DE1929046U - Einrichtung zum verfluessigen eines gases in einem raum, der kuehlbar und mit einer zu- und ableitung versehen ist. - Google Patents

Einrichtung zum verfluessigen eines gases in einem raum, der kuehlbar und mit einer zu- und ableitung versehen ist.

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Description

linrichtung zum Verflüssigen eines Gases in einem Raum, der kühlbar und mit einer Zu- und Ableitung versehen ist.
Die !Teuerung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Verflüssigen eines Gases in einem Raum, der kühlbar und mit einer Zu- und Ableitung versehen ist.
Bei einer bekannten Einrichtung dieser Art wird ein Gas unter Druck einem auf der zu diesem Druck gehörenden Kondensationstemperatur des betreffenden Gases zweckmäßig durch eine KaltgasköBlmaschine gekühlten Raum zugeführt und nach Kondensation daraus " wieder abgeleitet, Nachteilig ist hierbei, daß bei der Ableitung das verflüssigte Gas vom Druck, bei dem die Kondensation stattfindet, durch ein Expansionsventil bis auf Atmosphärendruck expandiert T/erden muß und dies zur !Folge hat, daß ein großer Teil der flüssigkeit sich wieder verflüchtigt. Der Prozentsatz der verflüchtigten flüssigkeit kann sich manchmal, ζ „33. bei unter einem Druck von 8 atm verflüssigtem Wasserst off gas, auf 4o fo belaufen.
Bei bekannten Einrichtungen wird die verflüchtigte !Flüssigkeit durch einen Wärmeaustauscher geführt, wo sie im Gegenstrom zu dem zu kondensierenden Gas wieder bis auf Zimmertemperatur erhitzt wird. Dies ermöglicht zwar eine Ausbeuteverbesserung gegenüber der zuvor erwähnten Einrichtung doch unter Inkaufnahme, daß ein im allgemeinen komplizierter und teuerer Wärmeaustauscher erforderlich ist.
Ein lachteil dieser bekannten Einrichtungen ist auch, daß das zu kondensierende Gas eine große Reinheit haben muß, da sonst die im allgemeinen engen Kanäle im Wärmeaustauscher sowie das Expansionsventil durch die Verunreinigungen gesperrt Zierden können.
Die Erfindung bezweckt, trotz Vermeidung solcher komplizierten Wärmeaustauscher und des Expansionsventils den günstigen Umstand der Verflüssigung des Gases unter erhöhtem Druck beibehalten zu können, was also bei höherer Temperatur stattfinden kann, bei der die erforderliche Kälte im allgemeinen vorteilhafter geliefert werden kann. Zu diesem Zweck sind bei der eingangs umschriebenen Verflüssigungseinrichtung besondere Abwandlungen vorzunehmen, wonach die Verflüssigungseinrichtung, die wenigstens eine Kältequelle aufweist, deren kalter Teil in einem Kondensationsraum angeordnet ist, mit dem eine Zuleitung für Gas unter Druck und eine Ableitung für verflüssigtes Gas verbunden ist, wobei in diese Ableitung gegebenenfalls ein Vorratsgefäß aufgenommen sein kann, gemäß der Feuerung dadurch gekennzeichnet ist, daß in der Zu- und Ableitung regelbare Ventile angeordnet sind und die Einrichtung eine Regelvorrichtung aufweist, die bei geschlossenem Ventil in der Ableitung das Ventil in der Zuleitung offenhält, bis eine bestimmte Zeit vergangen ist oder eine bestimmte Menge des verflüssigten Gases in der Einrichtung anwesend ist, worauf die Regelvorrichtung das Ventil in der Gaszuleitung schließt und die Kältequelle darauf, durch fortgesetztes Kühlen, den Druck des verflüssigten Gases herabsetzt, Yirobei die Regelvorrichtung das Ventil in der Ableitung für verflüssigtes Gas öffnet, wenn dieser Druck im wesentlichen gleich dem Druck im Lagerbehälter ist.
Obwohl das Kondensieren des Gases unter Druck bei dieser Anlage also intermittierend stattfindet, hat sich überraschenderweise gezeigt, daß die Erzeugung pro Zeiteinheit vergrößert wird.
