DE2404068A1 - Drying interior of steel compressed-gas bottles - by evacuation, with mild external heating - Google Patents
Drying interior of steel compressed-gas bottles - by evacuation, with mild external heatingInfo
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Abstract
Description
Alexander Kessels 4o5 Mönchengladbach, den 24.1.1974Alexander Kessels 4o5 Mönchengladbach, January 24th, 1974
Volksgartenstraße 168Volksgartenstrasse 168
Verfahren zum Trocknen des Innenraums von Druck- bzw. fflüssiggas-GefäßenProcess for drying the interior of pressurized or liquefied gas vessels
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Trocknen des Innenraums von Druck- bzw. Flüssiggas-Gefäßen wie Stahlflaschen. Es geht dabei vor allem darum, im Gefäß etwa vorhandenes Wasser soweit zu entfernen, daß einerseits Reaktionen von Wasser mit der inneren Gefäßwand und andererseits störende Einflüsse des Wassers auf den vorgesehenen Gefäß- bzw. Flascheninhalt auf ein unmerkliches Maß herabgesetzt werden. Nach den Lieferbedingungen für technische Gase wird in dieser Hinsicht für die meisten Druckgasfüllungen solcher Gefäße ein Wassergehalt von weniger als 4 χ 10 Anteilen gefordert .The invention relates to a method for drying the interior of pressurized or liquid gas vessels like steel bottles. The main aim is to remove any water that may be present in the vessel to such an extent that on the one hand reactions of water with the inner vessel wall and on the other hand disruptive influences of the water on the intended vessel or bottle contents imperceptibly be reduced. According to the terms of delivery for technical gases in this regard For most pressurized gas fillings of such vessels, a water content of less than 4 10 parts is required .
Da bei normalem Betrieb der beschriebenen Gefäße diese immer mit trockenen Gasen gefüllt werden, müssen die Gefäße vor allem nach der Druckprüfung vor der ersten Inbetriebnahme und nach jeder weiteren in bestimmten Zeitabständen vorgeschriebenen Druckprüfungen getrocknet werden. Bei diesen Prüfungen werden die Gefäße mit Wasser gefüllt, das je nach den Festigkeitsanforderungen des Gefäßes mit 300 bis 500 Atmosphären komprimiert wird. Es ist klar, daß nach einer solchen Behandlung das Gefäß bis in jede noch so kleine Pore der Innenwandung triefend naß wird. Since the described vessels are always filled with dry gases during normal operation, the vessels must especially after the pressure test before the first start-up and after each other at certain time intervals prescribed pressure tests must be dried. During these tests, the vessels are filled with water filled, depending on the strength requirements of the vessel is compressed to 300 to 500 atmospheres. It is clear that after such treatment the vessel is dripping wet down to the smallest pore of the inner wall.
Bei der erforderlichen Trocknung ist man bisher unter anderem so vorgegangen, daß man das Gefäß, z.B. eineIn the case of the required drying, one of the steps taken so far is that the vessel, e.g. a
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Stahlflasche, bei abgeschraubtem Ventil mit der Öffnung nach unten schräg, z.B. unter 60°, gegen die Waagerechte aufgestellt und von unten durch die Öffnung warme, trockene Luft oder trockenen Stickstoff eingeführt hat. Trotz langer Trocknungszeiten bei dieser Konvektionstrocknung haben sich in vielen Fällen unbefriedigende Ergebnisse eingestellt. Es ist vor allem immer wieder aufgefallen, daß nach Abkühlen des getrockneten Gefäßes die Innenwandung einen Feuchtigkeitsfilm aufwies. Versuche haben ergeben, daß in dieser Hinsicht energiereichere Brenner und damit eine höhere Erhitzung des jeweilig zu trocknenden Gefäßes zu keinen wesentlich besseren Ergebnissen führen. Dabei ist zu beachten, daß man solche Druckgefäße nicht beliebig erhitzen darf, wenn deren mechanische Festigkeit nicht leiden soll. Die an sich gangbare Trocknung mit Hilfe von trockenem Stickstoff ist wegen der Gesundheitsschädlichkeit dieses Gases nicht zu empfehlen. Steel bottle, with the valve unscrewed with the opening downwards at an angle, e.g. below 60 °, set up against the horizontal and from below through the opening introduced warm, dry air or dry nitrogen. Despite long drying times for this one Convection drying has given unsatisfactory results in many cases. It is before In particular, it was noticed again and again that after the dried vessel had cooled down, the inner wall formed a film of moisture exhibited. Tests have shown that in this regard, more energetic burners and thus a higher heating of the respective vessel to be dried does not lead to significantly better results. Included It should be noted that such pressure vessels may not be heated at will if their mechanical strength shouldn't suffer. The per se feasible drying with the help of dry nitrogen is because of the health hazard not recommended for this gas.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Trocknen der genannten Gefäße zu schaffen, bei dem ohne übermäßige Erhitzung der Gefäße ein ausreichender und beständiger Trockenheitsgrad erzielbar ist. Die Lösung besteht darin, daß der Innenraum des Gefäßes evakuiert und während des Evakuierens das Gefäß von außen her so lange aufgeheizt wird, bis der dem Maß der Evakuierung dann im wesentlichen entsprechende Partialdampfdruck der abzutrocknenden Feuchtigkeit den gewünschten Betrag unterschritten hat.The invention is based on the object of creating a method for drying said vessels in which A sufficient and constant degree of dryness can be achieved without excessive heating of the vessels. The solution is that the interior of the vessel is evacuated and the vessel is evacuated during the evacuation is heated from the outside until the level of the evacuation is then essentially corresponding Partial vapor pressure of the moisture to be dried has fallen below the desired amount.
