BE1021696B1 - Systeem en werkwijze voor het beperken van explosiegevaar - Google Patents

Abstract

Systeem voor het beperken van explosiegevaar in een afgesloten ruimte, omvattende een opslagvat waarin een blusmiddel is opgeslagen, welk opslagvat voorzien is van een uitlaat die aansluitbaar is op de afgesloten ruimte, waarbij het systeem verder omvat ten minste één container waarin een ten minste gedeeltelijk vloeibaar drijfgas onder druk is opgeslagen; en voor elke container, een activator die ingericht is om na activering daarvan een doorgang voor fluïdum te creëren tussen het opslagvat en deze container, zodanig dat na activering van de activator het drijfgas samen met het blusmiddel in de afgesloten ruimte propageren.

Description

Systeem en werkwijze voor het beperken van explosiegevaar

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een systeem en werkwijze voor het beperken, en in het bijzonder onderdrukken, van explosiegevaar in een afgesloten ruimte.

Bestaande systemen voor het onderdrukken van explosiegevaar zijn typisch gebaseerd op het snel injecteren van een bluspoeder, typisch natriumbicarbonaat poeder, in de te beschermen afgesloten ruimte. Volgens bekende systemen wordt bluspoeder samen met een drijfgas, typisch stikstofgas, onder hoge druk (60 tot 80 bar) opgeslagen in een opslagvat. Voor het opslaan van drijfgassen onder een hoge druk zijn drukhouders vereist welke regelmatig herkeurd moeten worden. Volgens een ander bekend systeem wordt een gasgenerator gebruikt welke de nodige hoge druk genereert op het ogenblik van activering van de gasgenerator. Een dergelijke gasgenerator is echter duur en complex te vervaardigen.

Uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding hebben als doel deze nadelen te verhelpen door een systeem en een werkwijze te verschaffen welke op een meer doeltreffende wijze een explosiegevaar kunnen beperken of onderdrukken.

Uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding zijn inter alia gebaseerd op het inzicht van de uitvinders dat in de bestaande systemen de bluswerking in hoofdzaak gebaseerd is op de chemische en fysische eigenschappen van het bluspoeder en de interactie tussen het bluspoeder en de explosievlam, en dat een groot deel van de in het drijfgas of gegenereerd gas aanwezige energie niet optimaal benut wordt.

Een uitvoeringsvorm van een systeem volgens de uitvinding omvat een opslagvat waarin een blusmiddel is opgeslagen. Het opslagvat is voorzien van een uitlaat die bedoeld is om een doorgang naar de afgesloten ruimte te vormen voor fluïdum, bij detectie van explosiegevaar in de afgesloten ruimte. Het systeem omvat verder ten minste één container waarin een ten minste gedeeltelijk vloeibaar drijfgas onder druk is opgeslagen; en voor elke container, een activator die ingericht is om na activering daarvan een fluïdumdoorgang te creëren tussen het opslagvat en deze container, zodanig dat na activering van de activator het drijfgas samen met het blusmiddel in de afgesloten ruimte worden gestuwd.

Door het gebruiken van een drijfgas dat zich gedeeltelijk in een vloeibare fase bevindt in een container, zal bij het creëren van de fluïdumdoorgang tussen de container en het opslagvat waarin een lagere druk heerst, typisch ongeveer atmosferische druk, het vloeibare drijfgas over een zekere tijd uitstromen en expanderen. Verder is de druk in de container bij begin van de uitstroming van het bluspoeder naar de afgesloten ruimte typisch minder hoog dan in drukvaten van systemen van de stand van de techniek, en daalt de druk na activering minder snel dan in systemen van de stand van de techniek. Dit laat toe om met relatief kleine containers een goede explosieonderdrukking te verkrijgen.

Het drijfgas is bij voorkeur een blusgas, nog meer bij voorkeur een cryogeen blusgas, en bijvoorbeeld één van de volgende is: koolstofdioxide, stikstof, argon, helium.

Het blusmiddel is bij voorkeur een poeder, bijvoorbeeld natriumbicarbonaat, of een vloeistof, bijvoorbeeld water.

Meer in het bijzonder laat de uitvinding toe om te werken met één of meer relatief kleine containers waarvoor de wettelijke voorschriften minder strikt zijn dan voor de drukvaten die gebruikt worden in bekende systemen. Standaard in de markt gebruikte houders met vloeibare CO2 van 20 tot 200 gram kunnen bijvoorbeeld geschikt zijn om gebruikt te worden in uitvoeringsvormen van de uitvinding.

