DE10251486A1

DE10251486A1 - Recovering gas for re-use, from process chamber operating under pressure, e.g. quenching, involves using one or more compression stages for extraction, in accordance with chamber internal pressure

Info

Publication number: DE10251486A1
Application number: DE2002151486
Authority: DE
Inventors: Alexander Jurmann; Stephan Rief; Heiko Fryen
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 2002-11-05
Filing date: 2002-11-05
Publication date: 2004-05-19
Also published as: WO2004042092A1; US20060165533A1; AU2003283342A1; EP1570093A1

Abstract

The gas is extracted directly from the chamber (2) into a compression stage (3, 4). At least one further compression stage is used when the chamber pressure falls below a threshold value. A multistage compressor, or series-connected compressors are used. Individual compression stages are fed directly, in accordance with the falling emptying pressure in the chamber. In the highest compression stage, the gas is compressed with the greatest compression power. The initial pressure of gas in the chamber is 6-60 bar, and in the high pressure vessel it is 8-62 bar. An Independent claim is included for a corresponding plant for use in the above method.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Rückgewinnung von Gas aus einem mit unter Druck stehendem Gas arbeitenden Prozess, für welchen Gas aus einem Hochdruckbehälter in eine geschlossenen Kammer, in welcher der Prozess stattfindet, geführt wird, wobei das Gas zur Rückgewinnung mit mehreren Verdichtungsstufen verdichtet und wieder in den Hochdruckbehälter eingespeist wird.The invention relates to a method for recovery of gas from a process working with pressurized gas, for which Gas from a high pressure tank in a closed chamber in which the process takes place to be led, being the gas for recovery compressed with several compression stages and fed back into the high pressure tank becomes.

Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Rückgewinnung von Gas aus einem mit unter Druck stehendem Gas arbeitenden Prozess, welcher das Gas einem Hochdruckbehälter entnimmt und welcher in einer geschlossenen Kammer stattfindet.The invention further relates to a Recovery device of gas from a process working with pressurized gas, which takes the gas from a high pressure tank and which in in a closed chamber.

Bei einer Vielzahl von Prozessen werden unter Druck stehende Gase benötigt. Zu nennen sind hier Prozesse in der Wärmebehandlung, spezielle Verfahren beim thermischen Spritzen oder Laserschweißen. Eine Rückgewinnung von Gasen ist bei Prozessen, bei welchen das Gas unter hohem Druck steht, von besonderer Bedeutung, da die benutzten Gasmengen sehr groß sind und ein wirtschaftliches Betreiben dieser Prozess folglich nur möglich ist, wenn das Gas in einem Kreislauf geführt wird.In a variety of processes pressurized gases are required. Processes can be mentioned here in heat treatment, special processes for thermal spraying or laser welding. A reclamation of gases is in processes in which the gas is under high pressure, of particular importance since the gas quantities used are very large and This process can only be operated economically if the gas is circulated becomes.

Beispielsweise stellt der Abschreckprozess in der Wärmebehandlung metallischer Werkstücke einen entscheidenden Arbeitsschritt dar. Dabei ist es wichtig, dass die Werkstücke sehr schnell und gleichmäßig abgekühlt werden, damit unerwünschte Veränderungen im Material, wie beispielsweise Phasenübergänge oder feine Risse, welche sich bei langsamer und ungleichmäßiger Abkühlung des Werkstücks einstellen, ausbleiben. Für das Abschrecken ist es folglich von entscheidender Bedeutung, dass eine große Menge an Gas sehr schnell in eine Abschreckkammer strömt und dort einen hohen Druck aufbaut. Der Abschreckprozess läuft in der Praxis folgendermaßen ab: Wenn das Werkstück in der Abschreckkammer bereit steht, wird ein Ventil zwischen Hochdruckbehälter und Abschreckkammer geöffnet und das Gas strömt schlagartig von dem Hochdruckspeicher in die Abschreckkammer. Dabei steigt der Druck in der Abschreckkammer auf etwa 20 bar an, während der Druck im Hochdruckspeicher vom Ausgangsdruck, der bei ca. 30 bar liegt, auf etwa 22 bar abfällt. Nach dem Abschrecken wird ein Ventil zum Ablassen des Gases aus der Abschreckkammer geöffnet. Ist der Druck in der Kammer auf Umgebungsdruck gefallen, wird die Abschreckkammer geöffnet und das Werkstück entnommen. Als Abschreckkammer dient ein eigener geschlossener Behälter oder eine geschlossene Kammer, in welches das Werkstück eingebracht wird, oder der Wärmebehandlungsofen selbst. Anstelle eines Werkstücks kann auch eine Charge von Werkstücken abgeschreckt werden.For example, the quenching process in the heat treatment metallic workpieces crucial step. It is important that the workpieces be cooled very quickly and evenly, thus unwanted changes in the material, such as phase transitions or fine cracks, which slow and uneven cooling of the workpiece adjust, stay away. For quenching it is therefore critical that one size Amount of gas flows very quickly into a quenching chamber and there builds up a high pressure. The quenching process runs in the Practice as follows ab: If the workpiece is in the quenching chamber, a valve between the high pressure container and Quenching chamber opened and the gas flows suddenly from the high pressure accumulator into the quenching chamber. The pressure increases in the quenching chamber to about 20 bar while the pressure in the high pressure accumulator from the initial pressure, which is approximately 30 bar, to approximately 22 bar. To After quenching, a valve is used to vent the gas from the quenching chamber open. If the pressure in the chamber has dropped to ambient pressure, the Quenching chamber opened and the workpiece taken. A separate closed container or a serves as the quenching chamber closed chamber into which the workpiece is introduced, or the Heat treatment furnace itself. Instead of a workpiece can also be a batch of workpieces be deterred.