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Eine günstige Ausführungsform der neuen Einrichtung weist das Kennzeichen auf, daß sie wenigstens zwei gekühlte Kondensationsräume enthält, die abwechselnd an die gleiche Zuleitung für Gas unter Druck angeschlossen werden können und je eine Ableitung für verflüssigtes G-as aufweisen. Hierbei wird also abwechselnd in einem der beiden Kondensationsräume G-as unter Druck kondensiert, während im anderen Raum das fortgesetzte Kühlen mit nachfolgender Ableitung des verflüssigten Gases stattfindet.
Eine weitere sehr geeignete Ausführungsform der neuen Einrichtung, die eine Kältequelle enthält, deren kalter Teil in einem Kondensationsraum angeordnet ist, an den eine Zuleitung für Gas unter Druck und eine Ableitung für verflüssigtes Gas angeschlossen ist und bei der in der Ableitung gegebenenfalls ein Vorratsgefäß aufgenommen sein kann, ist dadurch gekennzeichnet, daß sie zwei Behälter enthält, in denen der kalte Teil einer weiteren Kältequelle angeordnet ist, und die abwechselnd durch Leitungen an den gekühlten Kondensationsraum angeschlossen werden können, wobei jeder der Behälter eine mit einem regelbaren Ventil versehene Ableitung für verflüssigtes Gas enthält und die. Einrichtung weiter eine Regelvorrichtung aufweist, die nach einer bestimmten Zeit oder nachdem die Flüssigkeit in einem der Behälter einen bestimmten Pegel erreicht hat, den betreffenden Behälter vom Kondensationsraum abschließt und den anderen Behälter damit in "verbindung setzt, wobei nach fortgesetzter Kühlung im betreffenden Behälter die Regelvorrichtung das Ventil in der betreffenden Plüssigkeitsableitung erst öffnet, wenn der Druck im betreffenden Behälter im wesentlichen gleich dem Druck im Lagerbehälter ist.
Jede der Kältequellen besteht bevorzugt aus einer Kaltgaskältemasshine? die sich während der fortgesetzten Kühlung automatisch der abnehmenden Temperatur und dem Druck des verflüssigten Gases anpaßt.
als Kältequelle keine ICalt.gaskältemaschine ver?/endet wird, muß in der Einrichtung eine gesonderte Vorrichtung vorgesehen sein, die die temperatur, bei der die Kältequelle während der fortgesetzten Kühlung ihre Kälte liefert, der Temperatur und dem Druck des Gases im betreffenden Raum anpaßt. Der große Vorteil der Kaltgaskältemaschine besteht gerade darin, daß sie ihre Temperatur, bei der sie die Kälte liefert, automatisch den Umständen anpaßt»
Die !Teuerung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert.
S1Ig ο 1 zeigt schematisch eine einen Kondensationsraum aufweisende Anlage zum Verflüssigen eines Gases.
!figο 2 zeigt schematisch eine Doppeleinrichtung gemäß !Fig. 1, die abwechselnd an die gleiche Zuleitung für Gas unter Druck angeschlossen werden können.
Die ]?ig. 3 und 4 zeigen schematisch zwei Ausführungsformen einer Einrichtung zum Verflüssigen eines Gases mit zwei !Flüssigkeitsbehältern«, die abwechselnd an einen Raum, in dem Gas unter Druck kondensiert wird, angeschlossen werden können.
Die Einrichtung gemäß !Fig. 1 enthält einen Behälter 1 mit einem Gas, ZoBo Wasserstoffgas, unter einem Druck von z.B. 8 atm. An den Behälter 1 ist eine Leitung 2 angeschlossen, die mit ihrem anderen Ende an den um den Kältekopf der Kaltgaskältemaschine 3 vorgesehenen Kondensationsraum 4 angeschlossen ist. Durch eine leitung 5 steht der Kondensationsraum 4 in offener Verbindung mit einem Vorratsgefäß 6, an das eine !Flüssigkeitszuleitung 7 angeschlossen ist. In der Gaszuleitung 2 ist ein regelbares Ventil 8 und in der Gasableitung 7 ein regelbares Ventil 9 vorgesehen. Im Vorratsgefäß β ist ein nicht dargestellter !Flüssigkeitsstandanzeiger angeordnet, der durch eine Regelvorrichtung, die in der Zeichnung schematisch mit einer gestrichelten linie "Io dargestellt ist, den Stand des Ventils 8 bestimmen kann. Weiter ist das Vorratsgefäß 6 mit einem ebenfalls nicht dargestellten Druckanzeiger versehen, der durch eine Regelvorrichtung, die in der Zeichnung schematisch mit einer gestrichelten Linie 11 dargestellt ist, den Stand des Ventils 9 bestimmt.
