AT6424U1

AT6424U1 - Explosions-entlastungsventil

Info

Publication number: AT6424U1
Application number: AT0809902U
Authority: AT
Inventors: Johannes Dkfm Kuehmayer; Johannes Besau
Original assignee: Hoerbiger Ventilwerke Gmbh
Priority date: 1998-10-21
Filing date: 1998-10-21
Publication date: 2003-10-27
Also published as: GB9924250D0; KR20000029211A; DE19946213C2; KR100350746B1; US6488048B2; CN1107829C; JP3288663B2; GB2342980A; DE19946213A1; JP2000126323A; GB2342980B; US20020000249A1; CN1251890A

Abstract

Ein Explosions-Entlastungsventil für geschlossene Räume, insbesonders für den Kurbelkasten von Verbrennungsmotoren, weist einen in eine Begrenzungswand (3) des zu schützenden Raumes einsetzbaren Ventilsitz (1), eine mit dem Ventilsitz zusammenarbeitenden, federbelasteten Verschlussplatte (4), zumindest eine in den durch das Ventil hindurchführenden Gasweg eingebauten Flammenschranke (9) mit geringem Druckwiderstand, vorzugsweise aus quer zur Durchströmungsrichtung des Gases übereinandergeschichteten Blechstreifen bestehend, welche Blechstreifen vorzugsweise mindestens über einen Teil ihrer Breite mit unregelmäßigen Wellen versehen sind, und zumindest eine weitere Durchtrittswand (11, 12) im Gasweg auf.Um das Passieren des Explosions-Entlastungsventils durch eine Flammenfront in jedem Fall und für alle Anwendungsbereiche sicher zu verhindern, die Durchströmung des Ventils zu optimieren und dabei das Ventil gegen mechanische Beschädigungen zu schützen ist vorgesehen, dass die weitere Durchtrittswand (11, 12) aus Streckmetall hergestellt ist.

Description


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   Die Erfindung betrifft ein Explosions-Entlastungsventil für geschlossene Räume, insbesonders für den Kurbelkasten von Verbrennungsmotoren, mit einem in eine Be- grenzungswand des zu schützenden Raumes einsetzbaren Ventilsitz, einer mit dem 
Ventilsitz zusammenarbeitenden, federbelasteten Verschlussplatte und zumindest einer in den durch das Ventil hindurchführenden Gasweg eingebauten Flammenschranke mit geringem Druckwiderstand, die vorzugsweise aus quer zur Durchströmungsrichtung des Gases übereinandergeschichteten Blechstreifen besteht, welche Blechstreifen vor- zugsweise mindestens über einen Teil ihrer Breite mit unregelmässigen Wellen verse- hen sind, und zumindest einer weiteren Durchtrittswand im Gasweg. 



   Ein derartiges Ventil ist in der DE 1 126 676 C und der GB-A-2 017 269 be- schrieben. Bei den dort beschriebenen Entlastungsventilen sind zwei hintereinander angeordnete Flammenschranken vorgesehen, wobei in der letztgenannten britischen Veröffentlichung die Kombination eines Blechring-Paketes mit nachgeschalteten Me- tallgittergewebe-Schichten offenbart ist. Dabei ist jedoch keinerlei Erwähnung von die mechanische Stabilität erhöhenden Strukturen und/oder Beeinflussung der Strömungs- charakteristik zu finden. 



   Ein noch einfacher aufgebautes Ventil ist in der AT-PS 311129 beschrieben und weist eine sehr geringen Durchgangswiderstand auf, wobei ohne Aufbringung ver- dampfbarer Substanzen durch die wie Kühlrippen wirkenden Blechstreifen eine ausrei- chende Wärmeaufnahmefähigkeit erzielt ist, die das Hindurchtreten von Flammen durch das Ventil verhindert. Andererseits ist durch die im wesentlichen parallel ange- ordneten Blechstreifen aber der Strömungswiderstand nicht unzulässig vergrössert und das Gas kann geradlinig abströmen, so dass der Überdruck in dem durch das Ventil geschützten Raum leicht abgebaut werden kann.