Wirtschaftlich und anwendungstechnisch sinnvoll ist es, das gebrauchte Gas einem Kreislauf zuzuführen, da die anfallenden Gasmengen sehr groß sind. Die Gaserückgewinnung wird normalerweise mit Hilfe eines Gasepuffers realisiert. Dazu wird die Abschreckkammer in einen Gasepuffer entleert, bis in der Abschreckkammer und im Gasepuffer Druckausgleich herrscht. Der Gasepuffer ist dabei im allgemeinen ein Ballon und/oder Druckbehälter. Der Ballon dehnt sich bei Befüllung aus. Da das Gas am Ende im Ballon unter Atmosphärendruck vorliegt, beansprucht das Gas sehr viel Volumen und der gefüllte Ballon benötigt entsprechend viel Platz. Bevor das Gas in den Hochdruckbehälter rückgespeist wird, muss das Gas nun von Atmosphärendruck aus auf den im Hochdruckspeicher vorliegenden Druck verdichtet werden. Da dieser sehr große Druckunterschied von einem einstufigen Verdichter nicht zu überbrücken ist, wird dazu ein mehrstufiger Verdichter eingesetzt. In einem mehrstufigen Verdichter sind mehrere Verdichter in Reihe geschaltet. Dabei verdichtet die unterste Stufe das Gas vom Ausgangsdruck aus auf einen höheren Druck. Von diesem Druck aus hebt die nächste Stufe das Druckniveau wiederum auf eine höhere Stufe. Beliebig viele Stufen können folgen, bevor mit der Endstufe schließlich der Enddruck, welcher im Hochdruckbehälter vorliegt, erreicht wird. Von Nachteil ist bei dieser Methode der große Energieverlust, der dadurch entsteht, dass das Gas bei jedem Abschreckvorgang zuerst von dem hohen Druck der Kammer auf den tiefen Druck in dem Gasepuffer entspannt wird und dann anschließend auf den hohen Druck der Hochdruckkammer wieder verdichtet wird.Economically and technically sensible is to recycle the used gas because of the amount of gas are very large. Gas recovery is usually realized with the help of a gas buffer. This will emptied the quenching chamber into a gas buffer until in the quenching chamber and there is pressure equalization in the gas buffer. The gas buffer is included generally a balloon and / or pressure vessel. The balloon stretches when filling out. Since the gas is at the end in the balloon under atmospheric pressure, stresses the gas has a lot of volume and the filled balloon needs accordingly lots of space. Before the gas is fed back into the high pressure tank, the gas must now from atmospheric pressure be compressed to the pressure in the high-pressure accumulator. Because this is very big Pressure difference cannot be bridged by a single-stage compressor, a multi-stage compressor is used for this. In a multi-stage Compressors are several compressors connected in series. It condenses the lowest stage the gas from the outlet pressure to a higher pressure. From this pressure the next one lifts Level the pressure level again to a higher level. As many Levels follow before the final pressure with the final stage, which in the high pressure container is present, is achieved. The disadvantage of this method is size Loss of energy that arises from the gas with each quenching process first from the high pressure of the chamber to the low pressure in the Gas buffer is released and then subsequently to the high pressure of the High pressure chamber is compressed again.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren anzugeben, welche diese Nachteile des bekannten Verfahrens vermeidet und welches möglichst die gesamte, bei Umgebungsdruck verfügbare Gasmenge der Gaserückgewinnung zuführt.The invention is based on the object specify a method which has these disadvantages of the known method avoids and which if possible the total amount of gas available for gas recovery at ambient pressure supplies.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Gas unmittelbar von dem jeweils in der Kammer vorliegendem Druck aus verdichtet wird, wobei zumindest eine weitere Verdichtungsstufe verwendet wird, wenn der Druck in der Kammer einen Grenzwert unterschreitet. Erfindungsgemäß wird der Kammer solange Gas entnommen, bis der Druck in der Kammer den Grenzwert des Ansaugdruckes erreicht. Der Grenzwert des Ansaugdruckes wird dabei von der Auslegung der Verdichtungsstufe bestimmt, da für jeden Verdichter ein minimaler Ansaugdruck existiert, bis zu welchem hin der Verdichter das Gas auf den geforderten Druck verdichten kann und unterhalb dessen eine Verdichtung nicht mehr möglich ist. Nachdem nun mit einer Verdichtungsstufe die Kammer bis zu dem zugehörigen Grenzdruck entleert wurde, wird erfindungsgemäß eine weitere Verdichterstufe hinzugeschaltet. Mit dieser zweiten Verdichtungsstufe ist es möglich, das Gas bei dem niedrigeren Druck der Kammer zu entnehmen und für die nachfolgende Stufe zu verdichten. