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Pumpe für das Umpumpen von leicht verdampfbaren Flüssigkeiten Gegenstand
der Erfindung ist eine Pumpe zum Umpumpen von leicht verdampfbaren Flüssigkeiten
aus einem Speicherbehälter in mit diesen Flüssigkeiten zu füllende Aufnahmebehälter.
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Leicht verdampfbare Flüssigkeiten, wie beispielsweise flüssige Kohlensäure
oder flüssiger Sauerstoff, werden häufig in größeren Mengen in Behältern wie ortsfesten
oder ortsveränderlichen Tanks gelagert, die, um das Auftreten gefährlicher Drucke
zu verhindern, in geeigneter Weise gekühlt werden. Aber selbst wenn derartige Tanks
gekühlt werden, so enthalten sie das verflüssigte Gas gewöhnlich dennoch unter Drukken
von etwa 14 bis 20 kg/cm2 oder darüber. Wenn die Flüssigkeit von einem derartigen
Speicherbehälter zur weiteren Verwendung in Gaszylinder oder andere Behälter umgepumpt
wird, so ist der Druck im Speicherbehälter anfänglich häufig viel höher als der
im Aufnahmebehälter, welchem die Flüssigkeit zugepumpt wird, aber mit fortschreitendem
Umpumpen steigt der Druck im Aufnahmebehälter infolge der durch die erhöhte Temperatur
bewirkten Verdampfung allmählich an, bis er größer ist als der im Speicherbehälter.
Um daher die Überführung derartiger leicht verdampfbarer Flüssigkeiten zu vervollständigen,
sind Pumpen erforderlich. Der in dem Aufnahmebehälter gegebenenfalls vorhandene
Druck ist, falls der Aufnahmebehälter nicht gekühlt wird, von der diesen umgebenden
Temperatur abhängig, und er kann im Falle von Kohlendioxyd bei warmem Wetter etwa
um 60 kg/cm2 betragen.
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Werden Pumpen benutzt, so treten gewisse Nachteile auf. Wird mit dem
Füllen eines Aufnahmebehälters begonnen, so tritt die Flüssigkeit aus dem Speicherbehälter
unter dem Einfjuß des im Speicherbehälter oberhalb der Flüssigkeit bestehenden Druckes
aus, aber deren Durchgang wird durch die verschiedenen Ventile in der Pumpe gedrosselt,
und die anfängliche Füllgeschwindigkeit des Behälters ist viel geringer, als sie
erreicht werden könnte, wenn für die Flüssigkeit ein ungedrosselter Durchgang vom
Speicherbehälter zum Aufnahmebehälter vorhanden sein würde.
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Die Erfindung bezweckt daher, für die Überführung von leicht verdampfbaren
Flüssigkeiten von einem Speicherbehälter zu einem Aufnahmebehälter, eine Pumpe zu
schaffen, unter deren Verwendung die Flüssigkeiten einen freien Durchgang besitzen,
solange der Aufnahmebehälter unter einem geringeren Druck steht als der Speicherbehälter.
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Dieses Ziel wird erfindungsgemäß durch Verwendung einer Pumpe erreicht,
die zwischen ihrer Einlaß- und Auslaßseite mit einer durch ein Ventil gesteuerten
Abzweig- oder Umgehungsleitung versehen ist, das den Durchgang der Flüssigkeit nur
von der Einlaßseite der Pumpe zu deren Auslaßseite zuläßt. Die Pumpe kann aus irgendeiner
für das Pumpen von leicht verdampfbaren Flüssigkeiten, wie flüssiger Kohlensäure,
geeigneten Pumpe bestehen, wie beispielsweise einer Kolbenpumpe, Rotationspumpe
oder Diaphragmapumpe.
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Als Speicherbehälter kann irgendein Kessel benutzt werden, der eine
Menge der gewünschten Flüssigkeit enthält, und dieser Speicherbehälter, von welchem
diese Flüssigkeit nach einem anderen Behälter gepumpt werden soll, wird für diesen
Zweck an die Einlaßseite der Pumpe angeschlossen. Bei Einrichtungen, beispielsweise
für das Umpumpen von flüssiger Kohlensäure, kann der Speicherbehälter aus einem
Tank bestehen, der eine beliebige Menge flüssiger Kohlensäure enthält, und diese
Tanks können ortsfest oder auch ortsveränderlich sein. Die Kohlensäure in den Tanks
wird gewöhnlich gekühlt und isoliert, aber selbst unter diesen Bedingungen besteht
in dem Tank infolge des Dampfdruckes der Kohlensäure bei der Temperatur des Speicherbehälters
normalerweise ein Druck von etwa 14 bis 20 kg/cm2.
