブリ３２０の円弧形の難燃性板が反対方向に湾曲している点で、フレームアレスタ１００Ｂと異なる。すなわち、４枚の難燃性板の円弧形形状は媒体の流れ方向（すなわち、図中の矢印の方向）とは逆向きに湾曲している。したがって、中央難燃性板３２０Ａは軸方向で難燃性コア２００寄り配置され、一方、３つの周囲難燃性板３２０Ｂ及び３２０Ｃ（図７には示されていない他のもの）は難燃性コア２００から軸方向により離れて配置される。図７に示すフレームアレスタ１００Ｃのこの変形例では、媒体が出口１２０から流入し、入口１１０から流出することに留意されたい。

そのような難燃性板アセンブリ３２０を用いて、フレームアレスタ１００Ｃは、フレームアレスタ１００Ｂと実質的に同じ技術的効果を達成することができることが容易に理解される。

本発明の第１の実施形態の第３の変形例において提案される構造によれば、雰囲気中のプロパンを伝播させるためのフレームアレスタＦ５が提供される。具体的には難燃性コア２００をプロパン耐性のためのものに置き換えられていることを除いて、フレームアレスタＦ５はフレームアレスタＦ４と同じである。

従来技術では、プロパン雰囲気の試験圧力は通常１．１バールであり、爆発衝撃の瞬間圧力は最高９２．１バールであり、平均圧力は最高１５．３バールである。対照的に、フレームアレスタＦ５は、１．６バールの試験圧力、最高１３１．５バールの爆発衝撃の瞬間圧力、及び最高２３．３バールの平均圧力を有するプロパン雰囲気の爆発火炎の抵抗性についての試験に成功裏に合格することができる。これは、フレームアレスタＦ５の圧力容量が従来技術よりも５２％高いことを示している。

図８は、本発明の第２の実施形態によるフレームアレスタ５００を示す。簡潔かつ明確にするために、本実施形態では、第１の実施形態と同一の構造又は構成要素をそれぞれ同一の参照番号で示しており、その説明をここで繰り返さない。

本発明に係る第２の実施形態では、難燃性コアの中央ゾーンに対する爆燃または爆発火炎の衝撃を回避することができるデバイスとして、難燃性筒５１０がフレームアレスタ５００に使用される。具体的には、フレームアレスタハウジング１０１の本体１０２と接続部１０３との間に、難燃性筒５１０が配置される移行部１０５が設けられる。難燃性筒５１０は、一端が開放され、一端が閉塞された中空円筒であり、前者が接続部１０３に接続され、後者が難燃性コアに面する。好ましくは、難燃性筒５１０の直径がそれらの間の接続を容易にするために、接続部１０３の直径と等しくなるように選択される。複数の長手方向グリッド通路５２０が、難燃性筒５１０の周壁に形成される。図８に示される実施形態では、グリッド通路５２０が長手方向スリットとして構成される。

図８に示される実施形態では、２つの難燃性筒５１０及び５３０が難燃性コア２００に対称に、フレームアレスタ５００内に配置されている。しかしながら、１つの難燃性筒５１０のみを含む構成も本発明の範囲に含まれることが理解され得る。

このように、通常の作動状態では、媒体配送パイプライン４００からのガスは、図８に示すように、矢印の方向に沿って、入口１１０及び接続部１０３を通ってフレームアレスタ５００に入り、まず、難燃性筒５１０に入る。難燃性コア２００に向いている難燃性筒の端部は閉鎖端部であるので、ガスは、矢印の方向に沿って、難燃性筒５１０のグリッド通路５２０を通って、フレームアレスタハウジング１０１の内側キャビティに流出する。そして、ガスは、難燃性コア２００、難燃性筒５３０および出口１２０を通過して、他方の媒体配送パイプ（図示せず）に流入する。

フレームアレスティング状態では、爆燃または爆発火炎が媒体配送パイプライン４００から入口１１０及び接続部１０３を通ってフレームアレスタ５００に入る。難燃性コア２００に向いている難燃性筒５１０の端部は閉鎖端部であるので、爆発または爆燃火炎からの圧力衝撃に耐えることができる。このようにして、ガス流及び火炎は、複数のグリッド通路５２０を通過して、フレームアレスタハウジング１０１の内部空洞に至る。難燃性筒５１０の上記作用により、爆発や爆燃の剪断波構造が損傷し、火炎の伝播速度が急激に低下する。一方、火炎がフレームアレスタハウジング１０１の内部空洞に入ると、火炎の瞬間的な体積膨張により、火炎の伝播速度がさらに低下する。加えて、難燃性コア２００に向いている難燃性筒５１０の端部は閉鎖端部であるので、ガス流及び炎は、フレームアレスタハウジング１０１の内部空洞の周囲領域まで半径方向に、グリッド通路５２０を通過しなければならない。したがって、難燃性コア２００の中央ゾーンへの火炎の衝撃が著しく低減される。媒体が難燃性コア２００を通過し、さらに難燃性筒５３０通過した後、火炎は完全に消火され得る。

