DE2013205A1

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Publication number: DE2013205A1
Application number: DE19702013205
Authority: DE
Priority date: 1969-03-19
Filing date: 1970-03-19
Publication date: 1970-12-23
Also published as: SE356018B; US3711259A; JPS567124B1; DE2013205C2; GB1290861A; NL7003692A; NL170100C; NL170100B; FR2035068A1

Description

Dr. F. Zumsteln sen. - Dr. E. Assmann 2013205 Dr. R. Koenlgsberger - Dlpl.-Phye.-R. Holzbauer - Dr. F. Zumsteln ]un.

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9

THE DUNLOP COMPANY LIMITED

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London, England

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Sicherheitsvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitsvorrichtung und insbesondere eine Flammsperre.

Die erfindungsgemäße Flammsperre umfaßt eine Verschlußeinrichtung, die Gas durchläßt, während sie das Durchschlagen der Flamme verhindert, und eine Haiteeinrichtung zum in Lage Halten der Verschlußeinrichtung in einer oder angrenzend an eine Öffnung bzw. einen Durchlaß, wobei die Verschlußeinrichtung ein poröses Metall und/oder keramisches Material in Form eines dreidimensionalen Netzes umfaßt, das eine Vielzahl von zellenartigen Räumen abgrenzt, die miteinander in Verbindung stehen.

Für den Fall, wo die Flammsperre aus einem porösen Metall besteht, kann das dreidimensionale netzartige Gefüge durch Sprühen, Tauchen oder galvanische^ Abscheidung des Metalls auf einem porösen Material hergestellt werden« Das poröse Material kann in Form eines Faseragglomer«¹ tes, beispielsweise eines Filzmaterinls, oder eines ^chwammartigen Material;

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oder Schaumstoffs, beispielsweise als natürlicher Schwamm oder Kunstharzschaum, vorliegen. Im allgemeinen bevorzugt man Polyurethanschäume. Das poröse Material kann in dem Metall verbleiben oder entfernt werden, beispielsweise durch Erhitzen bis zum Schmelzen oder "Veraschen" des Materials.

Wo ein hoher Grad an Porosität erforderlich ist, kann als Schaum ein vernetzter bzw. retikulierter Schaum herangezogen werden, beispielsweise ein Schaum, bei welchem die organische Phase ein dreidimensionales Gitterwerk mit keinen wesentlichen, zellenbegrenzenden Wandteilen ist. Bin derartiger retikulierter Schaum kann erzeugt werden, indem die relativ dünnen Zellwände eines Schaumes entfernt werden, beispielsweise chemisch durch wässeriges Natiiumhydroxyd im Falle von Polyurethanschäumen.

Wenn das Metall galvanisch abgeschieden werden soll, ist es natürlich erforderlich, entweder ein poröses Material zu verwenden, das elektrisch leitend ist, oder das Material durch eine leitende Oberflächenschicht leitend zu machen. Nicht leitende Materialien können durch einen Zusatz wie Graphit oder Pulvermetall selbst leitend gemacht werden. Bine leitende Oberflächenschicht kann auch dadurch aufgebracht werden, daß das Ma'terial mit einem härtbaren Harzmaterial überzogen wird, das einen leitenden Zusatz enthält, oder durch chemisches Abscheiden eines Metalls, beispielsweise durch (lift Rt*«!uktlon vou anuucniuiialxschcn: Siibcrnitrat in situ, tfo eine chemische Abscheidung verwendet wird, soll im allgemeiiien die Oberfläche mit einem oder mehreren Sensibilisatoren behandelt werden, wie Zinnchlorid gefolgt von Palladiumchlorid für Silber.

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Galvanisch abscheidbare Metalle enthalten. Silber, Kupfer, Nickel, Chrom und Eisen. In manchen Fällen können legierte Schäume durch direktes Plattieren hergestellt werden, in anderen Fällen zwei oder mehr Metalle aufeinanderfolgend abgeschieden und die Legierung durch Erhitzen der sich ergebenden Struktur gebildet werden. Stahlschäume kann man dadurch herstellen, daß man die erforderlichen Mengen von Kohlenstoff und/oder Stickstoff einschließt. Der Kohlenstoff kann aus dem den Dasisschaum bildenden organischen Material deriviert oder einem Elektroplattierbad zugegeben werden.

Erforderlichenfalls kann das Verschlußteil ein Chromnetzwerk umfassen. Die poröse Chromstruktur kann auf verschiedene Weise hergestellt werden, bevorzugt durch Verchromen einer porösen Eisen- oder Nickelstruktur.

