CH633896A5

CH633896A5 - Vorrichtung zur steuerung des gasflusses von zumindest einem gaslieferungsgeraet zu einem kessel.

Info

Publication number: CH633896A5
Application number: CH365078A
Authority: CH
Inventors: Raymond Armond Firestone
Original assignee: Firestone Raymond A
Priority date: 1977-04-06
Filing date: 1978-04-05
Publication date: 1982-12-31
Also published as: NL7803470A; IE46448B1; US4131129A; IT7848739A0; FR2386774A1; CA1093422A; DK150478A; IT1102466B; IE780651L; BE865663A; DE2814736A1; JPS53129319A; GB1588394A; LU79359A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung des gewünschte Druck plötzlich überschritten wird, und ohne dass Gasflusses von zumindest einem Gaslieferungsgerät zu einem die Arbeitsweise mit der Vorrichtung ständig überwacht wer-Kessel, wobei zwischen dem Gerät und dem Kessel eine Ver- 60 den müsste.

bindungseinrichtung für den Gasfluss liegt. Die zu schaffende Die erfindungsgemässe Ausbildung der Vorrichtung ergibt

Vorrichtung soll insbesondere als Ablassventil ausgebildet wer- sich durch den kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1. den können, das eine Einrichtung zur Druckregulierung auf- In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfin-

weist, wobei mit dieser Einrichtung ermöglicht wird, dass das dungsgegenstandes dargestellt Es zeigen:

Gas in den Kessel eintreten kann aber ein weiterer Gasfluss in 65 Fig. 1 einen vertikalen Längsschnitt durch die Vorrichtung, den Kessel verhindert wird, wenn ein erwünschter Druck Fig. 2 eine Seitenansicht der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung erreicht ist. Die zu schaffende Vorrichtung soll so ausgebildet mit einem Ablassventil in geschlossener Lage, teilweise werden können, dass die in irgendeinem geschlossenen Kessel geschnitten, und

3

633896

Fig. 3 eine gleiche Ansicht wie die in Fig. 2, wobei sich aber das Ablassventil in der geöffneten Stellung befindet.

Aus den Fig. 1,2 und 3 ist ersichtlich, dass das Ablassventil 5 ein Leitungsstück 21 aufweist, das mit einer Gaszuführungsleitung 3 in Verbindung steht und sich von dieser Leitung aus s nach unten erstreckt. Der längliche Teil 21 und die Gaszuführungsleitung 3 bilden ein T-Stück.

Das Leitungsstück 21 wird von einem Mantel 22 umgeben. Der Mantel 22 kann an der gleichen Stelle wie das Leitungsstück 21 an die Leitung 3 anschliessen. Der Mantel 22 kann aber io auch an das Leitungsstück 21 oder an irgendeine andere geeignete Stelle anschliessen; ganz gleich, wo der Anschluss stattfindet, muss aber der Mantel 22 das untere offene Ende 40 des Leitungsstückes 21 umgeben. Der Mantel 22 hat ein Ablass-27, der auch nur als Durchbrechung des Mantels 22 oberhalb eines 15 Flüssigkeitsspiegels vorhanden sein kann. Es ist aber vorteilhaft, wenn der Ablass sich in der Nähe des oberen Endes vom Mantel 22 befindet und in der dargestellten Weise als Leitung ausgebildet ist.