Erfindungsgemäß wird das innen zu trocknende Gefäß von außen her erhitzt. Die Erfindung geht also von dem Vorurteil ab, daß man wie bei bisherigen Trock-According to the invention, the vessel to be dried inside is heated from the outside. The invention is therefore based on the prejudice that, as with previous drying
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nungsverfahren dieser Art dort erhitzen müsse - nämlich im Innenraum - wo zu trocknen ist. Die Erfindung geht auch davon ab, daß es aus wirtschaftlichen Gründen zur Reduzierung des Energieverbrauchs nur sinnvoll sei, den Innenraum der zu trocknenden Gefäße unmittelbar durch eine dort befindliche Wärmequelle aufzuheizen. Vielmehr geht man erfindungsgemäß so vor, daß man während des Aufheizens des Gerätes dessen Innenraum laufend über eine Vakuumpumpe evakuiert. Da diese Pumpe das beim Aufheizen des Gefäßes ständig verdampfte Wasser laufend absaugt, kann sich im Gefäß bei keiner Temperatur ein Gleichgewicht zwischen flüssigen Wasserpartikeln - etwa in Poren der inneren Gefäßwandung - und Wasserdampf einstellen. Vielmehr saugt die Pumpe entstehenden Wasserdampf stets sofort ab. Nach kurzer Betriebsdauer wird die Pumpe auf diese Weise praktisch nur noch Wasserdampf, der wegen der sofortigen Absaugung auch kaum Gelegenheit hat, sich an kühleren Gefäßwandteilen zu kondensieren, fördern. Der Innendruck im Gefäß wird dann im wesentlichen vom Pa-rtialdampfdruck des Wassers bestimmt. Unterschreitet dieser einen bestimmten Betrag, so kann man bei Zugrundelegung der gemessenen Gefäßtemperatur den im Gefäß bzw. in deren innerer Wandung verbliebenen Wasserrest durch Rechnung abschätzen. Das Druckmeßgerät in der Vakuumleitung kann also in Einheiten der Restfeuchte geeicht werden.This kind of process must be heated there - namely in the interior - where it is to be dried. The invention also assumes that it only makes sense for economic reasons to reduce energy consumption is to heat the interior of the vessels to be dried directly by a heat source located there. Rather, one proceeds according to the invention in such a way that the interior of the device is removed while the device is heating up continuously evacuated via a vacuum pump. Because this pump constantly vaporized it when the vessel was heated up Water continuously sucks off, there can be no equilibrium in the vessel at any temperature adjust liquid water particles - for example in pores of the inner vessel wall - and water vapor. Much more the pump always sucks off any water vapor generated immediately. After a short period of operation, the pump will respond to this Practically only water vapor, which, because of the immediate suction, hardly has the opportunity to to condense on cooler parts of the vessel wall. The internal pressure in the vessel is then essentially determined by the partial vapor pressure of the water. Falls below if this is a certain amount, one can use the measured vessel temperature as a basis Estimate the remaining water in the vessel or in its inner wall by calculation. The pressure gauge in the vacuum line it is therefore possible to calibrate in units of the residual moisture.
Will man den Innenraum des Gefäßes beispielsweise auf höchstens 4- ppm (d.h. 4 χ 10~6) Wassergehalt trocknen, so ergibt die Rechnung, daß dieser Trocknungsgrad erreicht ist, wenn man so lange evakuiert und auf eine mittlere Temperatur von etwa 80°0 erhitzt, bis ein Vakuum, d.h. ein Innendruck im Gefäß, vonIf you want to dry the interior of the vessel, for example, to a maximum of 4 ppm (i.e. 4 × 10 ~ 6 ) water content, the calculation shows that this degree of dryness is achieved if one evacuates for so long and heats to an average temperature of about 80 ° 0 until a vacuum, ie an internal pressure in the vessel, of
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weniger als 0,5 Torr erreicht ist.less than 0.5 torr is reached.
