DE2250166A1

DE2250166A1 - Einrichtung zur bekaempfung von mit unzulaessigem druckanstieg verbundenen reaktionen in grossbehaeltern

Info

Publication number: DE2250166A1
Application number: DE2250166A
Authority: DE
Inventors: George Dipl Ing Fredericks; Kurt Dipl Ing Wiederholt; Rudolf Ing Zeiringer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1971-11-04
Filing date: 1972-10-13
Publication date: 1973-05-17
Also published as: CH544911A; US3775622A; AT314427B; DE2250166B2; FR2160012A5; GB1378810A

Description

PATENTANWALT

D 8035 GAUTINQ
WALDPROMENADE 26

Dipl.Ing. Dr.Dr,h..c· Hans LIST, Graz ( Österreich )

Einrichtung zur Bekämpfung von mit unzulässigem Druckanstieg verbundenen Reaktionen in Großbehältern

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Bekämpfung von mit unzulässigem Druckanstieg verbundenen Reaktionen in Großbehältern mit explosivem oder thermochemisch reaktivem Inhalt, mit wenigstens einen^mit dem Behälterdruck beaufschlagten DruckfUhler und einer von diesem gesteuerten Druckentlastungsvorrichtung.

In der Verfahrenstechnik ist es unvermeidbar, daß sich in Großbehältern explosive Brennstoff-Luft-Gemische bilden, wobei das Auftreten von Zündquellen mit Sicherheit nicht auszuschließen ist. Unter dem Begriff Brennstoff-Luft-Geraische sind dabei sowohl Staub-Luft-Gemische· als auch Gas- bzw. Dampf-Luft-GemiBche zu verstehen. Wenn die betreffenden Behälter nicht die erforderliche Druckfestigkeit besitzen, können solche Explosionen unter Umständen erheblichen Pernonen- und Sachschaden verursachen. Ahnliche Aubwirkungen können sich durch thermochemische Reaktionen in Großbehältern ergeben, wenngleich diesen Reaktionen

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ein längeres zeitliches Anlaufatadium als einer Explooion vorausgeht.

Es ist bekannt, im Entotehen begriffene Explosionen durch eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu unterdrücken, so daß der Wirkungabereich der Explooionsflammen eingeschränkt und der zu erwartende Explosionsdruck bzw. die Druckäußerung der thermochemischen Reaktion gemildert wird. Die Druckfühler nehmen die im Entstehen begriffenen Reaktionen noch vor Erreichen einer zerstörenden Druckkraft rechtzeitig wahr und lösen selbsttätig die Druckentlastungsvorrichtung aus, die je nach Fall ala Lösch-, KUhI-oder. Entlüftungavorrichtung ausgebildet sein kann. So werden boispielsweice bei Anoprechen der Druckftlhlor geeignete Löschmittel, welche in an dem betreffenden Großbehälter angebrachten LoschmittelbG-hältern untor Druck gespeichert sind, durch Betätigung von Schnollijffnungsventilen oder das Absprengen von Berotscheiben mit hoher Ausatrümungogeuchwlndigkeit in den Großbehältern eingebracht. PUr den Löscherfolg ist dabei nicht nur "die richtige Wahl des Löachraittela, Doines Speichordruckeo und der Anordnung und Anzahl der Löschmittelbehälter maßgeblich, sondern vor allem das Vorhalten und die Ansprechempfindlichkeit der die Dekämpfungsmaßnahmen au3lb"oenden Druckdetektoren. Bei den bekannten ExplosionaunterdrUckungseinrichtungen erfolgt die Auslösung der Löschmaßnahmen bei Überschreitung eines vorbestimmten, im Vergleich zu dom zu erwartenden Explosionsdruck sehr niedrigen AnuprechdruckeB. Die Gefahr einer Fehlauslöeung des Löschsystems, etwa durch betriebsmäßig oder gelegentlich auftretend« Druckotöße, ist daher verhältnismäßig groß. I?ehl«nielöBungen verursachen nioht nur einen

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beträchtlichen materiellen Schaden, da das im Behälter gelagerte Material durch die Einwirkung des Löschmittels unbrauchbar wird und auch die Löschmittelbehälter neu gefüllt werden müssen, sondern sie führen auch zu längeren Betriebsunterbrechungen, von denen auch größere Aniagenteile betroffen sein können. Aus diesen Gründen erscheinen die bekannten Einrichtungen noch in wesentlichen Belangen verbesserungsbedürftig.

