爆震火焰防止装置的制作方法

专利名称：：爆震火焰防止装置的制作方法爆震火焰防止装置本发明涉及防止各种爆炸，包括爆燃、稳定爆震和非稳定(或者超速(overdriven))爆震的爆震火焰防止装置。火焰防止装置是允许流动，而防止火焰在气体管道和相关设备中传播的装置。火焰防止装置大致分为两种主要类型爆燃防止装置和爆震防止装置。根据燃烧机理，气体爆炸的特征主要在于两种类型*爆燃一其中通过将氧气补充到在未燃烧气体中以亚音速传播的爆震锋控制燃烧速率。传播机理是传热效应。在爆燃中，燃烧反应强烈依赖于能量释放区域中的热量和质量扩散。*爆震一其中燃烧被与在反应物中以超音速传播的冲击波相关的压力和温度引发。传播归因于压缩效应(由在传播锋前面的未反应气体的冲击压縮性加热导致的)。爆震产生高压并通常远比爆燃更具破坏性。爆震还可以再分为两类1.稳定爆震，其发生在爆震在受限系统内进行，而速度和压力特性没有显著变化时；以及2.不稳定爆震，其发生在燃烧过程从爆燃转变到稳定爆震的过程中。转变发生在受限空间区域中，在此燃烧波的速度不是恒定的，并且爆炸压力显著高于在稳定爆震中的爆炸压力。因此，根据危害和用途，有三种不同类型的火焰防止装置1.爆燃火焰防止装置被设计并测试用于阻止爆燃；2.稳定爆震防止装置被设计并测试用于阻止稳定爆震和爆燃；3.爆震火焰防止装置被设计并测试用于阻止爆燃、稳定爆震和不稳定(超速)爆震。由于爆震波的这些高压力和速度，用于使爆燃熄灭的设备将不适于减弱冲击波，所述冲击波的控制需要特殊的设备。本发明适用于爆震防止装置。在不利的运行环境中，防止装置需要具有坚固的构造以经得起爆震冲击波的机械作用，同时使火焰熄灭。常规的爆震火焰防止装置通常包含多孔介质，其典型为独立的平行通道的矩阵(matrix),所述多孔介质吸收冲击波的能量，并从火焰中除热。这样的装置典型地使用多孔性的单一介质，从而导致大而重并且昂贵的防止装置，并且引起对气流的较高阻力。为了让火焰防止装置实现其预期功能，使可燃性气体混合物通过多孔介质是常规的，所述多孔介质是根据下列目的选择的1.为了防止火焰从装置的未受保护侧传播到受保护侧一对爆燃和爆震装置二者而言。2.为了将在正常运行过程的条件(即，跨过装置的低压降)下流动的阻力降至最低一对爆燃和爆震装置二者而言。3.为了减弱与爆震相关的冲击波一对爆震装置而言。在本领域中可获得的现有爆震防止装置通常使用多孔介质的单一形体以满足上述所有三个目的。大多数装置使用由这种多孔介质构建的防止元件，所述防止元件容纳于由扩大部分和縮小部分构成的管道系统的一部分中。对于扩大部分和縮小部分，主要原因是减小在正常运行过程中经由所述元件流动的阻力，并且在发生事故的情况下通过冲击波稀薄化使爆震波变弱。常规的是设计其中元件直径与管道直径的比率在2至4的范围内的防止装置，而大多数装置具有约2的比率。如上所述，在本领域中可获得的大多数装置具有由单一类型的多孔介质构建的元件。在这些装置的大部分中，这种介质称为"起褶带(crimpedribbon",其是通过将扁平金属箔的层成螺旋形巻绕(winding)在起褶的箔层之间形成的。起褶带元件在流动方向上包含许多非连接通道，其中每条通道的横截面大体上是三角形。三角形孔的特征尺寸(胞格尺寸)根据气流的组成和系统性质，特别是压力和温度而变化。典型地，胞格尺寸是通过在爆炸条件下测试来确定的，并具有与用于气体混合物的最大试验安全间隙(MESG)相同或更小的数量级。在实践中，特征横向尺寸或者胞格尺寸不超过0.5mm。为了某一特定的任务而指定防止装置的目的，根据它们的MESG将气体分组是合宜的。例如，将在EN12874:2001中爆燃和爆震测试所确定的气体组与公称MESG值一起列于表1中。表l:用于爆燃和爆震测试的气体/空气混合物的规格<table>complextableseeoriginaldocumentpage81</column></row><table>除起褶带以外，使用了许多种其它形式的材料来减弱爆震并防止火焰通过。这些材料的一些实例包括1.填料床(例如，金属球、陶瓷球、砂/石块床)2.金属丝网(例如，编织网或者针织网填料)3.板(例如，平行板)4.棒和圆柱体5.烧结金属6.泡沫(例如，网状金属泡沫)7.多孔金属网(例如处于筒状形式)8.