[0001] Die Erfindung betrifft Druckgasbehälter mit einer darin befindlichen, von einem Lösungsmittel
getränkten, porösen Füllmasse, in der ein explosibles Gas gelöst enthalten ist, wobei
zwischen einer Ventilöffnung und der Füllmasse eine Sicherheitsvorrichtung zum Ableiten
von Flammenrückschlägen vorgesehen ist. Die poröse Füllmasse, beispielsweise ein
monolithischer Masseblock aus Kalziumsilikatmasse, ist mit einem Lösungsmittel, z.B.
Azeton, getränkt, in dem beispielsweise Acetylen gelöst ist. Acetylen ist ein viel
verwendetes Schweißgas. Beim Schweißen kann es zu Flammenrückschlägen in die Gaszufuhrleitung
kommen, die sich bis in den Druckgasbehälter fortsetzen. Dort kommt es dann zu einer
Zündung des Acetylens, was eine Zersetzung des Gases zur Folge hat, die mit einer
Freisetzung von Wärme einhergeht, wobei sich Druck und Temperatur weiter erhöhen.
Dies führt meist zu einer Explosion des Druckgasbehälters. Der monolithische Masseblock
soll ein Eindringen des Flammenstrahles begrenzen und damit die Wärmefreisetzung
bei der Gaszündung beschränken. Er besitzt also eine gegen Flammenrückschläge sichernde
Wirkung, die noch dadurch unterstützt wird, daß gemäß den sicherheitstechnischen Vorschriften
pro Volumeneinheit freies Flaschenvolumen nur eine bestimmte Masse an Acetylenmenge
vorhanden sein darf, beispielsweise 0,20 kg/l.
[0002] Beim Hantieren mit derartigen Druckgasbehältern kann es durch mechanische Beanspruchungen,
die äußerlich auf den Druckgasbehälter einwirken, zu Brüchen des monolithischen Masseblocks
kommen, wodurch bei einem Flammenrückschlag der Flammenstrahl in Abhängigkeit seiner
Intensität leichter und weiter in die Füllmasse eindringen kann und Zerstörungen in
der Masse anrichtet sowie eine größere Gasmenge zur Zündung bringt, was eine Druckgasbehälterexplosion
sehr wahrscheinlich macht. Die sichernde Wirkung der porösen Füllmasse wird also vermindert,
wobei das Ausmaß der Sicherheitsminderung nicht vorhersehbar ist.
[0003] Es hat daher bereits Vorschläge gegeben, zusätzliche Sicherheitseinrichtungen gegen
Flammenrückschläge bei Druckgasbehältern vorzusehen. Ein derartiger Druckgasbehälter
ist in Form einer Acetylen-Druckgasflasche in der DE-PS 510 486 beschrieben. Zum Aufhalten
zurückschlagender Flammen ist dort ein Bündel federnder, fächerförmiger Metallstreifen
vorgesehen, die in der Gasflasche unmittelbar unterhalb der Ventilöffnung angeordnet
sind und die Aufgabe haben, den Flammenstrahl in Richtung zur wärmeableitenden Innenwandung
der Gasflasche umzuleiten, um ein sofortiges Erlöschen der Flammen zu bewirken. Nachteilig
an dieser Flammenableitungsvorrichtung ist deren komplizierter Aufbau, die eine teuere
und aufwendige Herstellung bedingt, sowie das umständliche und nicht kontrollierbare
Einbringen der Vorrichtung in die Gasflasche.
[0004] Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die genannten Nachteile
zu vermeiden und einen Druckgasbehälter der eingangs genannten Art zur Verfügung zu
stellen, der eine wirtschaftlich herstellbare, einfach aufgebaute und zuverlässig
funktionierende Sicherheitsvorrichtung zum Ableiten von Flammenrückschlägen aufweist.
[0005] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Sicherheitsvorrichtung
aus einer senkrecht zur Ventilöffnungs-Mittelachse angeordneten, von der Innenwandung
des Druckgasbehälters beabstandeten Prallscheibe besteht. Eine derartige Prallscheibe
ist einfach und billig herzustellen und erfüllt den Zweck, den aus der Ventilöffnung
in den Druckgasbehälter eindringenden Flammenstrahl in Richtung zur wärmeableitenden
metallischen Innenwandung des Druckgasbehälters und zur ebenfalls wärmeableitenden
Metallmasse des Ventils hin umzuleiten. Die dem Flammenstrahl innenwohnende Energie
wird über das Metall nach außen geleitet. Durch die erfindungsgemäße Sicherheitsvorrichtung
wird die bereits durch die Füllmasse vorhandene Sicherheit gegen Flammenrückschlag
weiter erhöht. Aus diesem Grund kann eine Anhebung der Beladung des Druckgasbehälters
mit explosiblen Gas ins Auge gefaßt werden, wodurch der Behälter weniger oft befüllt
werden muß. Beispielsweise kann bei kleineren Acetlyenflaschen mit einem geringeren
Volumen als 20 l der deswegen auf 0,18 kg/l reduzierte Wert der Acetylenbeladung wieder
auf den bei größeren Flaschen normalerweise üblichen Wert von 0,20 kg/l angehoben
werden.