Die V/irkungsweise der Einrichtung ist folgende. Zu Beginn wird das Ventil 9 geschlossen und das Ventil 8 geöffnet, wobei das Gas aus dem Behälter 1 zum Kondensationsraum 4 fließt und dort auf dem Kältekopf der Kaltgaskältemaschine 3 kondensiert. Das
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kondensierte G-as kann durch die Leitung 5 in das Torratsgefäß fließen» Wenn die !Flüssigkeit im Vorratsgefäß 6 einen vorgeschriebenen vom. !Flüssigkeitsstandanzeiger aufgenommenen Pegel erreicht hats wird durch die Regelvorrichtung 1o das Ventil 8 geschlossen. Die Kühlmaschine 3 setzt das Kühlen des im Kondensationsraum 4 vorhandenen Dampfes fort, wobei der Druck und die Temperatur im Raum 4 und also auch im Yorratsgefäß 6 abnehmen. Wenn der im Gefäß 6 angeordnete Druckanzeiger einen Druck mißt, der dem Atmosphärendruck oder dem Druck in einem Lagerbehälter entspricht, so wird durch die Regelvorrichtung 11 das Ventil 9 geöffnet und kann die !Flüssigkeit ohne Expansion aus dem Yorratsgefäß 6 abgeleitet werden ο Wenn die !Flüssigkeit im Gefäß 6 unterhalb eines bestimmten Pegels gefallen ist, wird das Yentil 9 wieder geschlossen und das Yentil 8 geöffnet.
Obwohl hierbei der Stand der Ventile 8 und 9 abhängig vom !Flüssigkeitspegel ist und vom Druck im Yorratsgefäß 6 bestimmt wird, ist es auch möglich, die Einrichtung zeitabhängig zu regeln»
Die Wirkungsweise der Einrichtung kann dann z.B. folgende sein. Zum Kondensieren von Wasserstoff wird der Wasserstoff unter einem Druck von 8 atm. 2o Minuten lang dem Kondensationsraum 4 zugeführt« lach diesen 2o Minuten wird das Yentil geschlossen. Me Kühlmaschine 3 kühlt dann 3 Minuten lang den Dampf im Kondensationsraum 4j wobei also der Druck wieder abnimmt. Dann wird das Yentil 9 geöffnet,und die Flüssigkeit abgeleitet. Es hat sich gezeigt, daß man auf diese Weise eine Produktionserhöhung von etwa 5o fo erreicht, statt wenn kontinuierlich Wasserstoff unter einem Druck von 8 atm. kondensiert wird, worauf dieser kondensierte Wasserstoff nach Atmosphärendruck expandiert wird.
Obwohl in der Zeichnung das Gas unter Druck einem Vorratsgefäß 1, z-B. einer Gasflasche, entnommen wird, kann das Gas unter Druck auch mittels eines Kompressors zugeführt werden.
In I?ig. 2 ist schematise]! dargestellt, wie zwei Einrichtungen gemäß fig ο 1 abwechselnd mit der gleichen Zuleitung 2 für Gas unter Druck gekuppelt werden können. Zu diesem Zweck verwendet man einen Dreiweghahn 12. Die Wirkungsweise jeder der beiden Einrichtungen ist gleich derjenigen der Einrichtung gemäß Figo 15 in dem Sinne, daß beim Irreichen eines bestimmten flüssigkeitspegels in einem der Behälter 6 jetzt der Dreiweghahn 12 umgeschaltet wird.
