DE2054402B2

DE2054402B2 - Storage and evaporation device for liquid oxygen for supplying oxygen to breathing apparatus

Info

Publication number: DE2054402B2
Application number: DE19702054402
Authority: DE
Inventors: Donald Walton Yeovil Somerset Addison (Grossbritannien)
Original assignee: Normalair Garrett Ltd
Current assignee: Honeywell Normalair Garrett Ltd
Priority date: 1969-11-10
Filing date: 1970-11-05
Publication date: 1974-08-22
Also published as: FR2069100A5; DE2054402C3; DE2054402A1; GB1303046A

Description

(10) erfolgt(10) takes place

2. Euirichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das nicht wännegedämmte Gefäß (10) ein Fallrohr (15) aufweist.2. Euirichtung according to claim 1, characterized in that that the not insulated vessel (10) has a downpipe (15).

flüssigen Sauerstoff zur Sauerstoffversorgung von Atemschutzgeräten mit einem nicht wärmegedämpften Gefäß in einer Fülleitung, die ein Füll- und Entlüftungsventil mit einem wärmeisolierten Behälter verbindet, und einer Leitung, die dieliquid oxygen for supplying oxygen to breathing apparatus with a non-heat-insulated Vessel in a filling line that has a filling and venting valve with a thermally insulated Container connects, and a pipe that connects the

Oberseite des Behälters mit einem Rückschlag- _ .Top of the container with a non-return _.

ventil und dem Entlüftungsventil verbindet, und io eher- und Verdampfungseinnchtung der eingangs anmit einer Versorgungsleitung, die Gas von dem gegebenen Art vorgeschlagen, daß die Einspeisung in Behälter über einen Wärmeaustauscher in ein die Versorgungsleitung über einen Teil der Füllei-Atemschutzgerät einspeist, dadurch ge- tung und das nicht wärmegedämmte Gefäß erfolgt,
kennzeichnet, daß die Einspeisung in die Eine derartige Einrichtung ist erheblich einfacher Versorgungsleitung (14) über einen Teil der Füll- 15 und benötigt einen wesentlich geringeren Aufwand leitung (9) und das nicht wännegedämmte Gefäß als dies bei bekannten Einrichtungen zutrifft. So werden beispielsweise gegenüber der bekannten Einrichtung nach DT-AS" 1279472 Umschaltventil, zugeordnete Fühlerleitung, Drucksteuerventil, Entlüf-20 tungsrohr, Ventil im Füll- und Entlüftungsventil, Wärmeaustauscher, der zum Aufbau des Behälterdruckes verwendet wird, Verdampfer, der die Gaseinspeisung zu einem Benutzer gewährleistet, und valve and the vent valve connects, and io rather and evaporation device of the input to a supply line, the gas of the given type proposed that the feed into the container via a heat exchanger in a supply line via part of the full-length breathing apparatus, thereby and the non-insulated vessel takes place,
indicates that the feed into the A device of this type is considerably simpler than the supply line (14) via part of the filling line (9) and the non-insulated vessel than is the case with known devices. For example, compared to the known device according to DT-AS "1279472 switching valve, assigned sensor line, pressure control valve, vent pipe, valve in the filling and venting valve, heat exchanger that is used to build up the container pressure, evaporator that feeds gas to a user guaranteed, and

Die Erfindung bezieht sich auf eine Speicher- und Ekonomiser entbehrlich.The invention relates to a storage and economizer dispensable.

Verdampfungseinrichtung für flüssigen Sauerstoff zur as Dadurch, daß im Falle vorliegender Erfindung die Sauerstoffversorgung von Atemschutzgeräten, mit Einspeisung zu einem Benutzer über das nicht wäreinem nicht wärmegedämmten Gefäß in einer Füllei- megedämmte Gefäß erfolgt, wird bewirkt, daß wähtung, die ein Füll- und Entlüftungsventil mit einem rend eines zyklischen Bedarfes, z.B. jedesmal bein¹. wärmeisolierten Behälter verbindet, und einer Lei- Einatmen, eines oder mehrerer Benutzer das Gefäß tung, die die Oberseite des Behälters mit einem 30 eine Gaskapazität darstellt, von der die Einspeisung Rückschlagventil und dem Entlüftungsventil verbin- erfolgt, so daß der Bedarfseffekt auf die FlüssigkeitEvaporation device for liquid oxygen for as Characterized by the fact that, in the case of the present invention, the oxygen supply of respiratory protective devices, with feed to a user via the non-thermally insulated vessel in a filling and venting valve, is effected with a rend of a cyclical demand, e.g. every time at the ^1st thermally insulated container connects, and a Lei inhalation, one or more users the vessel device, which represents the top of the container with a 30 a gas capacity, from which the feed check valve and the vent valve is connected, so that the demand effect on the liquid