[0006] Es ist günstig, wenn die Prallscheibe aus einer kreisförmigen Stahlblechscheibe besteht,
deren Durchmesser den Durchmesser der Flaschenhalsöffnung für das Ventil nicht überschreitet.
[0007] Dadurch können Druckbehälter, deren Füllmasse bereits beschädigt ist, nachträglich
mit der erfindungsgemäßen Sicherheitsvorrichtung ausgerüstet werden. Das infolge der
Beschädigung der Füllmasse abgesunkene Sicherheitsniveau kann somit ausgeglichen werden.
[0008] Das Einbringen der Prallscheibe in den Druckgasbehälter kann erleichtert werden,
wenn die Prallscheibe zentrisch von einem Drahtstift durchsetzt ist, dessen beiden
Enden über die prallscheibe hinausragen. Das der Ventilöffnung entgegengesetzte Ende
ist angespitzt und wird in der Füllmasse fixiert. Das andere Ende des Drahtstifts
dient als Montagehilfe.
[0009] Gemäß einer Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes ist die Prallscheibe zur Ventilöffnung
hin konkav gewölbt, um eine gezielterte Flammenstrahlablenkung zu bewirken.
[0010] In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Prallscheibe an der
Innenseite des Druckgasbehälterventiles mit Abstand zu diesem befestigt ist. Es entsteht
dadurch eine Kombination aus Ventil und Sicherheitsvorrichtung. Die Sicherheitsvorrichtung
braucht daher nicht getrennt eingebaut zu werden, sondern wird zusammen mit dem Ventil
montiert.
[0011] Eine fertigungstechnisch sehr günstige Kombination aus Ventil und Sicherheitsvorrichtung
ergibt sich dann, wenn gemäß einer günstigen Weiterbildung des Erfindungsgedankens
die Prallscheibe vom Boden eines in den Ventilkonus eingeschraubten Nippels gebildet
wird, der eine mit der Ventilbohrung in Verbindung stehende Axialbohrung aufweist
und im bodennahen Bereich mit radialen Bohrungen versehen ist, die an die Axialbohrung
angeschlossen sind. Die radialen Bohrungen leiten den Flammenstrahl in Richtung zum
Stahlmantel des Druckgasbehälters hin ab. Der Nippel ist vorzugsweise als Sechskantnippel
ausgebildet, wobei in jede Sechskantflanke eine Radialbohrung zentral eingebracht
ist. Auf diese Weise wird der Flammenstrahl sehr regelmäßig auf den Umfang des Sechskantes
verteilt.
[0012] Die Erfindung soll anhand der schematischen Figuren in mehreren Ausführungsbeispielen
dargestellt werden.
[0013] Es zeigen:
Figur 1 einen Teilschnitt durch einen erfindungsgemäßen Druckgasbehälter
Figur 2 eine erfindungsgemäße Sicherheitsvorrichtung
Figur 3 eine zweite Ausführungsform der Sicherheitsvorrichtung
Figur 4 eine Kombination aus Ventil und Sicherheitsvorrichtung
Figur 5 eine Kombination aus Ventil und der abgeänderten Sicherheitsvorrichtung gemäß
Figur 3.
Figur 6 eine Kombination aus Ventil und einer in einen Einschraubnippel integrierten
Prallscheibe.
[0014] Der Druckgasbehälter sei in diesem Beispiel eine Acetylen-Druckgasflasche, deren
Stahlmantel 1 einen monolithischen Masseblock 2 aus einer hochporösen Kaliziumsilikatmasse
umgibt. Am oberen Ende der Druckgasflasche ist eine Ventilöffnung 3 in einem Flaschenhals
4 vorgesehen. In der Ventilöffnung 3 ist ein handelsübliches Ventil 5 befestigt. Der
Flaschenhals 4 ist von einem Halsring 6 umgeben, der ein Schraubgewinde 7 zur Aufnahme
einer Schraubkappe aufweist.
[0015] Der Masseblock 2 ist zumindest im oberen Bereich der Druckgasflasche von der Innenoberfläche
des Stahlmantels 1 beabstandet. In Verlängerung der Mittelachse der Ventilöffnung
3 nach dem Flascheninneren hin ist senkrecht zur Mittelachse eine kreisförmige Prallscheibe
8 angeordnet, die in einer Ausnehmung 9 am in der Figur oberen Ende des Masseblocks
2 liegt und deren Durchmesser den Durchmesser der Ventilöffnung 3 nicht überschreitet.
