DE1751054A1

DE1751054A1 - Fluessigkeitszylindersystem

Info

Publication number: DE1751054A1
Application number: DE19681751054
Authority: DE
Inventors: Woerner Richard C
Original assignee: Air Reduction Co Inc
Current assignee: Airco Inc
Priority date: 1967-03-29
Filing date: 1968-03-26
Publication date: 1971-05-13
Also published as: FR1559424A; US3492973A; GB1199506A

Description

DR. MÜLLER-BORE DIPL.-ING. GRALFS DIP1..-PHYS. DR. MANITZ DIPLv-CHEM. DR. DEUFEL

Patentanwälte * München, 2g. Mär2 Π968

Air Reduction Company Incorporated .

New - York, 1,Y,

Flüssigkeitszylindersystem

Die Erfindung bezient sieh auf Verteilungssysteme für Kryogenik-Gase, Im einzelnen bezieht sich die Erfindung auf die Verteilung von Gas in Dampfphase in einem System mit Zylindern, in welchem das Gas in flüssiger Phase aufbewahrt ist. Die Erfindung ist hauptsächlich bestimmt zur Mengenverteiiung von Gasen wie Sauerstoff, Stickstoff und/oder Argon, die als Flüssigkeiten bequemer in einzelnen Behältern aufbewahrt werden können.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Gasverteilungssystem vorzusehen mit einer Vielzahl von Zylindern zur FLüssigkeitsspeicherung, die in Serien geschaltet sind und unter Druok stehen, damit die Entnahmerate des verflüssigten Gas aus den Zylindern unabhängig von der Zahl der Zylinder in dem System ist.

Als weiterer Zweck ist eine Gasverteilungsanlage mit Zylindern zur Flüssigkeitsspeicherung vorgesehen, die in Serien geschaltet sind, zur Flüssigkeitsabgabe nacheinander aue den aufeinander folgendten Zylindern und mit Mitteln zum Unterdruokeetzen des Systeme durch einen Druck, der auf den letzten Zylinder in den

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SS MRAUNSCHWKia, AN »OilOtHPARK · V lOlltl 11417 · MÜNCHIN SS, ROlIRTKOOM-iTH, I

Serien wirkt. Die Erfindung sieht den Ersatz iterer Zylinder durch volle Zylinder vor, ohne daß die Gaslieferung an die Verteilungsleitung zum Verbraucher unterbrochen wird, und die Umschaltung auf andere unabhängige, in Serie geschaltete Zylinder zur Flüssigkeit sspeicherung, wenn die der ersten Gruppe entleert werden.

Weiterhin-bezieht sich die Erfindung auf ein verbessertes Verfahren zur Verbindung der Behälter zur Flüssigkeitsspeicherung W in verschiedenen Gruppen zur wirksamen Handhabung und Wirtschaftlichkeit im Gebrauch der Zylinder.

Andere Zwecke, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand der Beschreibung näher erläutert.

In den Zeichnungen, die^v einen Teil hiervon darstellen, sind die gleichen Bezugszeichen für die entsprechenden Teile in allen Ansichten verwendet:
Ee zeigen

Pig. 1 eine schematische Darstellung eines Kryogenik-Gasver-P teilungssystems gemäß der Erfindung} Fig. 2 eine schematische Darstellung einer weiteren Zylinder- ■ anordnung zum Gebrauch des Verteilungssystems gemäß

Fig. 1 und
Fig. 3 und 4 schematische Ansichten modifizierter Formen eines Verteilungssystems gemäß Fig. 1 *

Das Gasverteilungssystem gemäß Fig. 1 schließt eine Verbraucherleitung 10 ein, die einen Druckanzeiger 12 und einen leitungsdruokregler 14 enthält. Diese Verbraucherleitung 10 ist mit dem Ausgang eines Verdampfers 16 verbundenj die Flüssigkeit wird an

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den Eingang des Verdampfers 16 durch eine Flüssigkeitsversorgungsleitung 18 geliefert. Ein Druckanzeiger 20 zeigt den Druck in der Flüssigkeitsversorgungsleitung 18 an.

Die Druckanzeiger 12 und 20, der Druckregler 14 und der Verdampfer 16 können zur Bequemlichkeit des Bedienungspersonals an einer Kontrolltafel montiert sein. Der Verdampfer 16 kann vor zugsweise ein oder mehrere Rohrdurchgänge enthalten, an denen Wärme absorbierende Hippen montiert sind. Der Zweck des Verdampfers besteht natürlich darin, die Kryogenik-F-lüssigkeit so aufzuwärmen, daß sie von der flüssigen Phase in die gasförmige Phase übergeht. In den meisten Fällen wünschen die Verbraucher ein gasförmiges Produkt. Hatürlich kann das System auch ein flüssiges Produkt in eine Verbrauchersteile abgeben. Dies kann durchgeführt werden, indem die flüssigkeit direkt aus einem Zylinder entnommen wird und nicht den Verdampfer durchläuft.

