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Vorrichtung zum Entfernen von Wasser aus mit wassergeschmierten Kompressoren
verdichtetem Hochdrucksauerstoff Als Schmiermittel für Zylinder und Kolben von Sauerstoffkompressoren
muß, um Verunreinigungen des Sauerstoffs durch organische Substanzen zu vermeiden,
Wasser verwendet werden. Man rechnet dabei mit einem Wasserverbrauch von 0,11 je
Kubikmeter Sauerstoff. Wird der Sauerstoff aus Gasometern mit schwimmender Glocke
angesaugt, so ist er zusätzlich mit Wasserdampf gesättigt, enthält also bei 20°
C 20 gr/m3 Wasser. Das bei der Verdichtung in den Kühlern zum größten Teil als Kondensat
niedergeschlagene Wasser wird in den Kompressoren nachgeschalteten Abscheideflaschen
abgetrennt. Die Menge des abgelassenen Wassers beträgt bei einem Kompressor üblicher
Größe mit einer Leistung von 125 m3/h 151 pro Stunde.
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Da mit Wasserdampf gesättigter Sauerstoff für Stahl aggressiv ist,
wird er meist nach dem Passieren der Abscheideflaschen in mit Ätzkali oder Silicagel
gefüllten Flaschen getrocknet. Gelingt es nicht, in der Abscheideflasche nach dem
Kompressor alles tropfbar flüssige Wasser abzutrennen, so wird ein Teil des Wassers
in die Trockenflaschen mit hinübergerissen und verwandelt sich dort unter Auflösung
des Ätzkalis in Kalilauge, die sich am Boden der Trockenflasche ansammelt und von
Zeit zu Zeit abgelassen werden muß. Regelmäßiges. und rechtzeitiges Ablassen der
in der Abscheideflasche und in den Trokkenflaschen sich ansammelnden Flüssigkeit
ist von großer Wichtigkeit.
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Abscheidung und Trocknung lassen sich beim höchsten Druck des Sauerstoffs
am wirkungsvollsten durchführen, da in diesem Fall die Strömungsgeschwindigkeit
am geringsten und der Partialdruck des Wasserdampfes am höchsten sind. Es verbleibt
dann nur mehr der der Temperatur und dem Hochdruckzylindervolumen entsprechende
Anteil Wasserdampf im Gas.
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Diese für die Trocknung günstigste Bedingung ließ sich jedoch beim
Abfüllen von Sauerstoff in Stahlflaschen bisher nicht einhalten. Hat nämlich der
Druck in den Stahlflaschen der gerade an den Kompressor angeschlossenen Flaschengruppe
den Betriebsdruck, z. B. 200 atü, erreicht, so wird am Füllstand auf die neu zu
füllende Flaschengruppe umgeschaltet. In diesem Augenblick strömt der Hochdrucksauerstoff
mit großer Geschwindigkeit in die leeren Flaschen, bis zwischen diesen und den Abscheide-
bzw. Trockenflaschen der Druckausgleich hergestellt ist. Dabei sinkt der Druck in
den letzteren auf etwa 50 atü. Der Druck der Trockenanlage schwankt also innerhalb
einer Periode von 10 bis 20 Minuten zwischen 50 und 200 atü. Dieses ständige Pulsieren
des Druckes und damit auch der Strömungsgeschwindigkeit hat aber zur Folge, daß
eine gründliche Trocknung des Sauerstoffs praktisch nicht möglich ist. Das Öffnen
der Ablaßventile geschieht von Hand in regelmäßigen Zeitabständen, etwa alle 20
Minuten. Das Betätigen der Ventile unter hohem Sauerstoffdruck ist jedoch nicht
ganz ungefährlich. Auch an Ventilen aus legierten Stählen, z. B. Chromnickelstählen,
die man allgemein als unbrennbar bezeichnet, da sie autogen nicht geschnitten werden
können, kommen immer wieder Ventilausbrennungen vor. Um diese Gefahr zu vermindern,
wird das Ablassen meist kurz nach dem Umschalten auf die neu zu füllende Flaschengruppe,
also bei möglichst niedrigem Druck, vorgenommen, d. h. gerade unter denjenigen Bedingungen,
unter denen die Strömungsgeschwindigkeit am größten und damit der Abscheidungs-
und Trocknungseffekt am schlechtesten ist, und zu einem Zeitpunkt, der durch den
jeweils herrschenden Druck festgelegt ist und nicht nach Maßgabe der angefallenen
Kondensatmenge gewählt werden kann.
