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Verfahren und Einrichtung zur Erzeugung von Schutzgas zur Sicherung feuergefährlicher Flüssigkeiten.
In grösseren Anlagen zur Einlagerung feuergefährlicher Flüssigkeiten, die naturgemäss erhebliche Mengen an Schutzgas erfordern, pflegt man letzteres mit Hilfe besonderer Maschinen im Eigenbetriebe herzustellen. Hiemit ist der Vorteil verbunden, dass eine Verwechselung des Schutzgases mit anderen in Vorrat, gehaltenen Gasen unmöglich wird und der Besitzer der Einlagerungsanlage von der Lieferung des Schutzgases durch andere Unternehmungen un- abhängig wird.
Derartige Schutzgaserzeuger bestehen im wesentlicen aus einer Verbrennungskraftmaschine, deren aus Kohlensäure, Stickstoff und Wasserdampf bestehende Abgase das Schutz-
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angesaugt und in einen Sammelbehälter überführt, wird. Diese gereinigten Abgase werden hienach in bekannter Weise mit Hilfe eines Verdichters in Druckgas verwandelt zur Auflagerung auf die feuergefährliche Flüssigkeit benutzt.
Es ist nun für die Benutzung solcher Schutzgaserzeuger unerlässlich, dass diese nur Schutzgas liefern, welches frei von unverbrannten, also sauerstoffhaltigen Bestandteilen ist.
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des darauffolgenden Allspuffhubes ins Freie geleitet.
Es bildet hiebei der nur bei regelrechter Zündung am Ende des Explosionshubes innerhalb des Zylinders noch herrschende Überdruck der Verbrennungsgase die vollständige Sicherung gegen das Fortleiten von bei Zündungsvergasern im Zylinder vorhandenen unverbrannten Gasgemischen nach der Schutzgasleitung.
Die Ableitung der am Ende des Explosionshubes für die Zwecke des Aufsammelns entnommenen Gasmenge erfolgt am einfachsten durch Hinzufügung eines besonderen gesteuerten auslass- oder Überdruckorganes, an welches die zum Sammler führende Schutzgasleitung an- schliesst. Dieses Cberdruckorgan wird gegen Ende des Verbrennungshubes geöffnet und kurz darauf, bevor der Kolben seinen Auspuff beginnt, wieder geschlossen.
Findet infolge Ausbleibens der Zündung die nur durch die Verbrennung entstehende hohe Überdruckbildung im Zxylinder nicht statt, so kann mangels Überdruckes am Ende des sich hiebei vollziehenden Leerhubes auch kein Gas aus dem Zy'inder ip die Schutzgasleitung über treten, es findet vielmehr ein Rückströmen von Schutzgas aus letzterer in den Zylinder statt, weil der Druck in der Schutzgasleitung in diesem Falle eben höher ist als der Enddruck im Zylinder.
In den Zeichnungen sind zwei Ausführungsformen derartiger Schutzgaserzeuger in den Fig. 1 und 4 schematisch im Schnitt veranschaulicht. Die in den Fig. 2 und 3 dargestellten Diagramme zeigen den Verlauf der Drucklinie während des Verdichtungs-und Verbrennungs- hubes, und zwar das erstere (Fig. 2) bei ordnungsmässigem Gang der Maschine, das letztere
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Die Einrichtung besteht gemäss Fig.
1 in an sich bekannter Weise aus einer vorteilhaft im Viertakt arbeitenden Verbrennungskraft maschine a mit dem Arbeitskolben b, dem gesteuerten
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Zum Überführen der vorerst vom Wasserdampf zu befreienden Vorbrennungsgaae in den Schutzgassammicr dient nach der dargestelltell Ausfithrungsform ein Verdichter, der aus dem Zylinder e mit Kolben f besteht, welcher von der Welle g der Verbrennullgskraftmaschine angetrieben wird.