Het drijfgas is bij voorkeur zodanig dat het drijfgas expandeert bij activering van de activator en hierbij omgevingswarmte opneemt. Door expansie van vloeibaar gemaakt gas in de container zal het blusmiddel afkoelen. Op die manier wordt een koeleffect teweeg gebracht dat verder kan bijdragen aan het onderdrukken van de explosie in de afgesloten ruimte.

Volgens een verder ontwikkelde uitvoeringsvorm omvat het systeem detectiemiddelen die zijn ingericht voor het detecteren van explosies in de afgesloten ruimte, en een met de detectiemiddelen verbonden sturing die ingericht is om de activator te activeren bij detectie van explosiegevaar door de detectiemiddelen.

Volgens een mogelijke uitvoeringsvorm omvat het systeem verder een gasgenerator en een bijkomende activator die ingericht is voor het activeren van de gasgenerator voor het injecteren van gegenereerd gas in het opslagvat, zodanig dat het blusmiddel en het door de gasgenerator genereerde gas in de afgesloten ruimte worden gestuwd. De sturing is dan bij voorkeur ingericht om ook de bijkomende activator te activeren bij detectie van explosiegevaar door de detectiemiddelen. De gasgenerator is bij voorkeur ingericht om na activering van de bijkomende activator een eerste druk te genereren die hoger is in een eerste tijdsperiode dan in een tweede daaropvolgende tijdsperiode, en de container met drijfgas is bij voorkeur ingericht om na activering een tweede druk te genereren die lager is dan de eerste druk in de eerste tijdsperiode en hoger dan de eerste druk in de tweede tijdsperiode. Opgemerkt wordt dat de gasgenerator die gebruikt wordt in systemen van de uitvinding typisch veel kleiner kan zijn dan de gasgenerator die gebruikt wordt in systemen van de stand van de techniek.

De uitvinding heeft verder betrekking op een inrichting omvattende een afgesloten ruimte in de vorm van een silo, waarin typisch ongeveer atmosferisch druk heerst, met een eerste inlaat waarop een uitvoeringsvorm van het hierboven beschreven systeem is aangesloten. De afgesloten ruimte kan verder voorzien zijn van een uitlaat die aangesloten is op een leiding waarin een afsluiter is opgenomen. De afsluiter is beweegbaar van een open naar een gesloten stand, wanneer een explosierisico wordt gedetecteerd. Een dergelijke afsluiter is ingericht om de leiding zeer snel af te sluiten, waardoor de gevolgen van explosiepropagatie in leidingen worden beperkt of vermeden. Daartoe kan de sturing verder ingericht zijn om de afsluiter aan te sturen teneinde deze in de gesloten stand te brengen bij detectie van explosiegevaar door de detectiemiddelen. De afsluiter kan een mechanische of chemische afsluiter zijn, of een afsluiter zoals beschreven in de Belgische octrooiaanvraag met indieningnummer BE 2012/0559 of BE 2012/0742 op naam van Aanvraagster.

Verder betreft de uitvinding een werkwijze voor het beperken van explosierisico's in een afgesloten ruimte, omvattende het opslaan van een blusmiddel in een opslagvat met een uitlaat die aangesloten is op de afgesloten ruimte; het voorzien van ten minste één container waarin een ten minste gedeeltelijk vloeibaar drijfgas onder druk is opgeslagen; en, bij detectie van explosiegevaar, het voor elke container, creëren van een fluïdumdoorgang tussen het opslagvat en deze container, zodanig dat het drijfgas samen met het blusmiddel in de afgesloten ruimte worden gestuwd.

Het drijfgas is bij voorkeur een blusgas, en nog meer bij voorkeur C02, Ar, N, He, of een combinatie daarvan. Het blusmiddel is bij voorkeur een poeder of een vloeistof. De container met het ten minste gedeeltelijk vloeibaar blusgas kan gekozen worden zoals hierboven werd beschreven voor het systeem.

Volgens een verdere uitvoeringsvorm kan eveneens een gasgenerator geactiveerd worden voor het injecteren van gegenereerd gas in het opslagvat, zodanig dat het blusmiddel en het door de gasgenerator genereerde gas in de afgesloten ruimte worden gestuwd. Bij voorkeur wordt met de gasgenerator een eerste druk gegenereerd die hoger is in een eerste periode dan in een tweede daaropvolgende periode, en wordt met de container met drijfgas een tweede druk gegenereerd die lager is dan de eerste druk in de eerste periode en hoger dan de eerste druk in de tweede periode. Zoals hierboven opgemerkt zal de gasgenerator die hier nodig is typisch veel kleiner kunnen zijn dan de gasgenerator die gebruikt wordt in systemen van de stand van de techniek.