   Als Anwendungsgebiete für derartige Explosions-Entlastungsventile ist der Schutz geschlossener Räume, wie beispielsweise die Kurbelkästen von Zwei- und Viertakt-Dieselmotoren, Gasbehälter, grössere Rohrlei- tungen und andere Räume, in denen explosive Stoffe gelagert werden oder leicht ent- zündliche Gase entstehen können, von besonderer Bedeutung. Dabei können auch mehrere der beschriebenen Entlastungsventile parallel oder in Serie vorgesehen sein. 



   Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist ein Ventil der eingangs angegebenen Art, bei dem das Passieren des Explosions-Entlastungsventils durch eine Flammenfront 

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 in jedem Fall und für alle Anwendungsbereiche sicher verhindert, die Durchströmung des Ventils optimiert und dabei das Ventil gegen mechanische Beschädigungen ge- schützt ist. 



   Dieses Ziel wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass die Durchtrittswand aus Streckmetall hergestellt ist. Dieses Material bietet die Möglichkeit, das Strömungs- verhalten kontrollierbar zu beeinflussen, wobei je nach gewünschter Beeinflussung die 
Form und Lage der Rauten des Streckmetalls sowie die Orientierung der Stege ausge- wählt werden kann. Durch die entsprechende gleichmässige Verwirbelung wird die Kühl- kapazität der Flammenschranke ohne allzu grosse Erhöhung des Strömungswiderstan- des optimal ausgenutzt.

   Neben der Vergleichmässigung der Strömung durch die weitere 
Durchtrittswand aus Streckmetall wird die Form der allfälligen Flammenfront derart ver- ändert, dass keine Spitzen in eng begrenzten Bereichen entstehen, sondern eine Ver- teilung über einen grösseren Bereich erfolgt, so dass die Wärmeaufnahmefähigkeit der 
Flammenschranke besser ausgenutzt wird und keine örtlichen Überlastungen auftreten können. Auch wird dadurch die Durchtrittszeit der Flammenfront durch das Ventil er- höht. Damit ist der Durchtritt jeglicher Flammen durch das Ventil sicher verhindert. Mit dem erfindungsgemässen Ventil geschützte Diesel- oder Gasmotoren können daher auch in explosionsgefährdeten Zonen eingesetzt werden und/oder aufwendige Abfüh- rungen von Druck und Flammen über Dach sind nicht mehr notwendig, eine gefahrlose Druckentlastung in den Arbeitsraum ist möglich.

   Andererseits gibt die Durchtrittswand der Ventilkonstruktion mehr mechanische Festigkeit, wodurch auch wiederholte Explo- sionen ohne funktionsbeeinträchtigende Deformationen überstanden werden können, wobei das Ventil voll wirksam und einsatzfähig bleibt. Dies ist von grosser wirtschaftli- cher Bedeutung, da die überwiegende Mehrzahl von Schiffen heute ohne Redundanz gebaut wird und der Ausfall des nur einen Motors fatale Folgen haben kann. 



   Der Effekt des Strömungsbeeinflussung zur verbesserten Ausnutzung der Kühl- kapazität der Flammenschranke tritt dann besonders deutlich zu Tage, wenn zumindest eine Durchtrittswand unmittelbar vor der ersten Flammenschranke angeordnet ist. 



   Andererseits besteht die Möglichkeit gemäss einem weiteren Erfindungsmerkmal vorzusehen, dass zumindest eine Durchtrittswand unmittelbar nach der letzten Flam- menschranke angeordnet ist. 

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   Gemäss einem weiteren Erfindungsmerkmal ist vorgesehen, dass zumindest eine 
Flammenschranke und eine Durchtrittswand hinter dem Ventilsitz angeordnet sind. Da- durch werden die ersten Druckspitzen von der Verschlussplatte des Ventils abgefan- gen, bevor sie auf die erste Flammenschranke und/oder Durchtrittswand treffen, welche dadurch besser gegen Beschädigungen geschützt sind. 



   Vorzugsweise ist zur Erzielung einer gerichteten Gasströmung nach deren Aus- tritt aus dem Explosions-Entlastungsventil vorgesehen, dass die Durchtrittswand aus 
Streckmetall hergestellt und dessen Stege derart angestellt sind, dass die aus dem Ventil austretende Gasströmung auf die Wand des zu schützenden Raumes hin gerich- tet ist. Damit ist auch in beengten Verhältnissen die Gefährdung von Bedienungsperso- nal weitestgehend und ohne grossen Aufwand verhindert. 