Es ist nun das Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Einrichtung der eingangs genannten Art in dem Sinne zu vervollkommnen, daß tatsächlich nur beim Vorliegen gefährlicher Reaktionen eine Auslösung von Lösch- oder sonstigen Druckentlastungsmaßnahmen erfolgt. Zu diesem Zweck ist erfindungsgemäö vorgesehen, daß dem Druckfühler zwei Schaltglieder parallel nachgeschaltet sind, von denen da3 erste bei Überschreiten einer einen vorbestimmten Druckwert kennzeichnenden Eingangsspannung und das zweite bei Überschreiten einer einen vorbestimmten Druckanstieg je Zeiteinheit kennzeichnenden iSingangespannung ein AusgangsBignal abgibt, und daß die Ausgänge der Schaltglieder je mit einem Eingang eines UND-Gatters verbunden sind, über das die Druckentlastungsvorrichtung auslösbar ist. Als Bewertungsraaß für die Gefährlichkeit von im Behälterinneren zu verzeichnenden Druckerhöhungen wird also nicht nur der Druck selbut, sondern auch der zeitliche Druckanstieg herangezogen. Eine Auslösung des Löschsystems oder Bonstiger Vorrichtungen zur Druckentlastung im Behälter kann daher nur dann stattfinden, wenn gleichzeitig der Druck und die zeitliche Druckänderung vorherbestimmte Grenzwerte überschreiten. Auf diese Weise gelingt co, den

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Einfluß solcher mit Druckänderungen verbundener Vorgänge auf das Auslösesystem der Einrichtung auszuschalten, deren Druckverlauf nicht dem für explosive oder thermochemische Reaktionen charakteristischen Druckverlauf entspricht. Damit werden Fehlauslösungen wie sich durch betriebsbedingte Druckschwankungen, aber auch durch Außeneinflüsse, wie Erschütterungen, Blitzschlag od. dgl. hervorgerufen werden könnten, mit Sicherheit vermieden.

Die Wahl der Grenzwerte für den Behälterdruck und den zeitlichen Druckanstieg, deren gleichzeitige Überschreitung Voraussetzung für ein Ansprechen der Druckentlastungsvorrichtung ist, richtet sich sowohl nach der Zusammensetzung und Beschaffenheit des Behälterinhaltes als auch nach der Behältergröße, welche Daten den Druckverlauf im Falle einer Explosion maßgeblich bestimmen. Dieser Druckverlauf ist für verschiedene Staub-Luft-Gemische und gewisse Behältergroßen bereits bekannt und kann erforderlichenfalls experimentell ermittelt werden.

Da für die Bekämpfung von in Entstehung begriffenen Explosionen nur außerordentlich kurze Zeitspannen zur Verfügung stehen, muß ein praktisch verzögerungsfreies Ansprechen der ßchaltglieder der Einrichtung sichergestellt werden. Zu diesem Zweck ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß das erste Schaltglied ein Analog-Digitalschalter und das zweite Schaltglied eine Differenzierschaltung mit über einen Verstärker nachgeschaltetem Analog-Digitalschalter ist, wobei jeder der beiden jaiaxog-Digitalschalter aus einem Differenzverstärker besteht, dessen negativer Eingang über einen Widerstand an einen