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird somit zu jedem Zeitpunkt das gerade in der Kammer vorliegende Druckniveau sinnvoll genutzt. Da v. a. zu Beginn der Entnahme in der Kammer ein sehr hoher Druck vorliegt, welcher sogar oftmals nur geringfügig unter dem Druck des Hochdruckbehälters liegt, und welcher mit Entnahme zwar absinkt, aber immer noch sehr weit über dem Atmosphärendruck liegt und sich diesem dann langsam annähert, ist mit dem erfindungsgemäßen Verfahren stets nur die Druckdifferenz zu überwinden, die gerade zwischen Kammer und Hochdruckbehälter liegt. Da nun folglich nur ein geringer Teil des Gases eine große Druckdifferenz zu überwinden hat, verkürzt sich die Verdichtungszeit beträchtlich und auch der zur Verdichtung notwendige Energiebedarf vermindert sich drastisch – im Vergleich zu einer Verdichtung von Atmosphärendruck aus. Eine Verdichtung von Atmosphärendruck aus ist bei dem bisher üblichen Verfahren notwendig, bei welchem das Gas in einen Gasepuffer entspannt wird. Das dieser Gaspuffer bei dem erfindungsgemäßen Verfahren entfällt, ist von großem Vorteil, da der Gasepuffer aufgrund des großen Volumens des Gases unter Atmosphärendruck einen großen Raum beansprucht. Dies ist nicht nur bei engen Raumverhältnissen vorteilhaft, sondern die Platzersparnis wirkt sich wirtschaftlich vorteilhaft aus. Darüber hinaus zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren durch geringe Investitionskosten aus.The object is achieved according to the invention in that the gas is compressed directly from the pressure present in the chamber, at least one further compression stage being used if the pressure in the chamber falls below a limit value. According to the invention, gas is withdrawn from the chamber until the pressure in the chamber reaches the limit value of the suction pressure. The limit value of the intake pressure is determined by the design of the compression stage, since for each compressor there is a minimum intake pressure up to which the compressor can compress the gas to the required pressure and below which compression is no longer possible. Now that the chamber has been emptied to the associated limit pressure with a compression stage, a further compressor stage is switched on according to the invention. With this second ver sealing stage, it is possible to withdraw the gas at the lower pressure from the chamber and to compress it for the subsequent stage. With the method according to the invention, the pressure level currently present in the chamber is thus used sensibly at all times. Since there is a very high pressure in the chamber, especially at the beginning of the withdrawal, which is often only slightly below the pressure of the high-pressure container, and which decreases with the withdrawal, but is still very far above the atmospheric pressure and then slowly approaches it, can only be overcome with the method according to the invention only the pressure difference which is just between the chamber and the high pressure container. As a result, only a small part of the gas has to overcome a large pressure difference, the compression time is shortened considerably and the energy required for compression is drastically reduced - compared to compression from atmospheric pressure. Compression from atmospheric pressure is necessary in the previously customary process in which the gas is expanded into a gas buffer. The fact that this gas buffer is omitted in the method according to the invention is of great advantage since the gas buffer takes up a large space due to the large volume of the gas under atmospheric pressure. This is not only advantageous in tight spaces, but also saves space economically. In addition, the inventive method is characterized by low investment costs.