In Pig. 3 ist eine andere Ausführungsform einer Einrichtung zum Verflüssigen eines Gases dargestellt. In dieser Einrichtung ist 32 eine Zuleitung für G-as unter Druck, die an den ICondensa,tionsraum 34 angeschlossen ist, der um den Kopf einer ICaItgaskältemaschine 33 angeordnet ist. An den Kondensationsraum 34 sind zwei llüssigkeitsableitungen 35 und 36 angeschlossen,, die mit ihrem anderen Ende in die Behälter 37 und 38 münden, An diese Behälter sind Slüssigkeitsableitungen 39 und 4o angeschlossenj die mit regelbaren Ventilen 41 und 42 versehen sind. In den Leitungen 35 und 36 sind ebenfalls regelbare Ventile 43 und 44 vorgesehen. Weiter ist in jedem der Behälter 37 und 38 der Kältekopf einer Kaltgaskältemaschine 45 bzw. 46 angeordnet.
Die Wirkungsweise der Einrichtung ist folgende. Zu Beginn sind die Ventile 41 und 42 geschlossen und eines der Ventile 43 oder 44 geöffnet. Wenn angenommen wird, daß das Ventil 43 geöffnet ist5 fließt die flüssigkeit, die im Raum 34 kondensiert, durch die Leitung 35 zum Behälter 37. Da der Raum 34 und der Behälter 37 in offener Verbindung miteinander stehen, kann das Hochdruckgas auch den Kopf der Eühlmaschine 45 erreichen, auf dem gleichfalls ein Seil dieses Gases kondensiert wird. Weim. die flüssigkeit im Behälter 37 einen bestimmten Pegel erreicht hat, so sorgt eine mit gestrichelten Linien 47 bezeichnete Regelvorrichtung dafür, daß das Ventil 43 geschlossen und das Ventil. geöffnet wird.
Die Eühlinaschine 45 kühlt jetzt den Dampf, der sich im Behälter 37 über der !Flüssigkeit befindet, weiter. Hierdurch nehmen der Druck und die Temperatur in diesem Behälter ab. Wenn der Druck im Behälter im wesentlichen -gleich dem Druck der Umgebung ist, so öffnet die mit gestrichelten Linien 48 schematisch dargestellte Regelvorrichtung das Tentil 41, so daß das verflüssigte Gas durch die Ableitung 39 den Behälter 37 verlassen kann. Inzwischen hat sich im Behälter 38 eine Menge flüssigkeit angesammelt. Beim Irreichen eines bestimmten !Flüssigkeitspegels in diesem Behälter wird das "Ventil 44 geschlossen und das Tentil 43 wieder geöffnet. Auf diese Weise wird also kontinuierlich G-as unter hohem Druck kondensiert, wobei die flüssigkeit erst abgelassen wird, wenn der Druck niedrig genug ist.
Sine andere Ausführungsform der oben beschriebenen Einrichtung ist in Pig» 4 dargestellt. In diesem !Fall ist an den Kondensationsraum 34 nur eine leitung 5ο angeschlossen, die über einen Dreiweghahn 51 mit den offenen Leitungen 35 und 36 verbunden werden kann. Die Wirkungsweise dieser Einrichtung entspricht derjenigen der !Pig. 3·
In der Zeichnung ist immer deutlichkeitshalber ein Lagerbehälter 6j 375 38 zwischen der Ableitung aus dem ICondensationsraum um den kalten Kopf der Kühlmaschine und dem Ableitungshahn 9> 41» 42 dargestellt. Es kann gegebenenfalls dieser Kondensationsraum auch derart eingerichtet sein, daß die während des Kondensierens unter hohem Druck gebildete Flüssigkeit in ihm gelagert werden kann. Dies gibt eine baulich einfachere Vorrichtung, aber ändert weiter nichts am Grundgedanken der leuerung.