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von einer Referenzspannung gespeisten Spannungsregler angeschlossen ist. Durch die Spannungsregler kann die Ansprechschwelle der Analog-Digitalschalter geändert und den jeweiligen Erfordernissen angepasst werden. Die Ausgänge der beiden Analog-Digitalschalter liegen im Normalzustand auf Logisch-O-Spannung. Der erste Analog-Digitalschalter schaltet auf Logisch-1 dann, wenn der Behälterdrück den vorbestimmten Grenzwert überschritten hat. Der zweite Analog-Digitalschalter schaltet nur dann auf Logisch~1, wenn die Ausgangsspannung der Differenzierschaltung, welche proportional dem zeitlichen Anstieg des Behälterdruckes ist, den vorbestimmten Grenzwert überschritten hat. Nur wenn an den Ausgängen beider Analog-Digitalschalter Logiqch-I-Spannung vorhanden ist, läßt das U^D-Gatter ein Signal zur Auslösung der Druckentlastungsvorrichtung durch. Das Ausgangssignal des Ti© -Gatters kann dabei zur Triggerung einer monostabi-len Schaltstufe mit nachgeschaltetem Impulsformer benützt werden, welch letzterer einen Rechteckimpuls abgibt, der nach entsprechender Verstärkung zum Auslösen der Löschvorrichtung od.dgl. benützt wird. Der Auslöseimpuls kann z.B. einen Glühdraht durchschmelzen, wodurch ein Ventil geöffnet wird,, über das unter Druck gehaltene Chemikalien als Löschmittel in den Behälter eingeblasen werden. Nach dem gleichen System kann auch ein Löschpulverbehälter zum Bersten gebracht werden.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind der Ausgang und der positive Eingang jedes der beiden Differenzverstärker über einen Widerstand rückgekoppelt. Diese schaltungstechnische Maßnahme bezweckt die Erzeugung einer Hysterese in der Ansprechschwelle des betreffenden Analog-Digitalschalters. Das bedeutet

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daß der Analog-Digitalschalter zwar einschaltet, sobald der Druck eine bestimmte Höhe erreicht hat, daß aber der Druck danach um einen kleinen Betrag unter diese Schwelle absinken muß, damit der Analog-Digitalschalter wieder umschaltet. Man erzielt dadurch eine eindeutige positive Umschaltung, die ein Pendeln um den Umschaltpunkt bei geringfügigen Druckschwankungen ausschließt.

Eine weitere Verbesserung der erfindungsgemäßen Einrichtung ergibt sich dadurch, daß dem Druckfühler ein gegebenenfalls mit diesem zu einer Baueinheit vereinigter Vorverstärker nachgeschaltet ist. Damit wird die Möglichkeit einer langen Kabelverbindung^zwischen dem Meßteil und der übrigen elektronischen Schaltung geschaffen.

Weitere Vorteile ergeben sich erfindungsgemäß dadurch, daß zwischen den Druckfühler und die beiden Schaltglieder ein Tiefpaßfilter eingeschaltet ist. Durch die Tiefpaßfilter werden unerwünschte Frequenzen, insbesondere höhere Frequenzen ausgesiebt und der Ansprechbereich der Einrichtung im erwünschten Sinne weiter eingeengt.

Eine weitere Ausführungsform der Einrichtung nach der Erfindung ist durch eine zusätzliche Schaltungsanordnung zur Bekämpfung thermochemischer Reaktionen gekennzeichnet, welche aus einer an den Ausgang des ersten Schaltgliedes angeschlossenen monostabilen Schaltstufe mit nachgeschaltetem Impulsformer, einer an den Ausgang des zweiten Schaltgliedes angeschlossenen Umkehrstufe und einer bistabilen Schaltstufe mit nachgeschaltetem Leistungsverstärker besteht, wobei der Takteingang der bistabilen Schaltstufe mit dem Ausgang des Impulsformers, der Vorbereitungeeingang der bistabilen Schaltstufe mit dem Ausgang

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der Umkehrstufe verbunden und die Mstabile Schaltstufe über einen Schalter in die Ausgangsposition rückstellbar ist. Diese zusätzliche Schaltungsanordnung ermöglicht die Erfassung und Bekämpfung auch, von thermochemisehen Reaktionen, für die ein .relativ langsamer Druckanstieg charakteristisch ist und die daher unterhalb der Ansprechgrenze des zweiten Schaltgliedes liegen. Die Ausgangspannung der zusätzlichen Schaltung kann beispielsweise zur Betätigung eines Relais benützt werden, welches' die Öffnung von Entlüftungsklappen steuert. Auf diese V/eise kann der Behälter» in dem sich der thermochemische Vorgang abspielt und der dem auftretenden Druck nicht standhalten würde, vor Beschädigung bzw. Zerstörung geschützt werden.