Voordelige uitvoeringsvormen van het systeem en de werkwijze worden beschreven in de conclusies. Daarnaast wordt de werkwijze bij voorkeur toegepast met behulp van een uitvoeringsvorm van een systeem zoals hierboven werd beschreven.

De uitvinding zal nader toegelicht worden aan de hand van een aantal geenszins beperkende uitvoeringsvoorbeelden van het systeem en de werkwijze volgens de uitvinding met verwijzing naar de tekeningen in bijlage, waarin:

Figuur 1 een schematische doorsnede toont van een eerste uitvoeringsvorm van een systeem volgens de uitvinding;

Figuur 2 een schematische doorsnede toont van een tweede uitvoeringsvorm van een systeem volgens de uitvinding; en Figuur 3 een schematische grafiek van de druk in functie van de tijd illustreert voor de tweede uitvoeringsvorm.

Figuur 1 illustreert een eerste uitvoeringsvorm van een explosie-onderdrukkingssysteem volgens de uitvinding. Het systeem omvat een opslagvat 10 waarin een blusmiddel B, typisch een bluspoeder, is opgeslagen. Het opslagvat 10 staat typisch onder ongeveer atmosferische druk. Het opslagvat 10 is voorzien van een uitlaat 11 die, na activering van het systeem, kan communiceren met een inlaat van het afgesloten volume, hier een silo 50 die typisch ook onder ongeveer atmosferische druk staat. Het systeem omvat verder een container 20 waarin een ten minste gedeeltelijk vloeibaar drijfgas onder druk is opgeslagen, bijvoorbeeld vloeibaar C02 onder een druk van 10 tot 20 bar, en een activator 21 die ingericht is om na activering daarvan een doorgang voor fluïdum te creëren tussen het opslagvat 10 en de container 20. Deze activator 21 is schematisch voorgesteld en kan op vele verschillende manieren uitgevoerd zijn, en kan bijvoorbeeld een pen zijn die een opening maakt in een wand of afsluitkap van de container 20, zodanig dat na activering van de activator het drijfgas D van de vloeibare toestand naar de gasvormige toestand overgaat, naar het opslagvat 10 beweegt, en samen met het blusmiddel B in de silo 50 propageert. Het drijfgas dat uit de container 20 stroomt, kan zich gedeeltelijk in de vloeibare fase en gedeeltelijk in de gasvormige fase bevinden.

De container 20 is bij voorkeur zodanig aangebracht dat het drijfgas na activering van de activator, ook zorgt voor een losmaken van het bluspoeder B dat typisch in een gecompacteerde toestand in the opslagvat 10 is opgeslagen.

In de geïllustreerde variant is de container buiten het opslagvat 10 aangebracht, maar de container 20 zou ook in het opslagvat 10 aangebracht kunnen zijn.

Hoewel in figuur 1 slechts één container 20 is getoond, kunnen ook meerdere containers 20 en bijbehorende activatoren 21 zijn voorzien, welke na activering drijfgas inbrengen in het opslagvat 10. Deze activatoren 21 kunnen dan al dan niet gelijktijdig geactiveerd worden. Deze één of meer containers 20 kunnen bijvoorbeeld kleine C02 flessen zijn met een volume dat kleiner is dan 0,5 liter, bij voorkeur kleiner dan 0,2 liter, waarin vloeibaar C02 is opgeslagen, bijvoorbeeld onder een druk van 10 tot 20 bar, typisch onder een druk van ongeveer 15 bar bij kamertemperatuur.

In de geïllustreerde uitvoering is één explosie-onderdrukkingssysteem voorzien in een zijwand van de silo 50. De vakman begrijpt dat meerdere dergelijke systemen voorzien kunnen zijn, welke communiceren met verschillende openingen in de wand van de silo 50.

Een gas of stofexplosie bestaat uit een snelle verbranding van een gas of stof en lucht mengsel, en kan in een zeer vroeg stadium gedetecteerd worden door bij de vakman bekende detectiemiddelen 30 die een detectiesignaal doorgeven aan een sturing 40. De sturing 40 is ingericht om de activator 21 te activeren voor het creëren van de fluïdumdoorgang tussen de container 20 en het opslagvat 10. Tussen het opslagvat 10 en de silo 50 kan verder een barrière, bijvoorbeeld een breekplaat, zijn voorzien, die na activering van het systeem opgeheven wordt, bijvoorbeeld door het breken van de breekplaat als gevolg van de verhoogde druk in het opslagvat 10, voor het creëren van een doorgang voor blusmiddel en drijfgas.