Der Verdichter besitzt das Saugventil h. und das Druckventil, an welch letzteres die zum (nicht dargestellten) Schutzgassammler führende Druckleitung j anschliesst.
Erfindungsgemäss ist nebst dem Auspuffventil d der Verbrennungskraftmaschine noch ein Überdruckventil k angeordnet, an welches eine Rohrleitung m ansehliesst, die durch eine Kühlvorrichtung M und einen Reiniger (nicht dargestellt) zum Saugventil h des Verdichter3 führt.
Das gesteuerte Überdruckventil k wird innerhalb des letzten Teiles des Arbeitshubes des Kolbens b bis knapp vor der Erreichung seiner unteren Totlage geöffnet, so dass infolge des in diesem Hubteile im Zylinder noch herrschenden ziemlich erheblichen Überdruckes Verbrennungs- gase aus dem Zylinder a in die Rohrleitung m gelangen können.
Dieses Abströmen von Gasen vollzieht sich bis zu dem unmittelbar vor'dem Ende des Verbrennungshubes erfolgenden Schliessen des Überdruckventiles, welches eintritt, ehe der Kolben den nun folgenden Auspuffhub beginnt.
Während dieser Zeit ist zufolge der durch das Rohr nach dem Kühler hin stattfindenden
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herrschenden geringen Überdruck gesunken. Die am Ende des Arbeitshubes im Zylinder verbliebene restliche Gasmenge wird sodann durch den seinen Auspuffhub vollführenden Kolben b durch das nun aufgesteuerte Auspuffventil d ausgetrieben.
Im Diagramm (Fig. 2), welches den Druckverlauf bei regelrechter Zündung zeigt, bezeichnet die wagerechte Linie C-D den kleinen Überdruck in der Schutzgasleitung m, also vor dem Verdichter, die Linie E-F den Druck, der im Endteile des Explosionshubes im Augenblick der Eröffnung des gesteuerten Auslassorganes k im Innern des Zylinders a herrscht (etwa 5 bis 7 Atm.).
Der Punkt 0 der Expansionslinie entspricht dem Zeitpunkte der Eröffnung und der Punkt S dem Zeitpunkte des Schliessens des Überdruckventiles k, während Punkt A den Zeitpunkt des Beginnes des auspuffes bezeichnet.
Das Diagramm lehrt somit, dass innerhalb des Abzissenabsehnittes von U bis S zufolge des im Zylinder herrschenden Überdruckes die der schraffierten Dreieckfläche entsprechende Gasmenge bei eröffnetem Ventil k aus dem Zylinder in die Rohrleitung m abzuströmen vermag. Innerhalb des letzten Abzissenabschnittes S A findet dann die weitere Expansion im Zylinder statt, bis zu der ganz knappen vor dem Hubende eintretenden Vorausströmung, an welche sich die während des ganzen folgenden Hubes stattfindende Auspuflperiode anschliesst. Die Vorausströmung und der Ausschub der restlichen Gasmenge ins Freie erfolgt in bekannter Weise durch das innerhalb dieser ganzen Zeit eröffnet bleibende Auspuffventil d.
Bleibt hingegen eine Zündung aus, so entfällt damit auch die Verbrennungsperiode und es deckt sich nunmehr, wie Fig. 3 zeigt, die Expansionslinie mit der dem vorhergehenden Hube entsprechenden Verdichtungslinie. Die Ordinaten dieser Linien reichen aber innerhalb des die Eröffnungsperiode des Überdruckventiles k umgrenzenden Zeitabschnittes nicht über die dem Druck in der Rohrleitung iii, vor dem Verdichter entsprechende Linie C-D hinaus. Es kann also in diesem Falle trotz der Aufsteuerung des Ventiles k kein Gasgemisch aus dem Zylinder in die Schutzgasleitung m übertreten, vielmehr wird aus der letzteren infolge des darin dauernd herrschenden überdruckes ein kleiner Teil des bereits abgeströmten Verbrennungsgases in den Zylinder rückströmen.