Innerhalb des Mantels 22 liegt ein Schwimmer 24, der so 20 ausgebildet ist, dass er eine Abdichtung am unteren Ende des Leitungsstückes 21 bilden kann. Als Schwimmer 24 kann jeglicher Bauteil verwendet werden, mit dem das untere offene Ende 40 des Leitungsstückes 21 abgedichtet werden kann. So kann der Schwimmer eine Kugel oder einen Konus "als Schliess- 25 körper aufweisen. Es kann aber auch ein anders geformter Schliesskörper verwendet werden, wie man ihn von Absperrventilen oder Absperrschiebern her kennt. Bevorzugterweise wird der Schwimmer aber mit einer Kugel oder einem Konus ausgebildet. Der Schwimmer 24 kann gegen das untere offene 30 Ende 40 des Leitungsstückes 21 abdichtend angedrückt werden, wenn sich das Leitungsstück 21 in der dargestellten Weise unterhalb der Leitung 3 befindet. Der Schwimmer 24 trägt also den Schliesskörper, der am den Sitz bildenden offenen Ende 40 angedrückt liegt. Wenn der Schwimmer 24 nicht an das offene 35 Ende 40 des Leitungsstückes 21 angedrückt wird, so ist an dieser Stelle keine Abdichtung vorhanden, so dass Gas hindurchströmen kann. Der Schwimmer ist so innerhalb des Mantels 22 angeordnet, dass der Schwimmer, wenn er nach oben gedrückt wird, nur am offenen Ende 40 des Leitungsstückes 21 anliegen 40 kann. Dies kann auf bekannte Weise gewährleistet werden. So kann der Schwimmer z.B. eine solche Form und Grösse haben, dass die innere Wandfläche des Mantels 22 eine richtige Führung des Schwimmers zum offenen Ende 40 hin gewährleistet. Aus den Figuren ist ersichtlich, dass das obere Ende 29 des 45 Schwimmers 24 in das Leitungsstück 21 hineinragt, wogegen der Schliesskörper 30 des Schwimmers 24 ausreichend grösser ist als sein oberes Ende, so dass verhindert wird, dass der gesamte Schwimmer 24 in das Leitungsstück 21 eingedrückt werden kann. Die am Schliesskörper 30 angebrachte Verlänge- 50 rung 29 unterstützt die richtige Ausnützung des Schwimmers 24.

Es ist besonders vorteilhaft, wenn die Verlängerung 29 des Schwimmers 24 auf seiner Mantelfläche mit einzelnen warzenartigen Erhebungen 32 versehen ist, da hierdurch eine beson- 55 ders gute Ausrichtung des Schwimmers bezüglich des offenen Endes 40 vom Leitungsstück 21 erreicht wird. Die Erhebungen 32 können auf dem Leitungsstück 21 aufgebrachtes Material sein, können aber auch aus der Verlängerung 29 selbst nach aussen geformt sein. Der Schwimmer 24 und das Leitungsstück 60 21 haben an ihren aneinander zur Anlage kommenden Bereichen, also am offenen Ende 40 und am Schliesskörper 30, eine glatte Oberfläche, um eine gute Abdichtung zu gewährleisten. Wenn z.B. der Schwimmer 24 und das Leitungsstück 21 aus Glas bestehen, so weisen sie eine glatte Oberfläche und damit 65 glatte gegenseitige Anlageflächen auf. Zur richtigen Ausrichtung von Schwimmer 24 und Leitungsstück 21, um eine einwandfreie Abdichtung zu erhalten, können auch andere Massnahmen getroffen werden. So kann dem Mantel 22 und dem Schwimmer 24 z.B. eine solche Form gegeben werden, dass der Schwimmer vom Mantel 22 ausgerichtet wird. Weiterhin kann auch ein Rohr verwendet werden, das als Führung für den Schwimmer 24 dient. Ein solches Rohr liegt dann ausgerichtet zum Leitungsstück 21 und ragt vom Boden des Mantels 22 nach oben, oder ist oben am Mantel angebracht und ragt von diesem nach unten. In einem solchen Fall wird der Schwimmer 24 mit einem zusätzlichen Schwimmer versehen, der nach unten oder nach oben ragt und innerhalb des erwähnten Rohres liegt. Es ist weiterhin möglich, den Schwimmer 24 als Schliesskörper eines Absperrventiles schwenkbar auszubilden, so dass er in seiner nach oben geschwenkten Lage am offenen Ende 40 des Leitungsstückes 21 abdichtend anliegt.