De doeltreffendheid en efficiëntie van de explosieonderdrukking kan aanzienlijk worden verbeterd doordat het drijfgas zelf een blussende werking kan hebben, en doordat het drijfgas bij de overgang van de vloeibare naar de gasvormige fase expandeert en hierbij warmte opneemt en dus een koeleffect teweeg brengt dat de explosieonderdrukking verder bevordert. Zowel het blusmiddel als het drijfgas bevindt zich dan op een relatief lage temperatuur wat de explosieonderdrukking ten goede komt. Daarnaast kan gewerkt worden met relatief kleine, commercieel beschikbare drijfgascontainers 20 waarin drijfgas ten minste gedeeltelijk vloeibaar wordt opgeslagen, waardoor het gewicht en de kostprijs van uitvoeringsvormen van systemen volgens de uitvinding aanzienlijk lager kan zijn in vergelijking met de bekende systemen waarin zware drukvaten worden gebruikt.

Figuur 2 illustreert een tweede uitvoeringsvorm van een explosie-onderdrukkingssysteem volgens de uitvinding. Het systeem is analoog aan het systeem van figuur 1, met dit verschil dat verder een gasgenerator 60 met bijkomende activator 61 is voorzien. De bijkomende activator 61 is ingericht voor het activeren van de gasgenerator 60 en voor het injecteren van gegenereerd gas onder hoge druk in het opslagvat 10, zodanig dat het blusmiddel B en het door de gasgenerator genereerde gas in de afgesloten ruimte 50 worden gestuwd. De sturing 40 is dan verder ingericht om de bijkomende activator 61 te activeren bij detectie van explosiegevaar door de detectiemiddelen 30.

Figuur 3 illustreert schematisch een mogelijk verloop van de druk in functie van de tijd voor een gasgenerator 60 en een container 20 volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding. De gasgenerator 60 is typisch ingericht om na activering van de bijkomende activator 61 een eerste druk PI in functie van de tijd te genereren die hoger is in een eerste tijdsperiode Tl dan in een tweede daaropvolgende tijdsperiode T2, en de container 20 met drijfgas is typisch ingericht om na activering een tweede druk P2 in functie van de tijd te genereren die lager is dan de eerste druk Pl in de eerste tijdsperiode Tl en hoger dan de eerste druk in de tweede tijdsperiode T2. Verder wordt opgemerkt dat de activatoren 21, 60 van de container 20 en de gasgenerator 60 al dan niet gelijktijdig geactiveerd kunnen worden. In de grafiek van figuur 3 is een voorbeeld getoond waarin de activator 21 van de container 20 een periode ΔΤ na de activator 61 van de gasgenerator 60 geactiveerd wordt. Hierdoor zal de reactietijd van het systeem kleiner kunnen zijn. Volgens een niet geïllustreerde variant kan de activator 61 van de gasgenerator 60 een periode ΔΤ na de activator 21 van de container 20 geactiveerd worden, om de blusmiddelinjectietijd te verhogen.

Het gebruik van de gasgenerator in combinatie met een container laat toe om het systeem nog sneller te maken of om injectietijd te verlengen. De gasgenerator 60 die toegevoegd is in de variant van figuur 2 zal typisch veel kleiner kunnen zijn dan de gasgeneratoren van bekende explosie-onderdrukkingssystemen, aangezien de gasgenerator 60 hier enkel gebruikt wordt om het systeem een snellere start te geven of om de blusmiddelinjectietijd te verlengen, en het grootste deel van de explosieonderdrukking gebeurt door op efficiënte wijze gebruik te maken van het in ten minste gedeeltelijk vloeibare vorm opgeslagen drijfgas D.

De uitvinding is niet beperkt tot de hierboven beschreven uitvoeringsvoorbeelden, en de vakman zal begrijpen dat vele modificaties en varianten denkbaar zijn binnen het kader van de uitvinding, dat enkel bepaald wordt door de hiernavolgende conclusies.