穿孔板9.液压(液封防止装置)(例如，水灭火装置)爆燃和爆震防止装置还具有用于根据它们将完成的任务将它们分类的其它特征1.在线或者线终端爆燃防止装置可以被设计成适合在线或者线终端用途，而爆震防止装置一直是在线装置。2.持久燃烧防止装置可以被设计成在管道系统中的火焰变得稳定的条件下运行。所述装置必须被设计成防止火焰逆燃到受保护侧，并且根据可以防止这种逆燃的时长，将所述装置(unit)分为短时间燃烧的或持久燃烧的。3.装置可以是单向或者双向的。在前者的情况下，仔细地装配该装置以确保它在发生事故的情况下适当地运行是重要的。存在与这些现有技术的爆震和爆燃防止装置的设计相关的各种问题。例如，目前的设计对确定孔径的MESG的重要性的依赖与将单一介质体用于防止装置元件的实践结合，产生高压损耗以及大而重，随之具有高成本的防止装置。此外，起褶带元件优选用作多孔介质的基底(basis)将所述元件限制为圆形，这未必总是适宜的，特别是在预体积(preiolume)的应用(例如在真空泵等中)中装配这些装置的时候。爆燃到爆震转变(DDT)的预测并不顺从于精确的科学分析。像气体组成和系统性质一样，DDT的开始可以被诸如管道几何形状、存在对管道系统的侵扰(例如垫圈、仪器等)的因素以及其它因素，如表面粗糙度和(例如，来自冷凝的)液体的存在所触发。还有一些轶事般证据，即在某些情形下，被设计用于阻止快速爆燃或者稳定爆震的装置可以允许缓慢的爆燃经由多孔介质传播。这些因素引起了潜在的安全焦虑，即适于不稳定爆震的装置的大尺寸和高成本导致优先指定更轻并且更便宜的爆燃防止装置。尽管这些装置被指定具有有限的起动(run-up)距离(即潜在的点火源和防止装置之间的距离)，即对碳氢系统为L/D二50，并且对第I工C(氢气)组系统为L/D二30(其中L是起动距离，并且D是防止装置的公称孔径)，但是通常不易得到所述装置用于维护目的。还有工艺条件和/或布局的变化可能使装置无效的危险，并且存在这些装置误用的客观风险。本发明的各方面寻求克服或者减少上述问题的一个或者多个。在美国专利申请2003/0044740中公开的爆震火焰防止装置包含具有圆柱形金属丝网筛壁的筒状灭火元件，所述金属丝网筛壁包含特别的填充介质。通过使其冲击筒的固体圆顶端并偏转到围绕所述筒的侧室而吸收冲击波。这需要具有显著大于相关的气体管道的横截面的构造。而且，冲击波从固体表面的反射可能是有问题的。已经有几个阻遏气管中的爆震的提议，包括用多孔性吸音材料将管壁衬里。一个实例是EvansM.W.，GivenF.L和RichesonW.E.的文章，"EffectsofAttenuatingMaterialsonDetonationInductionDistancesinGases",J.App.Phys.26(9)，1111-1113(1955)。在美国专利4，975，098(Lee和Strehlow)中公开了其它提议。提供了用于管道的低压降爆震防止装置的配置(arrangement)，其中管壁衬有吸音材料，例如多孔性材料或者金属丝网。备选地，多条轴向延伸的通道被安置在所述管道内，每条通道的壁衬有吸音材料。将可吸收部分安置在两个火焰防止装置之间并其隔开。可吸收部分的长度是管径的多倍，典型为六倍。在实践中发现，由于吸音材料或者金属丝网所起的作用，所述配置限于200毫巴的初始系统压力。从其作者之一是US4，975，098的发明人的文章"TheFailureMechanismofGaseousDetonations:ExperimentsinPorousWallTubes，，，RadulescuM.I.禾口LeeJ.H.S.，CowZwstio"s/Jv^7awe131:29-46(2002)中，清楚的是这些多孔壁结构只能在较低的初始压力(在2.2和42kPa之间)下使用。在下列文章中公开了高达50.7kPa的初始压力范围"Experimentalstudyofgaseousdetonationpropagationoveracousticallyabsorbingwalls",GuoC.，ThomasG.，LiJ.，禾口ZhangD.，5TocA11:353-359(2002)。Evans等(1955)只发现，由于吸音壁材料延迟了爆震的开始。