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Es ist bekannt, die Abscheideflasche über eine mit normalen Hochdruckventilen
versehene Leitung mit einer Sammelflasche zu verbinden, in die das in der Abscheideflasche
angefallene Wasser von Zeit zu Zeit durch Betätigung der Ventile von Hand abgelassen
wird und von wo aus der mitgerissene Sauerstoff in den Gasbehälter übergeführt wird.
Der Druck in der Abscheideflasche kann dabei zwischen 50 und 200 at schwanken, während
das Sammelgefäß drucklos ist. Auch bei dieser Vorrichtung muß, wie vorstehend
geschildert,
darauf pachtet .werden, daß die Ventile zur Vermeidung von Bränden nur bei möglichst
niedrigem Druck geöffnet werden.
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Demgemäß betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Entfernen von
Wasser aus mit wassergeschmierten Kompressoren verdichtetem Hochdrucksauerstoff,
beider einer vom Hochdrucksauerstoff durchströmten Abscheideflasche ein Flüssigkeitssammelgefäß
nachgeschaltet ist, welches mit der Abscheideflasche über eine mit einem Ventil
versehene erste Leitung verbunden ist, während eine zweite Leitung von der Abscheideflasche
zu einer Füllstation führt.
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Diese Vorrichtung soll folgende Bedingungen. erfüllen: Druckstöße
auf das Ventil, durch das die Flüssigkeit abgelassen wird, müssen, um der Gefahr
eines Ventilbrandes wirksam zu begegnen, vermieden werden. Das angesammelte Kondensat
muß zu einem nur vom jeweiligen Kondensatanfall abhängigen Zeitpunkt und, um das
Mitreißen von Flüssigkeit zu vermeiden, bei höchstem Druck und konstanter Strömungsgeschwindigkeit
abgelassen werden können.
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Die hierzu dienende Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß das
Ventil in der ersten Leitung als Schnellschlußrückströmventil ausgebildet ist und
das Flüssigkeitssammelgefäß mit der zweiten Leitung über eine mit einem weiteren
Schnellschlußrückströmventil versehene dritte Leitung und mit einem in Abhängigkeit
von dem Wasserstand in dem Flüssigkeitssammelgefäß betätigbaren Ablaßventil unmittelbar
in Verbindung steht.
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Mit dieser Vorrichtung wird erreicht, daß nach dem öffnen des dem
Flüssigkeitssammelgefäß unmittelbar nachgeschalteten Ablaßventils der aus der Abscheideflasche
in das Sammelgefäß einströmende Hochdrucksauerstoff durch das in die Verbindungsleitung
zwischen der Abscheideflasche und dem Sammelgefäß eingebautes Schnellschlußrückströmventil
und der aus der Hochdruckleitung durch die Verbindungsleitung in das Sammelgefäß
einströmende getrocknete Hochdrucksauerstoff ebenfalls durch ein in diese eingeschaltetes
Schnellschlußrückströmventil abgesperrt wird.
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Innerhalb des Sammelgefäßes ist gemäß einer weiteren Ausbildung des
Erfindungsgedankens eine Schwimmereinrichtung angeordnet, durch die nach Erreichen
der oberen Wasserstandsmarke das Ablaßventil selbsttätig geöffnet und nach Erreichen
der unteren Wasserstandsmarke selbsttätig wieder geschlossen wird.
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Der Druck innerhalb der die Abscheideflaschen enthaltenden Anordnung
wird durch Einbau eines überströmventils in die zur Füllstation führende Leitung
konstant gehalten.
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Die Erfindung soll an Hand der Abbildung beispielsweise erläutert
werden. Zwischen die von dem verdichteten, zu trocknenden Sauerstoff durchströmte
Abscheideflasche A, die auch mit einem Trockenmittel gefüllt sein kann, und das
Ablaßventil V ist ein Flüssigkeitssammelgefäß S geschaltet, welches mit der Flasche
A über ein Schnellschlußrückströmventil R1 und mit dem Ablaßventil V direkt verbunden
ist. Das Gefäß S steht außerdem noch über die Leitung 4, in die ebenfalls
ein Schnellschlußrückstromventil R2 eingebaut ist, mit der Hochdruckleitung 2 in
Verbindung.
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Im Sammelgefäß S befindet sich ein Schwimmer W sowie an der oberen
Wasserstandsmarke ein Kippschalter K1 und an der unteren Wasserstandsmarke ein Kippschalter
K2. Beide Schalter sind über das Relais Re mit dem als Magnetventil ausgebildeten
Ablaßventil V verbunden.