Das verflüssigte Gas für die Flüssigkeitsversorgungsleitung 18 kommt von einer Gruppe von Speicherzylindern 24, 25, 26, die miteinander in. Serie geschaltet sind. Ein Ausflußrohr 28, das von dem unteren Ende des Zylinders 26 ausgeht, ist mit der Flüssigkeit sabgabeleitung 18 durch ein Verbindungsstück 30 verbunden. Dort befindet sich ein Abschlußventil 34 im Rohr 28 am oberen Ende des Zylinders 26. Das Ventil 32 kann an der oben erwähnten Kontrolliafel montiert sein.

Jeder der Zylinder in der ersten Gruppe ist mit einem lange» Au8flu0rohr 28 versehen, welches durch die Backfläche dee Zylinders ainduröligelit und nahe am Boden des Zylinders endet, und

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ein kurzes Rohr 47, weloh.es ebenfalls durch die Deckflache des Zylinders hindurchgeht und dicht unter der Zylinderdeckfläche endet.

Wie in Pig. 1 dargestellt, ist das lange Rohr 28 im Zylinder 25 mit dem kurzen Rohr 47 im Zylinder 26 mittels einer flexiblen Rohrverbindung 36 verbunden. Das lange Rohr im Zylinder 24 und das kurze Rohr im Zylinder 25 sind ähnlich verbunden. Beide» das lange und das kurze Rohr, können mittels Ventilen abgeschlossen sein, die in Pig. 1 schematisch dargestellt sind. Flexible Rohrverbindungen sind deswegen verwendet, weil sie leicht zu handhaben sind und eine relative Beweglichkeit zwischen den Zylindern erlauben.

Die Zylinder 24» 25 und 26, die tatsächlich typisch für alle Zylinder in den verschiedenen Ausführungsformen sind, die unten diskutiert werden, sind ein !yp mit Vakuumumhüllung. Viele verschiedene Arten vakuumisolierter Zylinder, die speziell zur Speicherung von Kryogenik-PlüsäLgkeiten gebaut sind, sind kommerziell erhältlich. Eine spezifische Beschreibung des Baues der Zylinder ist daher nicht notwendig. Die Bezugsziffer 40 ist verwendet, um den Vakuumraum zwischen dem inneren Zylinde'r 40a und dem Außenzylinder 40b zu bezeichnen.

Die flexiblen Rohrverbindungen 36 sind nicht vakuumisoliert und daher kommt die umgebungstemperatur in relativ engen Kontakt mit dem Produkt, das durch diese Rohrverbindung hindurchfließt. Wozu dies dient, wiM unten beschrieben.

Zur Erläuterung wird der Zylinder 26 als erster Zylinder und der Zylinder 24 als letzter Zylinder in der ersten Gruppe be-

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zeichnet. Eine Flüssigkeitsleitung 42 ist mit dem Boden des letzten Zylinders 24 verbunden und leitet die Flüssigkeit zu einem Verdampfer 44, welcher sich im unteren Teil des Vakuumraums 40b im letzten Zylinder befindet. Der Verdampfer kann, wie üblich, eine einzige Rohrwindung sein, die um das untere Ende des Zylinders 40a herumgelegt ist und in Fig. 1 schematisch gezeigt ist. Der Verdampfer könnte auch außerhalb des Zylinders 24 angeordnet sein, aber dies ist nicht vozuziehen, da er leichter beschädigt werden kann*

Zur Standardisierung ist jeder Zylinder in der bevorzugten Konstruktion mit einem inneren Verdampfer (44) ausgestattet, welcher als interne Spirale zur Druckerzeugung bezeichnet werden kann. Diese Spirale würde mit einem Ventil 34 am oberen Teil des Zylinders verbunden sein, so daß der Strom durch diese Spirale kontrolliert werden kann. Wenn die Zylinder in Serie geschaltet sind, wie in Fig. T, 'ist nur der Verdampfer oder die Spirale zur Druckerzeugung im letzten Zylinder in den Serien in Betrieb. Die Spiralen zur Druckerzeugung in den restlichen Zylindern sind mittels der schon vorher erwähnten Ventile abgeschlossen.

Der Ausgang des Verdampfers 44» welcher mit dem letzten Zylinder verbunden ist, ist durch eine Rohrleitung mit einem Ventil 56 a in der Leitung 46 verbunden. Das Ventil könnte ebenfalls an der oben erwähnten Kontrolltafel montiert sein. Die Leitung 46 reicht bis an die Kontrollrafel, führt dann zurück zu dem Zylinder24 und ist mit dem Rohr 47 verbunden. Ein Abschlußventil ist in der erwähnten Verbindung angebracht. Ein Regler 48 zur