Das Problem, eine geschlossene Kammer mit hohem Gasdruck zu entleeren und dieses Gas in einem Behälter mit hohen Druck einspeisen zu müssen, tritt jedoch nicht nur bei der Rückgewinnung von Gasen auf, sondern auch im Anlagenbau. Mit der Erfindung ist es nun möglich, den hohen Druck der Kammer zu nutzen und das Gas in einen Behälter zu fördern, in welchem ein Druck herrscht, der über dem Ausgangsdruck der Kammer liegt. Das erfindungsgemäße Vorgehen ist in allen Fällen einsetzbar, bei welchen eine derartige Situation vorliegt.The problem with having a closed chamber emptying high gas pressure and using this gas in a container having to feed in high pressure however, it does not only occur during recovery gases, but also in plant engineering. With the invention it is now possible to use the high pressure of the chamber and to pump the gas into a container which is under pressure that over the outlet pressure of the chamber. The procedure according to the invention is in all cases can be used in such a situation.

Vorteilhafterweise werden ein mehrstufiger Verdichter oder mehrere in Reihe geschaltete Verdichter verwendet. Mit besonderem Vorteil genügen dabei zwei oder drei Verdichtungsstufen, um den gesamten Druckbereich von Atmosphärendruck am Ende des Entleervorgangs bis hin zum Druck des Hochdruckbehälters zu überbrücken.Advantageously, a multi-stage compressor or more compressors connected in series. With special One advantage is enough two or three compression levels to cover the entire pressure range of atmospheric pressure at the end of the emptying process to bridge the pressure of the high pressure container.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden die einzelnen Verdichtungsstufen entsprechend dem fallenden Entleerungsdruck der Kammer direkt angespeist. Bei der Verdichtung des Gases werden die Verdichtungsstufen (n Stufen) nacheinander durchlaufen, wobei mit der untersten Verdichtungsstufe (erste Stufe) das Gas aus der Kammer entnommen und mit der höchsten Verdichtungsstufe (n-te Stufe) in den Hochdruckbehälter eingespeist wird. Zu Beginn der Entleerung wird nur eine Verdichtungsstufe (n-te Stufe) benutzt. Diese entnimmt das Gas der Kammer, verdichtet es und speist es in den Hochdruckbehälter ein. Dabei fällt der Druck in der Kammer ab. Wird nun der Grenzwert der höchsten Stufe (n-te Stufe) unterschritten, wird erfindungsgemäß die nächst niedrigere Stufe ((n-1)-te Stufe) hinzu geschaltet. Diese Stufe entnimmt nun das Gas der Kammer und verdichtet es auf einen Zwischendruck, der im allgemeinen dem Ansaugdruck der höchsten Stufe (n-ten Stufe) entspricht. Von dem Zwischendruck aus wird das Gas dann in der höchsten Stufe auf den Enddruck verdichtet und in den Hochdruckbehälter eingespeist. Der Druck in der Kammer fällt mit Fortführung der Entnahme weiter und der Grenzdruck, bis zu welchem hin die (n-1)-te Verdichtungsstufe arbeitet, wird erreicht. Eine (n-2)-te Verdichtungsstufe wird nun hinzu geschaltet. Sie stellt nun die unterste Verdichtungsstufe dar, mit welcher die Entnahme und die Verdichtung auf dem niedrigsten Druckniveau erfolgt. Die (n-1)-te Verdichtungsstufe verdichtet das Gas auf das nächsthöhere Druckniveau und mit der n-ten und höchsten Stufe wird schließlich der Enddruck erreicht. Die Druckdifferenzen, welche mit den einzelnen Stufen überwunden werden, sind dabei oftmals unterschiedlich groß und werden von den Eigenschaften der Verdichter in der jeweiligen Verdichtungsstufe bestimmt. Zur Verdichtung auf den geforderten Enddruck können dabei beliebig viele Stufen n durchlaufen werden. Bei den einzelnen Verdichtungsstufen handelt es sich dabei entweder um unterschiedliche in Reihe geschaltete Verdichter oder um die einzelnen Stufen eines mehrstufigen Verdichters. Die verschiedenen Verdichter bzw. die unterschiedlichen Verdichtungsstufen werden dabei dem erfindungsgemäßen Ablauf entsprechend verwendet.In an advantageous embodiment the individual compression stages are in accordance with the invention fed directly to the falling discharge pressure of the chamber. at The compression of the gas becomes the compression stages (n stages) one after the other pass through, with the lowest compression stage (first stage) the gas is removed from the chamber and with the highest compression level (nth Stage) in the high pressure container is fed. At the beginning of emptying there is only one compression stage (nth stage) used. This takes the gas from the chamber, compresses it it and feeds it into the high pressure tank. The pressure drops in the chamber. If the limit of the highest level (nth level) is now fallen below, is the next lower according to the invention Stage ((n-1) th stage) added. This stage now takes that Gas the chamber and compresses it to an intermediate pressure, which in the general the suction pressure of the highest level (nth level) equivalent. From the intermediate pressure, the gas is then in the highest stage compressed to the final pressure and fed into the high pressure tank. The pressure in the chamber drops with continuation removal and the limit pressure up to which the (n-1) th Compression level works, is reached. An (n-2) th compression stage is now added. It now represents the lowest compression level, with which the extraction and compression at the lowest Pressure level occurs. The (n-1) th compression stage compresses this Gas to the next higher pressure level and with the nth and highest Stage will eventually the final pressure is reached. The pressure differences, which with the individual Steps overcome are often of different sizes and are characterized by the properties the compressor is determined in the respective compression stage. to Any number of stages can be compressed to the required final pressure be run through. In the individual compression levels it is either different in series Compressor or around the individual stages of a multi-stage compressor. The different compressors or the different compression levels become the sequence according to the invention used accordingly.