Bei einem Verfahren zur Herstellung einer porösen Chromstruktur wird eine poröse Eisenstruktur in einen Behälter gebracht, der darauffolgend mit einem Gemisch von Chrora- und Aluminiumoxydpulver gefüllt wird· Daran schließt sich eine Erhitzung über \ier Stunden bei 13oo C in einer Wasserstoffatmosphäre an. Durch diese Behandlung wird das poröse Eisen wirkungsvoll verchromt·

Ein abgewandeltes Verfahren zum Verchromen einer porösen Eisenstruktur besteht darin, daß Wasserstoff und Chlorwasserstoff mit Chrom reagieren und Chromchlorid bilden, welches' als aktive Chrombarriere bzw. -anhäufung wirkt. Man läßt sie dann mit der Metalloberfläche reagieren, wo sie freies Chrom freisetzt, welches nach innen diffundiert und einen harten, spröden Überzug erzeugt, der in der Tiefe von

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o,ol27 bis o,127 nun (o,ooo5 bis o,oo5) variiert» Der Überzug enthält Io bis 30 % Chrom.

Ein weiteres Alternativverfahren besteht darin, das Substrat in Chromcarbonyldampf bei einer Temperatur von k^o bis 600 zu erhitzen, bis die erforderliche Menge an Chrom abgeschieden ist.

Gewünschtenfalls kann das Verschlußteil nur an den Flächen Chrom aufweisen oder damit überzogen sein, die bei der Verwendung der Flammenfront gegenüberliegen.

Das Verschlußteil kann aus einem porösen keramischen Material bestehen und gewünschtenfalls vollkommen aus keramischem Material zusammengesetzt sein. Es kann jedoch auch in Form eines Überzugs auf einem porösen Metall vorliegen. Im letzteren Fall kann auf einen netzartigen Aufbau aus Metall ein glasartiges Emaille bzw. eine Glasur aufgebracht werden, indem man ihn in ein Bad oder ein Wirbelbett von trockenem Material eintaucht oder Elektrophoreseverfahren verwendet. Danach wird der Aufbau getrocknet und bis auf die Verglasungstemperaturen erhitzt. Um einen Aufbau zu erzeugen, der aus porösem keramischen Material besteht, wird ein nicht metallischer Körper mit keramischem Material beispielsweise durch Eintauchen in ein Ton- bzw. Mergelbad überzogen und anschließend erhitzt.

Die erzielten Metall- oder Keramikstrukturen können natürlich, damit sie die gewünschten physikalischen Eigenschaften aufweisen, hitzebehandelt werden, wobei derartig« Hilaebehandlungen bekannt sind.

Das Verschlußteil kann eine Vielzahl von Schichten aus porösem Metall oder keramischem Material umfassen. Die Schichten

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können miteinander verbunden sein, beispielsweise durch Verkleben oder Verschweißen, es können auch zwei oder mehr der Schichten mit der bzw. den anderen ein Stück bilden*

Wo ein Aufbau aus vielen Schichten verwendet wird, bevorzugt man, daß die Porosität der Schicht, die der Flammenfront gegenüberliegt, größer ist als die von der Flammenfront entfernte, wobei geeignete Porositäten der Schichten zwischen 15 bis 6o Poren pro 2,5 cm an der Flammenfrontseite und ko bis loo Poren pro 2,5 cm an der von der Flammen» front entfernten Seite haben.

Die Halteeinrichtung für das Verschlußteil kann an dem Verschlußteil direkt oder abnehmbar befestigt sein. Die direkte Befestigung kann durch Schweißen oder Kleben erfolgen, wo das Verschlußteil durch galvanische Abscheidung von Metall gebildet wird oder aus einem porösen Substrat besteht, kann die Halteeinrichtung mit dem Verschlußteil durch gleichzeitiges Plattieren aus einem Stück hergestellt werden. Wenn das Verschlußteil aus einer porösen Metallstruktur besteht,' kann, falls gewünscht, die Halteeinrichtung durch Komprimieren des porösen Metallaufbaus geformt werden. Dabei werden der Randteil oder ein Teil oder Teile des Randteils zusammengepreßt. Der Schaum kann entweder vor, während oder nach der Abscheidung von Metall komprimiert werden, wenn das Verschlußteil durch Plattieren eines retikulierten Schaummaterials hergestellt wird.