特に、本発明の発明者らは驚くべきことに、実験を通して、本発明の第２の実施形態に係るフレームアレスタ５００が爆発火炎に特に適していることを見出した。試験は、フレームアレスタ５００の難燃性筒５１０を通過した後、爆発火炎の速度が１８００ｍ／ｓの元の速度から４００～５００ｍ／ｓに急速に低下することを証明した。すなわち、爆発火炎を爆燃火炎に変更した。同時に、圧力が元の１２－１６バールから２－３バールに減衰し、したがって難燃性コアに対する衝撃が大幅に低減されることも観察された。また、本発明の第２の実施形態に係るフレームアレスタ５００では難燃性筒５１０の側壁に複数のグリッド通路５２０が形成されているので、媒体が依然として、フレームアレスタ５００を通過して円滑に流れることができることが容易に理解される。したがって、本発明の第２の実施形態に係るフレームアレスタ５００は、従来構造のフレームアレスタに比べて、爆発や爆燃を効果的に防止することができるだけでなく、媒体の流動性においても高い効率を有する。

本発明の第２の実施形態において提案される構造によれば、雰囲気中のエチレンの伝播のためのフレームアレスタＧ１が提供される。フレームアレスタＧ１はその中に配置された２つの難燃性筒を含み、各々は、５ｍｍのグリッド幅及び１００ｍｍの長さを有する。フレームアレスタハウジング１０１は、３ｍｍの壁厚を有する。さらに、難燃性コアは、爆燃抵抗性専用の波形板の難燃性ディスクである。フレームアレスタＧ１を使用すると、難燃性筒が爆発の剪断波構造を破壊して、爆発火炎を爆燃火炎に変換することができる。その後、爆燃火炎は、難燃性コアを通過した後、さらに弱められるか、またはさらには消火される。

本発明の第２の実施形態によれば、爆発抵抗性のための難燃性筒及び爆燃抵抗性の難燃性コアを提供することで、目的とする難燃性を実現することができる。爆発の特性に向けて、爆発防止ユニットとしての難燃性筒は、爆発を爆燃に素早く変換することができる。さらに、爆燃防止ユニットとしての難燃性コアは、従来の爆発防止フレームアレスタの対応物よりも全体として良好な流動性を有し、小さい圧力降下を示す。同時に、難燃性コアの厚さをより薄くすることができ、その全体の多孔度をより大きくすることができ、それにより、洗浄がより容易になる。

図９は、本発明の第２の実施形態の第１の変形例に係るフレームアレスタ５００Ａを示す。フレームアレスタ５００Ａは、難燃性筒のみがフレームアレスタ５００と異なる。したがって、簡潔かつ明確にするために、図９は難燃性筒の構造のみを明確に示しており、フレームアレスタ５００Ａの他の構成要素は明確に示されていない。フレームアレスタ５００に関連する技術的効果は全て、フレームアレスタ５００Ａに適用可能であることが容易に理解され、その説明をここでは繰り返さない。

図９に示すように、本発明の第２の実施形態の第１の変形例に係るフレームアレスタ５００Ａの難燃性筒５１０Ａは、幅の異なる複数のグリッド通路５２０Ａを有する。本発明の発明者らは、グリッド通路５２０Ａの幅が爆発剪断波構造Ｓの半分を超えてはならず、好ましくは爆発剪断波構造Ｓの４分の１を超えてはならないことを、実験を通して見出した。グリッド通路５２０Ａの幅が上記の要件を満たすとき、難燃性筒５１０Ａは爆発剪断波構造を効果的に破壊することができ、したがって爆発火炎を著しく減衰させることができる。