In Ausgestaltung der Erfindung weisen die einzelnen Verdichterstufen unterschiedliche Verdichtungsleistung auf. Mit besonderem Vorteil wird dabei das Gas in der höchsten Verdichtungsstufe (n-te Stufe), mit welcher das Gas verdichtet wird, bevor eine weitere bzw. (n-1)-te Stufe hinzu geschaltet wird, mit der größten Verdichtungsleistung der einzelnen Verdichtungsstufen verdichtet. Dies kann durch entsprechende Dimensionierung dieses Verdichters oder durch Parallelschaltung von mehreren Verdichtern geschehen. Eine hohe Verdichtungsleistung in der höchsten Verdichterstufe reduziert die zur Verdichtung benötigte Zeit erheblich, da insbesondere zu Beginn der Entnahme große Gasmengen anfallen.In an embodiment of the invention the individual compressor stages have different compression capacities on. The gas in the highest compression stage is particularly advantageous (nth stage) with which the gas is compressed before another or (n-1) th stage is added, with the greatest compression performance of the individual compression levels. This can be done by appropriate Dimensioning of this compressor or through parallel connection done by several compressors. A high compaction performance in the highest Compressor stage reduces the time required for compression considerable, since large amounts of gas are present, especially at the beginning of the withdrawal attack.

In Ausgestaltung der Erfindung liegt der Druck in der Kammer zu Beginn zwischen 6 und 60 bar und in der Hochdruckkammer zwischen 8 und 62 bar. So liegen auch die in der Wärmebehandlung üblichen Abschreckdrücke in der Abschreckkammer zwischen 6 und 60 bar.In an embodiment of the invention the pressure in the chamber initially between 6 and 60 bar and in the High pressure chamber between 8 and 62 bar. So they are in the Heat treatment usual Abschreckdrücke in the quenching chamber between 6 and 60 bar.

Mit besonderem Vorteil wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Rückgewinnung von Stickstoff, Argon oder Helium und deren Gemische verwendet. In der Wärmebehandlung erfolgt das Abschrecken oftmals mit Stickstoff. Deshalb wurde das erfindungsgemäße Verfahren mit besonderen Vorteilen für die Rückgewinnung von Stickstoff ausgelegt. Aber auch die Rückgewinnung von anderen Abschreckgasen, wie beispielsweise von Argon oder Helium sowie von Gemischen aus Stickstoff, Argon und Helium ist mit Vorteilen möglich. Da sich das erfindungsgemäße Verfahren durch niedrige Investitionskosten auszeichnet, ermöglicht es eine wirtschaftliche Rückgewinnung auch für im Verhältnis preiswerte Gase wie Stickstoff. Werden teuere Gase oder Gasmischungen zur Abschreckung benutzt, welche auch bisher einer Rückgewinnung zugeführt wurden, verbilligt das erfindungsgemäße Verfahren die Rückgewinnung erheblich.The process according to the invention for the recovery of nitrogen, argon or helium and mixtures thereof is particularly advantageous applies. In heat treatment, quenching is often done with nitrogen. The process according to the invention was therefore designed with particular advantages for the recovery of nitrogen. However, the recovery of other quenching gases such as argon or helium and mixtures of nitrogen, argon and helium is also possible with advantages. Since the method according to the invention is characterized by low investment costs, it enables economical recovery even for relatively inexpensive gases such as nitrogen. If expensive gases or gas mixtures are used for quenching, which have also been fed to recovery so far, the method according to the invention considerably reduces the recovery.