Innerhalb des Mantels 22 befindet sich eine inerte Flüssigkeit 26. Diese Flüssigkeit kann z.B. sein Quecksilber, Fluorkohlenstoff, aliphatische oder aromatische Kohlenwasserstoffe (wie z.B. Oktan und Benzol) und Wasser. Bevorzugterweise werden Paraffinöl (Nujol), Silikonöl und Wasser oder Halogenwasserstoffe verwendet. Das Niveau 41 der Flüssigkeit 26 muss höher liegen als das offene Ende 40 des Leitungsstückes 21. Die Kraft mit der der Schwimmer 24 an das offene Ende 40 des Leitungsstückes 21 angedrückt wird, bestimmt die Grösse des Druckes, der sich im Kessel aufbaut, bevor der Gasfluss zum Kessel abgeleitet wird, indem der Schwimmer 24 ausser Eingriff mit dem offenen Ende 40 gelangt, so dass nunmehr ein Gasfluss durch das Leitungsstück 21, durch die Flüssigkeit 26 und eventuell auch durch den Ablass 27 erfolgt. Wenn z.B. das spezifische Gewicht der Flüssigkeit dazu benutzt wird, um die Auftriebskraft des Schwimmers 24 zu bestimmen, so soll das spezifische Gewicht der Flüssigkeit etwas grösser sein als vom Schwimmer. Je grösser der Unterschied in den Wichten von Flüssigkeit und Schwimmer ist, desto höher kann sich der Druck im Kessel ausbilden, da ja dann die Kraft grösser sein muss, um den Schwimmer vom offenen Ende 40 wegzubringen.

Der gewünschte Druck kann auf bekannte Weise bestimmt werden. Wenn z.B. eine Flüssigkeit mit einem spezifischen Gewicht von etwa 1,0 in Verbindung mit einem hohlen Glaskörper als Schwimmer 24 verwendet wird, kann sich nur ein sehr kleiner Druck über dem Atmosphärendruck im Kessel aufbauen, bevor der Gasfluss durch das Leitungsstück 21 erfolgt. Gegenüber der erläuterten Ausführungsform können aber auch andere Massnahmen, wie z.B. eine Feder, vorgesehen werden, um den Schwimmer 24 an das Leitungsstück 21 anzudrük-ken. In diesem Fall bestimmt die Federspannung die Grösse des sich im Kessel aufbauenden Druckes, bevor der Gasausfluss über das Leitungsstück 21 erfolgt. Es können auch zwei Flüssigkeiten innerhalb des Mantels 22 vorgesehen werden. Die dichtere Flüssigkeit dient dann dazu, den Schwimmer 24 gegen das offene Ende 40 des Leitungsstückes 21 anzudrücken, und die leichtere Flüssigkeit dient als Dichtmasse beim offenen Ende 40.

Das Füllen des Kessels mit Gas, das Auswechseln des Kesselinhaltes mit anderen Gasen und/oder das Evakuieren des Kessels kann mit irgendwelchen bekannten Massnahmen erfolgen. So können z.B. unter Druck stehende Behälter und Vakuumpumpen verwendet werden, um die Gase zuzuführen und den Kessel zu evakuieren. Es können auch an sich bekannte Bauteile, wie z.B. Klammern zum Abklemmen, Absperrschieber oder Absperrventile, Schraubventile und Absperrhahnen mit Küken verwendet werden. Bevorzugterweise wird das in Fig. 1 gezeigte 3-Wege-Ventil verwendet, um Gase dem Kessel zuzuführen und/oder den Kessel zu evakuieren. Das dargestellte Ventil hat die drei Leitungen 2,3 und 4. Die Leitung 2 ist mittels nicht dargestellter Verbindungsorgane, wie z.B. eine Gummihülse, Glasrohr oder Metallrohr mit einer Vakuumquelle 42 verbunden. Auf die gleiche Weise wird die Leitung 3 mit einem Gaslieferungsgerät 43 verbunden. Die Leitung 4 ist

633896

4

am Kessel 44 angeschlossen. Auf für diese Verbindung können vorerwähnte Bauteile verwendet werden. Alle drei Leitungen 2,3 und 4 münden einerends in ein Ventilgehäuse 6. Im Gehäuse 6 befindet sich ein drehbares Küken 7, das mit einer Handhabe 8 versehen ist und mit dieser schnell verdreht werden kann.