im Behälter herabgesetzt wird. Bei einem System ohne derartige Kapazität bewirkt jeder Bedarf eine zu- oder abnehmende Bewegung der Flüssigkeit aus dem Behälter in einen Wärmeaustauscher oder Verdampfer, wo die Flüssigkeit verdampft und mehr Gas erzeugt wird als von der nachfolgenden, bedarfsfreien Periode, d. h. beim Ausatmen, verbraucht werden kann. Das überschüssig erzeugte Gas wird in denis reduced in the container. In a system without such capacity, every need causes one increasing or decreasing movement of the liquid from the container into a heat exchanger or evaporator, where the liquid evaporates and more gas is generated than from the subsequent, demand-free Period, d. H. when exhaling, can be consumed. The excess gas generated is in the

teile in bezug auf das Gewicht, die Gesamtgröße, die *o Behälter zurückgeführt, wo es sich durch die Flüssigkomplizierte Ausgestaltung und funktioneile Zuver- keit hindurch fortpflanzt, so daß Temperatur und parts in terms of weight, total size, the * o container returned where it propagates through the fluid complex design and functional reliability, so that temperature and

det, und mit einer Versorgungsleitung, die Gas von dem Behälter über einen Wärmeaustauscher in ein Atemschutzgerät einspeist.det, and with a supply line, the gas from the container via a heat exchanger in a Respirator feeds.

Bisher bekannte Einrichtungen zur Speicherung, Stabilisierung und Verteilung von flüssigem Sauerstoff für die Sauerstoffversorgupg von Atemschutzgeräten weisen eine große Anzahl von Ventilen, Verbindungen und langen Rohrleitungen auf, die Nachlässigkeit mit sich bringen, wodurch ein verhältnismäßig hohes Maß an Wartung und Überholung erforderlich ist.Previously known devices for the storage, stabilization and distribution of liquid oxygen for the oxygen supply of breathing apparatus have a large number of valves, connections and long pipelines that bring negligence, creating a proportionate high level of maintenance and overhaul is required.

Es ist bereits eine Verdampfungsanlage für flüssigen Sauerstoff zur Sauerstoffversorgung von Atemschutzgeräten bekannt (DT-AS 1 279 472), bei der zwei Behälter, das nicht wännegedämmte Gefäß und die zugeordnete Leitungsanordnung gefüllt werden Druck ansteigen und Gas durch das Entlüftungsrohr entweicht oder verloren geht, bzw. wie im Falle der DT-AS 1 279 472 in die Heizvorrichtung gelangt und ♦5 über das Drucksteuerventil entweicht. Da das volumetrische Verhältnis von freiem, gasförmigen Sauerstoff zu flü""igem Sauerstoff in der Größenordnung von 800:1 liegt, wirkt sich jede Verringerung der zu- und abnehmenden Bewegung der Flüssigkeit ausIt is already an evaporation system for liquid oxygen for supplying oxygen to breathing apparatus known (DT-AS 1 279 472), in which two containers, the non-insulated vessel and the associated line arrangement will be filled, pressure will rise and gas will flow through the vent pipe escapes or is lost, or as in the case of the DT-AS 1 279 472 gets into the heating device and ♦ 5 escapes via the pressure control valve. Because the volumetric ratio of free, gaseous oxygen to liquid oxygen is in the order of 800: 1, any reduction in the increasing and decreasing movement of the liquid

bis Flüssigkeit an dem Entlüftungsrohr entweicht, 50 dem Behälter gaserhaltend aus und verlängert damit bevor die Flüssigkeit in dem Gefäß verdampft und in die Benutzungsdauer erheblich,
den Behältern erneut kondendiert wird. Dies hat zur
Folse, daß bei der Herstellung stabiler Bedingungenuntil liquid escapes from the vent pipe, 50 gas-retaining from the container and thus lengthened before the liquid evaporates in the vessel and significantly increases the useful life,
the containers is condensed again. This has to
Folse that in establishing stable conditions