实际上，试验表明爆震波的再加强或者再引发过程发生在管道中的有吸音壁的部分的下游，包括在离吸音部分的出口一定距离处的超速爆震的开始。本发明的方面寻求提供一种改进的防止配置，所述防止配置将减弱与爆震或者DDT事故相关的冲击波的功能与使火焰/爆燃熄灭的功能分开。本发明的其它方面寻求提供一种爆震火焰防止装置，所述爆震火焰防止装置可以在较高的初始压力下运行并可以经得起高的爆震压力和速度。本发明另外的方面寻求提供一种爆震火焰防止装置，所述爆震火焰防止装置基比特别是具有更大公称管径的现有防止装置短很多。本发明的方面寻求提供一种爆震火焰防止装置，所述爆震火焰防止装置不需要扩大部分，即直径比将其设置在其中的管道的其余部分更大的部分。根据本发明的第一方面，提供一种爆震火焰防止装置，其包含至少一个爆震防止元件和至少一个串联设置的爆燃防止元件，所述爆震防止元件包含多条大体上平行的通道，其特征在于，所述通道没有互连，且每条通道具有等于或大于O.95mm的特征横向尺寸。所述特征横向尺寸可以是例如穿过管的通道的横截面尺寸。它可以是等效的圆直径或者水力直径或者孔尺寸。所述防止装置的优点在于，其用来隔离气体中的爆震，并从焰锋有效地除热。优选地，至少每条通道的内壁基本上是平滑的。据认为壁的平滑性将对气体导致更小的压縮效应(即具有更小的能量密度)，因此提高减弱性能。另一方面，由多孔壁引起的严重预压縮的气体更易受到爆震的再引发。最近的作品"HydraulicResistanceasaMechanismforDeflagration-to-DetonationTransition，，，BrailovskyI.禾口SivashinskyG.I.6b/zZ^stj'朋朋t/^7s历e122:492-499(2000)表明通过多孔矩阵或者粗糙管所施加的水力阻力可能触发DDT。在优选的配置中，爆震防止元件的长度充分大于爆燃防止元件的长度。在优选的配置中，所述因子至少是2，并且在一些优选的配置中，所述因子至少是10。通常，可以将爆震防止元件的长度调节至对于爆燃防止元件长度最优的尺寸。由于爆燃元件的较小长度，尽管其孔更小，但是它不产生高压降。由于类似的原因，在包含设置在两个爆震防止元件之间的爆燃防止元件的防止装置中获得有利的配置。这样的防止装置具有在单个装置中提供紧凑、通用的防止装置的特别的优点，从而可以用于不同气体的不同应用中。因为它可以被大量制造而获益于规模经济节约性，因此它还可以在许多场合被指定，即使其性能比所需更高也是如此，因为它提供了额外的安全因数。根据本发明的第二方面，提供一种爆震火焰防止装置，其包含至少一个爆震防止元件和至少一个串联设置的爆燃防止元件，所述爆震防止元件包含多条大体上平行的通道，其特征在于，所述通道的壁是无孔，并且每条通道具有等于或大于0.95mm的特征横向尺寸。这些无孔壁是实心的，并且是不透气的。根据本发明的第三方面，提供一种爆震火焰防止装置，其包含至少一个爆震防止元件和至少一个串联设置的爆燃防止元件，所述爆震防止元件包含多条大体上平行的通道，其特征在于，所述通道的壁具有声音反射材料且每条通道具有等于或大于O.95mm的特征横向尺寸。根据本发明的第四方面，提供包含多条大体上平行的通道的爆震防止装置，其特征在于，所述通道没有互连，且每条通道具有等于或大于O.95匪的特征横向尺寸。这种防止装置适用于在其中己经安装爆燃防止装置元件的情形下的改进。根据本发明的第五方面，提供一种抑制在气体中的爆震的方法，所述方法包括安置至少一个爆燃防止元件和包含多个大体上平行的通道的至少一个爆震防止元件，其特征在于，每个通道具有在MESG和s(或者s/兀)之间的特征横向尺寸，其中"s"是气体的爆震胞格宽度(detonationcellwidth)。所述气体通常是各种气体的混合物。优选地，所述特征横向尺寸是s/(4兀)。总体而言，所述值应该是s/兀，但是对H2是s/2。此处所用的s/(4兀)值是由于安全因数，并允许研制更短的爆震防止元件，从而降低所述装置的总尺寸和重量。在优选实施方案中的爆震防止元件的长度至少是爆燃防止元件的长度的10倍，特别是在爆燃防止元件具有烧结网纱层压材料时。然而，可以使用相似长度的爆震防止元件，但是其至少是爆燃防止元件的长度的两倍，特别是在爆燃防止元件由起褶带组成时。