Das Küken 7 hat zwei Durchgangskanäle 9 und 10. Der Kanal 9 verbindet die Leitung 4 mit der Leitung 2, so dass also eine Durchgangsverbindung zwischen dem Kessel und der Vakuumquelle 42 vorhanden ist. Anderseits ragt der Kanal 10 so durch das Küken 7, dass die Leitung 4 mit der Leitung 3 verbunden wird, so dass also eine Durchgangsleitung zwischen dem Kessel 44 und dem Gaslieferungsgerät 43 vorhanden ist. Die Kanäle 9 und 10 sind derart im Küken 7 angebracht, dass immer nur eine Verbindung zwischen den Leitungen 3 und 4 oder den Leitungen 2 und 4 vorhanden sein kann.

Im folgenden wird die Arbeitsweise mit der erläuterten Vorrichtung zum Füllen und/oder Evakuieren des Kessels erläutert.

Bevor der Kessel 44 mit dem gewünschten Gas gefüllt wird, wird der Kessel 44 evakuiert, indem der Kanal 9 vom Küken 7 mit der Leitung 2 verbunden wird, so dass also dann der Kessel 44 an die Vakuumquelle 42 angeschlossen ist, wobei die Vakuumquelle ein hohes oder niedriges Vakuum haben kann. Dann wird der Kessel 44 an das Gaslieferungsgerät 43 angeschlossen, indem der Kanal 10 die beiden Leitungen 3 und 4 miteinander verbindet. Nachdem der Kessel 44 mit Gas gefüllt worden ist, steht er und auch die Leitungen 3 und 4 unter einem Druck, der über dem Atmosphärendruck liegt. Zu diesem Zeitpunkt liegt der Schwimmer 24 angedrückt am offenen Ende 40 des Leitungsstückes 21, wodurch ein Einströmen der Atmosphäre verhindert wird. Das Gas strömt hierbei vom Gaslieferungsgerät 43 über den Kanal 10 zum Kessel 44, und zwar solange, bis der Weg des geringsten Widerstandes über das Leitungsstück 21 führt. Wenn dieser Zustand eintritt, und dieser ist dann vorhanden, wenn der Druck im Kessel 44 gering höher ist als der Atmosphärendruck, tritt das Gas in das Leitungsstück 21 ein und hat das Bestreben den Schwimmer 24 nach unten weg vom offenen Ende 40 zu drücken. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sprudelt dann das Gas durch die Flüssigkeit 26 innerhalb des Mantels 22 und dann eventuell noch aus dem Ablass 27. Wenn ein durchsichtiger Mantel 22 verwendet wird, kann man von aussen die Gasblasen in der Flüssigkeit 26 sehen, und man weiss dann, dass der Gasdruck im Kessel 44 die gewünschte Höhe erreicht hat. Um sicherzustellen, dass immer das im Kessel 44 vorhandene ursprüngliche Gas vollständig entfernt worden ist, wird der Kessel 44 abwechselnd evakuiert und dann wieder mit dem gewünschten Gas gefüllt, indem das 5 Küken 7 von der Vakuumquelle 42 auf das Gaslieferungsgerät 43 umgeschaltet wird. ]e öfter dieses abwechselnde Vakuuieren und Füllen vorgenommen wird, desto vollständiger wird die im Kessel 44 vorhandene Atmosphäre durch das gewünschte Gas ersetzt. Ein grosser Vorteil der erläuterten Vorrichtung ist io darin zu sehen, dass das abwechselnde Evakuieren und Füllen des Kessels 44 schnell und mit einem minimalen Aufwand erfolgen kann, wobei durch die mögliche grosse Gasgeschwindigkeit in beiden Richtungen, also beim Evakuieren und beim Füllen, keine Gefahr eines plötzlichen Überfüllens des Kessels 's besteht. Aus diesem Grund ist sowohl beim Evakuieren und auch beim Füllen keine übergrosse Aufmerksamkeit notwendig. Es hat sich in der Praxis gezeigt, dass für das vollständige Auswechseln eines nichterwünschten Gases gegen ein gewünschtes Gas im allgemeinen eine Zeitspanne von 10 bis 30 20 Sekunden ausreichend ist.