Für den Fall, daß das Verschlußteil von der Halteeinrichtung trennbar ist, kann sie ein Hohlteil mit einem Flansch an einem oder beiden Enden umfassen. Wenn es andererseits erwünscht ist, die Flammsperre angrenzend an eine Öffnung zu

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befestigen, kann die Halteeinrichtung ein Ring mit einem Plansch sein, wobei die Flammsperre an der Wand durch Befestigung der Halteeinrichtung angebracht werden kann.

Das erfindungsgemäße Halteteil kann verschiedene Formen und gewünschtenfaIls eine Kombination von zwei oder mehr der obigen Merkmale aufweisen. So kann das Verschlußteil nur auf. der der Flamme gegenüberliegenden Seite verchromt sein und kann auch aus einer Vielzahl von Schichten bestehen, bei denen die Schichten, die der Flammenfront gegenüberliegen, die höchste Porosität haben.

Anhand der beiliegenden Zeichnungen werden beispielsweise Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung näher veranschaulicht.

Fig. 1 zeigt im Querschnitt ein Rohr mit einer Ausführungsform einer in Lage gebrachten Flammsperre.

Fig. 2 zeigt im Querschnitt eine weitere Ausführungsform der Flammsperre, die angrenzend an eine Öffnung angeordnet ist.

Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform der Flammsperre ebenfalls angrenzend an eine Öffnung.

Fig. k zeigt im Querschnitt eine Flammsperre, die am Ende eines Rohrs verwendet wird.

Fig. 5 zeigt eine andere Ausführungsform der Flammsperre für die Verwendung am Ende des Rohres im Querschnitt.

Fig. 6 zeigt" eine Ausführungsform der FLammsperre, die angrenzend an eine Öffnung angeordnet ist.

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Fig. 7 ist eine Draufsicht der in Fig. 6 gezeigten Flammsperre.

Fig. 8 ist eine Draufsicht auf eine Flammsperre, bei der das Verschlußteil mit der Halteeinrichtung aus einem Stück besteht.

Die in Fig. 1 gezeigte Flammsperre Io von kreisförmigem Querschnitt ist in einem Rohr 13 angeordnet und hat ein poröses Verschlußteil 11, das aus einem retikulierten bzw. vernetzten Polyurethanschaum besteht, der mit Nickel elektroplaliiert ist. Das Verschlußteil wird durch Flansche 12, die am Ende eines Rohres 9 vorgesehen sind, in Lage gehalten. Die Flammsperre Io kann in dem Rohr 13 durch Reibung oder durch ein Gegenlager in dem Rohr 13 befestigt werden, das die Flansche 12 berührt.

Die in Fig. 2 gezeigte Flainmsperre mit kreisförmigem Querschnitt ist in einer Lage angrenzend an eine Öffnung 2o in einer Wand 17 gezeigt und weist ein poröses Verschlußteil lh auf, das aus einem retikulierten Polyurethanschaum besteht, welcher mit Eisen elektroplattiert ist und gegen die Wand durch einen Flanschteil eines Metallringes 15 in Lage gehalten ist. Die Flainmsperre ist an der Wand 17 durch Bolzen befestigt, die durch die Wand 17 und den Ring 15 hindurchgehen, sowie durch Muttern 19 und Beilagscheiben 21. Zwischen die Wand 1? und das Verschlußteil lk ist ein Dämpfungsmaterial l6 eingesetzt, um eine Abdichtung zu schaffen.

In Fig. 3 ist eine Flainmsperre mit kreisförmigem Querschnitt in einer Lage angrenzend an eine Öffnung 24 in einer Wand gezeigt. Die Flainmsperre besteht aus einem Verschlußteil aus porösem Schaum, der durch Elektroplattieren, von retikuliertem Polyurethanschaum mit Nickel hergestellt ist und

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gegen die Wand 25 durch Metallhülsen 23 in Lage gehalten ist, die durch das Verschlußteil 22 hindurchgehen. Die Flammsperre ist an der Wand durch Muttern 28 und Bolzen 27 befestigt. Zwischen die Wand 25 und das, Verschlußteil 22 ist ein Ring 26 eingesetzt, um eine Abdichtung zu schaffen.

Fig. 4 zeigt eine Flammsperre mit kreisförmigem Querschnitt, die aus einem Verschlußteil 29 besteht, das durch Elektroplattieren eines retikulierten Polyurethanschaums mit Nickel hergestellt wird, der an einem Ende eines Hohlteils 3° durch einen Flansch 31 gehalten ist« Das andere Ende des Hohlteils 3o ist mit einem Innengewinde J2 versehen, so daß mit dem Rohr eine Einheit gebildet werden kann, wobei die beiden Teile des Hohlelements 3o durch ein Kegelstumpftei1 33 verbunden sind.

