阻火器转让专利

申请号 : CN201580015517.0

文献号 : CN106170320B

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基本信息:

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法律信息:

相似专利:

发明人 : 洪道敏刘易斯·宾汉姆彼得·埃文斯

申请人 : 埃尔马克科技有限公司

摘要 :

一种阻火器(FA1),具有入口(12)和出口(32),入口(12)和出口(32)之间的外壳(13,23,33),一种或多个隔板(14,34)以及位于外壳(13,23,33)内的火焰清除元件(20)。入口(12)具有最大直径尺寸(D12)。第一隔板(14)位于入口(12)的下游并且火焰清除元件(20)位于第一隔板(14)的下游。第二隔板(34)位于火焰清除元件(20)的下游以及出口(32)的上游。隔板(14,34)固定在外壳(13,23,33)的内壁上并且各自具有孔(15,35)。第一隔板(14)的孔(15)的最小直径尺寸为至少0.75D12。

权利要求 :

1.一种阻火器,所述阻火器具有入口和出口,入口和出口之间的外壳,以及位于外壳内的火焰清除元件和隔板,其中,用于气体进入外壳的入口具有最大直径尺寸D,所述外壳具有大于所述入口的直径尺寸,所述入口和所述出口在同一轴线上,所述隔板位于所述入口的下游并且所述火焰清除元件位于所述隔板的下游,所述隔板是扁平的且固定在外壳的内壁上并且具有最小直径尺寸为至少0.75D的孔,在使用中,气体能够通过该孔流动到所述火焰清除元件。

2.如权利要求1所述的阻火器,其中,所述孔的最小直径尺寸为0.8D或更大。

3.如权利要求1所述的阻火器,其中,所述孔的最小直径尺寸为1.0D或更大。

4.如权利要求1-3中的任一项所述的阻火器,其中,所述孔的最大直径尺寸小于2D。

5.如权利要求1-3中任一项所述的阻火器,其中,所述孔的最大直径尺寸小于1.8D。

6.如权利要求1所述的阻火器,其中,所述孔界定出一个平面。

7.如权利要求6所述的阻火器,其中,所述平面平行或倾斜于所述火焰清除元件的前面。

8.如权利要求6或7所述的阻火器,其中,由所述孔界定的平面的中点到所述火焰清除元件的前面的距离为0.1D-2.0D。

9.如权利要求6所述的阻火器,其中,由所述孔界定的平面的中点到所述火焰清除元件的前面的距离为0.2D-1.5D。

10.如权利要求1所述的阻火器,其中,所述隔板沿着平行或倾斜于所述火焰清除元件的前面的方向延伸。

11.如权利要求1所述的阻火器,其中,所述隔板进一步包括一个或多个卫星孔。

12.如权利要求11所述的阻火器,其中,所述一个或多个卫星孔占据所述隔板表面积的一小部分。

13.如权利要求12所述的阻火器,其中,穿过所述隔板延伸的所述孔和所述卫星孔的总面积为所述入口的横截面积的0.55至2.5倍。

14.如权利要求1所述的阻火器,包括第二隔板。

15.如权利要求14所述的阻火器,其中,所述第二隔板位于所述隔板的下游,且位于所述火焰清除元件的上游。

16.如权利要求15所述的阻火器,其中,所述第二隔板包括孔,并且,所述第二隔板中的孔大于、小于或等于所述隔板的孔的尺寸。

17.如权利要求15或16所述的阻火器,其中,所述第二隔板包括一个或多个附加孔。

18.如权利要求17所述的阻火器,其中,所述一个或多个附加孔占据所述第二隔板表面积的一小部分。

19.如权利要求1所述的阻火器,其中,所述外壳内配置有分流器。

20.如权利要求19所述的阻火器,其中,所述分流器在所述隔板的上游或下游,所述分流器大于、小于或等于所述隔板中的孔的尺寸。

21.如权利要求20所述的阻火器,其中,所述分流器具有一个或多个穿过其延伸的孔。

22.如权利要求21所述的阻火器,其中,所述分流器与所述隔板的孔的至少一部分排成直线,和/或所述分流器阻隔所述隔板的孔的至少一部分。

23.如权利要求1所述的阻火器,其中,所述火焰清除元件具有至少部分地约束流体流动的内核,以及允许流体经由其流动的外围部分。

24.如权利要求23所述的阻火器,其中,所述内核具有从0.75D至1.5D的最大直径尺寸。

25.如权利要求1所述的阻火器,其中,所述隔板的前面与所述火焰清除元件的前面的距离为所述孔的最小直径尺寸的0.1-2.5倍。

26.一种阻火器,包括入口和出口,入口和出口之间的外壳,以及位于外壳内的火焰清除元件和隔板,其中,所述隔板包括具有直径的中心孔并且被定位于相距所述火焰清除元件的前面一定距离处,并且,所述隔板的至少一部分在向着或离开所述中心孔的流向上向内或向外张开,所述隔板位于所述火焰清除元件的上游。

27.如权利要求26所述的阻火器,其中,所述隔板界定出一个截头圆锥表面。

28.如权利要求26所述的阻火器,其中,所述隔板进一步包括一个或多个卫星孔。

29.如权利要求28所述的阻火器,其中,所述一个或多个卫星孔占据所述隔板表面积的一小部分。

30.如权利要求29所述的阻火器,其中,穿过所述隔板延伸的所述中心孔和所述卫星孔的总面积为所述入口的横截面积的0.55至2.5倍。

31.如权利要求1或26所述的阻火器,其中,所述外壳具有上游端壁并且所述入口具有超出所述上游端壁伸入外壳的延伸部。

32.如权利要求26所述的阻火器,其中,所述隔板的前面与所述火焰清除元件的前面的距离为所述中心孔的最小直径尺寸的0.1-2.5倍。

33.如权利要求26所述的阻火器,其中,所述火焰清除元件具有至少部分地约束流体流动的内核,以及允许流体经由其流动的外围部分。

34.如权利要求33所述的阻火器,其中,所述内核具有从0.75D至1.5D的最大直径尺寸,其中D为入口的最大直径尺寸。

说明书 :