Aus der erläuterten Vorrichtung ist ersichtlich, dass beim Umschalten des Kükens 7, also wenn der Kessel 44 von seiner Verbindung mit der Vakuumquelle 42 auf eine Verbindung mit dem Gaslieferungsgerät 43 umgeschaltet wird, keine Luft in 25 den Kessel eindringen kann, da jegliche Luft nur über den Ablass 27 in den Kessel 44 gelangen kann und dieser unerwünschte Luftzugang durch den Schwimmer 24 verhindert wird, da dieser in diesem Augenblick abdichtend am offenen Ende 40 des Leitungsstückes 21 angedrückt wird. Durch die im 30 Mantel 22 stehende Flüssigkeit 26 (Flüssigkeitsdichtung) wird verhindert, dass während des Augenblickes, während dem sich der Schwimmer 24 nach oben bis zur Anlage am offenen Ende 40 begibt, auch nicht die kleinsten Spuren von Luft eindringen können.

35 Die Vorrichtung kann aus verschiedenen Materialien, wie z.B. Glas, Metall oder Kunststoff bestehen. Glas wird zumindest für den Mantel 22 bevorzugt, damit das Auftreten der Gasblasen in der Flüssigkeit 26 beobachtet werden kann. Die Grösse der Vorrichtung kann ebenfalls unterschiedlich sein, 40 wird aber bevorzugterweise entsprechend der Grösse des Kessels gewählt. Je grösser der Kessel 44, desto grösser die Vorrichtung.

G

1 Blatt Zeichnungen

Claims

633896 2 PATENTANSPRÜCHE vorhandene Atmosphäre durch ein anderes gewünschtes Gas,

1. Vorrichtung zur Steuerung des Gasflusses von zumindest wie z.B. Stickstoff, Wasserstoff, Sauerstoff, Argon und Chlor einem Gaslieferungsgerät (43) zu einem.Kessel (44), wobei zwi- ersetzt werden kann.

sehen dem Gerät und dem Kessel eine Verbindungseinrichtung Vorrichtungen zum Steuern (Überwachen) des Gasflusses (3,10,4) für den Gasfluss liegt, gekennzeichnet durch ein von 5 sind z.B. in Form eines U-förmigen Barometers mit einer der Verbindungseinrichtung zwischen Gerät (43) und Kessel 76-mmHg-Säule bekannt. Bei einer solchen Vorrichtung strömt (44) abzweigendes Leitungsstück (21 ), das am anderen Ende das gewünschte Gas solange in den Kessel, bis das Gas im Kes-offen ist, einen Behälter (22), der zumindest einen Teil des Lei- sei den gewünschten Druck erreicht hat, was durch die Höhe tungsstückes (21 ) umgibt, einen innerhalb des Behälters befind- der ansteigenden Hg-Säule angezeigt wird. Wenn die Hg-Säule liehen Schwimmer (24), der dazu bestimmt ist, das offene Ende io den erwünschten Stand erreicht hat, schaltet die Bedienungs-(40) des Leitungsstückes (21) abzudichten, eine im Behälter (22) person den Gaszufluss ab. Nunmehr wird durch Umschalten befindliche Flüssigkeit (26), wobei das Niveau (41) der Flüssig- eines Ventiles eine Vakuumquelle angeschlossen und die Hg-keit (26) oberhalb des offenen Endes (40) vom Leitungsstück Säule bewegt sich innerhalb des U-förmigen Barometers in der (21) liegt, zum Andrücken des Schwimmers (24) gegen das entgegengesetzten Richtung. Dieses Verfahren von abwech-

offene Ende (40) des Leitungsstückes (21), und einem am Behäl- is selndem Füllen und Evakuieren eines Kessels wird solange fort-ter (22) vorhandenen Ablass (27). gesetzt, bis der Kessel das gewünschte Gas im wesentlichen

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, rein enthält. Das Quecksilber wirkt als Barriere, um ein Eindrin-dass die Flüssigkeit Quecksilber, Silikonöl, aliphatischer Koh- gen der Atmosphäre in den Kessel zu verhindern, dient aber lenwasserstoff, aromatischer Kohlenwasserstoff, Wasser oder auch als Massstab für den im System herrschenden Druck. Der bevorzugterweise Halogenwasserstoff ist. 20 Nachteil dieser Vorrichtung ist darin zu sehen, dass eine Bedie-