Die Erfindung wird_ nachstehend an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen Pig. 1 ein Diagramm über die Überwachungsgrenzen einer Einrichtung nach der Erfindung, Fig. 2 das Prinzipschaltbild des elektronischen Teiles der Einrichtung, Fig. 3 einen Druckfühler zu der erfindungsgemäßen Einrichtung und Fig. 4 eine abgewandelte Ausführung eines solchen Druckfühlers.

Für die Bekämpfung von Explosionen und sonstigen mit Druckanstieg verbundenen Reaktionen in Großbehältern ist vor allem die Kenntnis des Druckverlaufes dieser Vorgänge erforderlich. In Fig, 1 sind diese zeitlichen Druckverläufe, wie sie auf Grund unterschiedlicher Parameter in geschlossenen Behältern entstehen können, eingezeichnet. Als Ordinate scheint der Behälterdruck Pex in. logarithm!cchen Maßstab und auf der Abszisse die Zeit t, ebenfalls in loga-

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rithmischen Maßstab auf. Die Diagrammfläche ist in Überwachungsbereiche I, II und III unterteilt, welche durch den in Grenzen von O.O5 bis 0,5 atü einstellbaren Auslösedruck und die beiden Druckanstiegswerte grad P_{1 ex} und grad P_2ex ^fes"^fcg^eleS'^fc sind.

Prinzipiell dürfen Druckverläufe, die in den Überwachungsbereich I fallen, keinerlei Auslösefunktionen an der Einrichtung verursachen. Der Überwachungsbereich I ist in zv/ei Gebiete a und b unterteilt, von denen das Gebiet a gegen kleiner werdende Druckgradienten hin durch den grad P₁ mit 0,1 atü/ us begrenzt ist. Diese Abgrenzung resultiert aus der Erkenntnis, daß größere Gradienten als 0,1 atü/ us bei Explosionen mit Sicherheit nicht auftreten können. Treten aber am Eingang der im folgenden näher beschriebenen elektronischen Schaltung der Einrichtung Spannungsformen mit derart großen Gradienten auf, so ist mit Sicherheit anzunehmen, daß diese von Blitzschlägen, atmosphärischen Beeinflussungen oder von Netzeinstreuungen herrühren.

In allen diesen Fällen ist eine Auslösung irgendwelcher Abwehrmaßnahmen an der Einrichtung unerwünscht. In das Diagramm ist eine Kurve A eingezeichnet, die von einem solchen elektronischen Störsignal stammt und im Diagramm einen Druckverlauf simuliert, der tatsächlich im Behälter jedoch nicht vorhanden ist.

Das zweite Gebiet b des überwachungsbereiches I ist jener Druckbereich, innerhalb dessen Betriebsdruckfjchwankungen, welche beispielsweise durch Öffnen oder Schließen von Klappen, Drosseln oder Ventilen bzw. Änderungen des Füllungszustandes oder der Temperatur hervorgerufen werden, normalerweise liegen. Auch solche Druckschwankungen, die beispielsweise der Kurve B ent-

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sprechen, dürfen weder Lösch- oder sonstige Maßnahmen zur Druckentlastung auslösen.

Der Überwachungsbereich II beinhaltet hingegen sämtliche Druckverläufe, welche für Staub- und Gasexplosionen charakteristisch sind. Eingegrenzt wird der Überwachungsbereich II durch die beiden konstanten Druckgradienten ^_1eX und P₂ex ^{und andersei}'^fcs durch den

in den Grenzen von ß,05 .bis 0,5 atü einstellbaren Auslösedruck. Ein für Staub- und Gasexplosionen typischer Kurvenverauf ist durch die Kurve C dargestellt» Alle innerhalb des Bereiches II auftretenden Druckverläufe müssen mit Sicherheit die Löscheinrichtung zur Auslösung bringen. ■

Der Überwachungsbereich III bezeichnet jenes Gebiet, in dem thermochemische Reaktionen^ beispielsweise Selbstentzündung des Behälterinhaltes stattfinden, für welche Vorgänge ein anfänglich langsamer^ flacher Druckanstieg charakteristisch ist. Erst dann kommt es zur Ausbildung einer Explosion und die eigentliche Explosionsdruckwelle überlagert sich dem flachen Druckanstieg. Ein für eine solche thermochemische Reaktion typischer Kurvenverlauf ist durch die Kurve D dargestellt.