阻火器

技术领域

[0001] 本发明涉及阻火器,并且优选但不排他地涉及爆炸阻火器。

背景技术

[0002] 燃料和氧气的混合物能够点燃。实际上,燃料和氧气的混合物能够爆炸。当此类混合物爆炸性点燃时,火焰前缘能够通过已知的爆燃过程或已知的爆炸过程扩散。
[0003] 通过爆燃方式扩散的火焰前缘以亚音速穿过未燃烧物质(例如气体)前进。与之形成鲜明对比的是,通过爆炸方式扩散的火焰前缘以超音速穿过未燃烧物质(例如气体)前进,爆炸相关的冲击波与火焰前缘耦合或叠加。显然,由于速度更高且破坏力更强,很难防止爆炸。然而,必须尽可能确保消除所有不期望的燃烧事件。
[0004] 尽管爆燃中的火焰速度在开放空间中通常在0.5-100 m s-1的范围内,但在管道中该速度可能增至数百米每秒,并且显示出10-20巴的过压。与之相比,与爆炸中的过压相叠加的燃烧可能达到初压的10-100倍的,并且火焰速度可能达到数千米每秒。
[0005] 当可燃混合物使用低能点燃源(例如火花)点燃时,火焰扩散通常以爆燃方式开始。爆燃的特征在于燃烧发生在压力波之后,同时燃烧产物膨胀驱动火焰前缘前进。然而,随着火焰加速,火焰前缘可能变得不稳定而引起紊流。紊流导致更快的传质并且增加了物
质燃烧(例如气体)的表面积,这反过来又导致火焰加速以及在火焰前缘之前形成冲击波。
在某些情形下,这可能导致爆燃转变为爆炸。
[0006] 通过阻火器保护用于传输可燃物(例如气体或气体混合物)的管道(或实际上传输副产物或可燃物前驱体的管道)和/或含有此类物质的容器,是司空见惯的。通常,它们减缓火焰前缘或以其它方式干涉扩散,从而降低火焰前缘的速度,分散其中的能量,并且将爆炸转变为爆燃,和/或,降低扩散爆燃的能量,进而控制、封闭和/或消除燃烧。
[0007] 重要的是,当安装在管道中时,阻火器尽可能不干涉正常的管道操作。例如,它们不应实质上妨碍正常操作条件下的气体流动,或者以其它方式产生实质上的压强降。实质上的流动妨碍可能显著增加操作成本,并且,由于过度压缩传输材料和/或限制管道或容器允许的过压,可能产生问题。相应地,常见的情形是,连接在管道上的阻火器具有外壳隔室,该外壳隔室的直径大于所连接管道的直径。外壳容纳横跨外壳的火焰清除元件。已知外壳
的直径是所连接管道直径的1至4倍,并且通常是1.0或1.5至3倍(即,对于圆形管道/阻火器组合,横截面积是所连接管道横截面积的1至16倍,并且通常是1.0或2.25至9倍)。
[0008] 通常,相比防护爆炸的火焰,防护爆燃的阻火器拥有更少的实质性火焰清除元件。大部分情况下,这是由于在爆炸中必须驱散的能量比爆燃更大。相应地,爆炸火焰消除器通常物理上更坚固并且通常含有更大尺寸的火焰清除元件(也就是说,火焰清除元件可能更
厚),或者可能存在比爆燃阻火器更长的熄灭长度,以便减弱冲击波以及熄灭火焰。也就是说,爆炸阻火器通常能够阻止爆燃。
[0009] 阻火器已经久为人知,最早由Humphrey Davy先生于1815年研发,用来保护矿工免受矿工头盔(所谓的“Davy灯”)中的明火导致的爆炸风险。这些年,涌现出许多新的阻火器。
阻火器的实例可参见US5905227、US6409779和DE1023408。
[0010] 尤其是,US6409779公开了数个提出的阻火器设计。设计分为两大类。第一类利用直径等于供应管直径的单一管桩。管桩延伸至外壳内,确保火焰前缘的扩张仅能发生在指
定外壳入口下游的位置。第二类包括位于外壳入口和旨在将冲击爆炸前缘劈裂成多个子前
缘的火焰清除元件之间的一系列管桩,每个子前缘通过管桩中的一个被指向火焰清除元件
的各个部分。在第一种情形中(例如图2),管桩末端充分靠近火焰清除元件,从而使爆炸火焰前缘直接冲击到火焰清除元件的仅一部分。在第二种情形中(例如图7,9),管桩末端充分接近火焰清除元件,从而使部分爆炸火焰前缘直接冲击到火焰清除元件的正面部分。可以
理解,在每种情形下,需要仅仅一部分火焰清除元件抵抗冲击波前缘的冲力。
[0011] 存在某些用于多种化工工艺的可燃性物质。最广泛使用的工业化学品之一是氧丙烷(EO),其具有化学式C2H4O并且具有高活性。EO在2.6-100%浓度时在空气中易燃并且可在
500 °C时引发热分解反应。这种化学反应使得阻止EO爆燃和爆炸的挑战很艰难。实际上,众所周知,当在管网或管道中前进时,EO火焰转变成爆炸。需要爆炸保护的其他气体物质是氢气和乙烯。众所周知,多种其它物质也是如此。
[0012] 尽管阻火器大体已知约两百年了,但仍然存在着对坚固且具有至少某些通用特征的阻火器的需求。