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, nungsperson ständig die Bewegung des Quecksilbers im Instru-dass der Schwimmer (24) als hohler Glaskörper ausgebildet ist ment überwachen muss, um ein Überfliessen des Hg zu verhin-und dass dieser eine glatte Oberfläche an der Stelle aufweist, dem und das Gaslieferungsgerät beim Erreichen des die dazu bestimmt ist, zur Anlage mit dem Leitungsstück (21 ) zu gewünschten Druckes abzusperren. Bei einer derartigen Art kommen. 25 der Vorrichtung muss weiterhin der Gasfluss langsam erfolgen,

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, um ein Herausschiessen des Hg aus dem U-förmigen Rohr der dass diejenige Stelle des Leitungsstückes (21 ), die zur Anlage Vorrichtung zu vermeiden.

mit dem Schwimmer (24) bestimmt ist, aus Glas besteht. Es wird die Schaffung einer Vorrichtung bezweckt, mit der

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, verhindert werden kann, dass der Druck im Kessel höher als dass der Schwimmer (24) einen Schliesskörper (30) zum 30 ein vorbestimmter Wert, der höher als der Atmosphärendruck Abdichten am Leitungsstück (21) sowie ein am Schliesskörper ist, werden kann. Weiterhin soll mit der Vorrichtung verhindert (30) befindliches Organ (29,32) zum Ausrichten des Schwim- werden können, dass Luft in den Kessel eindringt, wenn er mit mers (24) bezüglich des Leitungsstückes (21 ) aufweist. einem gewünschten Gas gefüllt wird, so dass also das

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, gewünschte Gas im freien, unbeeinträchtigten Fluss in den Kes-dass der Schwimmer (24) einen nach unten und/oder nach oben 35 sei strömen kann. Weiterhin soll die Vorrichtung so beschaffen ragenden Ansatz aufweist. sein können, dass der Gasfluss schnell oder langsam erfolgen

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, kann, und weiterhin soll eine Bedienungsperson nicht ständig dass der Schwimmer (24) zum Bilden des zu seinem Ausrichten die Vorrichtung überwachen müssen, um im richtigen Moment dienenden Organs eine nach unten und/oder nach oben die Gaszufuhr zum Kessel abzusperren.

ragende Verlängerung (29) aufweist, die mit Erhebungen (32) 40 Die zu schaffende Vorrichtung soll weiterhin so beschaffen versehen ist, die im wesentlichen im rechten Winkel von der sein können, dass auch nicht die geringste Spur an Luft eintre-Verlängerung abragen. ten kann, wenn die Vorrichtung zum Füllen und Evakuieren

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein eines Kessels verwendet wird, also während des Augenblickes, Umschalteorgan (6-10) zur abwechselnden Verbindung des in dem der Anschluss vom Vakuum zum Gaslieferungsgerät Kessels (44) mit einem Vakuumgefäss (42) oder mit einem oder 45 umgeschaltet wird, damit der Druck im Kessel auf einen vorbe-mehreren Gaslieferungsgeräten (43). stimmten Wert, der höher als der Atmosphärendruck ist, einre-

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, guliert werden kann.

dass der Ablass (27) mit Abstand oberhalb des Niveaus (41) der Mit der zu schaffenden Vorrichtung soll also die in irgend-Flüssigkeit (26) liegt. einem geschlossenen Kessel vorhandene Atmosphäre reguliert

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, 50 durch irgendein anderes Gas ersetzt werden können.

dass das Umschalteorgan (6-10) als 3-Wege-Küken-Hahn aus- Mit der zu schaffenden Vorrichtung soll weiterhin vermie-

gebildet ist. den werden können, dass der Druck im Kessel grösser wird als ein vorbestimmter Wert, der höher als der Atmosphärendruck liegt, wobei dieser erwähnte Wert insbesondere nur eine Spur 55 höher als der Atmosphärendruck ist.

Mit der zu schaffenden Vorrichtung soll ein schneller Gasfluss ermöglicht werden, ohne Gefahr, dass der vorbestimmte