在一个优选的实施方案中，将一些或者全部元件安置在管道的径向放大部分中。这种配置降低管道中的压降。在另一实施方案中，所有的组件被安置在具有与相邻管道相同的直径的部分管道中。这样的配置可以节省管道周围的空间，避免在管道中引入弯管的需要，并便于在适合的情形下改进。现在将参照附图仅通过实施例来描述本发明的优选实施方案，其中图l是根据本发明的第一实施方案的防止装置的示意侧视图2是第一防止装置组件(即爆震防止元件)的一部分的横截面图3是第二防止装置组件(即爆燃防止元件)的一部分的横截面图4一7分别是本发明的第二、第三、第四和第五实施方案的示意截面侧视图图8是根据本发明的第六实施方案的防止装置的侧截面图9a是图8的防止装置的主截面的左侧端视图，显示了其第一组件；图9b是图8的防止装置的主截面的侧截面图9c是图8的防止装置的主截面的右侧端视图，显示了其第二组件；以及图10是根据本发明的第七实施方案的防止装置的侧截面图。参照附图，图i显示了根据第一实施方案的爆震火焰防止装置10。所述防止装置串联连接在具有直径"d"的气体管道ll的相邻长度(length)之间。所述防止装置位于直径D典型为"d"的两倍的管道的加宽部分17。通过轴长为b并且限定相对轴向的角度的各个锥形部分27将所述部分17连接到管道的各个相邻长度上。等于90。的角度对应管道壁中的垂直阶梯。所述防止装置包含第一组件12，所述第一组件12包含非连接的管状通道14的矩阵。这些通道15的横截面示于图2中。在本实施例中，所述通道14被显示为将横截面镶嵌成小方格。管的阵列孔大于在常规火焰防止装置中使用的孔。第一组件的长度"f"是约10cm。组件12用来使与沿着管道11传播的爆震相关的冲击波衰减。位于由箭头18所示的气流方向的紧接组件12的下游的是第二组件23。所述组件23的多孔介质24可以采用如图3所示的曲折连接通道或者非连接通道的矩阵的形状。这些孔的有效直径典型地在O.IO—O.15腿的范围中，并可以与在爆燃防止元件中使用的那些相似。第二组件的长度l典型地是6mm;注意，图l不是按比例画出。组件23用来熄灭从组件12传播的火焰。组件12、23的组合长度可以对照相应的单个常规组件(用于既防止爆震又防止爆燃)的长度8—10cm，通常约为10cm。因此，所述组件12长于或者相似于相应的常规组件，但是组件23短得多。当设计特定的防止装置10时，选择管15的特征横向尺寸"a"(对应于圆管的直径)，使得爆震不能通过所述管15传播。这依赖于多种因素，包括管道ll中的气体系统的性质、气体速度和气体压力，并且还应该包括安全裕度。对于在大气压下的化学计量的燃料-空气混合物，存在爆炸混合物的最小横向爆震胞格尺寸"s"，参看表2。对于圆管，低于其而使暴震不能在管中传播的管径典型地在s除以2和s除以兀之间。理论上，单头自旋爆震的开始是极限条件，且这对应于具有与半爆震胞格宽度s/2对应的管径的情形。在实践中，值"a"可以在MESG和s(或者s/2)之间的范围中选择，但是进行优化。在空气中的四种典型气体的一些数据示于表2中，其中气体是以关于减弱冲击波的难度增加的顺序排列的。对于每一种在空气中的气体，尺寸"a"的一个实例示于表2中。尺寸"a"是主要参数，并且具有上限s。"f"依赖于"a"。表2(所有尺寸以毫米为单位)<table>complextableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>组件12的长度"f"应该足够大以在多孔介质23之前驱散冲击波。对于每种气体，"f"的一个实例示于表2中。对于更小的"a"值，需要更短的长度"f"来减弱冲击波。原则上，长度"f"的值不依赖于防止装置的尺寸(由管连接的公称管径"d"表示)。因此，对于更大的防止装置，新设计的总尺寸将比常规装置更小，因为这些的长度随着"d"增加而趋向于增加。根据管道的直径"d"，在表2中给出锥形部分27的长度"b"以及部分27的较宽端和第二组件23的中心线之间的距离"c"的实例。在优选的实施方案中，管15具有在0.05至0.75腿，最优选O.IO至O.25誦的范围中的壁厚。上述尺寸只是基于各种假设例如气体管道ll具有在5cm至15cm的范围内的直径以及火焰速度以500800m/s离开多孔介质，给出了大致的指标。.