Überschreitet der flache Druckanstieg den eingestellten Auslösedruck, so werden über einen gesonderten Kanal Löschvorrichtungen betätigt bzw«, anderweitige Maßnahmen ausgelöst, welche der eventuellen zukünftigen Entstehung der Explosion entgegenwirken» Die Bekämpfungsmaßnahmen richten sich nach der Art der zu schützenden Anlage. Zum Beispiel werden bei Säurebehältern bestimmter Art Wassersprühventile durch elektrische Zündung betätigt oder bei Staubbehältern Lüftungsklappen' elektromechanisch geöffnet. Als Grenzen

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für den Bereich III v/erden der Druckgradient P„ und der in den Grenzen von 0,05 bis 0,5 atü einstellbare Auslösedruck angenommen.

Die Überwachung des Behälterdruckes,, die Klassifizierung der auftretenden Druckänderungen und die anfällige Auslösung von Lösch- oder sonstigen Schutzeinrichtungen erfolgt mittels der in Fig. 2 dargestellten elektronischen Schaltungsanordnung. Den Eingang dieser Schaltung bildet ein Druckgeber 1, der nicht nur auf Druckänderungen sondern auch auf den absoluten Wert des Druckes anspricht. Er kann ein aktiver oder passiver Geber sein, das heißt er kann selbst eine Spannung erzeugen, wie z.B. ein Quarzdruckgeber oder er ist von einer eigenen Stromquelle gespeist, wie z.B. eine Dehnmeßstreifenbrücke. Der Druckgeber 1 ist an dem zu überwachenden, nicht dargestellten Druckbehälter angebracht und unmittelbar dem Behälterinnendruck ausgesetzt. Je nach Art und Größe des Behälters können ein oder mehrere Druckgeber 1 vorhanden sein.

Dem Druckgeber 1 ist ein Vorverstärker 2 nachgeschaltet, der entweder mit dem Druckgeber 1 zu einer Baueinheit verbunden oder in unmittelbarer Nähe des Druckgebers 1 angeordnet ist, um die Möglichkeit einer langen Kabelverbindung zu den nachfolgenden Teilen der Schaltung zu schaffen.

Dem Vorverstärker 2 folgt ein Tiefpaßfilter 3, welches elektrische Störsignale nach Art der Kurve A in Jig. 1, welche eine Fehlauslösung der Einrichtung ve Ursachen könnten, unterdrückt.

Dem Tiefpaßfilter 3 ist ein weiterer Verstärker 4 nachgeschaltet, dessen Ausgangssignal dem des Druckgebers 1 propirtional ist. Nach dem Verstärker 4 ver-

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zweigt sich, die Schaltung in zwei Äste, von denen der eine von einer Differenzierschaltung 5 mit über einen Verstärker 6 nachgeschaltetem Analog-Digitalschalter 7 und der andere von einem weiteren Analog-Digitalschalter 8 gebildet ist.

Die nur durch Symbole bezeichnete Differenzierschaltung 5 umfaßt einen Kondensator 9, dem ein Operationsverstärker 10 nachgeschaltet ist, dessen Ausgang und Eingang über einen Widerstand 11 rückgekoppelt sind. Die am Ausgang der Differenzierschaltung 5 vorhandene Spannung ist proportional dem Anstieg des vom Druckgeber 1 gemessenen Bohälterdruckes mit der Zeit, also dem Wert dp/dt. Das im Verstärker 6 verstärkte Ausgangssignal der Differenzierschaltung 5 gelangt über einen Eingangswiderstand 12 an den positiven Eingang eines Differenzverstärkers 12, dessen Ausgang mit dem positiven Verstärkereingang über einen Rückkoppelungswiderstand 14 verbunden ist. Der negative Eingang des Differenzverstärkers 13 ist über einen Eingangswiderstand 15 an einen Spannungsregler 16 angeschlossen, der von einer Reverenzspannung U_ref gespeist ist. Der Differenzverstärker 13 bildet zusammen mit den Widerständen 12, H und den erstgenannten Analog-Digitalschalter 7.