发明内容

[0013] 实际上,本发明的目标在于提供一种新的阻火器,其容易安装,坚固且高效,和/或相对现有技术的阻火器具有改善的性能。
[0014] 更具体地,本发明的目的在于提供一种阻火器,该目的示出为下列一个或多个:
[0015] a)在不增加火焰清除元件直径的前提下改善火焰清除性能;
[0016] b)在不相应增加火焰熄灭长度的前提下增加操作压强;
[0017] c)降低冲击波对火焰清除元件的影响;
[0018] d)至少降低反射冲击波对火焰清除元件的影响;以及
[0019] e)至少降低源自外壳的反射冲击波影响。
[0020] 相应地,本发明第一方面提供了阻火器,阻火器具有入口和出口,入口和出口之间的外壳,以及隔板和位于外壳内的火焰清除元件,其中,气体进入外壳的入口具有最大直径尺寸D,隔板位于入口的下游并且火焰清除元件位于隔板的下游,隔板固定在外壳的内壁上并且具有最小直径尺寸至少为0.75D的孔。
[0021] 在一些实施方式中,孔的最小直径尺寸为0.8D或更大,优选≥0.85D,≥0.9D,≥0.95D,≥1.0D,或≥1.05D,以及最优选≥1.1D。在一些实施方式中,孔的最小直径尺寸高达
1.5D,例如高达1.6D,例如高达1.8D,以及可以高达2D。因此,最小直径尺寸通常从0.75D至
2D,或从0.75D至1.8D,例如从0.75D至1.6D,以及优选从0.8D至1.55D,最优选从≥0.85D,≥
0.9D,≥0.95D,≥1.0D,≥1.05D或≥1.1D至≤1.5D,比如说1.45D,1.4D,1.35D,1.3D,
1.25D,1.2D或1.15D。
[0022] 隔板前面或其一部分与火焰清除元件的前面之间的距离可以为孔的最小直径尺寸的0.1至2.5倍,以及优选为孔的最小直径尺寸的0.2至2.0倍,优选0.3至1.5倍,更优选
0.4至1.0倍,例如0.5至0.75倍。隔板前面或其一部分与入口后缘之间的距离可以是变化的或可变的。
[0023] 隔板通常安装在外壳内壁上。隔板的坝高(即,由隔板外周至隔板的孔的距离)优选为0.05至1.625D,例如为0.125至1.625D,以及更优选地为0.1至1.5D,例如为0.15至1.5D,以及最优选地为0.15至1.45D。在一个实施方式中,其中外壳的直径高达3D,隔板的坝高可以为0.05至1.125D。隔板的坝高可以为0.1至0.75D。在一些或多个实施方式中,可以选择0.2D的坝高。
[0024] 通常,在孔的紧邻上游处所测的外壳的最小直径尺寸DH,可以为1至4D,以及通常为1或1.5D至3D。孔可以具有0.19至0.8DH,比方说0.2至0.8 DH,以及最优选0.37至0.75 DH的最小直径尺寸。
[0025] 孔优选界定出一个平面,该平面可以平行于火焰清除元件的前面。在另外一些实施方式中,该平面可以倾斜于火焰清除元件的前面。
[0026] 孔的中心(即,界定孔外周的壁之间的直径直线的中点,或者多个取其平均),或者由孔所界定的平面可以位于或者与火焰清除元件的前面间隔0.1D或2.0D,比方说0.2D至1.5D,优选0.3D至1.0D,以及在某些实施方式中,0.4D至0.75D,例如0.5D的距离。
[0027] 我们惊奇地发现,为实现本发明的至少一个目标,优选的是,设计入口(或供应管道)的横截面积与隔板的孔或隔板的总流经面积具有特定比率的阻火器。在一些实施方式中,该比率为0.5至4.0,例如为0.55或0.56至4.0。在一个优选的实施方式中,该比率为0.5至2.5,例如为0.55至2.5,优选地为0.55至2.0,以及更优选地为0.75至1.75。
[0028] 隔板优选是扁平且无特征的,至少在其前面上如此。隔板可以具有位于平行或倾斜于火焰清除元件的(该)前面的平面内的前面。又或,隔板可以具有工作孔并且可以在流向上由孔向外(规则或不规则地)为锥形或张开。又或,隔板在朝向着尾孔的流向上(规则或不规则地)为锥形或张开。在一些实施方式中,隔板可以界定出截头圆锥状。
[0029] 阻火器可以包括第二隔板,其位于前述第一隔板的下游但在火焰清除元件的上游。第二隔板可以包括孔。第二隔板的孔可以大于、小于或等于第一隔板的孔的尺寸。第二隔板的孔可以与第一隔板的孔重合,即二者同心。又或,各自的孔可以至少部分地不重合以及在流向上完全不重合,由此提供至少部分的弯曲流路。
[0030] 火焰清除元件可以包括分流器,例如分流板或变流板,其可以位于隔板的上游,与孔的至少一部分成直线,或隔板的下游,以及,如果存在的话,位于第二隔板的下游,与孔的至少一部分成直线,或第二隔板的上游。
[0031] 优选地,阻火器具有旋转对称轴线,其可以界定出例如气体经过的主要流路的中心。优选地,隔板和火焰清除元件围绕旋转对称轴线对称地定位。优选地,隔板的孔围绕对称轴线对称。
[0032] 隔板的孔可以包括其首要或主要孔。第二隔板的孔可以包括其首要或主要孔。隔板和/或第二隔板可以包括一个或多个其它孔,例如卫星孔。任意此类其它孔可以规则或不规则地分布于隔板和/或第二隔板的周围。优选地,任意其它一个或多个孔可以被设置为朝向各自的隔板和/或第二隔板的外周。任意此类其它一个或多个孔优选包含各自的隔板或
第二隔板的表面积的一小部分。
[0033] 分流器可以设置有孔。优选地,任意此类孔界定出的面积包含分流器的表面积的一小部分。
[0034] 在一个优选的实施方式中,隔板的总流经面积(TFTA)小于入口面积的2.5倍,并且优选为入口管道面积的0.55或0.56至2.5倍。
[0035] 本发明的第二方面包括一种阻火器,阻火器包括具有横截面积Ai的入口,以及出口和位于它们之间的外壳,外壳含有火焰清除元件,用来将外壳分成单独区域的位于入口
和火焰清除元件之间的隔板,隔板具有一个或多个孔,其具有总横截面积Ab,并且,其中Ab为
0.55至2.5倍Ai。
[0036] 隔板可以将外壳分成上游隔室和下游隔室,并且通常会减弱直接冲击波和/或反射冲击,例如初级反射和次级反射二者。隔板可以限制由上游隔室至下游隔室的超声流(包括热燃烧产物),这例如取决于所述隔板中的孔的横截面积A(b 和/或直径d)。
[0037] 本发明的第三方面提供了一种阻火器,包括入口和出口,以及位于它们之间的外壳,火焰清除元件位于外壳之内,其中火焰清除元件具有阻止流体从中流过的实心部分,以及允许流体流过的外周部分,其中入口具有最大直径尺寸D,并且实心部分的直径尺寸为从
0.75D至1.5或2.5D,优选地为从0.8D至1或1.5D。
[0038] 本发明的第四方面提供了一种制备火焰清除元件的方法,该方法包括:提供最大直径尺寸为T的(优选实心的)心轴,并且将卷曲带缠绕在该心轴上,直到所形成的火焰清除元件具有直径尺寸A,并且,其中A为从4T/3至16 T /3,优选地为从4T/3至4T,以及最优选为从1.5T至4T。
[0039] 本发明的其它方面提供了一种阻火器,该阻火器包括入口和出口,入口和出口之间的外壳,以及隔板和位于外壳内的火焰清除元件,其中,隔板包括孔,并且,所述隔板的至少一部分在向着或离开孔的流向上向内或向外张开。
[0040] 在一个优选的实施方式中,隔板连接在外壳内壁上。此外,又或,隔板可以位于火焰清除元件的上游。
[0041] 在一个实施方式中的,隔板是截头圆锥状。优选地,隔板沿着流向向外张开。
[0042] 本发明的其它方面提供了一种阻火器,包括:
[0043] 具有空腔的外壳;
[0044] 火焰清除元件;
[0045] 在外壳内横跨所述空腔延伸的板件,所述板件位于外壳的第一末端和第二末端之间;
[0046] 其中,所述板件的径向最远部分连接于所述外壳的内壁部分上,其距所述外壳的主中心轴线的径向距离至少与所述板件的径向最远部分一样;
[0047] 所述板件将所述空腔分成第一腔室和第二腔室;
[0048] 所述板件具有至少一个孔;
[0049] 所述至少一个孔在垂直于所述板件的主表面的方向上穿过所述板件延伸;
[0050] 特征在于:
[0051] 不存在导向元件,所述导向元件从所述板件延伸以将压力波引导至所述火焰清除元件上;
[0052] 其中,该板件阻止第一腔室内的入射压力波的一部分和第一腔室内的任意反射压力波的一部分进入第二腔室;
[0053] 所述板件限制热气流进入第二腔室;
[0054] 所述至少一个孔通过使所述压力波膨胀进入第二腔室而使所述压力波变稀薄;以及
[0055] 从所述第一腔室流至所述第二腔室的压力波仅经由所述至少一个孔穿过所述板件。
[0056] 本发明的阻火器优选为爆炸阻火器。
[0057] 令人惊奇地发现,本发明的阻火器能够在更高压强下操作和/或能够比现有技术中的同类阻火器承受更大和/或更强的爆炸。

附图说明

[0058] 为了可以更完整地理解本发明,现在仅通过实例,并且参考附图,进行描述,其中:
[0059] 图1是在承压管道中扩散的火焰前缘的一般性示意图;
[0060] 图2A显示出根据本发明的阻火器的第一实施方式;
[0061] 图2B是图2A阻火器的端视图;
[0062] 图2C是图2B沿着线A-A的剖视图;
[0063] 图2D是图2C一部分的放大图;
[0064] 图2E是图2A阻火器的等距剖视图;
[0065] 图2F是火焰清除元件的剖面图;
[0066] 图3是图2A阻火器的一般性示意表现形式;
[0067] 图3A显示出图2A阻火器的一个替代实施方式的局部剖视图;
[0068] 图4显示出根据本发明的阻火器的第二实施方式的剖视图;
[0069] 图5显示出根据本发明的阻火器的第三实施方式的剖视图;
[0070] 图5A显示出阻火器的第三实施方式一个版本的剖视图;
[0071] 图5B显示出阻火器的第三实施方式第二版本的剖视图;
[0072] 图5C显示出图5B阻火器的一部分;
[0073] 图6显示出根据本发明的阻火器的第四实施方式的剖视图;
[0074] 图7显示出根据本发明的阻火器的第五实施方式的剖视图;
[0075] 图8显示出根据本发明的阻火器的第六实施方式的剖视图;
[0076] 图9显示出根据本发明的阻火器的第七实施方式的剖视图;
[0077] 图10显示出根据本发明的阻火器的第八实施方式的剖视图;
[0078] 图11显示出不同隔板外形的剖视图;
[0079] 图12A至12C显示出不同隔板外形的其它剖视图;以及
[0080] 图13显示出根据本发明的阻火器的一个替代实施方式的剖视图。