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Druckerzeugung ist in der Leitung 46 angebracht und ist eingestellt, um einen gewünschten Druck im Zylinder 24 aufrecht zu erhalten. Dies ist auf folgende Art erreicht. Wenn die Ventile 34, 56a und 58b geöffnet sind, die Ventile 56b und 58a geschlossen sind und der Druck im Zylinder 24 niedriger als der gewünschte ist, da er durch den eingestellten Druck am Regler 48 bestimmt ist, wird der Regler 48 öffnen. Die Flüssigkeit, welche sich in der Spirale 44 befindet, wird verdampfen, durch die Leitung 46, den Regler 48 hindurchfließen und in den oberen Teil des Zylinders 24 zurückfließen. Die Verdampfung findet in der Spirale 44 statt, und zwar auf Grund der Tatsache, daß die Temperatur im Raum 40 höher ist als im Zylinder 40a. Diese Verdampfung und der folgende Druckaufbau wird andauern, bis der Druck im Zylinder und in der Leitung 46 den eingestellten Druck im Überdruckregler erreicht. In diesem Moment wird der Regler 48 schließen und die Ausscheidung weiterer Flüssigkeit vom Boden des Zylinders 24 verhindern. Der Regler 48 wird geschlossen bleiben, bis der Druck im Zylinder 24 unter den eingestellten Druck sinkt, zu diesem Zeitpunkt wird er dann öffnen und den Strom durch die Leitung 46 gestatten. Der spezifische Bau des Überdruckreglers wird hier nicht näher beschrieben, und zwar im Hinblick auf die Tatsache, das viele verschiedene Typen von Druckreglern in der leohnik bekannt sind und verwendet werden können. In einem typischen Überdruckregler wird der Druck am Ausgang des Reglers kontinuierlich abgetastet, wie beispielsweise durch die Leitung 48a. Dieser abgetastete Druok könnte beispielsweise gegen eine voreingestellte Federkraft wirken, um den Druok am Ausgang zu regulieren.

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Der Abgabedruck des Reglers 48 stellt den Druck in der gesamten Gruppe der Zylinder 24, 25 und 26 dar, da diese Zylinder direkt miteinander in Serie geschaltet sind} dies ist also der Druck, unter welchem die Flüssigkeit von der ersten Gruppe der Zylinder an die Abgabeleitung 18 und an den Eingang des Verdampfers 46 geliefert wird. Der Druck, der durch den Anzeiger 20 angezeigt wird, ist dann im wesentlichen derselbe Druck wie der Abgabedruek des Reglers 48 mit einem gewissen Abfall für m die Verluste, die durch den Strom des verflüssigten Gas durch die verschiedenen Durchlässe und RohE-Verbindungsstikcke vorkommen.

Wenn das verflüssigte Gas an den Verdampfer 16 von der ersten Zylinder gruppe geliefert wird, hat zuerst der Zylinder 26 seine Flüssigkeit abgeleitet. Die flüssigkeit in der Rohrverbindung zwischen den Zylindern 25 und 26 ist einer Verdampfung unterzogen als Folge der Wärme, die von der umgebungstemperatur absorbiert ist, und der Dampf, der durch diese Verdampfung erzeugt _ ist, reicht aus, um den Gasdruck über der Flüssigkeit in dem Zylinder aufrecht zu erhalten, da das Niveau der Flüssigkeit durch den Abfluß der Flüssigkeit durch die leitung 28 und die Flüssigkeitsabgabeleitung 18 zu dem Verdampfer abgesenkt ist·

Sobald die Flüssigkeit im Zylinder 26 unter das untere Ende des Rohrs 28 abgefallen ist, beginnt der Dampfdruck im Zylinder 26 schneller abzunehmen als die Verdampfungsrate in der Rohrverbindung 36, und die Flüssigkeit von dem Zylinder 25 wird durch das Rohr 28 des Zylinders 25 in den Zylinder 26 zum weiteren Austritt in die Flüssigkeitsversorgungsleitung 18 abgesaig;. Wenn

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die Flüssigkeit durch die Rohrverbindung 36 fließt, verbleibt sie gerade lange genug, um teilweise durch Wärmeaufnahme zu verdampfen.

Es wurde gefunden, wenn der Zylinder 26 sich von Flüssigkeit entleert, daß annähernd vier oder fünf Prozent der Fassungsmenge des Zylinders 25 entnommen wird, um einen konstanten Druck im Zylinder 26 aufrecht zu erhalten. Nachdem der Zylinder 26

α auf das Niveau des unteren Endes des Rohrs 28 entleert worden ist, erfolgt der Flüssigkeits- und Gasstrom intermittierend vom Zylinder 25 zum Zylinder 26, um das Flüssigkeitsniveau gerade an der Rohreingangsöffnung 28 zu halten. Per Zylinder liefert dauernd seine Flüssigkeit an den Zylinder 26, bis sein Flüssigkeitsniveau auf das Eingangsniveau am Rohr 28 absinkt. Während das Flüssigkeitsniveau abgesunken ist, hat der Zylinder 24 eine geringe Flüssigkeitsmenge zur Verdampfung an die Verbindungsleitung geliefert, um den Druck im Zylinder 25 aufrecht zu erhalten, ungefähr in der Weise, daß der Zylinder

™ 25 eine geringere Flüssigkeitsmenge geliefert hat, um den Druck im Zylinder 26 aufrecht zu erhalten. Wenn in ähnlicher Weise das Flüssigkeitsniveau im Zylinder 25 unter den Rohreingang absinkt, wird ein intermittierender Flüssigkeits- und Dampfstrom vom Zylinder 24 fließen, um das Flüssigkeitsniveau am Eingang zu den Rohren 28 in beiden Zylindern 25 und 26 aufrecht zu erhalten.