Der zweite Analog-Digitalschalter 8 besitzt einen mit dem Schalter 7 übereinstimmenden Aufbau und die vom Verstärker 4 abgegebene, durckabhängige Spannung gelangt über den Eingangswiderstand 17 an den positiven Eingang des zum Analog-Digitalschalter 8 gehörigen Differenzverstärkers 18, dessen Ausgang mit dem positiven Eingang über einen Widerstand 19

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rückgekoppelt ist. Der negative Eingang auch des Differenzverstärkers 18 ist über einen Eingangawiderstand 20 an einen Spannungeregler 21 angeschlossen, welcher ebenfalls an der Referenzspannung

Die Ausgänge der beiden Analog-Digitalschalter

7 und 8 sind je mit einem Eingang eines UND-Gatters 22 verbunden, dem in Hintereinanderschaltung eine monostabile Schaltstufe 23» ein Impulsformer 24, ein Vorverstärker 25 und schließlich ein Leistungsverstärker 26 folgen. Der Ausgang 27 des Leistungsverstärkers 26 führt zu der nicht dargestellten, als Lösch-, Kühl- oder Entlüftungsvorrichtung ausgebildeten Druckentlastungseinrichtung.

Der bisher beschriebene Teil der Schaltungeanordnung dient zur Erkennung der in den Uberwachungsbereich II fallenden gefährlichen Druckverläufe explosiver Art und zur Auslösung entsprechender linterdrückungsmaßnahmen. Die Abgrenzung des Gebietes II erfolgt durch entsprechende Einstellung der Ansprechschwelle dez- Analog-Digitalschalter 7 und 0 mit Hilfe der Spannungsregler 16 und 21. Wenn nun die vom Verstärker 4 abgegebene, druckproportionale Spannung über den am Analoß-Digitalschalter eingestellten Ansprechwert ansteigt, schaltet der Analog-Dißitalschalter 8, dessen Ausgang normalerweise auf Logisch 0 Spannung liegt, auf Logisch 1 um. In übereinstimmender Weise schaltet auch der Analog-Digitalschalter 7, dessen Ausgang normalerweise auf Logisch ü ,Spannung liegt, auf Logisch 1 um, wenn die vom Verstärker 6 gelieferte, dem Druckanstieg je Zeiteinheit proportionale Spannung den einge-

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stellten Ansprechwert übersteigt. Am Ausgang des UND-Gatters 22 entsteht also nur dann ein Signal, wenn beide Analog-Digitalschalter 7 und 8 gleichzeitig Logisch 1 ausgeben, d.h. also, wenn im Behälter zugleich die vorbestimmten Grenzwerte für den Druck und den Druckanstieg überschritten werden und somit das Kriterium des Vorliegens eines explosiven Vorganges erfüllt ist.

Das Ausgangssignal des UND-Gatters 22 triggert die monostabile Schaltstufe .23, deren Ausgangsimpuls in der nachfolgenden Impulsformerstufe 24 zu einem Rechteckimpuls geformt wird₀ Die Breite dieses Rechteckimpulses kann in an sich bekannter Weise am Impuls·= former 24 eingestellt werden. Der in den Verstärkern 25 und 26 verstärkte Rechteckimpuls weist genügend Leistung auf, um die an den Ausgang 27.der Schaltung angeschlossenen Löscheinrichtung in Tätigkeit zu setzen.

Zur Erfassung gefährlicher thermochemischer Reaktionen innerhalb des Überwachungsbereiches III ist eine zusätzliche Schaltung vorgesehen«, Diese besteht aus einer an den Ausgang des Analog-Digitalschalters 8 angeschlossenen monostabilen Schaltstufe 28 mit nachgeschaltetem Impulsformer 29, einer an den Ausgang des Analog-Digitalschalters 7 angeschlossenen Umkehrstufe 30 und einer bistabilen Schaltstufe miτ nachgeschaltetem Leistungsverstärker 32, dessen Ausgang mit 33 bezeichnet ist. Der Ausgang des Impulsformers 29 ist mit dem Takteingang der bistabilen Schaltstufe 31 und der Ausgang der Umkehrstufe 30 mit dem Vorbereitungseingang der bistabilen Schaltstufe 31 verbunden. Die bistabile Schaltstuf© 31

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isb außerdem über einen Schalter 34 in die Ausgangsposition rückstellbar.