具体实施方式

[0081] 首先来看图1,显示出受限爆炸过程的火焰速率和压强曲线。在该情形中,它显示出发生在管道中的燃烧的速率和压强曲线以及从点火源沿着管道的扩散,首先是爆燃,在
穿过爆燃至爆炸转变点(DDT)之后随后变为爆炸。该图节选自NFPA 69:2008《爆炸防止系统标准手册》。
[0082] 可以看出,爆燃的特征在于亚音速和低压,而爆炸的特征在于高的超音速和高压。对于烃-空气混合物,DDT通常发生在比率L:D大于50的时候,而对于氢-空气混合物,DDT通常发生在比率L:D大于30的时候,其中,L是由点火源开始的管道长度(通常称为加速距离),并且D为管道内径。DDT的特征在于速率和压强快速且急剧增加。一旦火焰和压力波耦合,速率和压强降低并且作为稳定的爆炸进行持续扩散,伴随着冲击波作用下气体混合物的绝热
压缩所导致的气体或气体混合物的自燃。
[0083] 现在转向图2A-D,以及,尤其是看图2A和2B,在第一种情形中,显示出阻火器FA1,根据本发明,在预期流向上(如箭头F所示),包括,入口部分1,中央部分2,以及出口部分3。入口部分1包括用于与供应管道(未示出)连接的法兰10并且出口部分3包括与排放管道(未示出)连接的法兰30。
[0084] 入口部分1和出口部分3通过各自的连接法兰11、31以及一系列用于将三部分1-3固定在一起的内连接螺栓B分别连接至中央部分2的前端和后端。当然,可以使用其它连接
手段固定三部分1-3。
[0085] 对于气体传输,三部分1-3共同界定出沿着阻火器FA1的流动路径C。如图所示,流动路径C具有与阻火器FA1的旋转对称轴线平行且成一直线的主轴线。在本说明书中,我们
称之为同心阻火器。还可以拥有偏轴阻火器,并且本发明公开同等适用于此类设计。
[0086] 现在转向图2C和2D,可以看出阻火器FA1的内部构造。
[0087] 入口部分1包括导入管道12,其具有通常与供应管道(未示出)相同的内径D12,以及管状外壳部分13,其具有大于内径D12的内径D13。外壳部分13通过隔板14细分成上游13U和下游13D部分,隔板14安装于外壳部分13的内壁13W并且从外壳部分13的内壁13W延伸。隔板14具有与流动路径C的主轴线成一直线(并且优选与其同心)的中心孔15。在这个和其它实施方式中,外壳、隔板和火焰清除元件与与流动路径C的主轴线成一直线的旋转对称轴线同心。
[0088] 出口部分3包括导出管道32,其具有通常与排放管道(未示出)相同的内径D32,以及管状外壳部分33,其具有大于内径D32的内径D33。外壳部分33通过隔板34细分成上游33U和下游33D部分,隔板34安装外壳部分33的内壁33W并且从外壳部分33的内壁33W延伸。隔板34具有与流动路径C的主轴线成一直线(在本实施方式以及至少一些其它实施方式中,与其同心)的中心孔35。
[0089] 可以理解,D13不需要与D33相同,它可以更大或更小。此外,又或,D12不需要与D32相同,它可以更大或更小。为了便于制造,外壳13、33的直径与各自的上游13U、33U和下游13D、33D部分的直径相同,尽管在它们可以单独不同或全部不同。
[0090] 中央部分2包括环状外壳23,其保持可以通过现有技术中已知的任何手段制造的火焰清除元件20,例如针织金属丝网,螺旋卷曲金属带或者烧结金属丝网结构。基于性能原因,我们倾向于使用螺旋的、卷曲的例如金属带,尽管本说明书未作此限定。阻火器20可以以一堆子元件201、202…20n的形式提供,根据阻火器FA1的性能要求不同,数目可以变化。如果使用多个火焰清除子元件20n,堆叠块可以通过中心定位的螺栓或其它连接手段连接在
一起。
[0091] 如图所示,火焰清除元件20跨越中央部分2的整个直径。
[0092] 环状外壳23具有中央部分23c,其在上游和下游,分别被减小的外周部分23U和23D所围绕。火焰清除元件20由外壳23的一侧延伸至另一侧,并且通过抵接环24与中央部分23c成一直线并且固定在其上,抵接环24中的每一个位于各自的减小部分23U和23D内。抵接环24接触火焰清除元件20的各自上游或下游的外周边缘以及法兰11、31的相对的表面,从而确
保火焰清除元件在使用过程不能移动。
[0093] 又或,中央部分23c不是必须被减小的外周部分所限定边界,一个或两个抵接环24可以靠在与中央部分23c成一直线的环状外壳的一部分上,所述或每个抵接环24通过其它
手段固定在其位置上。
[0094] 来看图2E、2F,显示出阻火器FA1内部结构的等距剖视图,其中,可以更清楚地看到火焰清除元件20的一个实施方式。火焰清除元件20的子元件201、202…20n的堆叠块可以通过螺栓B2彼此相对连接,并且包含在具有外周边缘24R、中央插口24C和连接中央插口24C和外周边缘24R的多个侧翼或轮辐24L的密封结构或空腔24E内。尽管图2E显示出三个侧翼24L ,举例来说,可以存在四个此类的多个侧翼24L,或者,由火焰清除元件20的所需流通特性和/或所需爆炸特性(例如,爆炸峰值压强)确定的任何数量。
[0095] 尽管图2F显示出使用卷曲带的火焰清除元件20的剖面图,但是还可以使用其它火焰清除元件构造。火焰清除元件20在本发明这里描述的(或任何)阻火器内是可用的。显然,中央插口24C提供了气体冲击的实心面。尽管图2F显示出吊眼(未标出),可以理解,对于本领域技术人员来说可以/更优选使用其它螺母。
[0096] 现在转向图3,显示出根据本发明的阻火器FA2,这是阻火器FA1的一般性版本。在此阻火器FA2中,D13等于D33并且D12等于D32。
[0097] 入口部分1包括导入管道12,外壳13和连接二者的环状壁式元件13a。入口部分容纳隔板14,其具有直径为d1的中央孔15,并且放置于距离火焰清除元件20的前面L1处。出口部分包括隔板34,其具有直径为d3的中央孔35,并且放置于距离火焰清除元件20的后面面L3处。如图所示,d1等于d3,但也不必如此,它可以更大或更小。图3中示出的隔板14、34安装到外壳13并且从外壳13延伸。又或,隔板14、34安装到例如截头圆锥状的导入和/或导出部分,例如环状壁式元件13a,并且从例如截头圆锥状的导入和/或导出部分延伸,这可以使外壳
13(以及由此阻火器FA2)的总长度相对较短。图3A显示出与导入管道相关的实例。
[0098] 在一些实施方式中,d1≥0.75D12,但在一个优选的实施方式中,d1≥0.8D12,优选地d1≥0.85D12,d1≥0.9D12,d1≥0.95D12,d1≥1.0D12,d1≥1.05D12,以及最优选地d1≥1.1D12,并且在所有情形下小于1.6D12,或者可以小于2D12。在一个优选的实施方式中,隔板孔A15的表面积与供应管道A12的表面积之间的比率(即,A15:A12)为从0.55或0.56至4.0,例如为从0.55或0.56至2.0或2.5,以及优选为从0.64至1.21。
[0099] 在一个进一步优选的阻火器实施方式中,D13≥1.5D12,优选D13≥1.6D12,D13≥1.7D12,D13≥1.8D12,D13≥1.9D12,D13≥2.0D12,D13≥2.5D12,D13≥3.0D12,以及最优选D13≥