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In. die zum Abfüllstand führende Leitung 6 ist ein überströmventil
Ü eingebaut.
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Die Trocknung des Sauerstoffs geht nun folgendermaßen vor sich: Der
komprimierte feuchte Sauerstoff gelangt durch Leitung 1 in die Flasche A und von
dort über die Leitung 2 und das überströmventil Ü durch die Leitung 6 zum Abfüllstand.
Innerhalb der Flasche A scheidet sich das vom Sauerstoff mitgeführte Wasser ab und
fließt durch die mit dem Schnellschlußrückstromventil R1 versehene Leitung 3 in,
das Sammelgefäß S. Hat der Wasserstand in diesem Gefäß die obere Marke erreicht,
so wird durch den Schwimmer W der Kippschalter K1 betätigt und dadurch über das
Relais Re und einen Magneten M das Ablaßventil V geöffnet, so daß das in dem Sammelgefäß
S befindliche Wasser durch Leitung 5 abzufließen beginnt. Dadurch tritt im Sammelgefäß
S eine Druckminderung ein, die ein Zuströmen von Hochdrucksauerstoff zum Sammelgefäß
S durch die Leitungen 3 und 4 zur Folge hat. Die dabei auftretende erhöhte Gasgeschwindigkeit
bewirkt ein Schließen der Ventile R1 und R2. Der im Sammelgefäß S dann noch vorhandene
Gasvorrat reicht aus, um das Gefäß S so weit zu entleeren, bis die untere Wasserstandsmarke
erreicht ist, führt aber zu keinem Druckstoß am Ablaßventil 5. Dann wird durch den
Schwimmer W der an der unteren Wasserstandsmarke angebrachte Kippschalter K2 betätigt
und dadurch das Ventil V wieder geschlossen.
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Das nach der Flasche A in. die zum Verbraucher führende Hochdrucksauerstoffleitung
6 eingebaute überströmventil ü bewirkt ein Konstanthalten des Druckes und damit
verbunden auch der Strömungsgeschwindigkeit des Gases in dem Rohrsystem vor dem
überströmventil einschließlich der Abscheideflasche A, unabhängig davon, welcher
Druck sich beim Umschalten der Rampenventile u1 und u2 von der gefüllten Rampenhälfte
Abv auf die zur Füllung kommende Rampenhälfte Abl eingestellt.
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Die Vorteile, welche die Erfindung gegenüber den bisherigen Anordnungen
und Verfahren aufweist, sind folgende: Das Ablaßventil ist keinen Druckstößen mehr
ausgesetzt und kann, da infolgedessen auch keine.Brandgefahr mehr besteht, aus normalem
Stahl gefertigt werden, während die bisher verwendeten Ablaßventile aus dem teuren
und schwer zu bearbeitenden Chromnickelstahl hergestellt waren. Ferner ist die Sauerstoffmenge
verringert, die das Austreten der abgeschiedenen Flüssigkeit bewirkt.
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Weiter kann der Kondensatablaß unabhängig von dem in der Anlage herrschenden
Druck und ohne Rücksicht auf durch Druckstöße gefährdete Ventile immer dann erfolgen,
wenn der Wasserstand eine bestimmte Höhe erreicht hat. Eine überfüllung der Abscheideflasche
und damit ein Mitreißen von Wasser in die Trockenflaschen und von Kalilauge zum
Füllstand ist dadurch ausgeschlossen.
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Durch die Automatisierung der Abscheidung ist außerdem ihre korrekte
Durchführung gewährleistet, und unnötige Sauerstoffverluste werden vermieden.
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Durch das überströmventil werden schließlich Druck- und Strömungsgeschwindigkeitsschwankungen
weitgehend unterbunden, und das Abscheiden findet unter den günstigsten Bedingungen,
nämlich bei
höchstem Druck und geringster Strömungsgeschwindigkeit,
statt, so daß ein guter Trockeneffekt erzielt wird und ein Mitreißen von Wasser
zum Füllstand ausgeschlossen ist. Für normalen Sauerstoffverbrauch kann hierbei
eine zusätzliche chemische oder physikalische Trocknung gespart werden.
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Die Erfindung kann außer bei der Abscheidung von Wasser auch überall
dort mit Vorteil Verwendung finden, wo verdichtete Gase von leichter kondensierbaren
Bestandteilen, wie Öl- oder Kohlenwasserstoffdämpfen, gereinigt werden müssen, also
z. B. der Abscheidung derartiger Dämpfe in den Zwischen- und Schlußkühlern von Kompressoren.