Bei dem nun folgenden, beim Punkte A beginnenden Auspuffhube wird die ganze unverbrannte Ladung durch das Ventil d ins Freie gedrückt.
Es kann somit gemäss diesem Verfahren unverbranntes sauerstoffghältiges Gas niemals in die Schutzgasleitung gelangen.
. In Fig. 4 ist eine nach dem gleichen Verfahren arbeitende weitere Ausführungsform der vnrheschriebenen Einrichtung schematisch im Schnitte dargestellt.
Hier sitzt der Zylinder c des Verdichters nicht neben, sondern oberhalb des Zylinders a der Verbrennungsmaschine. Es vollzieht sich auch bei dieser Anordnung durch die direkte Kupplung der beiden Kolben b und/während des Verbrennungshubes in gleicher Weise die Abströmung der Verbrennungsgase aus dem Zylinder der Verbrennungsmaschine durch die Rohrleitung m über das Ventil h in den Zylinder des Verdichters, wie dies bei der Erläuterung der in Fig. 1 dargestellten Einrichtung bereits beschrieben wurde.
Auch hier wird das Abströmen unverbrannter Gase nach der Rohrleitung m im Falle einer Felilzündung, und zwar aus den gleichen Gründen unterbleiben, wie sie anlässlich der Beschreibung der m Fig. 1 dargestellten Einrichtung bereits erläutert wurden.
Die geringen Verluste an Schutzgas, welche infolge Rüekstromens kleiner Mengen der Verbrennungsgase aus der Rohrleitung m nach dem Inneren des Zylinders a bei der nach dem geschilderten Verfahren bei Zündungsversagem, somit ausnahmsweise auftreten, werden tfichlich durch den Vorteil der vollständigen Betriebssicherheit aufgehoben, die bis
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erreichbar war.
Die Einrichtung ist im übrigen, wie ohneweiters zu erkennen, nicht an die Mitverwendung
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Zylinders a der Verbrennungsmaschine angebracht, sondern vielmehr an einer beliebigen Stelle desselben angeschlossen sein kann, sowie dass an Stelle der bei den beschriebenen Maschinen verwendeten Ventile mit gleicher Wirkung auch Schieber und sonstige beliebige Abschlussorgane benutzt werden können.
Wesentlich ist hiebei nur, dass die Aufsteuerung des Überdruckorganes erst zu jenem Zeitpunkte erfolgt, wo infolge der sich dem Hubende nähernden Kolbenstellung bei Züiidungsversagern die Expansion im Zylinderinneren soweit fortgeschritten ist, dass der in diesem Augenblick im Zylinderinneren herrschende Druck schon unterhalb der Spannung der in die Rohrleitung vor dem Verdichter abgeströmten Verbrennungsgase gesunken piste
Hiedurch wird einerseits erreicht, dass bei aufgesteuertem Überströmorgan k nur bei regelrechter Zündung dank des dann innerhalb der Verbrennungsperiode bis zum Hubende anhaltend herrschenden Überdruckes die diesem Überdruck entsprechende Menge an verbrannten Gasen nach dem Verdichter hin abzuströmen vermag,
wogegen andererseits ein Abströn'ren unverbrannter
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PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Erzeugung von Schutzgas zur Sicherung feuergefährlicher Fliissigkeiten mittels einer Verbrennungskraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass nur jene Teilmenge an Verbrennungsgasen zur Schutzgasbildung dem Zylinder der Verbrennungskraftmaschine entnommen wird, welche gemäss dem, Abfall des Druckes der Verbrennungsgase am Ende des Verbrennungshubt-s bis auf den in der Schutzgasleitung herrschenden Druck gegen die letztere hin abzuströmen vermag, wogegen'lie restliche Teilmenge an Verbrennungsgasen während des darauffolgenden Auspuffhubes ins Freie abgeleitet wird.