2.0D12。
[0100] 在一些实施方式中,L1为0.1D12至2.0 D12,比方说0.2 D12至1.5 D12,优选0.3 D12至1.0 D12,以及在一些实施方式中,0.4 D12至0.75D32,例如0.5 D12或更大。
[0101] 在一些实施方式中,L3为0.1D32至2.0D32,比方说0.2D32至1.5D32,优选0.3D32至1.0D32,以及在一些实施方式中,0.4D32至0.75D32,例如0.5D32或更大。
[0102] 在正常操作下,阻火器FA2安装在爆炸性或可燃性气体的供应管道内。由于入口1和出口3部分之间的瞄准线路径穿过孔15、35,或各自的隔板14、34以及火焰清除元件20,因此隔板14和隔板34的存在未导致出现显著的额外压强降。
[0103] 在气体点燃和火焰扩散例如作为爆炸发生的情况下,火焰前缘和冲击波沿着管道扩散,直到它进入阻火器FA2的入口部分1的导入管道12内。一旦离开导入管道12,冲击波进入外壳13中。由于外壳13的横截面积比导入管道12更大(即,D13大于D12),当进入外壳13后,冲击波将会膨胀。在压缩冲击波方面,当进入外壳13时冲击波后,冲击波变稀薄。冲击波的至少一部分继续沿着入口部分1,穿过外壳13,沿着流动路径C并且穿过隔板14的孔15进行
扩散。
[0104] 相应地,火焰前缘的一部分和冲击波将会被隔板14所减弱。孔15具有相对较大尺寸,使得火焰前缘的至少一部分和压力波相对无障碍地穿过。然而,穿过孔15有可能导致扩散波前缘至少一部分次级膨胀。实际上,选择L1,允许扩散波前缘至少部分膨胀。随后膨胀的扩散冲击波和火焰前缘由此与火焰清除元件20碰撞。大多数被推进的物质将穿过火焰清
除元件20,其将扮演移除来自波前缘其它能量的角色,并且由此将爆炸减弱为爆燃,随后熄灭火焰并且阻止爆炸过程继续(或者,在仅爆燃扩散的情形中,火焰和燃烧产物通过阻火器而冷却)。
[0105] 尽管我们不希望被任何理论所局限,但我们还是认为,隔板14的存在,与相对较大的孔15一起,具有改善阻火器FA2的两个直接效果。
[0106] 首先,相对较大的孔15确保在“正常使用”过程中横跨隔板14方向上不存在实质的压强降,也就是说,外壳13的上游13U和下游13D部分的压强差被最小化。这确保,在管道正常使用过程中,隔板14不必阻止气流通过,这对于管线运行是有益的。而且,在爆炸事件发生,同时隔板能够减弱汹涌的压力波的一部分的情况下,隔板14的孔15实质上限制了极高温度的燃烧产物进入外壳13的下游13D隔室。
[0107] 其次,进入外壳13U的上游部分的冲击波可能从外壳壁,例如环状壁式单元13a,进行反射。隔板14还进一步扮演着降低这些冲击波扩散可能性的角色。而且,隔板足够大(即,孔的尺寸被控制),从而使得尽管所述或一部分最初扩散波前缘将从隔板反射,但与外壳(环状壁式单元13a)碰撞后在隔板处反射回来的任何波将会被隔板14所减弱。
[0108] 因为冲击波(最初的和反射的)通过上述构造得以减弱,可以设计阻火器20从而优化其物理特征以便应用(而不是简单地过度设计)。此外,可以设计外壳的特定物理需求至最理想级别。这些细节成果可以产生尺寸、重量和/或成本的节约。
[0109] 出口部分3的下游隔板34用来使阻火器变成双向的。这使得本发明的安装简便的阻火器能够沿任何方向操作,即,火焰可以沿任何方向进入,也就是说,阻火器在向前方向和逆流方向上相同。这减少了安装者以错误方式安装阻火器的情况。此外,在某些应用领域需要双向阻火器(即,其中,火焰可能从任何方向进入)。当然,并且如上所述,在本发明中不必要求元件的性质和位置相同。尽管我们不希望局限于任何此类理论,但我们还认为,在
“正常使用”中和/或在爆燃/爆炸事件过程中,在流经阻火器方面,还可以存在积极影响。
[0110] 我们认识到,提供实质上扁平的隔板14(其可具有可选的下游面的短的控制延伸)并且通过控制隔板14前面与火焰清除元件20的距离(实际上是孔15所形成的平面与火焰清除元件20正面的距离),可以提供高度多功能的阻火器,这在清除爆炸中非常有效。
[0111] 为了测试上述阻火器FA2的功效,进行了一系列试验,如下所示:
[0112] 试验1(对照组)
[0113] 建造D13等于2D12的阻火器,但缺少隔板14。阻火器在最大测试压强1.54巴时工作。在1. 57巴时阻火器不工作。
[0114] 试验2
[0115] 建造根据本发明的阻火器FA2,与试验1所使用的相同,但增加了隔板14。阻火器FA2具有下列特性:
[0116] 元件                  尺寸
[0117] 导入管道12                  D12
[0118] 外壳D13                      2D12
[0119] 孔15                        d1=1.1D12
[0120] d1=0.55D13
[0121] 隔板坝高                   0.45D12
[0122] 0.225D13
[0123] A15/A12                     1.21
[0124] L1                          D12/2
[0125] 阻火器持续工作至1.92巴,由此显示,相对于缺少隔板14的阻火器得到显著改善。
[0126] 已经确定,阻火器可以操作的最大操作压强以及可以承受的最大爆炸压强之间存在密切关联。可以理解,更高的操作压强会产生更高的爆炸压强,并且,因此上述结果显示出本发明的阻火器FA1和FA2比不按照本发明制造的阻火器更能承受爆炸。
[0127] 来看图4,显示出根据本发明制造的其它阻火器FA3。由于这与图2A-2D的阻火器FA1类似,相同元件使用同一数值加一上撇号(’)表示。这个阻火器的进一步阐释可由上述说明部分确定。
[0128] 在这个阻火器FA3中,D13’等于D33’并且D12’等于D32’并且d1’等于d3’,尽管在每种情形下,第一位的各个数值可以大于第二位的各个数值。
[0129] 入口部分1’包括隔板14’,其具有直径为d1’的中央孔15’。由该孔限定的平面平行于火焰清除元件20’的前面,并且由该孔限定的平面放置于距离火焰清除元件20’的前面L1’处。出口部分包括隔板34’,其具有直径为d3’的中央孔35’。孔35’所界定出的平面平行于火焰清除元件20’的后面并且位于距离火焰清除元件20’的后面L3’处。如图所示,d1’等于d3’,但也不必如此,它可以更大或更小。
[0130] 在一些实施方式中,d1’≥0.75D12’,但在一个优选的实施方式中,d1’≥0.8D12’,优选d1’≥0.85D12’,d1’≥0.9D12’,d1’≥0.95D12’,d1’≥1.0D12’,或d1’≥1.05D12’,以及最优选d1’≥1.1D12’。在一个优选的实施方式中,隔板孔A15’的表面积与供应管道A12’的表面积之间的比率(即,A15’:A12’)为0.55或0.56至4.0,例如0.55或0.56至2.0或2.5,以及优选0.64至1.21。