Die Funktion dieses zusätzlichen Schaltungsteiles ist nun folgende. Wenn der eingestellte Ansprechdruck (untere Grenze des überwachungsbereiches III) überschritten ist, steuert das am Ausgang des Analog-Digitalschalters 8 entstandene Logisch 1 Signal die monostabile Schaltstufe 28 an. Der dabei vom Impulsformer 29 abgegebene Rechteckimpuls gelangt an die bistabile Schaltstufe 31. Diese ist aber gesperrt, wenn am Ausgang des Analog-Digitalschalters 7 ein logisch 1 Signal vorhanden ist, welches die Überschreitung des vorbestimmten Grenzwertes für den zeitlichen Druckanstieg kennzeichnet. Steigt der Druck im Behälter jedoch nur langsam an, was dem Druckverlauf einer thermochemischen Reaktion entsprechend der Kurve D in Fig. 1 entspricht, so ist am Ausgang des Analog-Digitalschaltera 7 ein Logisch 0 Signal vorhanden, sodai3 der vom Impulsformer 29 kommende Rechteckimpuls die bistabile Schaltstufe 31 umsteuert. Das über den Leistungsverstärker 52 entsprechend hoch verstärkte Ausgangssignal der bistabilen Schaltstufe 31 löst sodann die am Ausgang 33 angeschlossene Sicherheitseinrichtung aus. Dies ist beispielsweise ein Relais, welches die Öffnung von Entlüftungsklappen am Behälter steuert. Der Behälter wird somit auch vor Beschädigung oder Zerstörung durch thermochemische Reaktionen wirksam geschützt.

Um eine einwandfreie Punktion der gesamten Einrichtung sicherzustellen, ist eine sorgfältige Kalibrierung ihrer Fühl- und Steuerelemente er-

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forderlich. Dies gilt insbesondere für den die Druckmeßwerte liefernden Druckgeber 1, dessen Empfindlichkeit und Funktionstüchtigkeit jederzeit überprüfbar sein muß.

Aus Pig. 3 ist eine der möglichen Anordnungen des Druckgebers ersichtlich, die eine Überprüfung der Meßtüchtigkeit des Gerätes jederzeit zuläßt. Der Druckgeber 1 ist dabei über einen in einem Verbindungsstück 36 angeordneten Absperrhahn 39 mit dem zu überwachenden Großbehältern 37 verbunden. In das Verbindungsstück 36 mündet zwischen Absperrhahn 39 und Druckgeber 1 ein Rohrstutzen 40, über welchen der Druckgeber 1 nach Abschließen des Hahnes 39 mit einem Referenzdruck beaufschlagt werden kann. Der Referenzdruck wird einer nicht dargestellten Vorrichtung, die aus einer Druckflasche und einem Druckminderventil besteht, entnommen. Die Reduzierdüsen dieser Referenzdruck-Erzeugungsanlage sind so einstellbar, daß sich sowohl typische Druckverläufe von Staub- bzw. Gasexplosionen als auch thermochemische Reaktionen nachbilden lassen. Nach erfolgter Prüfung wird der Rohrstutzen 40 für den Referenzdruckanschluß verschlossen und der Absperrhahn 39 geöffnet, so daß der Druckgeber 1 wieder mit dem zu überwachenden Großbehälter 37 in Verbindung steht.

Eine weitere, aus Fig. 4 ersichtliche Möglichkeit zur Überprüfung der Funktionstüchtigkeit der Überwachungsanlage kann durch Beaufschlagung der Gebermembran-Innenseite mittels Unterdruckes erreicht werden.