本発明のこの実施形態のこの変形例によれば、複数のグリッド通路５２０Ａは、同じまたは異なる幅を有し得る。同時に、爆発剪断波構造に対する損傷を強化するために、グリッド通路３１０は直線以外の形状、例えば、ジグザグ、円弧形などを有することができる。さらに、難燃性筒の構造強度を改善するために、グリッド通路は、図８及び図９に示されるような連続形態に加えて、複数のセクションからなる不連続形態を有してもよい。例えば、図示されていない好ましい変形例では、互いに離間したいくつかのグリッド通路が難燃性筒の周壁上の異なる軸方向位置に設けられている。

図１０は、本発明の第２の実施形態の第２の変形例に係るフレームアレスタ５００Ｂを示す。フレームアレスタ５００Ｂは、難燃性筒のみがフレームアレスタ５００と異なる。したがって、簡潔かつ明確にするために、図１０は、難燃性筒の構造のみを明確に示しており、フレームアレスタ５００Ｂの他の構成要素は明確に示されていない。フレームアレスタ５００に関連する技術的効果は全て、フレームアレスタ５００Ｂに適用可能であることが容易に理解され、その説明をここでは繰り返さない。

図１０に示すように、本実施形態のこの変形例では、フレームアレスタ５００Ｂの難燃性筒５１０Ｂに形成された複数のグリッド通路の代わりに、難燃性筒５１０Ｂの壁に複数の貫通孔５２０Ｂが形成されている。すなわち、難燃性筒５１０Ｂは、穿孔部材として構成されている。したがって、爆燃または爆発火炎は、貫通孔５２０Ｂを通ってフレームアレスタの内部空洞に流入することができる。

本発明者らは実験により、フレームアレスタ５００Ｂの難燃性筒５１０Ｂにおける貫通孔５２０Ｂの総面積が、フレームアレスタに接続された媒体配送パイプラインの断面積の２倍より大きいとき、非常に有効な爆発抵抗性効果が得られることを見出した。

図１１は、本発明の第２の実施形態の第３の変形例に係るフレームアレスタ５００Ｃを示す。フレームアレスタ５００Ｃは、防難燃性筒のみがフレームアレスタ５００と異なる。したがって、簡潔かつ明確にするために、図１１は難燃性筒の構造のみを明確に示し、フレームアレスタ５００Ｃの他の構成要素は明確に示されていない。フレームアレスタ５００に関連する技術的効果は全て、フレームアレスタ５００Ｃに適用可能であることが容易に理解され、その説明をここでは繰り返さない。

図１１に示すように、本実施形態のこの変形例では、フレームアレスタ５００Ｃの難燃性筒５１０Ｃの周壁には数個の網目５２０Ｃが形成されている。すなわち、難燃性筒５１０Ｃは、網目部材として構成されている。したがって、爆発または爆燃火炎は、網目５２０Ｃを通ってフレームアレスタの内部空洞に入ることができる。

同様に、本発明の発明者らは、実験を通して、フレームアレスタ５００Ｃの難燃性筒５１０Ｃ内の網目５２０Ｃの総面積が、フレームアレスタに接続された媒体配送パイプラインの断面積の２倍より大きいと、非常に有効な爆発抵抗性効果を達成できることを見出した。

図１２は、本発明の第２の実施形態の第４の変形例に係るフレームアレスタ５００Ｄを示す。フレームアレスタ５００Ｄは、防難燃性筒のみがフレームアレスタ５００と異なる。したがって、簡潔かつ明確にするために、図１２は難燃性筒の構造のみを明確に示し、フレームアレスタ５００Ｄの他の構成要素は明確に示されていない。フレームアレスタ５００に関連する技術的効果は全て、フレームアレスタ５００Ｄに適用可能であることが容易に理解され、その説明をここでは繰り返さない。

図１２に示すように、本実施形態の変形例では、フレームアレスタ５００Ｄの難燃性筒５１０Ｄの周壁が、軸方向に隣接して配置された網目部分５２１Ｄと穿孔部分５２２Ｄとを有するように構成されている。網目部分５２１Ｄはいくつかの網目を含み、穿孔部分５２２Ｄは、いくつかの貫通孔を含む。したがって、爆発または爆燃火炎は、網目及び貫通孔を通ってフレームアレスタの内部空洞に入ることができる。

同様に、本発明の発明者らは、フレームアレスタ５００Ｄの難燃性筒５１０Ｄの網目と貫通孔との合計面積が、フレームアレスタに接続された媒体配送パイプラインの断面積の２倍より大きいと、非常に有効な爆発抵抗性効果が得られることを実験により見出した。