Die Aufgabe wird für die Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Kammer mit mindestens zwei in Reihe geschalteten Verdichtern, welche mindestens zwei Verdichtungsstufen bilden, oder mit jeder Verdichtungsstufe eines mehrstufigen Verdichters über Verbindungsleitungen unmittelbar ohne Zwischenspeicher in Verbindung steht, wobei die Verbindungsleitungen sich öffnende und schließende Überströmregler oder Absperrglieder, welche mit einer die Absperrglieder steuernden Schalteinheit verbunden sind, enthalten und wobei die höchste Verdichtungsstufe (n-te Stufe) der in Reihe geschalteten Verdichter oder des mehrstufigen Verdichters mit dem Hochdruckbehälter in Verbindung steht. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es somit möglich, in einem mehrstufigen Verdichter die einzelnen, für unterschiedliche Druckbereiche zuständigen Verdichtungsstufen oder die unterschiedlichen Verdichter, die durch ein in Reihe Schalten einen mehrstufigen Verdichter bilden, getrennt zu speisen. Damit wird es möglich, die jeweilige Verdichtungsstufe entsprechend ihrer Auslegung bezüglich des Druckbereichs einzusetzen. Die Leitungen führen dazu erfindungsgemäß zwischen die Stufen und leiten das Gas der nächsthöherliegenden Verdichtungsstufen zu. Die Verdichtungsstufen, die sich über dieser Stufe befinden, erreicht das Gas erst nach der Verdichtung in dieser Stufe. Existiert keine höhere Stufe mehr, kommt das Gas in den Hochdruckbehälter. Überströmregler oder Absperrglieder sperren dazu die Leitungen, welche zu den tieferliegenden Verdichtungsstufen führen, ab und erwirken die Zuleitung in höherliegenden Verdichtungsstufen. Überströmregler sind mechanische Regler, die den vor dem Ventil vorliegenden Druck bestimmen und sich entsprechend dieses Drucks öffnen oder schließen. Die Steuerung der Absperrglieder hingegen übernimmt die Schalteinheit. Zu der Schalteinheit gehört vorzugsweise ein Drucksensor zur Bestimmung des Drucks in der Kammer. Fällt der Druck in der Kammer unter den für die jeweilige Verdichtungsstufe spezifischen Grenzwert öffnen und schließen die Überströmregler so, beziehungsweise stellt die Schalteinheit die Absperrglieder so ein, dass eine weitere, tieferliegende Verdichtungsstufe die Verdichtung in dem Druckbereich übernimmt, der unterhalb der bisherigen Verdichtungsstufe liegt, und die bisherige Stufe das von der tieferliegenden Stufe kommende Gas nachverdichtet. Bei der Entleerung der Kammer verdichtet folglich zuerst die höchste Verdichtungsstufe (n-te Stufe), dann schaltet sich beziehungsweise schaltet die Schalteinheit die nächsttieferliegende Verdichtungsstufe ((n-1)-te Stufe) zu und so weiter bis alle Verdichtungsstufen in Betrieb sind. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird es folglich unnötig, das Gas der Kammer in einen Gasepuffer zu entspannen und für die gesamte Gasmenge alle Stufen entsprechend ihrer Reihenfolge zu benutzen. Die Einsparung des Gasepuffers bedeutet eine enorme Platzersparnis.The task is for the device according to the invention solved, that the chamber with at least two compressors connected in series, which form at least two compression levels, or with each compression level of a multi-stage compressor Connection lines directly connected without buffer stands, with the connecting lines opening and closing overflow regulator or shut-off elements which control the shut-off elements with a Switching unit are connected and contain the highest compression level (nth stage) of the series-connected compressors or the multi-stage Compressor with the high pressure tank communicates. With the device according to the invention it is thus possible to a multi-stage compressor the individual, for different pressure ranges responsible compression levels or the different compressors that are connected in series form a multi-stage compressor to feed separately. In order to will it be possible the respective compression level according to their interpretation with regard to the Pressure range. According to the invention, the lines lead between the stages and feed the gas to the next higher compression stages. The compression levels that are above this level the gas only reaches this stage after compression. there no higher Level up, the gas comes into the high pressure tank. Overflow regulator or shut-off elements block the lines leading to the lower compression stages to lead, and effect the supply line in higher compression levels. Overflow are mechanical regulators that measure the pressure in front of the valve determine and open or close according to this pressure. The control the shut-off elements, however, takes over Switching unit. A pressure sensor preferably belongs to the switching unit to determine the pressure in the chamber. The pressure in the chamber drops the for open the respective compression level specific limit and conclude the overflow regulator so, or the switching unit provides the shut-off elements in such a way that a further, deeper compression stage the Compression takes place in the printing area, which is below the previous compression level, and the previous level the gas coming from the lower stage is compressed again. at emptying the chamber consequently compresses the highest compression stage first (nth stage), then the switching unit switches or switches the next lower compression level ((n-1) -th stage) to and so on until all compression stages in Operation. It is consequently with the device according to the invention unnecessary, relax the gas in the chamber in a gas buffer and for the whole Use gas amount all stages according to their order. The saving of the gas buffer means an enormous saving of space.

In vorteilhafter Ausgestaltung ist die Schalteinheit mit einem an die Kammer angeordneten Drucksensor verbunden.In an advantageous embodiment the switching unit with a pressure sensor arranged on the chamber connected.

Vorteilhafterweise umfassen eine oder mehrere Verdichtungsstufen mehrere parallel geschaltete Verdichter, da sich die Verdichtungsleistung einer Stufe durch das parallel Schalten erhöht. Aber auch durch eine entsprechende Dimensionierung erhöht sich die Verdichtungsleistung einer Verdichtungsstufe.Advantageously comprise a or several compression stages several compressors connected in parallel, since the compression performance of a stage is parallel Switching increased. However, appropriate dimensioning also increases the compression performance of a compression level.

Mit besondern Vorteilen findet das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung beim Abschreckprozess in der Wärmebehandlung ihre Verwendung.This takes place with particular advantages inventive method and the device according to the invention in the quenching process in heat treatment their use.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nun in zwei Varianten beispielhaft anhand der ' schematischen Darstellung gemäß 1 und 2 näher erläutert.The method according to the invention is now exemplified in two variants based on the 'schematic illustration in 1 and 2 explained in more detail.