das vergrößerte Flüssigkeitsvolumen in den Behältern in den Wärmeaustauscher gelangt, dort verdampft wird und über das Drucksteuerventil zur Erhöhung des Druckes im System oben in den Behälter abgegeben wird. Obgleich das Druckventil die Abgabe an den oberen Teil des Behälters aufrechterhält, Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung an Hand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.the increased volume of liquid in the containers reaches the heat exchanger, where it evaporates and via the pressure control valve to increase the pressure in the system at the top of the container is delivered. Although the pressure valve maintains the delivery to the top of the container, The invention is described below in conjunction with the drawing using an exemplary embodiment explained in more detail.

Die in einer einzigen Figur dargestellte, kompakte Speicher- und Verdampfungseinrichtung für flüssigen Sauerstoff mit geringem Gewicht weist ein kombiniertes Füll- und Entlüftungsventil 1 auf, das eine Füllkammer 2 mit einem Rückschlagventil 3 sowieThe compact storage and evaporation device for liquid shown in a single figure Oxygen with a low weight has a combined filling and venting valve 1, the one Filling chamber 2 with a check valve 3 as well

würde eine fortgesetzte Verdampfung im Wärmeaus- 60 eine zweite Kammer 4 mit zugeordneten Entlüftungs-would a continued evaporation in the heat from 60 a second chamber 4 with associated ventilation

tauscher einen zu hohen Druck zum öffnen des Ventiles ergeben und Gas durch das Entlüftungsrohr austreten. Um dies zu vermeiden, wird bei der bekannten Verdampfungsanlage ein Ekonomiser eingeschaltet, der einen Teil des Ventiles und der Leitung enthält, womit der Gasverlust weitgehend vermieden werden kann.
Aufgabe vorliegender Erfindung ist, eine Speicherund Entspannungsventilen 5 und 6, die in einem ins Fteie führenden Auslaß 7 entlüftet sind, besitzt. Das Entlüftungsventil 5 ist mit einem Stößel 8 verbunden, der sich in die Füllkammer 2 hinein erstreckt und automatisch beim Einführen eines Füllschlauches betätigt wird. Ein führendes Teil des Schlauches oder eine Muffe am Schlauch verschiebt den Stößel 8 und das Ventil nach rechts in der Zeichnung.Exchanger result in too high a pressure to open the valve and gas escape through the vent pipe. In order to avoid this, an economizer is switched on in the known evaporation system which contains part of the valve and the line, with which the loss of gas can largely be avoided.
The object of the present invention is to have a storage and expansion valves 5 and 6 which are vented in an outlet 7 leading into the compartment. The vent valve 5 is connected to a plunger 8 which extends into the filling chamber 2 and is automatically actuated when a filling hose is inserted. A leading part of the hose or a sleeve on the hose moves the plunger 8 and the valve to the right in the drawing.

Die Füllkammer 2 ist mit dem Boden eines wärraeisolierten Speicherbehälters 12 über eine Fiilleitung 9, ein nicht wärmegedämmtes Stabilisiergefäß 10 und einen Wärmeaustauscher 11 verbunden. Eine Rohrleitung 13 verbindet die zweite Kammer 4 des kombinierten Füllventils 1 mit der Oberseite des Speicherbehälters 12. Die Abgab.«; aus dem System erfolgt über eine Versorgungsleitung 14, die mit der Fülleitung 9 an einer Stelle zwischen dem Rückschlagventil 3 und dem Stabilisiergefäß 10 zusammentrifft. Das Stabilisiergefäß 10 ist mit dem Wärmeaustauscher 11 über ein Fallrohr IS verbunden. Dieses bewirkt, daß dann, wenn der Speicherbehälter 12 teilweise mit enem vorbestimmten Volumen gefüllt ist, ein Flüssigkeitsvolumen von solchem Anteil an dem gewünschten gespeicherten Volumen in dem Stabilisiergefäß 10 und dem Wärmeaustauscher 11 vorhanden ist, daß bei einer Aufnahme von Umgebungswärme die Flüssigkeit darin verdampft, in die Flüssigkeit in dem teilweise gefüllten Speicherbehälter 12 eintritt und wieder kondensiert, wodurch sowohl der Druck als auch die Temperatur darin erhöht werden, damit stabilisierte Bedingungen des gewünschten gespeicherten Volumens und Druckes erzeugt werden.The filling chamber 2 is with the bottom of a heat-insulated Storage container 12 via a filing line 9, a non-thermally insulated stabilizing vessel 10 and a heat exchanger 11 are connected. A pipe 13 connects the second chamber 4 of the combined filling valve 1 with the top of the storage container 12. The discharge. «; out of the system takes place via a supply line 14 which connects to the filling line 9 at a point between the check valve 3 and the stabilizing vessel 10 meets. The stabilization vessel 10 is with the heat exchanger 11 connected via a downpipe IS. This causes when the storage tank 12 is partially filled with a predetermined volume, a liquid volume of such proportion at the desired stored volume in the stabilization vessel 10 and the heat exchanger 11 is present that when absorbing ambient heat, the liquid evaporates therein, in the Liquid enters the partially filled storage container 12 and condenses again, whereby both the pressure as well as the temperature therein can be increased so as to stabilize the conditions of the desired stored volume and pressure can be generated.