Fig. 5 zeigt eine Flammsperre von kreisförmigem Querschnitt, die aus einem porösen Verschlußteil 34 aus einem mit Nickel plattierten retikulierten Polyurethanschaum besteht, der innerhalb einer hexagonalen Mutter 36 angeordnet ist, die mit einem Flansch 38 und einem Gewinde versehen 1st, um mit dem Rohr eine Einheit zu bilden· Zwischen dem Flansch 38 und dem Verschlußteil 34 ist eine Dichtung 35 angeordnet. Das Verschlußteil 34 ist in der sechseckigen Mutter 36 durch einen Haltering 37 gehalten.

Die in Fig. 6 gezeigte Flammsperre ist ebenfalle im Querschnitt kreisförmig und in einer LsRe angrenzend «n eine Öffnung 43 in einer Wand 44 gezeigt. Die Flammaperre besteht aus einem porösen Verschlußteil 4o, das durch Elektroplattierung eines vernetzten Polyurethanschaums mit Nickel hergestellt ist, der dann verchromt wurde. Das Teil ist in einer Lage angrenzend an die Öffnung 43 durch zusammengedrückte

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Teile 45 gehalten. Zwischen der Wand 44 und dem Verschlußteil 4o ist eine kreisförmige Dichtung 4l angeordnet. Die Flammsperre ist an der Wand 44 durch Muttern und Bolzen 42 befestigt, die durch die zusammengedrückten Teile 45 hindurchgehen.

Fig. 7 zeigt die Flammsperre 391 bei der das poröse Verschlußteil 4o Örtlich bei 45 zusammengepreßt ist, um die Anbringung an der Wand 44 mit Hilfe von Muttern und Bolzen 42 zu erleichtern, die durch die Löcher 46 in den zusammengepreßten Teilen 45 hindurchgehen,

Fig. 8 zeigt eine Flammsperre 47, bei der der Randteil des porösen Verschlußteils 5o, das durch Plattierung von retikuliertem Polyurethanschaum mit Nickel hergestellt ist, bei 48 zusammengepreßt .ist und Halteeinrichtungen bildet. Der Randteil 48 ist mit Löchern 49 versehen, durch welche Befestigungseinrichtungen ZUBi Anbringen der Flammsperre 47 an einer Wand hindurchgeführt werden.

Anhand des nachstehenden Beispiels werden die Vorteile der erfindungsgemäßen Flammsperren näher erläutert.

BEISPIEL

Die untersuchte Flammsperre besteht aus zwei 12|7 mn (1/2 inch) dicken Bahnen eines verchromten, mit Nickel plattierten retikulierten Polyurethanschaums mit 8o Poren pro 2,54-cm, die längs ihrer Seitenränder zusammengekittet und in einen Metallrahmen eingeklebt sind, der eine 2,54 cm breite Klemmoberfläche zum Befestigen der Flammsperre hat. Die Flammsperre wird mit dem 2,54 cm-Flansch einer Bombe bzw. Explosionsbehälters verbolzt, der eine Dichtung zum

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Abdichten der Verbindungsstelle zwischen dem Flansch und dem Metallschaum aufweist. Die Verschlußteilfläche, die für eine explosionsartige Freigabe verfügbar ist, ist rechteckig und hat die Abmessungen 2o χ 15 cm (8x6 inch). Die inneren Abmessungen des Explosionsbehälters betragen 2ox 15 x 7,6 cm (8x6x3 inch). Dieser Behälter wird in einer zweiten Kammer angeordnet. -Für jeden Versuch wird die Vorrichtung evakuiert und dann mit dem erforderlichen vorher gemischten Gasgemisch bei Atmosphärendruck gefüllt. Die Mischung in dem inneren Behälter wird durch einen Hochspannungsfunken niedriger Leistung gezündet. Für die meisten Versuche ist die Funkenquelle an der Wand des Explosionsbehälters angeordnet und befindet sich etwa 7»6 cm (3 inch) von der Fläche des Verschlußteils entfernt. Bei den übrigen Versuchen wird, wie nachstehend ausgeführt, die Zündung in der Mitte des Verschlußteils und 1 cm von seiner Fläche entfernt hervorgerufen. Zur Messung des Explosionsdrucks im Innenbehälter werden druckdurchlässige Einrichtungen verwendet.