由于在边界层的外缘的燃烧区中的气体速度(viscosity)的不确定性，各种尺寸以及特别是衰减长度"f"应该通过试验确定。在实际的应用中，尺寸"a"和"f"应该被优化以增加灭火效率并且使装置更紧凑。在气体是在空气中的乙烯时的一个实例具有下列特征a=5mmf=240mm壁厚=0.0762腿组件23是烧结网纱层压材料或者起褶金属带。用于空气中的乙烯的另一个实例具有下列特征a二2腿f=80mm组件23是烧结网纱层压材料或者起褶金属带。在防止装置10的使用中，在箭头18的方向上传播的爆震产生的压力或者冲击波遭遇第一组件12。考虑到上述参数，这防止爆震到达第二组件23。只有爆燃反应锋到达第二组件23，并在介质中熄灭。根据本发明的防止装置可以被用于气体一空气和气体一氧气混合物。上述防止装置具有多个优点。首先，跨过复合系统的流动阻力小于包含多孔介质的常规爆震火焰防止装置的流动阻力。这基于无需受到对爆震的MESG标准的依赖性的限制的实现结果。因此，具有跨过装置的更小压降。乍看，这种更宽孔的使用看起来是不直观(counter-intuitive)的，但是确实被爆震物理学支持。结果，防止装置10具有一定程度的设计自由度，即因为存在更小的被补偿的压降，并且爆震波可以被组件12减弱，所以可以减小部分17的直径D。另一个优点在于复合介质的重量和成本比在常规防止装置中通常所用的更小。在大的系统上，这具有在高位置安装的显著优点。试验表明，与美国专利4,975，098(Lee和Strehlow)中所公开的防止装置相比，根据本发明的上述防止装置可以在高很多的初始压力下运行(例如高达l.6巴)。支持Lee和Strehlow的专利中所描述的发明的理论基础并不清晰。在该专利的一个实施方案中，他们描述了一种构造，其中"可以将吸收剂设置在有多孔壁的管束配置中，所述管束配置被插入管中使得管的轴平行于管的中心"。在该配置中，据认为通道壁的多孔性允许气体流动穿过相邻通道的壁，从而改变爆震的动力学，包括相邻的通道之间的爆震相互作用。另一方面，因为根据本发明的实施方案的通道壁不具有在通道之间的连接，所以防止了这种连接。此外，优选实施方案的通道壁基本上是平滑的，并且据认为通道中的气体被压縮得较少(即具有更小的能量密度)，因此更不易受爆震的再引发。在其发明的另一个实施方案中，Lee和Strehlow描述了其中管壁衬有吸音材料的配置。所述壁是不可渗透的，因此上述机理不能适用于这种情况。他们的发明的该实施方案可能依赖的机理是在吸音材料中或者通过吸音材料减弱横向波。但是，在根据Radulescu和Lee(2002)的最新作品中，"横向波对爆震的传播机理的重要作用的结论性证据仍然缺乏"。该论文还指出，对于具有均匀的蜂窝结构以及更弱的横向波的系统，在爆震传播机理中爆震横向波并没有起到重要作用，即，在气体爆震的失效机理中横向波的减弱并不总是起到重要作用。更显著且更重要的是，包括Lee的作品的试验表明，由吸音多孔壁所导致的爆震波的迅速减弱受限于较低的初始压力。另一方面，在更高的初始压力下，有多孔壁的管可能导致高得多的水力阻力和对气体更严重的预压縮效应。再引发爆震的长度随着初始压力的增加而减小。此外，Lee和Strehlow所需的距离2D在本发明的实施方案中是不允许的，因为该距离将导致在离开衰减部分时再产生爆震，且初始的C-J爆震速度将恢复。可以对前述配置进行各种修改。组件12内的管或通道的横截面可以具有任何适宜的形状，特别是精确或者近似的三角形、正方形、矩形、平行四边形、蜂窝、其它多边形、圆形或者其它弯曲的外形。除起褶带或者烧结网纱层压材料以外，组件23内的通道可以是针织网、闭合管、填充介质的任意填充颗粒、其间具有通道的固体棒元件、或者其间具有狭缝的平行板元件的通道。金属泡沫构件可以用于提供另外的传热表面以应付爆燃。由于只要求组件12减弱冲击波和使爆震熄灭，所以它可以由除钢以外的材料制成，其设计必须能够经得起由冲击波导致的径向压縮负荷。备选的材料可以包括其它金属和合金、碳和其它复合材料、聚合物和其它塑料、玻璃以及陶瓷。这能够节省重量和成本，特别是在这是两个组件中的较大者时。这些材料是以实心壁形式被安置的，但是所述表面可以用各种形式的涂层来处理以得到对化学侵蚀的抵抗力，并且经得起由冲击波所导致的机械负荷，且还得到最佳的表面状态。