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Der Aufnahmebehälter, dem die Flüssigkeit zugeführt werden soll, kann
aus irgendeinem Behälter bestehen, wie beispielsweise aus Zylindern oder kleineren
Tanks als die Speicherbehälter, und diese befinden sich normalerweise auf atmosphärischem
Druck und atmosphärischer Temperatur, wenn mit dem
Überleiten begonnen
wird. Üblicherweise werden Flüssigkeiten, wie flüssige Kohlensäure oder flüssiger
Sauerstoff, aus Speicherbehältern bei verhältnismäßig niedriger Temperatur und niedrigem
Druck in andere Behälter übergeführt, die sich ursprünglich auf atmosphärischem
Druck oder einem geringeren Druck befinden als der Speicherbehälter, aber, da sie
nicht gekühlt werden, gegebenenfalls auf einen höheren Druck als der im Speicherbehälter
gefüllt werden müssen.
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Die Abzweig- oder Umgehungsleitung kann aus irgendeinem, die Einlaß-
und Auslaßseite der Pumpe verbindenden Rohr oder Kanal bestehen, durch welche die
Ventile der Pumpe, an denen das freie Fließen der Flüssigkeit gedrosselt wird, überbrückt
werden. Nach der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die
Abzweig- oder Überbrückungsleitung im Pumpenzylinder angeordnet und bildet mit der
Pumpe eine geschlossene Einheit, wodurch die ganze Einrichtung weniger bruchgefährdet
ist und auch weniger zum Undichtwerden neigt.
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Das Ventil, welches in der Umgehungsleitung das Fließen der Flüssigkeit
in nur einer Richtung, nämlich von der Einlaß- zur Auslaßseite der Pumpe, zuläßt,
kann aus einem Rückschlagventil bestehen, wie es gewöhnlich in Pumpen benutzt wird,
wie beispielsweise einem Tellerventil oder einem durch Feder belasteten Kugelventil,
aber vorzugsweise wird ein durch die Schwerkraft betätigtes Kugelventil benutzt,
das länger ohne Undichtwerden brauchbar ist. Das Ventil wird in der Umgehungsleitung
zwischen der Einlaß- und Auslaßseite der Pumpe derart angeordnet, daß, wenn der
Druck im Speicherbehälter höher ist als der im Aufnahmebehälter, das Ventil durch
die druckbelastete, umzupumpende Flüssigkeit von seinem Sitz gehoben wird, so daß
ein verhältnismäßig ungedrosselter Durchgang für die Flüssigkeit zwischen dem Speicherbehälter
und dem Aufnahmebehälter erzielt wird. Steigt dann der Druck im Aufnahmebehälter,
und zwar vor allem infolge der Verdampfung von Flüssigkeit im Aufnahmebehälter,
auf einen Druck, der höher ist als der im Speicherbehälter, so schließt sich das
Rückschlagventil selbsttätig, und die Überführung von Flüssigkeit aus dem Speicherbehälter
zum Aufnahmebehälter erfolgt dann weiter durch den Betrieb der Pumpe.
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Z@jerden leicht verdampfbare Flüssigkeiten, wie flüssige Kohlensäure,
durch eine Pumpe von einem Speicherbehälter einem Aufnahmebehälter zugeführt, so
muß das Einlaßventil der Pumpe durch irgendwelche Maßnahmen gekühlt werden, wie
beispielsweise durch äußere Kühlung oder indem die Pumpe in ein Kühlbad eingetaucht
wird. In letzterem Fall kann durch die oben beschriebene Abzweigleitung die Aufrechterhaltung
der tiefen Temperatur des Kühlbades unterstützt werden, da durch die Entspannung
einer gewissen Menge flüssiger Kohlensäure, die, solange der Druck in dem Speicherbehälter
höher als in dem Aufnahmebehälter bleibt, durch die Leitung und das Ventil hindurchfließt,
eine wesentliche Kühlwirkung auf die Pumpe und das diese umgebende Kühlmittel ausgeübt
wird.
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In der deutschen Patentschrift 514751 ist zwar schon eine Einrichtung
beschrieben, mit der in Stahlflaschen unter hohem Druck angelieferte Gase unter
Herabsetzung auf Gebrauchsdruck in einen Vorratsbehälter übergeführtwerdenkönnen.Bei
dieserEinrichtung ist in der zur Überführung der Gase dienenden Rohrleitung ein
Ventil angeordnet, durch das die Stahlflaschen unmittelbar mit dem Speicherbehälter
verbunden werden können, und in einer Abzweigleitung ist auch eine Pumpe angeordnet,
durch welche nach Umstellung von Ventilen die Gasreste aus den Flaschen in den Speicherbehälter
gepumpt werden können.