In diesem Fall kann der Geber 1, dessen Gehäuse auch den Vorverstärker 35 enthält, auch während der Prüfung ία it dem zu überwachenden Behälter 37 in Ver-

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bindung bleiben; ein Absperrhahn ist daher nicht erforderlich. Am Geber 1 selbst ist ein Rohrstutzen 41 vorhanden, über welchen man die Rückseite der Gebermembran 38 mit Unterdruck beaufschlagen kann« Der Unterdruck wird ebenfalls einer nicht dargestellten Funktionsprüfeinheit, welche mittels einer Schlauchleitung an dem zu prüfenden Geber angeschlossen wird, entnommen. Die Größe bzw. der seitliche Yerlauf des Unterdruckes ist so eingestellt, daß er an dem als Anschlußstecker 42 ausgebildeten Geberausgang dasselbe Signal wie eine Gasexplosion bzw. eine thermochemische Reaktion hervorruft. Die Befestigung des Gebers 1 an der Wand des Großbehälters 37 erfolgt vorteilhafterweise mittels einer in eine Gewindebohrung der Behälterwand eingreifenden Spannschraube 43, die einen stirnseitigen Plansch 44 des Geberge häuses gegen eine in die Aufnahmebohrung des'Großbehälters 37 eingelegte Ringdichtung 45 drückt.

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Claims

Patentansprüche-;

1. Einrichtung zur Bekämpfung von mit unzulässigem Druckanstieg verbundenen Reaktionen in Großbehältern mit explosivem oder therrnochemisch reaktivem Inhalt, mit wenigstens einem mit dem Behälterdruck beaufschlagten Druckfühler und einer von diesem gesteuerten Druckentlastungsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß dem Druckfühler (1) zwei Schaltglieder (8; 5γΐ) parallel nachgeschaltet sind, von denen das erste (8) bei Überschreiten einer einen vorbestimmten » Druckwert kennzeichnenden Eingangsspannung und das zweite.(5-7) bei Überschreiten einer einen vorbestimmten Druckanstieg je Zeiteinheit kennzeichnenden Eingangsspannung ein Ausgangssignal abgibt, und daß die Ausgänge der Schaltglieder (8; 5/-7) je mit einem Eingang eines UND-Gatters (22JP verbunden sind, über das die Druckentlastungsvorrichtung auslösbar ist.

2, Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Schaltglied ein Analog-Digitalschalter (8) und das zweite Schältglied eine Differenzierschaltung (5) mit über einen Verstärker (6) nachschalte tem Analog-Digitalschalter (7) ist, wobei jeder der beiden Analog-Digitalschalter (7;8) aus einem Differenzverstärker (13;18) besteht, dessen negativer Eingang über einen Widerstand (15;2O) an einen von einer Referenzspannung gespeisten Spanrungsregler (16; 21.) angeschlossen ist. 5. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang und der positive Eingang jedes der beiden Differenzverstärker (13;18) über einen Widerstand (14;19) rückgekoppelt :sind.

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Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß dem Druckfühler (1) ein gegebenenfalls mit diesem zu einer Baueinheit vereinigter Vorverstärker (2) nachgeschaltet ist. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4_t dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Druckfühler (1) und die beiden Schaltglieder (8; 5-7) ein Tiefpaßfilter (3) eingeschaltet ist. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5» gekennzeichnet durch eine zusätzliche Schaltungsanordnung zur Bekämpfung thermochemischer Reaktionen, die aus einer an den Ausgang des ersten Schaltgliedes (8) angeschlossenen monostabilen Schaltstufe (28) mit nachgeschaltetem Impulsformer (29), einer an den Ausgang des zweiten Schaltgliedes (5-7) angeschlossenen Umkehrstufe (30) und einer bistabilen Schaltstufe .(31) mit nachgeschaltetem Leistungsverstärker (32) besteht wobei der Takteingang der bistabilen Schaltstufe (31) mit; dem Ausgang des Impulsformers (29) eier Vorbereitungseingang der bistabilen Schalt· stufe (31) mit dem Ausgang der Umkehrstufe (30) verbunden und die bistabile Schaltstufe (31) über einen Schalter (34) in die Ausgangsposition rückstell oar ist.

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