[0131] 在一个进一步优选的阻火器实施方式中,D13’≥1.5D12’或D13’≥1.6D12’,优选D13’≥1.7D12’,D13’≥1.8D12’,D13’≥1.9D12’,D13’≥2.0D12’,D13’≥2.5D12’,D13’≥3.0D12’,以及最优选D13’≥2.0D12’。
[0132] 在一些实施方式中,L1’为0.1D12’至2.0 D12’,比方说0.2 D12’至1.5 D12’,优选0.3 D12’至1.0 D12’,以及在一些实施方式中,0.4 D12’至0.75 D12’,例如0.5 D12或更大。
[0133] 在一些实施方式中,L3’为0.1D32’至2.0D32’,比方说0.2D32’至1.5D32’,优选0.3D32’至1.0D32’,以及在一些实施方式中,0.4D32’至0.75D32’,例如0.5D32’或更大。
[0134] 应当指出,入口部分1’的隔板14’为锥形,从而提供截头圆锥基体位于孔15’下游的截头圆锥表面。类似地,出口部分3’的隔板34’为锥形,从而提供截头圆锥基体位于孔35’上游的截头圆锥表面。当然,出口部分3’的隔板34’可以与流动路径C的主轴线正交,或者可以不完全与流动路径C的主轴线正交。隔板14’可以,替代性地,从外壳外周向内张开。
[0135] 不希望局限于任何特定理论,我们相信,在“正常使用”过程中,隔板14’的斜壁通过改善火焰清除元件上的流体分布会进一步改善阻火器FA3的操作,由此改善阻火器FA3的流量。
[0136] 现在提到图5,与其它一样,显示出根据本发明的阻火器的其它实施方式FA5的出口部分和中央部分。阻火器FA5与上述阻火器FA2具有类似形式。既如此,仅仅阐述差别所在。
[0137] 阻火器FA5具有直径为D52的导入管道52。导入管道位于直径为D53的外壳53的上游,并且与其流体连通。外壳53包括具有尺寸为d5的中央或主孔55的隔板54。隔板54的围绕孔55的外周边缘可选地具有向着火焰清除元件20延伸的延伸部分56。可选的延伸部分56优选
具有不足以导致爆炸前缘直接单独朝向火焰清除元件20扩散的长度。隔板54进一步包括一
个或多个可选的卫星孔57,它们规则或不规则地分布在隔板54周围。阻火器FA5进一步包括可选的分流板58,它可选地具有一个或多个溢流孔59,其可以规则或不规则地横跨分流板
58分布。
[0138] 如果存在,分流板58可以大于、等于或小于孔55的尺寸。在一些实施方式中,我们倾向于使分流板大于孔55,从而使分流板58的作用最大化。分流板58可以位于孔55的上游或下游,或者实际上与孔55成一直线(在该情形中,分流板58明显小于孔55)。
[0139] 在一个实施方式中(参见图5A),分流板58紧紧邻近火焰清除元件20,或者实际上与其接触。在这种情形中,分流板58的尺寸可以大于、等于或小于孔55的尺寸。在另一实施方式中(参见图5B和C),分流板58(其可以具有可选的通孔,未示出)与隔板54(其可以具有可选的卫星孔,未示出)成一直线。在这种情形中,分流板58可以通过臂状物或其它径向支撑结构A连接至隔板54。
[0140] 在这种情形中,孔55,例如初级孔或主孔,的前缘所界定的平面平行于火焰清除元件20的前面,并且在距离其L5处。
[0141] 同前,在一些实施方式中,d5≥0.75D52,但在一个优选的实施方式中,d5≥0.8D52,优选d5≥0.85D52,d5≥0.9D52,d5≥0.95D52,d5≥1.0D52,或d5≥1.05D52,以及最优选d5≥1.1D52。
[0142] 在一个进一步优选的阻火器实施方式中,D53≥1.5D52,优选D53≥1.6D52,D53≥1.7D52,D53≥1.8D52,D53≥1.9D52,D53≥2.0D52,D53≥2.5D52,D53≥3.0D52,以及最优选D53≥
2.0D52。
[0143] 在一些实施方式中,L5为0.1D52至2.0D52,比方说0.2D52至1.5D52,优选0.3D52至1.0D52,以及在一些实施方式中,0.4D52至0.75D52,例如0.5D52或更大。
[0144] 现在提到图6,与其它一样,显示出根据本发明的阻火器的其它实施方式FA6的出口部分6。阻火器FA6与上述阻火器FA3和FA5具有类似形式。既如此,仅仅阐述差别所在。
[0145] 阻火器FA6具有直径为D62的导入管道62。导入管道62位于直径为D63的外壳63的上游,并且与其流体连通。外壳63包括具有尺寸为d6的中央孔65的隔板64。隔板64的围绕孔65的外周边缘可选地具有向着火焰清除元件20延伸的延伸部分(未示出)。隔板64进一步包括一个或多个可选的卫星孔67,其规则或不其规则地分布在隔板64周围。阻火器FA6进一步包括可选的分流板68,它可选地具有一个或多个溢流孔69,其可以规则或不规则地横跨分流
板68分布。
[0146] 如果存在,分流板68可以大于、等于或小于孔65的尺寸。在一些实施方式中,我们倾向于使分流板大于孔65,从而使分流板68的作用最大化。
[0147] 在这种情形中,孔65的前缘所界定的平面平行于火焰清除元件20的前面,并且在距离其L6处。
[0148] 导入管道62可以具有伸入外壳63的可选延伸部分62a(其还可设置于图5的阻火器FA2和图5的FA5)。延伸部分62a伸入的距离是可变的或变化的。
[0149] 隔板64为锥形,从而提供截头圆锥基体位于孔65下游的截头圆锥表面。
[0150] 同前,在一些实施方式中,d6≥0.75D62,但在一个优选的实施方式中,d6≥0.8D62,优选d6≥0.85D62,d6≥0.9D62,d6≥0.95D62,d6≥1.0D62,或d6≥1.05D62,以及最优选d6≥1.1D62,在所有情形下最大可能为1.6D62。然而,如果分流板68存在,孔65可以大于1.6D62,比方说高达1.8D62。
[0151] 在一个进一步优选的阻火器实施方式中,D63≥1.5D62,优选D63≥1.6D62,D63≥1.7D62,D63≥1.8D62,D63≥1.9D62,D63≥2.0D62,D63≥2.5D62,D63≥3.0D62,以及最优选D63≥
2.0D62。
[0152] 在一些实施方式中,L6为0.15D62至2.5D62,比方说0.2D62至2.0D62或1.5D62,优选0.3D62至1.0D62,以及在一些实施方式中,0.4D62至0.75D62,例如0.5D62或0.7D62。
[0153] 现在提到图7,与其它一样,显示出根据本发明的阻火器的其它实施方式FA7的出口部分7。阻火器FA7与上述阻火器FA3具有类似形式。既如此,仅仅阐述差别所在。
[0154] 阻火器FA7具有直径为D72的导入管道72。导入管道72位于直径为D73的外壳73的上游,并且与其流体连通。外壳73包括具有尺寸为d7的中央孔75的隔板74。围绕孔75的隔板74的外周边缘可选地具有向着火焰清除元件20延伸的延伸部分(未示出)。隔板74进一步包括一个或多个可选的卫星孔(未示出),其规则或不规则地分布在隔板74周围。阻火器FA7进一步包括第二隔板78,其可选地具有一个或多个溢流孔(未示出),其可以规则或不规则地横跨次级分流板78分布。第二隔板78具有尺寸为d7’的中央孔79,其优选大于d7(尽管它可以更小或与其相等)。