Claims (17)

1. Conclusies

   1. Systeem voor het beperken van explosiegevaar in een afgesloten ruimte, omvattende een opslagvat waarin een blusmiddel is opgeslagen, welk opslagvat voorzien is van een uitlaat die aansluitbaar is op de afgesloten ruimte, met het kenmerk, dat het systeem verder omvat: - ten minste één container waarin een ten minste gedeeltelijk vloeibaar drijfgas onder druk is opgeslagen; en - voor elke container, een activator die ingericht is om na activering daarvan een doorgang voor fluïdum te creëren tussen het opslagvat en deze container, zodanig dat na activering van de activator het drijfgas samen met het blusmiddel in de afgesloten ruimte propageren.
2. 2. Systeem volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het drijfgas een blusgas, bij voorkeur een cryogeen blusgas, is.
3. 3. Systeem volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het drijfdas één van de volgende is: koolstofdioxide, stikstof, argon, helium.
4. 4. Systeem volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het blusmiddel een poeder of een vloeistof is.
5. 5. Systeem volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de druk en temperatuur in het opslagvat zodanig zijn dat het drijfgas expandeert bij activering van de activator.
6. 6. Systeem volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het drijfgas zodanig is dat het drijfgas expandeert bij activering van de activator en hierbij omgevingswarmte opneemt, wanneer de druk in het opslagvat en in de afgesloten ruimte ongeveer 1 atm is, en de temperatuur gelegen is tussen -20 en 60 °C.
7. 7. Systeem volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het systeem verder omvat: detectiemiddelen die ingericht zijn voor het detecteren van explosiegevaar in de afgesloten ruimte; en een met de detectiemiddelen verbonden sturing die ingericht is om de activator te activeren bij detectie van explosiegevaar door de detectiemiddelen.
8. 8. Systeem volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het systeem verder een gasgenerator omvat en een bijkomende activator die ingericht is voor het activeren van de gasgenerator voor het injecteren van gegenereerd gas in het opslagvat, zodanig dat het blusmiddel en het door de gasgenerator genereerde gas in de afgesloten ruimte worden gestuwd.
9. 9. Systeem volgens conclusie 7 en 8, met het kenmerk, dat de sturing verder ingericht is om de bijkomende activator te activeren bij detectie van explosiegevaar door de detectiemiddelen.
10. 10. Systeem volgens conclusie 8 of 9, met het kenmerk, dat de gasgenerator ingericht is om na activering van de bijkomende activator een eerste druk te genereren die hoger is in een eerste tijdsperiode dan in een tweede daaropvolgende tijdsperiode, en dat de container met drijfgas ingericht is om na activering een tweede druk te genereren die lager is dan de eerste druk in de eerste tijdsperiode en hoger dan de eerste druk in de tweede tijdsperiode.
11. 11. Inrichting omvattende een afgesloten ruimte in de vorm van een silo met een eerste inlaat waarop een systeem volgens één der conclusies 7-10 in aangesloten.
12. 12. Inrichting volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat de silo een uitlaat heeft die aangesloten is op een leiding waarin een afsluiter is opgenomen, welke afsluiter beweegbaar is van een open naar een gesloten stand, waarbij de sturing verder ingericht is om de afsluiter aan te sturen teneinde deze in de gesloten stand te brengen bij detectie van explosiegevaar door de detectiemiddelen.
13. 13. Werkwijze voor het beperken van explosierisico's in een afgesloten ruimte, omvattende het opslaan van een blusmiddel in een opslagvat dat aangesloten is op de afgesloten ruimte, met het kenmerk, dat de werkwijze verder omvat: - het voorzien van ten minste één container waarin een ten minste gedeeltelijk vloeibaar drijfgas onder druk is opgeslagen; en - bij detectie van explosiegevaar, het voor elke container, creëren van een doorgang tussen het opslagvat en deze container, zodanig dat het drijfgas samen met het blusmiddel in de afgesloten ruimte worden gestuwd.
14. 14. Werkwijze volgens conclusie 13, met het kenmerk, dat het drijfgas een blusgas is, en bij voorkeur één van de volgende is: koolstofdioxide, stikstof, argon, helium.
15. 15. Werkwijze volgens conclusie 13 of 14, met het kenmerk, dat het blusmiddel een poeder of een vloeistof is.
16. 16. Werkwijze volgens één der conclusies 13-15, met het kenmerk, dat verder omvattende het activeren van een gasgenerator en het injecteren van gegenereerd gas in het opslagvat, zodanig dat het blusmiddel en het door de gasgenerator genereerde gas in de afgesloten ruimte worden gestuwd.
17. 17. Werkwijze volgens conclusie 16, met het kenmerk, dat met de gasgenerator een eerste druk wordt gegenereerd die hoger is in een eerste tijdsperiode dan in een tweede daarop volgende tijdsperiode, en dat met de container met drijfgas een tweede druk wordt gegenereerd die lager is dan de eerste druk in de eerste periode en hoger dan de eerste druk in de tweede periode.