Um das System weiter zu stabilisieren, hat es sich als günstig herausgestellt, Drosselglieder in der Verbindungsleitung 36 anzubringen. Diese Drosselglieder, welche Düsen enthalten, dienen zur weiteren Kontrolle des Flüssigkeitsstromes am Eingang in den nächsten Zylinder. 109820/0529

Es ist beobachtet worden, daß das Verbindungsrohr 36 vollkommen mit einer Eisschicht überzogen wird, wenn die Flüssigkeit vom Zylinder 24 in den Zylinder 25 hinübergebracht ist. Dies würde einem aufmerksamen Bedienenden anzeigen, daß der Betrieb auf dem letzten Zylinder stattfindet,und Ersatzzylinder bestellt werden sollton. Das Verfahren, durch welches der Bedienende neue volle Zylinder in das System einbaut, wird unten besohrieben werden.

Es wurde herausgefunden, daß sich unter gewissen Bedingungen Druck in der Leitung 26 und im Zylinder 24."aufbaut. Dieser Druckaufbau kann den eingestellten Druck des Reglers 48 übertreffen, da dies Ventil nur zum öffnen dient, wenn ein niedrigerer Druck als der eingestellte Druck abgetastet wird. Um diesen Druckaufbau zu erleichtern, ist ein Sparregler in der Leitung 68 vorgesehen^

jar welcher die Leitungen 46 und 18 verbindet. Der ist auf einen höheren Druok eingestellt als der Regler 48 und wird erhöhen, wenn dieser Druck erreicht ist und der unter Druck gesetzte Dampf im Verdampfer 16 abgefallen ist.

Der Überdruck, der in dem System aufgebaut ist, könnte durch mehrere Sachen verursacht sein; beispielsweise durch Wärmeaufnahme aufgrund einer Wärmequelle, die sich in näohster Nähe befindet, wie beispielsweise ein Heizkörper, eine Maschine etc., eine Wärmeaufnahme über eine längere Zeit, während der das System nicht in Betrieb ist..

In einer typischen Betriebsanlage wird der Regler 48 auf 100-p.e.i., der Regler 70 auf 150 p,e.i. und der Regler 14 »uf 75 p.e.i. eingestellt sein. Ee wurde gefunden, daß ein

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Zuwachs von 25 Ib/in zwischen den Reglern 48 und 14 für einen guten Betriebswirkungsgrad sorgt.

Wenn die Zylinder 25 und 26 im wesentlichen entleert sind und der Zylinder 24 die Flüssigkeit zur Verdampfung in dem Verdampfer 16 liefert, sollte der Bedienende den entleerten Zylinder durch volle ersetzen. Es ergibt eine Anzahl Möglichkeiten, wie das getan werden kann, von denen eine in Pig. 1 dargestellt ist. Das System ist so entworfen, daß der Gasfluß zu der Verbraucherleitung niemals unterbrochen ist.

Jedes Rohr 28 ist mit zwei Verbindungen versehen, die durch Ventile kontrolliert sind, durch welche Flüssigkeit entnommen werden kann. Wenn der Bedienende sieht, daß der Zylinder 24 Flüssigkeit abgibt, schließt er die zwei Enden der leitungen 18a an das Rohr 28 im Zylinder 24 an und ein Verbindungsstück 30· an die Versorgungsleitung 18·. Die Verbindung zwischen den Zylindern 24 und 25 kann durch die Leitung 26 aufrecht erhalten werden, während die Verbindung zur Leitung 18' feBt hergestellt wird. Wenn die zuletzt erwähnte Verbindung erstellt. und die verbundene Ventilapparatur 34 geöffnet ist, kann das Ventil 32 geschlossen und das Ventil 32· gleichaeitig geöffnet werden. Diese Ventile können wie üblich, an 4er Kontrolltafel angeordnet sein. Die Flüssigkeit wird dann kontinuierlich zu dem Verdampfer 16 geliefert. Danach könnte das Ventil 34, das mit der Verbindungsleitung 36 zwischen den Zylindern 24 und 25 verbunden ist, geechloesen werden. Die Verbindungen zwischen Zylinder 26 und der Leitung 28 und zwieohen den Zylindern 24, 25 und 26 können dann unterbrochen und die Zylinder 25 und 26