[0155] 在这种情形中,孔75的前缘所界定的平面平行于火焰清除元件20的前面,并且在距离其L7处。孔79的前缘所界定的平面平行于火焰清除工作件20的正面,并且在距离其L7’处。隔板74和第二隔板78可以各自包括一个或多个卫星溢流孔(未示出),其规则或不规则地在附近分布。
[0156] 导入管道72可以具有伸入外壳73的可选的延伸部分72a。延伸部分72a伸入的距离是可变的或变化的。
[0157] 同前,在一些实施方式中,d7≥0.75D72,但在一个优选的实施方式中,d7≥0.8D72,优选d7≥0.85D72,d7≥0.9D72,d7≥0.95D72,d7≥1.0D72,或d7≥1.05D72,以及最优选d7≥1.1D72。
[0158] 在一个进一步优选的阻火器实施方式中,D73≥1.5D72或D73≥1.6D72,优选D73≥1.7D72,D73≥1.8D72,D73≥1.9D72,D73≥2.0D72,D73≥2.5D72,D63≥3.0D72,以及最优选D73≥
2.0D72。
[0159] 在一些实施方式中,L7’为0.1D72至2.0D72,比方说0.2D72至1.5D72,优选0.3D72至1.0D72,以及在一些实施方式中,0.4D72至0.75D72,例如0.5D72或更大。
[0160] 典型地,但不总如此,L7显著大于前述实施方式相关的在先设定值。例如,L7可以为0.5D72至2.5或3.0 D72。
[0161] 隔板74和第二隔板78之间的距离和/或隔板74和延伸部分72a之间的距离可以是可变的或者根据需要而选择的。
[0162] 现在提到图8,与其它一样,显示出根据本发明的阻火器的其它实施方式FA8的出口部分8。阻火器FA8与上述阻火器FA7具有类似形式。既如此,仅仅阐述差别所在。
[0163] 阻火器FA8具有直径为D82的导入管道82。导入管道82位于直径为D83的外壳83的上游,并且与其流体连通。外壳83包括具有尺寸为d8的中央孔85的第一隔板84。围绕孔85的隔板84的外周边缘可选地具有向着火焰清除元件20延伸的延伸部分(未示出)。隔板84进一步包括一个或多个可选的卫星孔(未示出),其规则或不规则地分布在隔板84周围。阻火器FA8进一步包括第二隔板88,其可选地具有一个或多个溢流孔(未示出),其可以规则或不规则地横跨次级隔板88分布。第二隔板88具有尺寸为d8’的中央孔89,其优选大于d(8 尽管它可以更小或与其相等)。
[0164] 在这种情形中,孔85的前缘所界定的平面平行于火焰清除元件20的前面,并且在距离其L8处。孔89的前缘所界定的平面平行于火焰清除元件20的前面,并且在距离其L8’处。
[0165] 导入管道82可以具有伸入外壳83的可选的延伸部分82a。延伸部分82a伸入的距离是可变的或变化的。
[0166] 此处进一步提供可选的变流板86,其可选地具有一个或多个可选的卫星孔,卫星孔规则或不规则地横跨变流板86分布。例如,如图所示,可以存在单个中央卫星孔。显示出变流板86位于第一隔板84的下游并且位于第二隔板88的上游。尽管我们不希望被任何特定
理论限制,我们认为,这种安排产生了最大量的弯曲流,并且由此有助于清除火焰前缘的发展。又或,变流板86可以位于第二隔板88的下游或者两隔板84、88的上游。
[0167] 如果存在,变流板86可以大于、等于或小于孔85的尺寸。在一些实施方式中,我们倾向于使变流板小于孔85,从而降低压强降,尽管如果它等于或大于孔85,它可以扮演着变流板86效应最大化的角色。
[0168] 同前,在一些实施方式中,d8≥0.75D82,但在一个优选的实施方式中,d8≥0.8D82,优选d8≥0.85D82,d8≥0.9D82,d8≥0.95D82,d8≥1.0D82,或d8≥1.05D82,以及最优选d8≥1.1D82。
[0169] 在一个进一步优选的阻火器实施方式中,D83≥1.5D82或D83≥1.6D82,优选D83≥1.7D82,D83≥1.8D82,D83≥1.9D82,D83≥2.0D82,D83≥2.5D82,D83≥3.0D82,以及最优选D83≥
2.0D82。
[0170] 在一些实施方式中,L8’为0.1D82至2.0D82,比方说0.2D82至1.5D82,优选0.3D82至1.0D82,以及在一些实施方式中,0.4D82至0.75D82,例如0.5D82或更大。
[0171] 典型地,但不总如此,L8显著大于前述实施方式相关的在先设定值。例如,L8可以为0.5D82至2.5或3.0 D82。
[0172] 根据期望的流体特性和/或空间需求(例如安装尺寸)和/或孔85和89的尺寸,L8’’可以变化。
[0173] 在所有图5-8中,各个阻火器的下游部分可以包括与所示上游部分相同的元件。又或,下游部分可以具有不同的元件,例如图2C的出口部分3可以与图6的上游部分结合。又
或,图4的出口部分3’可以与图7的上游部分等等一起使用。基于便于制造和安装的原因,可能是下列情形,即优选使用元件的对称设计,但视具体情况使用最理想的设计。
[0174] 根据正常条件下的流体特性和爆炸事件过程中的操作特性,选择特定的构造。
[0175] 图9显示出具有偏轴导入管道92的其它阻火器FA9,我们称之为偏心阻火器,这可防止冷凝水集聚(condensate build-up)。所有其它标准按照图3进行。然而,并且如图所示,外壳93、隔板94以及火焰清除元件20围绕旋转对称轴线(其平行于主流动路径C’ ’并且与其成一直线)同心放置于。然而,隔板94中的孔95不需要与阻火器和外壳的旋转对称轴线同心对齐,它可以从那里移开。
[0176] 图3至8所示的上述阻火器各自可以作为偏轴阻火器呈现。在每种情形中,导入管道可以是偏轴的并且排放管道位于轴线上,或者,反之亦然,或者导入管道和排放管道均可以位于轴线上的或均为偏轴的。
[0177] 现在转向图10,显示出在图5(以及特别是图5A)实施方式上前进一步的阻火器FA10。本实施方式与图5相同,除了涉及分流板58之处,并且因此在此处仅仅提到该差异(与图5实施方式相应的特征给出前缀’10’而非’5’)。在本阻火器的实施方式FA10中,火焰清除元件20’具有中央实心内核108。显然,实心内核108会阻止流动(在“正常”使用和在爆炸或爆燃事件中均是如此)。既如此,冲击波前缘会穿过隔板104的孔105,于是它会稍微扩散出去,大部分穿过孔105碰撞至实心内核108上。实心内核108吸收冲击波前缘的能量(扮演着冲击波吸收者或动量减弱者的角色)和/或反射沿着外壳103返回的冲击波(或至少其一部
分)。
[0178] 火焰清除元件20’可以通过将弯曲带CR(例如,包括金属带的波纹层和扁平层或由它们组成)缠绕在实心轴108周围而简便制造。弯曲带CR的末端固定在实心轴108上(例如,使用粘合、点焊或其它手段)并且随后将其缠绕直到达到火焰清除元件20’所需尺寸。随后可以将弯曲带CR的末端固定(例如,使用粘合、点焊或其它手段)并且火焰清除元件20’被制备好待用。心轴(以及由此内核108)的尺寸可以小于、等于或大于孔105的预期尺寸。内核108的长度(即在流动方向F上所测)可以长于、等于或短于火焰清除元件20’的其余部分(即弯曲带CR部分)。内核108的前面可以火焰清除元件20’的弯曲带CR的前面之前突出,或者可以随其嵌入或者由其转弯。心轴(以及由此内核108)可以是实心或可以是空心的。尽管上面提到弯曲带,还可以使用其它类型的火焰清除元件。