図１２では網目部分５２１Ｄが媒体流れ方向に関して穿孔部分５２２Ｄの上流に配置されていることが示されているが、網目部分５２１Ｄは穿孔部分５２２Ｄの下流に配置されてもよいことが理解される。

図１３は、本発明の第２の実施形態の第５の変形例に係るフレームアレスタ５００Ｅを示す。フレームアレスタ５００Ｅは、難燃性筒のみがフレームアレスタ５００と異なる。したがって、簡潔かつ明確にするために、図１３は難燃性筒の構造のみを明確に示し、フレームアレスタ５００Ｅの他の構成要素は明確に示されていない。フレームアレスタ５００に関連する技術的効果は全て、フレームアレスタ５００Ｅに適用可能であることが容易に理解され、その説明をここでは繰り返さない。

図１３に示すように、本実施形態のこの変形例では、フレームアレスタ５００Ｅの難燃性筒５１０Ｅの周壁が径方向に順に配列された網目部分５２１Ｅと穿孔部分５２２Ｅとを有するように構成されている。網目部分５２１Ｅはいくつかの網目を含み、穿孔部分５２２Ｅは、いくつかの貫通孔を含む。したがって、爆発または爆燃火炎は、網目及び貫通孔を通ってフレームアレスタの内部空洞に入ることができる。

同様に、本発明の発明者らは、フレームアレスタ５００Ｅの難燃性筒５１０Ｅの網目と貫通孔の合計面積が、フレームアレスタに接続された媒体配送パイプラインの断面積の２倍より大きいと、非常に有効な爆発抵抗性効果が得られることを実験により見出した。

図１３で網目部分５２１Ｅは、穿孔部分５２２Ｅの径方向内側に配置されている（すなわち、穿孔部分５２２Ｅが網目部分５２１Ｅを包み込んでいる）ことが示されているが、網目部分５２１Ｅが穿孔部分５２２Ｅの径方向外側に配置されていてもよい（すなわち、網目部分５２２Ｅが穿孔部分５２１Ｅを包み込んでいる）ことが理解される。

図１４は、本発明の第２の実施形態の第６の変形例に係るフレームアレスタ５００Ｆを示す。フレームアレスタ５００Ｆは、難燃性筒のみがフレームアレスタ５００と異なる。したがって、簡潔かつ明確にするために、図１４は難燃性筒の構造のみを明確に示し、フレームアレスタ５００Ｆの他の構成要素は明確に示されていない。フレームアレスタ５００に関連する技術的効果は全て、フレームアレスタ５００Ｆに適用可能であることが容易に理解され、その説明をここでは繰り返さない。

図１４に示すように、本実施形態のこの変形例では、フレームアレスタ５００Ｆの難燃性筒５１０Ｆが円柱ではなく円錐として構成されている。具体的には、難燃性筒５１０Ｆの体積が軸方向において、難燃性コア（図示せず）に向かう方向に徐々に増大する。

このフレームアレスタ５００Ｆではフレームアレスタハウジングが媒体流れ方向に沿って徐々に増大するので、ガス流及び火炎は複数のグリッド通路５２０Ｆを通過して、フレームアレスタの内部空洞に体積が拡大するように入る。難燃性筒５１０Ｆの上記作用により、爆発剪断波構造が損傷し、火炎の体積が瞬間的に膨張することにより、火炎伝播速度がさらに低下する。

本発明の第２の実施形態のこの変形例によれば、フレームアレスタの体積が媒体流れ方向に沿って徐々に増大する限り、円錐とは異なるフレームアレスタの様々な構造を考えることができることが容易に理解される。

本発明の第２の実施形態によって提案される革新的な概念に基づいて、すなわち、火炎は徐々に弱くなるように段階的に処理することができるという概念に基づいて、本出願は、新規な構造のフレームアレスタをさらに提案する。

図１５は、本発明の第３の実施形態に係るフレームアレスタ８００を示す。図１５から分かるように、本発明の第３の実施形態に係るフレームアレスタ８００のフレームアレスタハウジング内には、本発明の第２の実施形態に係る難燃性筒５１０と、本発明の第１の実施形態に係る難燃性板アセンブリ３００とが設けられている。