1 zeigt einen Hochdruckbehälter 1, eine einer Wärmebehandlung zugeordneten Abschreckkammer 2, Verdichter 3, 4, Absperrglieder 5, 6, 7, eine Schalteinheit 8 mit einem Drucksensor 9, die Leitungen 10, 11 und eine Gasversorgung 12. Die Werkstücke befinden sich für einen Abschreckprozess in der Abschreckkammer 2. In dem beispielsweise mit Stickstoff gefüllten Hochdruckbehälter 1 herrscht ein Druck p1 von 30 bar. Wird nun das Ventil 5 geöffnet strömt das Gas schlagartig aus dem Hochdruckbehälter 1 in die Abschreckkammer 2. Dabei fällt der Druck im Hochdruckbehälter von 30 auf 22 bar ab und der Druck in der Abschreckkammer steigt auf 20 bar. Danach wird das Absperrglied 5, welches ebenso wie die anderen Abspenglieder als Ventil gestaltet ist, geschlossen. Nunmehr kann die Kühlung der Werkstücke mittels des im Kreis geführten Abschreckgases erfolgen. Nach der Abkühlung wird das Gas aus der Abschreckkammer rückgewonnen. Dazu wird zuerst Ventil 6 geöffnet, während Ventil 7 geschlossen bleibt. Das Gas strömt über die Leitung 10 in den Verdichter 4, welcher die n-te Verdichtungsstufe bildet, und wird dort auf 30 bar verdichtet und in den Hochdruckbehälter 1 geleitet. Bei der Entnahme des Gases aus der Abschreckkammer 2 sinkt folglich der Druck p2 in der Abschreckkammer ab. Wird nun der Grenzwert, der für den Verdichter 4 bei beispielsweise 6 bar liegt, in der Abschreckkammer 2 unterschritten, wird Ventil 6 geschlossen und das Absperrglied 7 geöffnet. Das Gas gelangt nun über die Leitung 11 in den Verdichter 3, der die (n-1)-te Verdichtungsstufe bildet, und von dort aus weiter in den die n-te Verdichtungsstufe bildenden Verdichter 4. Der direkte Weg in den Verdichter 4 über die Leitung 10 ist hingegen durch das Absperrglied 6 versperrt. Die Steuerung der Absperrglieder wird dabei von der Schalteinheit 8 übernommen. Der Schalteinheit 8 ist dazu der Drucksensor 9 zugeordnet, welcher den Druck p2 in der Abschreckkammer misst. Wird nun in der Abschreckkammer 2 mit diesem Drucksensor der grenzwertige Druck ermittelt, führt die Schalteinheit 8 den Schaltvorgang durch. Das Gas wird folglich nun zuerst in dem Verdichter 3 auf beispielsweise 6 bar verdichtet; bevor es im Verdichter 4 auf 30 bar verdichtet und in den Hochdruckbehälter 1 eingespeist wird. Die Gasversorgung 8 wird benötigt, um den Kreislauf in Betrieb zunehmen und Verluste an Gas auszugleichen. 1 shows a high pressure container 1 , a quenching chamber associated with a heat treatment 2 , Compressor 3 . 4 , Shut-off elements 5 . 6 . 7 , a switching unit 8th with a pressure sensor 9 , the lines 10 . 11 and a gas supply 12 , The workpieces are located in the quenching chamber for a quenching process 2 , In the high-pressure container filled with nitrogen, for example 1 there is a pressure p1 of 30 bar. Now the valve 5 open, the gas suddenly flows out of the high-pressure container 1 into the quenching chamber 2 , The pressure in the high-pressure container drops from 30 to 22 bar and the pressure in the quenching chamber increases to 20 bar. Then the shut-off device 5 , which is designed as a valve, just like the other release members, is closed. The workpieces can now be cooled by means of the quenching gas circulated. After cooling, the gas is recovered from the quenching chamber. To do this, first valve 6 open while valve 7 remains closed. The gas flows over the line 10 in the compressor 4 , which forms the nth compression stage, and is compressed there to 30 bar and in the high pressure tank 1 directed. When the gas is withdrawn from the quenching chamber 2 consequently the pressure p2 in the quenching chamber drops. Now becomes the limit for the compressor 4 is, for example, 6 bar in the quenching chamber 2 falls below the valve 6 closed and the shut-off element 7 open. The gas now passes through the line 11 in the compressor 3 , which forms the (n-1) th compression stage, and from there further into the compressor forming the nth compression stage 4 , The direct route to the compressor 4 over the line 10 is, however, through the shut-off 6 blocked. The control of the shut-off elements is done by the switching unit 8th accepted. The switching unit 8th is the pressure sensor 9 assigned, which measures the pressure p2 in the quenching chamber. Now in the quenching chamber 2 The switching unit guides the limit pressure with this pressure sensor 8th the switching process. The gas is now first in the compressor 3 compressed to 6 bar, for example; before it's in the compressor 4 compressed to 30 bar and in the high pressure container 1 is fed. The gas supply 8th is needed to start up the cycle and to compensate for gas losses.