另外，可以使用下列生产方法中的任何一种形成所述组件制造(例如成型、焊接、压制、挤出)、浇铸(casting)或者模塑。在爆震防止组件12的备选或者另外的变型中，爆震防止元件可以由每个具有相同或不同的孔的两个或更多个部分形成，并且一些或者所有通道可以倾斜于防止装置的中心纵轴。此外，单个部分内的孔的尺寸和/或形状可以基于例如组件表面上的指定分布而变化。为了保护组件12的前部免受冲击波的直接冲击所致的损坏，它可以配置有起褶金属带的薄件、穿孔板、线栅或金属丝网。已经测试了四个原型的公称管径为50mm的不稳定爆震防止装置。这些原型装置是具有不同的元件组合的不同构造的装置，其中爆震减弱元件具有不同的孔和衰减长度(蜂窝芯的)。总体上，测试结果证实，爆震波被爆震防止元件有效地减弱了，并确实变成爆燃。使用不稳定爆震防止装置的欧洲标准EN12874:2001的试验规程的体制，对于气体组IIB3(6.5%乙烯和空气)，分别在1.25巴和L4巴的初始压力下，成功测试了双向和单向爆震防止装置两者都阻止火焰传播到受保护侧在试验中，根据本发明的如图10中所示的双向防止装置在对气体组工IB3(6.5%乙烯和空气)、1.25巴的初始压力下的任何爆燃和不稳定爆震测试中成功防止了火焰传播到受保护侧，所述双向防止装置包含蜂窝芯的爆震防止元件和烧结网纱层压材料的爆燃防止元件。另一方面，爆震防止装置显著地减小了跨过防止装置的压降，即，它证实了比常规爆震防止装置低得多的压降，因此适用于化学、石油化学、能量输送和管道工业方面的广泛应用。此处值得提及的是称为"压力积聚"的现象。当冲击(或者燃烧)波沿着其中存在流动限制(例如火焰防止装置)的管传播时，在紧接限制处的上游的未燃烧气体承受增加的压力。因此，尽管在即将点燃之前的管中的系统压力可能略大于大气压(例如1.4巴)，但是在即将爆震之前的气体压力可能比这高几倍(例如5巴)。在爆震过程中释放的能量与气体压力相关，此外，这种关系不是线性的。因此，如果压力积聚作用明显，则在防止装置的入口的冲击波压力可能很明显更高，并且可能导致防止装置传播导致灾难的火焰。因此，具有其中跨过装置的压降尽可能地小以将压力积聚作用降至最低的装置具有显著的优点。在本发明中，这是通过在与常规装置相比时用于减弱爆震的更大的孔通道以及与爆燃元件相关的较低流动阻力实现的。所述防止装置的构造是柔性的，且它可以被设计成适合采用任何气体组的任务一关于爆震胞格宽度的数据对于所有主要的气体都得到了很好的证明。所述构造开辟了设计用于在EN12874中确定的每一个气体组的"通用"防止装置的可能性。这致使对每个气体组处理不稳定和稳定爆震以及爆燃的一个产品代替了用于这些任务的现有三个独立产品。所述设计可以适于预体积的应用一即，它不仅仅限于圆形管道系统。所述防止装置可以由使其能够在腐蚀环境中使用的材料构建。清洁更容易并且维护更廉价，制造过程更简单，并且在过程控制方面的制造公差(manufacturingtolerances)问题更少。另外，可以将所述防止装置改进成现有的爆燃防止装置。如果需要，则部分17内的组件12、23不必处于紧密接触状态。组件12、23之间的隔体可以是金属丝网纱、线栅或者金属丝网或者任何其它类型的支持环/杆。可以安置多于一种类型的第一和/或第二组件。在图4的防止装置40中，例如，另一个第二组件23'位于组件23的下游并与组件23隔开。这得到了额外的安全因数。在图5的防止装置50中，单个组件23被夹在两个第一组件12、12'之间。这形成了可以在任一方向上处理气流和爆炸的双向防止装置。在一种变型中，如果需要，则可以将组件12、12'的一个或二个与组件23隔开。在另一种变型中，可以将另外的组件对增加到所述夹层结构中。在图6的防止装置60中，在将灭火组件23保持在加宽部分17中的情况下，将第一组件12"安置在公称管径d的管道ll的一部分中。尺寸"a"和长度"f"是根据与图l的实施方案相同的标准确定的。组件12"可以部分延伸到加宽部分17中。在图7的防止装置70中，完全省去加宽部分17，且将组件12和23都安置在公称直径的管道ll的一部分中。这对应于等于O的角度a(在图l中)。