Obwohl in der Zeichnung als Kälte quellen K8.lt gaskältemaschinen dargestellt sind, wird es einleuchten, daß statt deren gegebenenfalls auch andere Kältequellen verwendet werden können. Der Vorteil der Kaltgaskältemaschine ist jedoch, daß diese Maschinen
ihre Kälte "bei Temperaturen erzeugen, die sich automatisch den ümstanä.en anpassen, so daß "bei der fortgesetzten Kühlung die
Kühlmas chine ihre Kälte "bei immer niedriger "werdenden Temperaturen liefert. Dies macht eine Regelung der Kälteq_uelle in diesem 3?all überflüssig«,
Die beschriebene neue Torrichtung ist besonders zum Verflüssigen von Gasen mit niedrigem Siedepunkt, wie z. B. Wasserstoff,
Helium, Neon usw., geeignet.
Schutzansprüche t - 9 -

Claims (2)

  1. H U - 9 _
    Schutz a nsprüche
    1» Einrichtung zum Verflüssigen eines Gases, z.B. Wasserstoff, in einem zu kühlenden Raum mit wenigstens einer Kältequelle, deren kalter Teil in einem Kondensationsraum angeordnet ist, an welchen Baum eine Zuleitung für Gas unter Druck und eine Anleitung für -verflüssigtes Gas angeschlossen ist, wobei in diese Ableitung gegebenenfalls ein Torratsgefäß aufgenommen sein kann, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zu- und Ableitung regelbare Ventile angeordnet sind und die Einrichtung mit einer Regelvorrichtung versehen ist, die bei geschlossenem Yentil in der Ableitung das Ventil in der Zuleitung während einer bestimmten Zeit oder bis eine bestimmte Menge verflüssigtes Gas in der Einrichtung vorhanden ist, aufhält, worauf die Regelvorrichtung das Ventil in der Gaszuleitung schließt und die Kältaquelle darauf durch fortgesetztes Kühlen den Druck des verflüssigten Gases herabsetzt, wobei die Regelvorrichtung das Ventil in der Ableitung für verflüssigtes Gas öffnet, wenn dieser Druck im wesentlichen gleich dem Druck im Lagerbehälter ist.
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch, gekennzeichnet, daß sie wenigstens zwei gekühlte Kondensationsräume aufweist, die abwechselnd an die gleiche Zuleitung für Gas unter Druck angeschlossen werden können und je eine Ableitung für verflüssigtes Gas aufweisen,
    3ο Einrichtung nach Anspruch 1, mit wenigstens einer Kältequelle, deren kalter Teil in einem Kondensationsraum angeordnet ist, an den eine Zuleitung für Gas unter Druck und eine Ableitung für verflüssigtes Gas angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zwei Behälter aufweist, in denen je der kalte Teil einer weiteren Kältequelle angeordnet ist,
    - 1o -
    - 1o -
    welche Behälter abwechselnd durch Leitungen an den gekühlten !Condensationsraum angeschlossen werden können, wobei jeder der Behälter mit einer Ableitung für verflüssigtes Gas versehen ist, welche Ableitungen je mit einem regelbaren Yentil versehen sind, wobei die Einrichtung eine Regelvorrichtung aufweist, die nach einer bestimmten Zeit oder nachdem die flüssigkeit in einem der Behälter einen bestimmten Pegel erreicht hat, den betreffenden Behälter vom Kondensationsraum abschließt und den anderen Behälter mit ihm in Verbindung setzt, wobei nach fortgesetzter Kühlung des betreffenden Behälters die Regelvorrichtung das Yentil in der betreffenden flüssigkeitszuleitung erst öffnet, wenn der Druck im betreffenden Behälter im wesentlichen gleich dem Druck im Lagerbehälter ist.
    ο Einrichtung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Kältequelle aus einer Kaltgaskältemaschine besteht, die sich während der-fortgesetzten Kühlung automatisch der abnehmenden Temperatur und dem Druck des verflüssigten Gases anpaßt«,
    Hin® litt O-'.«i# ftk)Sjfc?£ gäTiS&asÖSSJ USi6 §ά£&3Ζ%3% !S3 <3» SSXSlti 3ίΕξ2κ:ώΊ3ς <ä3 üTKsa «Λ &* "^ „ --, ο?..· :■*>.■'■ im Usit-4i!m;csi ödaWc» £sh 'ta 4m A^ftsstcieis. Ss Sss«.»-5 >" ■ ^ · - ■-
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