Die Prallscheibe 8 ist zentrisch von einem Stift 10 durchsetzt, der über beide Seiten
der Prallscheibe hinausragt und dessen der Ventilöffnung 3 entgegengesetztes längeres
Ende zugespitzt und in dem Masseblock 2 fixiert ist. Der Stift 10, genauer gesagt
dessen der Ventilöffnung 3 zugewandtes Ende, dient einerseits als Montagehilfe beim
Einbringen der Prallscheibe 8 in das Flascheninnere, andererseits wird durch das
in den Masseblock 2 hineinragende Ende des Stiftes 10 die Prallscheibe 8 fixiert.
Die Prallscheibe 8 besteht aus Stahlblech. Wie in Figur 3 dargestellt, ist es möglich,
die Prallscheibe 8 zur Ventilöffnung 3 hin konkav zu wölben. Weiterhin gibt es auch
Varianten, wie in den Figuren 4 und 5 gezeigt, bei denen die prallscheibe 8 über Stege
11 direkt an der Unterseite des Ventiles 5 befestigt ist und zusammen mit diesem in
die Ventilöffnung 3 eingeschraubt wird.
[0016] In Figur 6 ist ein Ventil 5 gezeigt, in dessen Ventilkonus 12 ein als Sechskantnippel
ausgebildeter Nippel 13 eingeschraubt ist. Der Nippel 13 weist eine Axialbohrung
14 auf, die an die Ventilbohrung lS des Ventils 5 anschließt. Das außerhalb des Ventilkonus
12 angeordnete Ende des Nippels 13 wird von einem Boden 16 gebildet, der die Axialbohrung
1S verschließt und die Funktion der Prallscheibe übernimmt. Die Ableitung des Flammenstrahls
erfolgt durch radiale Bohrungen 17 im bodennahen Bereich des Nippels 13, die mit der
Axialbohrung 14 in Verbindung stehen. Die Bohrungen 16 sind zentral in die Sechskantflächen
des Nippels eingebracht.
[0017] Bei allen aufgezeigten Varianten ist die Wirkungsweise wie folgt: Der bei einem Flammenrückschlag
durch das Ventil 5 und die Ventilöffnung 3 in die Druckgasflasche eindringende Flammenstrahl
wird von der Prallscheibe zu der Innenoberfläche des Stahlmantels 1 und zu der Metallmasse
des Ventils 5 hin reflektiert, wo die Flammenergie aufgenommen und nach außen weitergeleitet
wird. Dadurch wird ein tiefes Eindringen der Flammenstrahlen in den Masseblock 2 und
somit eine Flaschenexplosion verhindert. Die Sicherheit einer solchen Druckgasflasche
wird somit auf einfache Art und Weise erheblich verbessert.
1. Druckgasbehälter mit einer darin befindlichen, von einem Lösungsmittel getränkten,
porösen Füllmasse, in der ein explosibles Gas gelöst enthalten ist, wobei eine zwischen
einer Ventilöffnung und der Füllmasse angeordnete Sicherheitsvorrichtung zum Ableiten
von Flammenrückschlägen vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherheitsvorrichtung
aus einer senkrecht zur Ventilöffnungs-Mittelachse angeordneten, von der Innenwandung
der Druckgasflasche beabstandeten Prallscheibe (8) besteht.
2. Druckgasbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Prallscheibe
(8) aus einer kreisförmigen Stahlblechscheibe besteht, deren Durchmesser den Durchmesser
der Flaschenhalsöffnung für das Ventil (3) nicht überschreitet.
3. Druckgasbehälter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Prallscheibe
(8) zur Ventilöffnung (3) hin konkav gewölbt ist.
4. Druckgasbehälter nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die Prallscheibe (8) zentrisch von einem Stift (10) durchsetzt ist, dessen beiden
Enden über die Prallscheibe (8) hinausragen, wobei das der Ventilöffnung (3) entgegengesetzte
Ende angespitzt und in der Füllmasse (2) fixiert ist.
5. Druckgasbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die Prallscheibe (8) an der Innenseite des Ventiles (5) mit Abstand zu diesem befestigt
ist.
6. Druckgasbehälter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Prallscheibe
vom Boden (16) eines in den Ventilkonus (12) eingeschraubten Nippels (13) gebildet
wird, der eine mit der Ventilbohrung (15) in Verbindung stehende Axialbohrung (14)
aufweist und im bodennahen Bereich mit radialen Bohrungen (17) versehen ist, die an
die Axialbohrung (14) angeschlossen sind.