   Mit dem Vorteil der baulichen Vereinfachung, der Gewichtsersparnis und des geringeren Platzbedarfes kann das Ventil hinter der letzten Flammenschranke frei von jeglichen Ablenkeinrichtungen für die austretende Gasströmung sein. Bei gegebenen Platzangebot kann andererseits das Ventil grösser dimensioniert und damit sicherer in der Funktion und/oder für höhere Explosionsdrücke geeignet sein. 



   Vorteilhafterweise ist gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung zumindest eine Flammenschranke ringförmig ausgebildet und lässt die Durchströmung über im wesentlichen 360  zu und ist zumindest eine zusätzliche Durchtrittswand ringförmig am äusseren oder inneren Umfang zumindest einer Flammenschranke vorgesehen. Dieses Merkmal erhöht die Wirksamkeit des Vergleichmässigungseffektes und sorgt für eine möglichst geringe Belastung der Flammenschranke und auch der weiteren Durchtritts- wand pro Flächeneinheit. 



   Für eine vorteilhafte Gewichts- als auch Dimensionsoptimierung und wirtschaftli- chere Herstellung ist vorgesehen, dass zumindest eine Flammenschranke aus Alumini- um oder nichtrostendem Bandstahl hergestellt ist. 



   In der nachfolgenden Beschreibung soll die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläu- tert werden. Dabei zeigt die Fig. 1 einen axialen Mittelschnitt durch ein erfindungsge- mässes Explosions-Entlastungsventil und die Fig. 2 und 3 entsprechende Schnitte durch Ventile gemäss weiterer Ausführungsformen. 

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   Bei dem in Fig. 1 dargestellten   Explosions-Ent-lastungsventil   handelt es sich um ein vor allem für Schiffsmaschinen sowie Diesel- und Gasmotoren für Kraftwerksinstal- lationen geeignete Ausführung, welches in die Kurbelkasten- oder Anlagenwand einge- baut wird, um beim Auftreten von speziell Gas- und Ölnebelexplosionen eine Beschädi- gung des Motors oder der Anlage zu vermeiden. Das Ventil besteht aus einem ringför- migen Ventilsitz 1, der mittels Schrauben 2 od. dgl. an einer Öffnung der Kurbelkasten- wand 3 aussen befestigt ist. Mit dem Ventilsitz 1 arbeitet eine Verschlussplatte 4 zu- sammen, die durch eine vorzugsweise ungefähr kegelförmig gewickelte Schrauben- druckfeder 5 belastet ist.

   Ausserdem sind in den Ventilsitz 1 konzentrisch um die Ver- schlussplatte 4 herum Stehbolzen 6 eingeschraubt, die einen als Abdeckblech ausge- bildeten Fänger 7 mit einem auf die Kurbelkastenwand 3 hin gebogenen Randbereich im Abstand vom Ventilsitz 1 halten und zugleich zur seitlichen Führung der Verschluss- platte 4 dienen. Am Fänger 7 ist auch die Schraubendruckfeder 5 abgestützt. Ein in eine Nut des Ventilsitzes 1 eingelegter Dichtring 8 gewährleistet einen dichten Ab- schluss in der geschlossenen Stellung. 



   Das Entlastungsventil ist, vorteilhafterweise in Strömungsrichtung gesehen hinter dem Ventilsitz 1 und dessen Verschlussplatte 4, in bekannter Weise mit zumindest ei- ner, beispielsweise konzentrisch um die Stehbolzen 6 herum angeordneten Flammen- schranke 9 versehen, die in den durch die Öffnung des Ventilsitzes 1 hin- durchführenden Gasweg eingebaut ist. Sie besteht vorzugsweise aus übereinan- dergeschichteten Blechstreifen 10, die über einen Teil ihrer Breite, vorzugsweise dem Zentrum des Ventils zugewandt, gewellt ausgebildet und zwischen dem Ventilsitz 1 und dem Fänger 7 lose eingespannt sind. Die Wellen erstrecken sich vorzugsweise über etwa die Hälfte der Breite der Streifen 10 und ihr Höhe nimmt vom Innenrand der Strei- fen 10 radial nach aussen hin kontinuierlich ab.