尺寸"a"和长度"f"是根据与图l的实施方案相同的标准再次确定的。该实施方案的优点在于没有必要改变管道的直径，这意味着不需要额外的空间。如果需要，则这允许防止装置70容易被改成现有的管道。本发明的第六实施方案是在图8和9中依比例确定而示出的。防止装置80包含第一组件12和第二组件23，所述第一组件12和第二组件23被安置成通过法兰组件81至84以及锥形部分85连接到管道11上。组件12的各个管87具有6mm的外径和5mm的内径。组件12和23在具有固定翼片89的外壳88中位于彼此直接相邻处。本发明的第七实施方案示于图10中。位于气流18中的防止装置90包含扩大部分91，其目的在于允许防止装置元件具有比与其连接的入口管97的直径(d)更大的直径(D)。这允许跨过所述系统的压降减小至可接受的水平。所述防止装置还包含元件外壳92，所述元件外壳92实际上作为管的直线长度，容纳有第一爆震波减弱元件93，所述第一爆震波减弱元件93被设计成调制所述波，并将在其进入爆燃元件之前的火焰速度从超音速减小到亚音速。所述防止装置还包含爆燃防止装置元件94，所述爆燃防止装置元件94被设计成通过从焰锋至灭火元件和支持结构的传热而防止火焰传播，或者通过除去反应中间体(例如自由基)而防止化学反应向下传播到管中，从而熄灭火焰。还提供一种与元件93相同(或者不同)构造的第二爆震波减弱装置95以形成双向防止装置。支持环或者杆96由坚固得足以经得起与焰锋/冲击波相关的压力波负荷的材料构建。縮小部分98被设计成将所述元件连接到出口管/法兰99。通过外壳92将各种组件固定在适当的位置。基于图10的防止装置成功通过了在不稳定爆震和爆燃条件下的火焰传播试验。图10的实施方案可以是以各种方式修改的。元件直径与管径的比率(D/d)可以取任何值，包括其中它具有单位值的"理想"情况。这是可以实现的，因为元件93可以有效地减弱爆震波，且还因为与本领域中可获得的其它产品相比，可以跨过这种装置获得的优先压降。在其中所述元件具有与管道系统相同的直径的情况下，不需要扩大部分91和缩小部分98。这些组件可以被适于管道系统自身中的设计压力的单个法兰替换。如上所述的装置是双向的，但是只通过移除第二减弱元件95和一组支持杆96，可以被制造成单向防止装置。这具有降低尺寸、重量、成本和成品装置内的压降的优点D然而，它需要在所述装置上清楚地标记气流方向以避免安装中的人为错误。所述冲击波减弱装置93和95可以与一个或多个爆燃元件94一起使用，所述爆燃元件94由包括下列的多种材料构建烧结网纱层压材料起褶金属带烧结金属填料各种材料的填料床编织网/金属丝网纱/网纱层针织网填料金属泡沫金属丸陶瓷填料，和/或者板组件(平行板和穿孔板)支持杆用作隔离元件。它们可以由金属丝网纱、线栅、金属丝网或者其它适合的材料制成。可以改变所述支持杆96的厚度以调节不同元件之间的间隙，并在其中元件面彼此接触的情况下将其可以减小至o。重要的是以这种方式使所述间隙大小合适以避免焰锋加速回到爆震条件，同时利用对增加传热效率的喘流效应。防止装置组件不必处于直管形式。可以将所述元件以允许出口管相对于入口(即，在防止装置中的偏心扩大和/或縮小部分或右倾斜的弯管等)在不同的空间取向上的方式来组装。所述管道系统不必是圆柱形的。可以将系统设计成其它的横截面形状，例如矩形导管或者甚至不规则的孔隙(例如，用于预体积的应用，如泵)。可以设计装置使得冲击波减弱元件93和95位于直径与系统管相同的管长度内，但是爆燃元件94容纳于管的扩大部分中(可以或者可以不位于外壳的中间)。在将压降控制在可接受水平内，同时特别是对大尺寸的防止装置用来减小重量并削减成本方面，这可以是一个优点。在没有第二减弱元件95或爆燃元件94的情况下构建的单向装置可以用于将现有的爆燃元件转变为爆震装置。这可以是只通过将所述防止装置装配到例如在线爆燃防止装置的未受保护侧上来实现的。还可以通过将这种普通的组件与其它爆震调制器和/或折向板等组合改进所述装置。由于所述装置的重量和成本与自乘至二次幂的元件直径成正比，所以在本发明的某些实施方案中将元件直径减小到与管径相同的能力对降低重量和成本具有显著的影响。在现有技术的配置中，爆燃或者爆震防止装置的性能依赖于气体混合物的性能(MESG)和初始压力。