2 zeigt eine andere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die zu 1 gleichen Bezugsziffern bezeichnen dabei gleiche Elemente. Hinzu kommen Überströmregler 12, 13 und ein Ventil 14. Zur Gaserückgewinnung nach dem Abschreckprozess in der Abschreckkammer 2 wird zuerst das Ventil 14 geöffnet. Der Überströmregler 13, welcher in der Verbindungsleitung 11 angebracht ist, ist zu Beginn der Rückgewinnung zu, während der Überströmregler 12 der Verbindungsleitung 10 offen ist. Das Gas gelangt aus der Abschreckkammer 2 über die Verbindungsleitung 10 in den Verdichter 4 und wird mit dem Verdichter 4 auf den Druck p1 des Hochdruckbehälters 1 verdichtet und in diesen gespeist. Dabei fällt der Druck p2 in der Abschreckkammer 2 ab. Der Verdichter 4 stellt somit die n-te Verdichtungsstufe dar. Wenn nun der Druck p2 in der Abschreckkammer 2 unter den minimalem Ansaugdruck der n-ten Verdichtungsstufe fällt, schließt sich der Überströmregler 12 und der Überströmregler 13 öffnet sich. Das Gas gelangt nun von der Abschreckkammer aus in den Verdichter 3, wo es auf den Ansaugdruck des Verdichters 4 verdichtet wird. Danach wird es von dem Verdichter 4 auf den Druck p1 des Hochdruckbehälters verdichtet und in den Hochdruckbehälter 1 eingespeist. Folglich wird das Gas ohne Zwischenspeicher aus der Abschreckkammer und von dem in der Abschreckkammer vorliegenden Druck p2 zuerst von der (n-1)-ten Verdichtungsstufe und danach von der n-ten Verdichtungsstufe auf den Druck p1 des Hochdruckbehälters verdichtet. 2 shows another advantageous embodiment of the method according to the invention. The too 1 the same reference numbers denote the same elements. There are also overflow regulators 12 . 13 and a valve 14 , For gas recovery after the quenching process in the quenching chamber 2 becomes the valve first 14 open. The overflow regulator 13 which is in the connecting line 11 is attached at the beginning of the recovery to while the overflow regulator 12 the connecting line 10 is open. The gas exits the quenching chamber 2 via the connecting line 10 in the compressor 4 and is using the compressor 4 to the pressure p1 of the high pressure container 1 compressed and fed into it. The pressure p2 drops in the quenching chamber 2 from. The compressor 4 thus represents the nth compression stage. If the pressure p2 in the quenching chamber 2 the overflow regulator closes below the minimum intake pressure of the nth compression stage 12 and the overflow regulator 13 opens. The gas now enters the compressor from the quenching chamber 3 where it depends on the intake pressure of the compressor 4 is compressed. After that it gets from the compressor 4 compressed to the pressure p1 of the high pressure container and into the high pressure container 1 fed. Consequently, the gas from the quenching chamber and from the pressure p2 present in the quenching chamber is compressed without intermediate storage first from the (n-1) th compression stage and then from the nth compression stage to the pressure p1 of the high-pressure container.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann beispielweise beim Härten von Werkzeug aus Stahl zur Anwendung kommen.The method according to the invention can, for example when hardening of steel tools are used.

Claims

Process for the recovery of gas from a process operating under pressure gas, for which gas is led from a high-pressure container into a closed chamber in which the process takes place, the gas being compressed for recovery with several compression stages and fed back into the high-pressure container is characterized in that the gas is compressed directly from the respective pressure in the chamber, at least one further compression stage being used if the pressure in the chamber falls below a limit value.

A method according to claim 1, characterized in that a multi-stage compressor or more connected in series Compressors are used.

A method according to claim 1 or 2, characterized in that that the individual compression levels correspond to the falling Drain pressure of the chamber can be fed directly.

Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that that in the highest Compression stage compresses the gas with the greatest compression performance becomes.

Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that that the pressure in the chamber initially between 6 and 60 bar and in the high pressure container is between 8 and 62 bar.

Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that that nitrogen, argon, helium or their mixtures are compressed.

Device for recovering gas from a process operating with pressurized gas, in which the gas is passed to a high pressure container ( 1 ) and which one in a closed chamber ( 2 ) is used, characterized in that the chamber ( 2 ) with at least two compressors connected in series ( 3 . 4 ), which form at least two compression stages, or with each compression stage of a multi-stage compressor via connecting lines ( 10 . 11 ) is directly connected without a buffer, the connecting lines ( 10 . 11 ) opening and closing overflow regulator ( 12 . 13 ) or barriers ( 6 . 7 ), which with a switching unit controlling the shut-off elements ( 8th ) are connected, included and where the highest compression level ( 4 ) the series-connected compressors or the multi-stage compressor with the high-pressure tank ( 1 ) is connected.

Apparatus according to claim 7, characterized in that the switching unit ( 8th ) with one on the chamber ( 2 ) arranged pressure sensor ( 9 ) connected is.

Device according to claim 7 or 8, characterized in that one or more compression stages connected several in parallel Compressor include.

Use of the method according to one of claims 1 to 6 or use of the device according to one of claims 7 to 9 in the quenching process in heat treatment.