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entfernt werden. Hur der Zylinder 24 wird dann in Betrieb sein, um die Flüssigkeit zu liefern. Die Ersatzzylinder 52 und 51 sind dann in Serie in Beziehung zu Zylinder 24 geschaltet in der Art, wie sie in Mg. 1, zweite Gruppe, dargestellt ist. Der Druckerzeugungskreis 42', 44'» der mit dem letzten Zylinder in der Gruppe verbunden ist, ist dann mit den Verbindungsventilen 56b, 58a verbunden, und der Druck wird in den Zylindern 51 und 52 aufgebaut, bis sie auf demselben Druck sind wie der Zylinder 24. Wenn dies erreicht ist, ist das Ventil 54 in der Leitung 47 des Zylinders 24 geöffnet und der Druckerzeugungskreis, der mit dem Zylinder 24 verbunden ist, geschlossen und abgetrennt. Dann wird der letzte Zylinder 51 die vorhergehenden Zylinder mit Druck versorgen, in der Weise, wie oben in Verbindung mit dem Zylinder 24 in der ersten Gruppe beschrieben wurde. Das Rohr 47 im Zylinder 24 stellt ein« doppeltes Verbindungsglied dar, so daß eine gleichzeitige Kupplung mit beiden, nämlich der Leitung 46 und der untereinander verbindenden Leitung 36 zu Zylinder 52 hergestellt sein kann.

Wenn die Zylinder 24 und 52 ihre gesamte Flüssigkeit abgegeben haben und der Zylinder den Bedarf liefert, fährt der Bedienende fort, die leeren Zylinder durch neue Zylinder 64, 65 zu ersetzen in derselben Art, wie sie oben bezüglich der Zylinder 25 und 26 beschrieben ist. Der Betriebsaufbau, in welchem die Zylinder 64 und 65 an die Leitung angeschlossen sind, ist in Fig. 2 dargestellt. ■ _ ■

In einer anderen und einfacheren Ausführungsform der Erfindung können die unabhängigen Ventile 56a, 56b und 58a, 58b durch ein

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Baar Dreiweghähne ersetzt werden, so daß bloß durch Drehen eines einzigen Ventils abwechselnd^ !Lieferungen ausgewählt werden könnten. Die dritte Stellung des Ventils würde den Strom im ganzen unterbrechen.

In der einfachsten Ausführungsform sind die Ventile 56a, 56b, 58a und 58b gänzlich weggelassen. Diese Anordnung ist schematisch .in Fig. 3 dargestellt. Der Verdampfer 44 ist mit der Leitung mittels einer Leitung 100 und einem Verbindungsstück 102 verbunden. In ähnlicher Weise ist das Rohr 47 mit der Leitung 46 ' durch eine Leitung 101 und ein Verbindungsstück 103 verbunden. Die Verbindungsstücke können sich auf einen herkömmlichen Schraubentyp beziehen, der bei Kupplungen in der Kryogenik-Technik verwendet ist. Wenn das System auf der Flüssigkeitsleitung des letzten Zylinders in Betrieb ist, wie es durch übermäßige Eisbildung an der Leitung 36 zwischen den Zylindern 24 und 25 angezeigt ist, wird eine Verbindung 105 zwischen dem Ausflußrohr 28 des Zylinders 24 und der Abgabeleitung 18· durch die Verbindung 30' hergestellt, wie es durch gestrichelte Linien dargestellt ist. Wie schon vorher erwähnt, hat das Rohr 28 zwei Ausgangsverbindungen, von denen jeder durch ein Ventil 34 kontrolliert wird. Wenn diese Verbindung hergestellt ist, ist das Ventil 32' geöffnet und das Ventil 32 geschlossen, so daß die Flüssigkeit von dem Zylinder 24 direkt in die Leitung 18· fließt. Die Zylinder 25 und 26 sind dann abgetrennt und durch volle Zylinder 52 und 51 ersetzt. Nachdem die Serienverbindungen zwischen dem Zylinder 24, 52 und 51 hergestellt sind, wie in Fig. 1, zweite Gruppe dargestellt ist, wird der Druckbildungskreis des Zylinders 24 an den Zylinder unterbrochen.

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Dieselben Verbindungsleitungen 100 und 101 können dann verwendet werden, um den Druckbildungskreis im letzten Zylinder 51 in Serie zu schalten. Bs wurde herausgefunden, daß der Druck von dem Zylinder 24 nicht wesentlich absinken wird, während des kurzen Zeitabschnittes, in dem der Anschluß des Druekbildungskreises an den letzten Zylinder in der Serie vorgenommen wird. Die zuletzt erwähnte vereinfachte Ausführungsform ist viel billiger, weil die Ventile 56a, 56b und 58a, 58b weggelassen sind.

Das System ist mit Ventilen und Verbindungsstücken versehen_t wenn sie benötigt werden, und ist ebenso mit Sicherheitsventilen 74 an allen Stellen versehen, wo sieh ein Druck aufbauen kann, wenn die Durchlässe hinter diesen Stellen abgeschlossen werden durch geschlossene; Ventile oder wo das System nicht richtig arbeitet.