[0179] 在各个上述公开的阻火器中,在孔尺寸方面,隔板的正面或部分与火焰清除元件正面之间的距离优选为0.1至2.5倍的孔最小直径尺寸,以及优选0.2至2.0,优选0.3至1.5,更优选0.4至1.0,例如0.5至0.75倍的孔最小直径尺寸。也就是说,对于阻火器的第一实施方式FA(1 和FA2),L1为0.1至2.5d1。
[0180] 各个上述阻火器可以用于烟道中,从而保护容器贮存的任何内容物由烟道下落或沿着烟道不受闪回影响。
[0181] 有用的是,阻火器沿着它们整个长度具有圆形横截面,尽管不必须是这种情况。其它形状是可用的但从流体学和制造视角并非优选。
[0182] 此外,图2C和4所示的三部分构造优选被允许替换/保留阻火器20、20’。当然,其它构造也是可行的。
[0183] 尽管我们未明确描述不同孔的形状,应当理解,它们通常是圆形的。然而,其它形状也会落入本发明的范围,矩形(包括方形)、三角形、其它规则多边形、不规则多边形,进一步地,孔可以在其上或其内具有蜂窝状或其它部分封闭式结构。
[0184] 当隔板(例如隔板55)包括卫星孔(例如卫星孔57)时,隔板的总流经面积(即孔面积例如A55以及卫星孔所界定的面积之和的总和)可以不超过导入管道面积(例如导入管道52的面积A52)的2.5倍。我们称之为为隔板的“总流经面积(TFTA)”并且我们已经确认TFTA应当小于各自入口管道面积的2.5倍但大于0.5倍。
[0185] 在隔板下游但在火焰清除元件上游,上述阻火器各自可以具有一个或多个其它隔板。在每种情形中,可使用一个或多个分流板或变流板。
[0186] 隔板显示为扁平、无特征的板,并且它们同样建造。又或,隔板、第二隔板或变流板可以是有形状的。例如,连接至外壳内壁上的各个隔板部分可以比限定孔的边界的部分更宽或更厚。这在制造过程中有利和/或可以进一步帮助板承受直接撞击和反射冲击波。
[0187] 还应当指出的是,尽管隔板显示出与主流动路径正交,例如在图2C中(其中,隔板14横跨外壳13延伸,与流动路径C正交),隔板还可以与流动路径呈一倾斜角。同时角度可以高达45°,常见的情况是角度更浅,例如从5至30°。类似地,第二隔板和分流板(如果存在)可以与主流动路径呈一角度。对于特定需求和应用,选择所述或各个隔板、第二隔板和分流板(酌情而定)的角度。
[0188] 来看图11,在剖视图中形象阐明了与孔合为一体的隔板的不同外周部分。在隔板的一侧或两侧,孔外周部分的隔板形状可以变化为不同的水平或倾斜或倒角。图11所示的
变化形式适用于上述每一个实施方式。其中孔从隔板一侧穿过至另一侧的孔的外周通常是
圆柱形的,但紧邻所述隔板主表面的隔板部分可以是弯曲或倾斜的,从而在正常操作过程
中使得气体流动性更好和/或降低紊流和/或降低阻火器的压强降。
[0189] 在图11的(a)中,显示出围绕孔的隔板两侧为90°边。
[0190] 在图11的(b)中,显示出孔的外周具有一个方形90°边,以及倾斜45°、连接内圆柱形表面以及隔板的外扁平平面的另一边。
[0191] 在图11的(c)中,显示出孔在气流上游方向上具有45°倾斜的外周边以及在气流方向下游具有90°边。
[0192] 在图11的(d)中,显示出隔板中有孔,其中,气流上游的隔板一侧的孔的圆形外周是倒角的,以及气流下游的隔板一侧的孔的第二外周为90°边。
[0193] 在图11的(e)中,显示出其它孔外周形状,其中,气流上游的隔板一侧的孔外周是倒角圆边,以及,类似地,隔板下游侧的孔外周同样类似地是倒角圆边。
[0194] 转向图12A,显示出隔板2100外周形状的其它实例的剖视图,显示出围绕孔的隔板2100边缘。隔板2100具有截头圆锥表面2101,其围绕隔板2100的孔外周延伸,其中,在这种情形中,在位于气流上游,第一隔室一侧的隔板2100表面上的孔具有更小的横跨尺寸, 并且在穿过沿着外壳主长轴线延伸的隔板2100宽度方向上存在截头圆锥表面,其在第二隔室
一侧具有相对更宽尺寸的边。邻近第一隔室,隔板2100的边2102形成小于90°的角度,以及邻近第二隔室,隔板2100的边2103具有大于90°的角度,如剖视图所示。因此,横跨隔板2100宽度方向上的孔两侧在流体流动方向上发散。
[0195] 转向图12B,显示出隔板2200外周形状的又一实例的剖视图,显示出围绕孔的隔板2200边缘。在这种情形中,在位于气流上游,面向第一隔室,截头圆锥表面具有其较宽部分,并且,在位于气流下游,邻近第二隔室具有其较窄部分。邻近第一隔室,隔板2200的边2202具有大于90°的角度,而邻近第二隔室,隔板2200的边2203具有小于90°的角度,如剖视图所示。因此,孔两侧在流体流动方向上收敛。
[0196] 转向图12C,显示出隔板2300外周形状的又一实例的剖视图,显示出围绕孔的隔板2300边缘。在本实例中,隔板2300在面向第一隔室的一侧凹陷,并且在面向第二隔室的一侧凹陷,从而使围绕孔外周的隔板2300的厚度小于接近外壳内壁的隔板2300的厚度。换句话
说,隔板2300在朝向外壳中央处变得相对更薄。在孔穿过隔板2300处,存在实质上的圆柱形表面2301,其界定出孔。在图12C所示实施方式中,隔板2300在从孔中央向外延伸的径向上逐渐变粗。
[0197] 隔板和/或第二隔板,和/或分流板可以是实心的(即,使得一个或多个或每一个可以完全阻止流体从中流过)或可以是微孔的(即,可以具有允许微孔流体流过的微孔),或者可以是大孔的(即,可以具有允许大孔流体流过的大孔)。一个实例可以是分流板,其由低于例如显著低于其理论密度的烧结材料形成的,并且具有一个开口多孔结构,使得至少部分流体从中流过。
[0198] 转向图13,显示出火焰清除元件20’ ’,其具有可由例如弯曲带构成的外周部分101以及可以是实心结构,或可以是具有实心面和边的空心结构的中央部分102。中央部分
102在流向上可以厚度大于、小于或类似于外周部分101。中央部分102可以是转角的、成一直线的,或者相对外周部分101的正面和/或后面伸入其中。中央部分102可以具有横向直径D14,其可以与内径D13下具有以下关系,D14≤0.75D13,D14≤0.65D13,D14≤0.55D13,D14≤
0.45D13,D14≤0.35D13,D14≤0.25D13,D14≤0.15D13,例如D14≤0.05D13。
[0199] 本文中所述的阻火器用作爆炸阻火器。然而,在某些情形中,它们可以配置成爆燃阻火器。它们还可以用作爆燃阻火器,尤其是阻止强烈爆燃(高速和高压火焰前缘)或高压爆燃。
[0200] 应当理解,针对特定的流体流动特性和各种材料例如借此输送的气体,以及针对特定待减轻爆炸风险的类型,根据本发明的阻火器的不同实施方式的各个元件可以进行优
化。实际上,在不偏离本发明的前提下,不同实施方式的各个元件可以配置在一个或多个其它实施方式上,这设定在附录权利要求和/或设定在上述说明书中。