本発明の第３の実施形態に係るフレームアレスタ８００では、難燃性筒５１０が機能して、媒体配送パイプラインからの爆発火炎の速度及び圧力を低減し、爆発火炎を難燃性コア２００の中央ゾーンから引き離し、そして、難燃性筒５１０の半径方向に沿ってフレームアレスタハウジング１０１の周囲領域に進入させる。このようにして、爆発火炎が爆燃火炎に効果的に変換されることができる。その後、爆燃火炎は難燃性板アセンブリ３００を通過し、これによって、火炎の速度がさらに低下し、火炎が、難燃性コア２００の中央ゾーンよりも周囲ゾーンにより強く衝突する。そして火炎は、難燃性コア２００を通過し、さらに弱化する。試験により、本発明の第３の実施形態に係るフレームアレスタ８００は、爆発火炎を良好に消火できることが分かる。

したがって、本発明の第３の実施形態によれば、まず、爆発火炎が難燃性筒によってフレームアレスタハウジングの周囲領域に導入され、爆燃火炎に変換される。そして、難燃性板アセンブリによって爆燃火炎がさらに弱められ、最終的には難燃性コアによって消火される。この実施形態は第１の実施形態と第２の実施形態との組み合わせであり、爆発火炎のパワーを段階的に弱め、それによって特に満足のいく耐炎効果を達成することを創造的に提案する。同時に、本発明の第３の実施形態に係るフレームアレスタは、媒体流動性の効率にも優れていることが容易に分かる。

なお、詳細には説明しないが、当業者であれば、図示しない本発明の第３の実施形態のいくつかの変形例において、本発明の第１の実施形態に係る難燃性板アセンブリの変形例と、本発明の第２の実施形態に係る難燃性筒の変形例との任意の組み合わせを使用することができ、これもまた、フレームアレスタ８００と同様の技術的効果を達成することができることを理解することができる。

以上、例示的な実施形態を参照して本発明を上述してきたが、様々な修正例を成すことができ、構成要素は本発明範囲から逸脱することなくその等価物におきかえられてよい。特に、構造的な矛盾がない限り、異なる実施形態で言及された技術的特徴は、任意の方法で互いに組み合わせることができる。本発明は、本明細書に開示される特定の実施形態に限定されず、特許請求の範囲内に入るすべての技術的解決策を含む。

Claims (20)