Eb werden zehn Versuche sowohl in Wasserstoff/Luft- und Acetylen /Luft-Gasgemischen durchgeführt. In jeder Versuchsreihe werden drei der zehn Versuche so durchgeführt, daß eich die Zündquelle in der Nähe der Fläche des Verschlußteils befindet. Bei diesen Versuchen wird keine Zündung des außerhalb befindlichen Gemisches erzielt.

Die Spitze des Explosionsdrucks, der sich in dem Innenbehältnr entwickelt, liegt bei etv.^ra ο,ΐΛ bis o,21 kg/cm

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(2 bis 3 lb/inch ) bei beiden Gasgemischen, obwohl diese Messung nur annähernd i.st, da der Druck nur ein geringer Bruchtoil <ius Huroir.hfs der Versuchsausrüstung ist.

Einige zusätzliche Versuche werden unter Verwendung einer reduzierten Druckfreigabefläche durchgeführt. Dies wird dadurch erreicht, daß eine Bahn aus Dichtungsmaterial zwischen der Flammsperre und dem Innenbehälter angeordnet wird. Eine rechteckige Öffnung von 5 x 6,3 cm (2 χ 2,5 inch) wird an der Mitte der Bahn vorgesehen, so daß man eine Freigabefläche von annähernd Io % der insgesamt verfügbaren Verschlußfläche erhält. Mit dieser Anordnung werden drei Versuche mit Wasserstoff/Luft-Gemischen und fünf Versuche mit Acetylen /Luft-Gasgemischen durchgeführt. Außenzündungen werden nicht festgestellt.

Die Explosionsdruckspitze bei diesen Versuchen liegt bei etwa 1,75 bis 2,1 kg/cm² (25 bis Jo lb/inch²).

Es konnte keine sichtbare Beschädigung des Verschlußteils na-Ji den ersten Versuchsreihen festgestellt werden, es waren lediglich geringfügige Entfärbungen nach den Versuchen mit der verringerten Freigabefläche zu sehen»

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

Flanunsperre, gekennzeichnet durch eine Verschlußeinrichtung, die es dem Gas gestattet, durch sie hindurchzugehen, während ein Durchschlagen der Flamme verhindert wird, und durch eine Hebeeinrichtung zum Halten des Verschlußteils in einer Lage in oder angrenzend an eine Öffnung oder an einen Durchgang, wobei das Verschlußteil ein poröses Metall und/oder ein Keramikteil in Form eines dreidimensionalen netzartigen Aufbaus umfaßt, der eine Vielzahl von zellenartigen Räumen begrenzt, die miteinander in Verbindung stehen·
2. Flammsperre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußteil durch galvanische Abscheidung eines Metalls auf einem porösen Grundmaterial gebildet wird.
3, Flammsperre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das poröse Grundmaterial ein retikulierter Schaum ist.
k. Flammsperre nach Anspruch 3i dadurch gekennzeichnet, daß der retikulierte Schtiuai ein «tniel./.twr Polyurethanschaum ist.
5. Flammsperre nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall Nickel oder Bisen ist.

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6. Flammsperre nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußteil aus verchromtem Eisen oder Nickel besteht.
7· Flammsperre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußteil eine Vielzahl von Schichten ayis porösem Metall oder keramischem Material umfaßt«
8. Flammsperre nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten durch Schweißen miteinander verbunden sind.
9. Flammsperre nach Anspruch J₁ oder 8, dadurch gekennzeichnet} daß die Porosität der Schicht, die der Flammenfront gegenüberliegt, großer ist als die der von der Flammenfront abgelegenen Schicht.

Io. Flammsperre nach Anspruch 91 dadurch gekennzeichnet} daß die Porosität der Schicht, die der Flammenfront gegenüberliegt, 15 bis 6o Poren pro 2,5^ cm hat.

11» Flammsperre nach Anspruch 9 oder Io, dadurch gekennzeichnet, daß die Porosität der Schicht, die von der Flammenfront abliegt, kö bis loo Poren pro 2,54 cm hat,

1JÄ.» Flawmsperre nach einem der vorhergehenden Ansprüch'e,, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinrichtung an ' dem Verschlußteil befestigt ist. " '

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13· Flammsperre nach Anspruch 12, dadurch gekennzexchnet, daß die Halteeinrichtung ein Teil des Verschlußteils umfaßt, welches zusammengepreßt ist.

l4. Flammsperre nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichiet, daß die Halteeinrichtung von dem Verschlußteil lösbar ist·

15· Flammsperre nach Anspruch l4, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinrichtung ein Hohlteil mit einem Plansch an einem oder beiden Enden ist.

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