   Allenfalls können auch ungewellte, ebe- ne Blechstreifen zwischen die gewellten Blechstreifen 10 eingefügt werden. 



   Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 unmittelbar vor der Flammenschranke 9, vorzugsweise vor der ersten Flammenschranke im Fall einer aufeinanderfolgenden Se- rie von Flammenschranken, ist zusätzlich zur Flammenschranke 9 zumindest eine wei- tere Durchtrittswand 11eingebaut. Diese Durchtrittswand 11, wie die Flammenschranke 9 ebenfalls vorzugsweise auf den Ventilsitz 1 und dessen Verschlussplatte 4 folgend, 

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 ist aus an sich bekanntem Streckmetall hergestellt.

   Dessen Stege und Durchtritts- öffnungen können je nach Bedarf gestaltet werden, um im Anwendungsfall auf die je- weilige Geometrie des Ventils einen gleichmässigere Druckcharakteristik und Strö- mungscharakteristik der Explosionsgase zu bewirken und die Flammenfront zu verlangsamen, so dass auch die Passage der Flammenschranke 9 länger dauert und sich die Gase daher besser abkühlen können.

   Darüber hinaus gibt die Durchtrittswand 
11 der Ventilkonstruktion mehr mechanische Stabilität, wodurch bei gleichen 
Sicherheitsanforderungen geringer Baugrössen realisiert werden können und 
Explosionen nicht gleich zu Beschädigungen des Ventils führen, dieses also funkti-   onsfäh@@e@@eibitn   Kurbelkasten eine Explosion auftritt, wird zufolge der dabei entstehen- den Druckerhöhung die Verschlussplatte 4 vom Ventilsitz 1 gegen die Kraft der Feder 5 abgehoben und bis an den Fänger 7 bewegt. Die Durchgangsöffnung des Ventils ist dadurch freigegeben, so dass die Explosionsgase durch den Ventilsitz 1, die Durch- trittswand 11 und die Flammenschranke 9 nach aussen hin abströmen können, wodurch im Kurbelkasten eine rasche Druckentlastung erfolgt.

   Die Durchtrittswand 11 bewirkt eine Verlangsamung der Gase und eine Vergleichmässigung der Druckverteilung und Strömung über den gesamten Umfang des Ventils, so dass keine übermässigen lokalen Druckspitzen auftreten können. Die Flammenschranke 9 bewirkt dann eine Löschung der Flammen und verhindert aufgrund der Abkühlung der an ihnen - durch die Wirkung der Durchtrittswand 11relativ langsam - entlangströmenden Gase und des sich erwei- ternden Strömungsquerschnittes nach aussen hin ein Austreten der Flammen durch das Entlastungsventil. Durch den auf den Kurbelkasten hin abgebogenen Rand des Fän- gers 7 werden die abgekühlten Gase auf den Motor hin abgelenkt, so dass die Gefähr- dung des Bedienungspersonals minimiert ist. 



   Die Ausführungsform der Fig. 2 weist neben der unmittelbar vor der Flammen- schranke 9 angeordneten Durchtrittswand 11 eine weitere Durchtrittswand 12 auf, die unmittelbar hinter der Flammenschranke 9, allenfalls unmittelbar hinter der letzten einer Serie von Flammenschranken, eingesetzt ist. Während die innere Durchtrittswand 11 vorzugsweise wie die Blechstreifen 10 der Flammenschranke 9 zwischen dem Ventilsitz 1 und dem Fänger 7 eingespannt ist, gibt es für die äussere Durchtrittswand 12 mehrere Befestigungsmöglichkeiten. 

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   Wie auf der linken Seite der Fig. 2 dargestellt, kann der Ventilsitz 3 einen radial nach aussen auskragenden Abschnitt 3a aufweisen und die Durchtrittswand 12 zwi- schen diesem Abschnitt 3a und dem Fänger eingespannt sein. Auf der rechten Seite der Fig. 2 ist eine weitere Befestigungsmöglichkeit gezeigt, bei der die Flammen- schranke 9 und beide Durchtrittswände 11,12 mittels am äusseren und inneren Rand abgekanteten Blechringen 13,13a zu einem gemeinsam handhabbaren Paket, ähnlich einer Filterpatrone, zusammengefügt werden. Dieses Paket kann als ein Stück ausge- tauscht werden und das Paket wird in seiner Gesamtheit durch die Einspannung zwi- schen Ventilsitz 1 und Fänger 7 gehalten. 