Nach der Stabilisierung füllt das Gas, das sich aus der Verdampfung in dem Wärmeaustauscher 11 der Flüssigkeit aus dem Speicherbehälter 12 ergibt, das Stabilisiergefäß 10, wodurch bei Bedarf ein verhältnismäßig großes Gasvolumen abgezogen wird. Die Differenz des Volumens des Flüssiggases und des Volumens des verdampften Gases wird durch die Höhe des Rohres 15 bestimmt. Dadurch wird die Gefahr erheblich vermindert, daß Flüssigkeit in der Leitung zum Wärmeaustauscher stark schwankt, wo durch eine zu hohe Verdampfung weitgehend beseitigt wird, die dann auftritt, wenn der Bedarf direkt von dem Speicherbehälter 12 kommt. Die Kapazität des Stabilisiergefäßes 10 für das verdampfte Gas und des Wärmeaustauschers ist so ausgelegt, daß eine vorbestimmte Bedarfsmenge aufgenommen wird, und zwar in Abhängigkeit von der Anzahl der Benutzer und der Charakteristik des Atemvorganges, z. B. bei leichtem oder schwerem Atmen.After stabilization, the gas that results from the evaporation fills the heat exchanger 11 of the Liquid from the storage container 12 results in the stabilizing vessel 10, whereby if necessary a relatively large volume of gas is withdrawn. The difference in the volume of the liquefied gas and the The volume of the vaporized gas is determined by the height of the tube 15. This creates the danger significantly reduced that liquid in the line to the heat exchanger fluctuates greatly, where is largely eliminated by excessive evaporation, which occurs when the need is direct comes from the storage container 12. The capacity of the stabilizer 10 for the vaporized gas and the heat exchanger is designed so that a predetermined amount of demand is received, and depending on the number of users and the characteristics of the breathing process, e.g. B. at easy or difficult breathing.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte und vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Beispielsweise kann der Wärmeaustauscher dadurch ersetzt werden, daß die Abmessungen des Stabilisiergefäßes und die Fläche für den Wärmeübergang vergrößert werden. Die Wärme, die dem Stabilisiergefäß und dem Wärmeaustauscher zugeführt wird, kann ferner aus Speiseque'.len entnommen werden, die verschieden von der umgebenden Atmosphäre sind.The invention is not restricted to the exemplary embodiment shown and described above. For example, the heat exchanger can be replaced by the dimensions of the Stabilization vessel and the area for the heat transfer can be enlarged. The warmth given to the Stabilization vessel and the heat exchanger is supplied, can also be taken from Essenque'.len different from the surrounding atmosphere.

Nachstehend wird die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung in Verbindung mit dem vorste-S hend beschriebenen Ausführungsbeispiel erläutert:The operation of the device according to the invention in connection with the above-S The exemplary embodiment described below is explained:

Füllvorgang: Ein Versorgungsschlauch bringt die Leitung 13 und das Entlüftungsrohr 7 in Verbindung miteinander und speist Sauerstoff über die Leitung 9 in das nicht wärmegedämmte Gefäß 10 und über dasFilling process: A supply hose connects the line 13 and the ventilation pipe 7 with each other and feeds oxygen via the line 9 into the non-insulated vessel 10 and via the

ίο Fallrohr 15, den Wärmeaustauscher 11 und die Verlängerung der Leitung 15 in den Behälter 12 ein. Der Versorgungsschlauch wird entfernt, wenn eine Meßvorrichtung am Behälter 12 den richtigen Inhalt anzeigt, und das Entlüftungsrohr 7 wird geschlossen.ίο Downpipe 15, the heat exchanger 11 and the extension the line 15 into the container 12. The supply hose is removed if a measuring device indicates the correct content on the container 12, and the vent pipe 7 is closed.