Fig. 4 zeigt eine modifizierte Form der Erfindung. Das Verteilungssystem, ausgenommen die Zylinder, ist im wesentlichen dasselbe wie in Fig..1, obwohl die Positionen verschiedener Teile nicht dieselben sind. Jedoch sind die entsprechenden !eile durch dieselben Bezugszeichen wie in Fig. 1 bezeichnet und mit einem Buchstaben "a" versehen. Das System ist ein wenig vereinfacht in der Weise, daß Sicherheitsventile und Verbindungen weggelassen sind, aber es ist einzusehen, daß dies biß zur Vereinfachung der Zeichnung dient und daß in der Praxis diese Sicherheitsventile und Verbindungen vorgesehen sind, wo sie benötigt werden wie in Pig. 1.

Die Zylinder, wie in Pig. 4 dargestellt, sind dieselben wie die, die in den Ausfiüunmgen gemttÄ den Hg. 1,2 und 3 verwendet aind, ^e Druokeraeugung»»pir*len 86 find in jedem Zylinder 81,82,83»84

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zur Veranschaulichung dargestellt. Die Leitungen 88 reichen durch den Vakuumraum "bis zu den Spiralen hinunter. In Fig. 4 ist die Spirale 86 des Zylinders 81 dazu verwendet, um die Zylinder in der ersten Gruppe in der Weise unter Druck zu setzen, daß eine Spirale 44 im Zylinder 24 die Zylinder der ersten Gruppe in Fig. 1 unter Druck setzt. In dieser Anordnung sind die Gruppen so angeordnet, daß sie abwechselnd den Verdampfer 16a versorgen können. Wenn die erste Gruppe Flüssigkeit liefert und das Ventil 91 geöffnet, das Ventil 92 geschlossen ist, dient der Überdrückregler 48a dazu, den Druck in den Zylindern auf der linken Seite' aufrecht zu erhalten, und eine Leitung 18a leitet die Flüssigkeit von den erwähnten Zylindern zu dem Verdampfer. Ein Spärregler 70a leitet die Flüssigkeit zum Verdampfer durch ein Rückschlagventil in der Leitung 46a, wenn dessen eingestellter Druck überschritten wird. Die Regler 48a und 70a arbeiten wie die oben beschriebenen Regler 48 und 70. Wenn die Flüssigkeit in der ersten Gruppe fast ausgeströmt ist, wird das Kontrollventil 91 geschlossen und das Kontrollventil 92 geöffnet. Danach wird der Flüssigkeitsstrom von der ersten Zylin-, dergruppe unterbrochen und der Strom von der zweiten Gruppe wird angeschlossen. Rückschlagventile 93 und 94 verhindern den Rüokfluß in die Leitungen 46a. Durch die Anordnung der Zylinder, wie in Fig. 4 beeohrieben, ist eine kontinuierliche Flüssigkeit sver sorgung zu dem Verdampfer 16a sichergestellt. Wenn das Ventil 91 geschlossen ist, können die leeren Zylinder in der ersten Gruppe ersetzt werden.

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Es wird verständlich sein, daß die Gruppen der Zylinder in Fig. 3 mehr als zwei Zylinder enthalten können, genauso wie die Gruppen, die in Fig. 1 dargestellt, mehr als drei Zylinder enthalten können, wenn es erforderlich ist. In der Praxis hängt die Zahl der Zylinder, die in jeder Gruppe verwendet wird, von dem Gasbedarf der "Verbraucher ab. Wenn ein Verbraucher beträchtliche Gasmengen benotigt, können mehr Zylinder verwendet werden, um die Häufigkeit der Besuche zu reduzieren, welche der Gaslieferant zu der Fabrik des Verbauehers vorzunehmen hat.

Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist erläutert und besehrieben, aber Änderungen und Modifikationen können vorgenommen werden und einige Merkmale können in verschiedenen Kombinationen verwendet werden, ohne von der Erfindung abzuweichen, wie sie in den Ansprüchen definiert ist.

17 Patentansprüche

4 Figuren '

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Claims

Patentansprüche

1. Verteilungssystem für verflüssigtes Kryogenik-Gas, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Speicherzylindern für ©as, das sich in flüssiger Phase und unter Druck befindet, durch Rohrverbindungen von dem unteren Teil des einen Zylinders zum oberen Teil des nächsten Zylinders, wobei durch diese Rohrverbindungen die Zylinder untereinander in Serie geschaltet sind, durch einen Verdampfer, von dem Gas an eine Verbraucherleitung geliefert wird, durch eine Flüssigkeitsförderleitung von dem ersten Zylinder in den Serien zu dem Verdampfer, durch Mittel zur Aufrechterhaltung des Drucks auf der Flüssigkeit in den in Serie geschalteten Zylindern mit einem Apparat, der die Flüssigkeit des letzten Zylinders in den Serien verdampft, durch eine Gasleitung, durch welche verdampftes Gas aus dem letzten Zylinder in diesen erwähnten letzten Zylinder zurückgefördert wird, damit der Gasdruck über der Flüssigkeit in dem letzten Zylinder zunimmt und der Druck in allen in Serie geschalteten Zylindern erhalten bleibt.

2. Verteilungssystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Mittel zur Aufrechterhaltung des Drucks auf der Flüssigkeit in dem letzten Zylinder mit einem Verdampfer zur Druckerzeugung, durch eine Flüssigkeitsversorgungsleitung, die von dem unteren Teil des letzten Zylinders zu einer Seite des Verdampfers zur Druckerzeugung führt, durch eine Gas-

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leitung, die von der anderen Seite des Verdampfers zur .Druckerzeugung zu dem oberen leil des letzten Zylinders führt, und durch einen Regler zur Aufrechterhaltung des Drucks in der erwähnten Gasleitung zur Regulierung des Gasdrucks.

3. Verteilungssystem naoh Anspruch 1, gekennzeichnet durch Speicherzylinder, die zumindest teilweise mit Vakuum umgeben sind, und durch die Verbindungsrohre von jedem Zylinder zum nächsten Zylinder mit einem Teilstück, das aus der Hülle herausragt und in welchem eine gewisse Flüssigkeitsmenge durch Wärmeaufnahme aus der umgebenden Atmosphäre durch die erwähnten Rohrverbindungen verdampft"wird, wenn der Zylinder, zu welchem eine Rohrverbindung Flüssigkeit liefert, teilweise voll ist und dort ein geringer oder gar kein Strom vom nächsten Zylinder zu dem teilweise vollen Zylinder besteht.

4. Verteilungssystem nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen leitungsdruokregler hinter dem zuerst erwähnten Verdampfer, durch welohen Gas von dem erwähnten Verdampfer an die Verbrauoherleitung geliefert wird, und durch einen Regler zur Aufrechterhaltung des Drucks, welcher einen wesentlichen höheren Abgabedruok hat als der des Leitungsreglers.

5. Verteilungssystem naoh Anspruch 2, gekennzeichnet, duroh einen Gasverbindungsdurohlaß, der von der erwähnten Gasleitung zu dem ersten Verdampfer führt und duroh einen Sparregler in dem erwähnten Gasverbindungedurohlaß mit einem Vereorgungiauegang, der mit dem ernten Verdampftr verbunden ist, und duroh den Sparregler, deaien Vereorgungidruck

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wesentlich höher ist als der des Druckreglers in der Gasleitung von dem Verdampfer zur Erzeugung des Drucks zum letzten Zylinder.

6. Verteilungssystem nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen Spardruckregler, dessen Eingang durch die erwähnte Gasleitung mit der Ausgangsseite des Reglers zur Aufrechterhai tung des Drucks in Verbindung steht, und durch den erwähnten Spardruckregler, den Regler zur Aufrechterhaltung des Druoks und den Leitungsregler, die progressiv niedrigere Leitungsdrucke "besitzen, die voneinander durch wesentliche Beträge abweichen.

T. Verteilungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgabedruck des Spardruckreglers, des Reglers zur Aufrechterhaltung des Drucks und des LjaLtüngareglers 150, und 75 pounds per square inch (p.s.i.) beträgt.

8. Verteilungssystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zwei verschiedene Flüssigkeitsversorgungsleitungen, die zu dem Verdampfer führen,mit Verbindungen zum Anschluß jeder Flüssigkeitsversorgungsleitung mit einer verschiedenen Gruppe von in Reihe geschalteten Zylindern, und durch Ventile in den Flüssigkeitsversorgungsleitungen zum Absohluß einer Leitung von. dem Verdampfer zum Austausch der Zylinder in der Gruppe, die mit dieser Leitung verbunden ist.

9. Verteilungssystem nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Gasleitung mit Verzweigungen an einem Ende zur abwechselnden Verbindung mit einem anderen Druokerzeugungaverdampfer an eine andere Gruppe von Zylindern zur FlüaBigkeitsspeioherung

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und mit Abzweigungen an dem anderen Ende zur abwechselnden Verbindung mit dem letzten Zylinder verschiedener Zylinder- · gruppen, und durch Ventile zum wahlweisen Abschließen einer der Abzweigungen der erwähnten Gasleitung.

10. Verteilungssystem nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch jeden der Zylinder, der eine Kammer zur Flüssigkeitsspeicherung und eine Verdampferspirale besitzt, die um die Flüssigkeit sspeicher kammern herumgeht, durch Ventile am Ende jeder Abgabespirale, durch eine Verdampferspirale am letzten Zylinder, der ein Verdampfer zur Druckerzeugung ist, und durch Verdampferspiralen der anderen Zylinder, die als Verdampf er zur Druckbildung verwendet sind, sobald und wenn die Zylinderpositionen ausgetauscht werden.

11. Verteilungssystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine zweite Gruppe von Zylindern, die einen letzten Zylinder mit einem Verdampfer zur Druckbildung enthält, durch Verdampfer. zur Druckbildung', die unter dem Niveau der Flüssigkeit in dem letzten Zylinder ihrer jeweiligen Gruppen untergebracht sind, (und durch die Flüssigkeitsförderleitung von dem letzten Zylinder jeder Gruppe, der sich unter dem Flüssigkeitsniveau in dem letzten Zylinder befindet, mit dem die erwähnte FlüssigkeitsförderDeitung verbunden ist) und durch verschiedene Leitungszweige, die die Verdampfer zur Druckbildung mit derselben Gasleitung am Eingang des Reglers zur Aufrechterhaltung des Drucks verbinden, durch verschiedene Leitungszweige, die die oberen Teile des letzten Zylinders jeder der verschiedenen Gruppen mit der Gasleitung am Ausgang

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des Reglers zur Aufrechterhaltung des Drucks verbinden, durch Umschaltmittel für die verschiedenen leitungszweige zum wahlweisen Anschalten des letzten Zylinders einer der Gruppen.an die Verbindungsleitung mit dem Regler zur Aufrechterhaltung des Drucks, durch andere Ventile zwischen den vorhergehenden und dem letzten Zylinder jeder Gruppe zur Isolierung des letzten Zylinders, damit ein Entfernen des letzten Zylinders von jeder Gruppe möglich ist, durch Verbindungen zur Anschaltung des letzten Zylinders einer Gruppe an die zweite Gruppe als ersten Zylinder der zweiten Gruppe., durch eine Flüssigkeitsversorgungsleitung, die von dem ersten Zylinder der zweiten Gruppe zu dem ersten Verdampfer führt, durch Ventile in jeder der Flüssigkeitsversorgungsleitungen zum wahlweisen Abschalten jedes Gruppenzylinders von dem ersten Verdampfer., und durch einen Gasverbindungsdurchlaß, der von der Gasleitung am Ausgang des Reglers zur Aufrechterhaltung des Drucks zu dem Eingang des ersten Verdampfers führt, und durch einen Spardruckregler in dem erwähnten Gasverbindungsdurchlaß, durch einen Spardruckregler mit einem wesentlich höheren Abgabedruck als der des Reglers zur Aufrechterhaltung des Druckes.

12. Verfahren zur Lieferung von Kryogenik-Gas von in Serie geschalteten Speicherzylindern zu einer Verbraucherversorgungsleitung, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas in flüssiger Phase in den erwähnten Zylindern gespeichert wird, die Flüssigkeit von dem Boden des ersten Zylinders abge saugt wird, das verflüssigte Gas, das von dem ersten Zylinder

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abgesaugt ist, verdampft, der Druck der verdampften Flüssigkeit reguliert wird und das Gas in Dampfphase an die Verbraucherleitung bei einem regulierten Druck geliefert wird, das verflüssigte Gas von dem Boden des einen Zylinders zu dem oberen Ende des nächstfolgenden Zylinders geliefert wird, das verflüssigte Gas von dem letzten Zylinder abgesaugt wird, das verflüssigte Gas aus dem letzten Zylinder verdampft, der Druck des verdampften Gases aus dem letzten Zylinder reguliert wird und das Gas zum oberen Ende des letzten Zylinders geliefert wird, damit das verflüssigte Gas in den in Reihe geschalteten Zylindern unter Druck steht.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die aufeinanderfolgenden Zylinder der Reihe nach abgesaugt werden, das verflüssigte Gas in den Verbindungen zwischen den aufeinanderfolgenden Zylindern während der Zeit verdampft, in welcher das Flüssigkeitsniyeau in den nächsten Zylinder hinter der Verbindung absinkt, um das Gas in den Zwischenraum in dem erwähnten näohsten Zylinder über dem fallenden Flüssigkeitsniveau unter Druck zu liefern, damit der Druck in dem Zylinder, in dem das Flüssigkeitsniveau abgefallen ist, erhalten bleibt.

14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas unmittelbar von dem letzten Zylinder zu der Verbrauchervers orgungeleitung in Dampfphase geliefert wird, wenn der Druok im letzten Zylinder den eingestellten Druok überschreitet.

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15. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das G-as abwechselnd von zwei verschiedenen Gruppen von Speicherzylindern durch die Zylinder jeder Gruppe, die in Serie geschaltet sind, geliefert wird, damit die Flüssigkeit in den Zylindern, beginnend mit dem ersten Zylinder einer der Gruppen nacheinander abgesaugt wird, und daß, bevor das verflüssigte Gas im letzten Zylinder der erwähnten einen Gruppe vollständig abgesaugt ist, zur Gasversorgung von der erwähnten Gruppe zu einer anderen Gruppe umgeschaltet wird, so daß die Gasversorgung nicht unterbrochen wird.

16. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit von den erwähnten Serien abgesaugt wird, bis die Flüssigkeit ganz von dem letzten Zylinder geliefert wird, die Flüssigkeit von dem Boden des erwähnten letzten Zylinders entfernt und verdampft ist, die leeren Zylinder in der Serie durch volle ersetzt werden, die Druckbildung des erwähnten Zylinders aufhört und die Druckbildung des letzten Zylinders der Serie der Ersatzzylinder beginnt.

17. Verfahren und Apparate, hauptsächlich wie sie gezeigt und beschrieben sind.

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