在本发明的实施方案中，没有必要将爆震减弱元件的孔如此严格地控制在窄的公差内。所述装置的爆震减弱元件可以具有火焰保持能力，特别是，所述孔接近熄火直径。可以在需要时将各种实施方案和实施例的特征组合或者互换。权利要求1.一种爆震火焰防止装置(10)，其包含至少一个爆震防止元件(12)和至少一个串联设置的爆燃防止元件(23)，所述爆震防止元件(12)包含多条大体上平行的通道，其特征在于，所述通道没有互连，并且每条通道具有等于或大于0.95mm的特征横向尺寸。2.根据权利要求l的防止装置，其中至少每条通道的内壁基本上是平滑的。3.根据权利要求1或2的防止装置，.其中所述尺寸等于或大于lmm。4.根据权利要求3的防止装置，其中所述尺寸等于或大于1.5mm。5.根据任一项前述权利要求的防止装置，其中所述爆震防止元件(12)的长度比所述爆燃防止元件(23)的长度大很多。6.根据权利要求5的防止装置，其中所述爆震防止元件(12)的长度至少是所述爆燃防止元件(23)的长度的两倍。7.根据权利要求5的防止装置，其中所述爆震防止元件(12)的长度至少是所述爆燃防止元件(23)的长度的十倍。8.根据任一项前述权利要求的防止装置，其中将所述防止元件(12、23)彼此直接相邻地设置。9.根据权利要求1至7中任一项的防止装置(60;90)，其中将所述防止元件(12"，23;93,94)隔开。10.根据权利要求9的防止装置，其中通过支持元件(96)将所述防止元件(93、94)隔开。11.根据任一项前述权利要求的防止装置(50;90)，其包含爆燃防止元件(23;94)，所述爆燃防止元件(23;94)被设置在两个爆震防止元件(12，12，;93，95)之间。12.—种爆震火焰防止装置(IO)，其包含至少一个爆震防止元件(12)和至少一个串联设置的爆燃防止元件(23)，所述爆震防止元件(12)包含多条大体上平行的通道，其特征在于，所述通道的壁是无孔的，且每条通道具有等于或大于O.95mm的特征横向尺寸。13.—种爆震火焰防止装置(IO)，其包含至少一个爆震防止元件(12)和至少一个串联设置的爆燃防止元件(23)，所述爆震防止元件包含多条大体上平行的通道，其特征在于，所述通道的壁具有声音反射材料，并且每条通道具有等于或大于O.95mm的特征横向尺寸。14.一种使用根据任一项前述权利要求的防止装置抑制在气体中的爆震的方法，其中所述气体具有爆震胞格宽度"s"，且所述特征横向尺寸等于或小于s，而大于其MESG。15.根据权利要求14的方法，其中所述特征横向尺寸等于或大于s/(4兀)。16.根据权利要求14的方法，其中所述特征横向尺寸等于或大于s/8。17.—种气体管道，所述气体管道在其扩大部分中合并根据权利要求1至13中任一项的防止装置。18.—种气体管道(11)，所述气体管道(11)合并根据权利要求l至13中任一项的防止装置，其中所述管道的所述防止装置和其余部分的横截面积基本上相同。19.一种爆震防止装置(10)，其包含多条大体上平行的通道，其特征在于，所述通道没有互连，且每条通道具有等于或大于O.95mm的特征横向尺寸。20.—种抑制在气体中的爆震的方法，所述方法包括安置至少一个爆燃防止元件(23)和至少一个包含多条大体上平行的通道的爆震防止元件(12)，其特征在于，每条通道具有等于或小于s，而大于其MESG的特征横向尺寸，其中"s"是所述气体混合物的爆震胞格宽度。21.根据权利要求20的方法，其中所述特征横向尺寸等于或大于s/(4兀)。22.根据权利要求20的方法，其中所述特征横向尺寸等于或大于s/8。全文摘要一种在气体管道(11)中的爆震火焰防止装置(10)，其包含爆震防止元件(12)和独立的爆燃防止元件(23)，所述爆震防止元件包含平行的通道，所述通道具有与所述管道中的气体的爆震胞格宽度相同数量级的典型横向尺寸。所述通道的壁具有无孔材料，所以所述通道不是连接的。所述元件(12，23)可以是隔开或者接触的。所述元件可以位于所述管道的扩大部分(17)或者所述管道本身中。文档编号A62C4/02GK101198380SQ200680021402公开日2008年6月11日申请日期2006年4月21日优先权日2005年4月21日发明者格雷厄姆·阿瑟·戴维斯,洪道敏,马丁·雷蒙德·库林申请人:尼麦西有限公司