Stabilisier- und Druckaufladevorgang: Beide Vorgänge sind im Falle vorliegender Erfindung zu einem Vorgang zusammengefaßt, und zwar durch die Anpassung des Volumens der Flüssigkeitskapazität des nicht wärmegedämmten Gefäßes 10, des Wärmeaus-Stabilization and pressure charging process: In the case of the present invention, both processes are one The process is summarized by adjusting the volume of the liquid capacity of the non-insulated vessel 10, the heat exhaust

ao tauschers 11 und der Leitungen 9, 15 in bezug auf das Volumen der Flüssigkeit, das zu Beginn im Behälter 12 eingefüllt war und in bezug auf das Volumen des Gasraumes über der zu Beginn eingefüllten Flüssigkeitsmenge. Umgebungswärme verdampft dieao exchanger 11 and the lines 9, 15 with respect to the volume of the liquid that is initially in the container 12 was filled and in relation to the volume of the gas space above that filled in at the beginning Amount of liquid. Ambient heat evaporates the

as Flüssigkeit in dem Gefäß 10, dem Wärmeaustauscher 11 und den Leitungen 9, 15, so daß Gas in den Behälter eintritt und den Inhalt des Behälters in Bewegung versetzt und auch kondensiert, wodurch der flüssige Inhalt vergrößert wird. Diese Wirkung stabilisiert die Einrichtung und hebt auf Grund der Anpassung auch den Druck in der Einrichtung auf einen gewünschten Arbeitsdruck an, ohne daß ein zusätzlicher, druckerzeugender Wärmeaustauscher notwendig wäre. Überschüssiger Druck, d. h. zu hoher Druck im Behälter 12, der sich nach der Stabilisierung aufbauen kann, wenn ein System unbenutzt stehen bleibt und z. B. während dieser Zeit langsam Wärme aus der Umgebung aufnimmt:, wird über ein Entlüftungsventil 6 im Ventil 1 abgebaut. Es handelt sich hierbei um eine Sictierheitsvorkehrung, mit der eine Überdruckaufladuug verhindert wird, wenn das System z.B. mehrere Stunden in aufgeladenem Zustand, insbesondere unter hohen Außentemperaturen, stehen bleibt.The liquid in the vessel 10, the heat exchanger 11 and the lines 9, 15, so that gas enters the container and the contents of the container in motion offset and also condensed, increasing the liquid content. This effect stabilizes the facility and also relieves the pressure in the facility on one due to the adjustment desired working pressure without the need for an additional, pressure-generating heat exchanger were. Excess pressure, d. H. too high pressure in container 12, which is after stabilization can build up when a system is unused and z. B. slowly during this time Absorbs heat from the environment: is broken down via a vent valve 6 in valve 1. It deals This is a security precaution with which overpressure charging is prevented if that System e.g. several hours in a charged state, especially under high outside temperatures, stop.

Speisevorgang: Die Speisung erfolgt von der Leitung 14 über die Leitung 9, den Wärmeaustauscher 11 und das Gefäß 10, das aus dem Behälter 12 über die Leitung 15 gespeist wird. Der Wärmeaustauscher 11 und das Gefäß 10 werden nunmehr verwendet, um die Flüssigkeit zu verdampfen, die von einem Benutzer angefordert wird, und es sind keine zusätzlichen Wärmeaustauscher erforderlich.Feeding process: Feeding takes place from line 14 via line 9, the heat exchanger 11 and the vessel 10, which is fed from the container 12 via the line 15. The heat exchanger 11 and the vessel 10 are now used to vaporize the liquid that is used by a user is requested and no additional heat exchangers are required.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Claims: 1. Storage and evaporation device for and evaporation device for liquid oxygen without complicated valves, which can work incorrectly and which can then endanger human life, furthermore to keep weight and spatial dimensions as low as possible in such a device and to design the device so, that it works flawlessly with a minimum of maintenance.
According to the invention, this is done in a storage