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Abgesehen davon, daß nach dieser Patentschrift Gase höheren Druckes
aus Gasflaschen in einen Speicherbehälter niederen Druckes übergeführt werden und
der hierbei auftretende Gegendruck durch Ablassen von Wasser aus dem Speicherbehälter
ausgeglichen wird und die genannte Pumpe auch nur zur Überführung der Restgase der
Stahlflaschen Anwendung findet, soll die erfindungsgemäße Pumpe dazu benutzt werden,
leicht verdampfbare Flüssigkeiten aus einem Speicherbehälter zu ihrer weiteren Verwendung
unter zunehmendem Gegendruck in kleinere Aufnahmebehälter umzupumpen. Ferner ermöglicht
die Ausbildung der beanspruchten Pumpe, daß sie während der gesamten Überführung
der Flüssigkeit in Betrieb gesetzt werden kann, und sie übernimmt dann bei Erreichung
des entsprechenden Gegendruckes im Aufnahmebehälter und nach automatischem Schließen
des mitbenutzten Rückschlagventils allmählich von selbst die alleinige Förderung
der Flüssigkeit entsprechend dem Ansteigen des Gegendruckes, während bei der bekannten
Vorrichtung die Pumpe erst nach Umschalten der Ventile von Hand in Betrieb gesetzt
werden kann. Endlich ist die neue Pumpe in der Ausführung nicht nur geschlossener
und raumsparend, sondern auch ständig dichtbleibend, und sie dient auch einem anderen
-Zweck als die Pumpe bei der bekannten Einrichtung.
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Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung, die eine beispielsweise
Ausführungsform der neuen Pumpe in Verbindung mit einem Speicherbehälter und einem
Aufnahmebehälter veranschaulicht, näher beschrieben.
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Fig. 1 ist eine schematische senkrechte Schnittansicht durch die Pumpe
in Verbindung mit einem Speicherbehälter und einem Aufnahmebehälter, bei der die
Abzweigleitung mit der Pumpe ein Ganzes bildet und ein durch die Schwerkraft betätigtes
Rückschlagventil benutzt wird, und sie veranschaulicht die Stellung der Teile, wenn
die Flüssigkeit vom Speicherbehälter dem Aufnahmebehälter durch das Ventil in der
Abzweigleitung zugeführt wird.
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Fig. 2 ist eine ähnliche Ansicht, und sie zeigt die Stellung der Teile,
wenn das Ventil in der Abzweigleitung geschlossen ist und die Flüssigkeit durch
die Pumpenkammer geführt wird.
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Gemäß Fig. 1 tritt die Flüssigkeit aus dem isolierten und gekühlten
Speicherbehälter 1 in die Einlaßöffnung 2 der Pumpe 3 ein, und da der Druck in dem
Speicherbehälter höher ist als der im Aufnahmebehälter, fließt die Flüssigkeit in
die Abzweigleitung 4 und nach dem Passieren des von seinem Sitz abgehobenen Rückschlagventils
5 durch Öffnung 6 und Auslaßöffnung 7 nach dem Aufnahmebehälter B. Wird gleichzeitig
der Kolben 9 betätigt, dann tritt stoßweise ein Teil der Flüssigkeit über das Ventil
10 in den Pumpenraum 11 ein und durch Ventil 12 und Auslaßöffnung 7 aus.
Wird, wie in Fig. 2 veranschaulicht, der Druck in dem an die Auslaßöffnung 7 angeschlossenen
Aufnahmebehälter 8 größer als der in dem an die Einlaßöffnung 2 angeschlossenen
Speicherbehälter 1, so schließt sich das Rückschlagventil 5, wodurch verhindert
wird, daß Flüssigkeit von der Auslaßöffnung 7 durch die Abzweigleitung nach dem
Einlaß 2 zurückfließt, und die Flüssigkeit aus dem ,Speicherbehälter 1 fließt nun
vollständig über das
Ventil 10 in den Pumpenraum 11, aus dem sie
über Ventil 12 und Auslaßöffnung 7 dem Aufnahmebehälter 8 zugepumpt wird.
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Unter Flüssigkeit sollen auch die verdampften Flüssigkeiten mitverstanden
werden.