1. 入口及び出口を有するフレームアレスタハウジングと、前記フレームアレスタハウジング内に配置された難燃性コアと、を備え、
   前記フレームアレスタハウジングは、前記難燃性コアと前記入口との間に配置されている、前記難燃性コアの中央ゾーンに直接的に火炎が衝突することを防止するためのフレームアレスティング機構をその内に備えており、
   前記フレームアレスティング機構は、難燃性板アセンブリを備え、
   前記難燃性板アセンブリは、互いに軸方向に離間された少なくとも第１の難燃性板及び第２の難燃性板を備え、前記第１及び第２の難燃性板が前記フレームアレスタハウジングの内壁に周方向に互い違いに取り付けられており、前記フレームアレスタハウジングの軸方向に対して垂直な前記フレームアレスタハウジングの径方向の断面における中央領域で互いに重なり合っている、フレームアレスタ。
2. 前記フレームアレスティング機構は、一端が前記入口と連通し、他端が閉鎖されている難燃性筒を備え、媒体流の通路が、前記難燃性筒の周壁に設けられている請求項１に記載のフレームアレスタ。
3. 前記通路は、前記難燃性筒の軸方向に延在する複数のグリッドによって形成されており、前記グリッドは互いに異なる幅を有する、請求項２に記載のフレームアレスタ。
4. 前記通路は、前記難燃性筒の前記周壁に配置された複数の貫通孔によって形成されている、請求項２に記載のフレームアレスタ。
5. 前記難燃性筒は、穿孔部または網目部を備え、前記穿孔部の穿孔または前記網目部の網目が前記通路を形成している、請求項２に記載のフレームアレスタ。
6. 前記難燃性筒は、軸方向または径方向に互いに隣接して配置された穿孔部及び網目部を備え、前記穿孔部の穿孔及び前記網目部の網目が前記通路を形成している、請求項２に記載のフレームアレスタ。
7. 前記通路の総面積は、前記フレームアレスタに接続されている媒体配送パイプラインの断面積の２倍より大きい、請求項２に記載のフレームアレスタ。
8. 前記難燃性筒は、前記難燃性コアに向かう方向に徐々に体積が増加するように構成されている、請求項２に記載のフレームアレスタ。
9. 前記フレームアレスティング機構が、前記難燃性コアに対して対称に配置された２つの難燃性筒を含む、請求項２に記載のフレームアレスタ。
10. 前記フレームアレスタハウジングは円筒状に形成され、両側の接続部を介して前記入口及び前記出口にそれぞれ接続され、
    前記フレームアレスタハウジングは各接続部に隣接する領域に移行部を有し、前記難燃性筒は前記移行部に配置されている、請求項２に記載のフレームアレスタ。
11. 前記難燃性板アセンブリは、前記難燃性筒と前記難燃性コアとの間に配置される、請求項２に記載のフレームアレスタ。
12. 前記第１及び第２の難燃性板は、それぞれ、上弧セグメント及び直線セグメントからなる部分的に円形の板として形成され、
    前記第１及び第２の難燃性板の前記上弧セグメントは共に、前記フレームアレスタハウジングの内壁に取り付けられ、一方、前記第１及び第２の難燃性板の前記直線セグメントは互いに平行であり、前記フレームアレスタハウジングの長手方向中心線を越えて延在する、請求項１に記載のフレームアレスタ。
13. 前記フレームアレスタハウジングの軸方向に対して垂直な断面と前記第１及び第２の難燃性板の各々との間になす角度は、０度以上４５度以下である、請求項１２に記載のフレームアレスタ。
14. 貫通孔が、前記第１及び第２の難燃性板の各々の、前記フレームアレスタハウジングの内壁に近い領域に形成され、前記貫通孔と前記フレームアレスタハウジングの長手方向中心線との間に成す角度が、９０度未満である、請求項１２に記載のフレームアレスタ。
15. 前記フレームアレスタは、１．５ｄ≧ｈ１≧ｄ、１．５ｄ≧ｈ２≧ｄ、Ｄ≧２ｄ、ｈ１＞０．５Ｄ、及びｈ２＞０．５Ｄ（式中、Ｄはフレームアレスタハウジングの本体の直径であり、ｄは接続部の直径であり、ｈ１及びｈ２はそれぞれフレームアレスタハウジングの断面に投影される第１及び第２の難燃性板の長さである）の関係式を満たす、請求項１に記載のフレームアレスタ。
16. 前記難燃性板アセンブリは、前記フレームアレスタハウジングの軸方向中心線上に配置された中央難燃性板と、前記軸方向中心線に対して正三角形に配置された３つの周囲難燃性板とを含み、前記中央難燃性板及び前記周囲難燃性板は、それぞれ円弧形の板として構成される、請求項１０に記載のフレームアレスタ。
17. 前記中央難燃性板及び前記周囲難燃性板が全て、媒体流れ方向に沿って屈曲され、前記中央難燃性板が、前記周囲難燃性板よりも前記媒体流れ方向の前方に配置されるか、あるいは、
    前記中央難燃性板及び前記周囲難燃性板が全て、前記媒体流れ方向に逆らって屈曲され、前記中央難燃性板が、前記周囲難燃性板よりも前記媒体流れ方向の後方に配置される、請求項１６に記載のフレームアレスタ。
18. 前記中央難燃性板及び周囲難燃性板の前記難燃性コア上の投影像の外接円の面積は、前記フレームアレスタハウジングの前記接続部の断面積よりも大きく、前記中央難燃性板の前記難燃性コア上の投影像は、前記周囲難燃性板の前記難燃性コア上の投影像と少なくとも部分的に重なり合っている、請求項１６に記載のフレームアレスタ。
19. ２つの難燃性板アセンブリが、前記フレームアレスタハウジング内に前記難燃性コアに対して対称に配置されている、請求項１に記載のフレームアレスタ。
20. 略円筒形の本体と、前記本体の各端部に接続された接続部と、各接続部に接続されたポートとを有し、前記本体の各端部が移行部を介して接続部に接続されたフレームアレスタハウジング、
    フレームアレスタハウジング内に配置された難燃性コア、
    前記本体の前記移行部に配置されている難燃性筒であり、前記接続部を介して前記ポートと連通する第１の端部と、前記難燃性コアに面する閉鎖された第２の端部とを有し、前記難燃性筒の周壁に媒体流のための通路が形成されている難燃性筒、および、
    前記難燃性筒と前記難燃性コアとの間に配置されており、互いに軸方向に離間された少なくとも第１の難燃性板と第２の難燃性板とを備え、前記第１及び第２の難燃性板が、前記フレームアレスタハウジングの内壁に周方向に互い違いに取り付けられており、前記フレームアレスタハウジングの軸方向に対して垂直な前記フレームアレスタハウジングの径方向の断面における中央領域で互いに重なり合っている難燃性板アセンブリ、を備えるフレームアレスタ。