   In Fig. 3 ist - ohne auf die genaue Art und Weise der Befestigung einzugehen - eine einzige Durchtrittswand 12 aus Streckmetall hinter der Flammenschranke 9 ge- zeigt, deren Stege 12a in einer Weise gegen die Blechstreifen 10 der Flammenschran- ke 9, und damit auch der austretenden Gasströmung, angestellt sind, dass diese Gase auf die Anlage hin abgelenkt werden. Dadurch kann jegliche andere Ablenkvorrichtung vermieden werden, insbesondere der zum Motor oder der Anlage hin gebogene Rand des Fängers 7, der in diesem Fall am äusseren Rand eben und vom Durchmesser her maximal so gross wie die Flammenschranke 9 samt Durchtrittswand 12 ausgebildet sein muss. Damit braucht dieses Ventil bei gleichen Abmessungen des Ventilsitzes 1, und damit der Flammenschranke 9, weniger Platz bzw. kann bei gegebenem Platzangebot der Ventilsitz 1 grösseren Durchmesser aufweisen. 



   Die Durchtrittswände 11, 12 wie auch die Flammenschranke 9 sind vorzugsweise aus gut wärmeleitendem und vorteilhafterweise relativ leichten Material angefertigt, bei- spielsweise aus Aluminium oder nichtrostendem Bandstahl. Aufgrund der Verstärkung der Ventilkonstruktion durch die zumindest eine Durchtrittswand 11,12 ist trotz der leichten Materialien keine Einbusse bei der mechanischen Festigkeit zu befürchten.

Claims

Ansprüche 1. Explosions-Entlastungsventil für geschlossene Räume, insbesonders für den Kurbelkasten von Verbrennungsmotoren, mit einem in eine Begrenzungswand (3) des zu schützenden Raumes einsetzbaren Ventilsitz (1), einer mit dem Ven- tilsitz zusammenarbeitenden, federbelasteten Verschlussplatte (4), zumindest einer in den durch das Ventil hindurchführenden Gasweg eingebauten Flammen- schranke (9) mit konstant geringem Druckwiderstand, vorzugsweise aus quer zur Durchströmungsrichtung des Gases übereinandergeschichteten Blechstreifen bestehend, welche Blechstreifen vorzugsweise mindestens über einen Teil ihrer Breite mit unregelmässigen Wellen versehen sind, und zumindest einer weiteren Durchtrittswand (11,12) im Gasweg, dadurch gekennzeichnet, dass diese weite- re Durchtrittswand (11,12)

aus Streckmetall hergestellt ist und eine geringere Dicke als die Breite der Flammenschranke (9) aufweist.
2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Durch- trittswand (11) unmittelbar vor der ersten Flammenschranke (9) angeordnet ist.
3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Durchtrittswand (12) unmittelbar nach der letzten Flammenschranke (9) ange- ordnet ist.
4. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumin- dest eine Flammenschranke (9) und eine Durchtrittswand (11,12) hinter dem Ventilsitz (1) angeordnet sind. <Desc/Clms Page number 8>
5. Ventil nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (12a) der äussersten Durchtrittswand (12) derart angestellt sind, dass die aus dem Ven- til austretende Gasströmung auf die Wand (3) des zu schützenden Raumes hin gerichtet ist.
6. Ventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil hinter der letz- ten Flammenschranke (9) und Durchtrittswand (12) frei von jeglichen Ablenkein- richtungen für die austretende Gasströmung ist.
7. Ventil nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass zumindest eine Flammenschranke (9) ringförmig ausgebildet ist und die Durchströmung über im wesentlichen 360 zulässt und zumindest eine zusätzliche Durchtrittswand (11,12) ringförmig am äusseren oder inneren Umfang dieser ringförmigen Flammenschranke (9) vorgesehen ist.
8. Ventil nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass zumindest eine Flammenschranke (9) aus Aluminium oder nicht- rostendem Bandstahl hergestellt ist.