Vergleichsversuche haben ergeben, daß bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens die gewünschte Trockenheit schon nach einer Behandlungszeit von einer halben bis einer dreiviertel Stunde erreicht ist. Gegenüber dem nach den bisherigen Verfahren erforderlichen ca. vier Stunden Behandlungszeit bedeutet die wesentliche Verkürzung der Betriebszeit allein schon einen erheblichen wirtschaftlichen Vorteil. Zwar ist der Energieverbrauch pro Zeiteinheit beim erfindungsgemäßen Verfahren höher als bei früheren Verfahren, durch die wesentliche Verkürzung der Behandlungszeit wird aber der Energieverbrauch selbst gegenüber früheren Verfahren praktisch nicht vermehrt. Es kommt hinzu,daß die relativ kurze Behandlungszeit pro Einzelgefäß eine erhebliche Umsatzvergrößerung und damit eine wesentlich bessere Ausnutzung des investierten Kapitals ermöglicht.Comparative experiments have shown that when using the method according to the invention, the desired Dryness after a treatment time of half an hour to three quarters of an hour is reached. Compared to that required by the previous procedure approx. four hours of treatment time means a significant reduction in operating time a considerable economic advantage in and of itself. True, the energy consumption is per unit of time higher in the method according to the invention than in previous methods, due to the substantial shortening the treatment time, however, the energy consumption is practically not even compared to previous methods increased. In addition, the relatively short treatment time per individual vessel results in a considerable increase in sales and thus enables a much better utilization of the invested capital.
Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer Wärmekammer gleichzeitig mehrere Gefäße von außen mit Hilfe von Heißluft zu erhitzen. Bei der Aufheizung wird zweckmäßig die Evakuierung der Gefäße über die Ein- oder Auslaßöffnung bzw. das am Gefäß ohnehin vorhandene Ventil vorgenommen. Diese Evakuierung wird dabei vorteilhaft von einer außerhalb der Wärmekammer verbleibenden Vakuumpumpe bewirkt, von der aus eine Sammelleitung in die Wärmekammer geführt ist, auf die wiederum die einzelnen Gefäße mittels Stichleitungen in Reihe geschaltet sind. Vorzugsweise ist die Kammer von unten mittels Heißluft beheizt. Dadurch wird erreicht, daß bei aufrechtstehendem Gefäß die Aufheizung durch von unten längs der Gefäßwandungen turbulent aufsteigende Heißluft bewirkt wird, derart, daß das Gefäß im unteren Bereich wärmer als im oberen Bereich wird.Dies ist u.a. wichtig, weil sich amIt has proven to be useful when carrying out the method according to the invention in one Warming chamber to heat several vessels from the outside at the same time with the help of hot air. When heating up it is expedient to evacuate the vessels via the inlet or outlet opening or that on the vessel anyway existing valve made. This evacuation is advantageously carried out from outside the heating chamber causes remaining vacuum pump, from which a collecting line is led into the heating chamber on which in turn, the individual vessels are connected in series by means of stub lines. Preferably the Chamber heated from below by means of hot air. This ensures that when the vessel is upright, the Heating is effected by hot air rising turbulently from below along the vessel walls, in such a way that that the vessel is warmer in the lower area than in the upper area. This is important, among other things, because the
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Behälterboden erfahrungsgemäß eine größere Wasserpfütze bildet.Experience has shown that the bottom of the container forms a larger puddle of water.
Es hat sich ferner für den Arbeitsablauf als sehr günstig erwiesen, wenn die Wärmekammer und das Gefäß bzw. die Gefäße nur soweit erhitzt werden, daß die Kammer nach Öffnung sofort betretbar ist und die Gefäße von Hand abtransportierbar sind. In dem Sinne ist es zweckmäßig, die Gefäße nur soweit zu erhitzen, daß sie im oberen Bereich eine Temperatur von nur etwa 800C erreichen. Die Gefäße sind dann ohne weiteres - gegebenenfalls unter Zuhilfenahme von geeigneten Handschuhen - unmittelbar nach 'Öffnung der Kammer aus dieser entnehmbar. Die relativ geringe Aufheizung der Gefäße hat den weiteren Vorteil, daß die normalen Ventile der Gefäße während der Erhitzung nicht beschädigt werden können und daher die Vakuumleitung unmittelbar an diese ohnehin vorhandenen Ventile anschließbar ist.It has also proven to be very beneficial for the workflow if the heating chamber and the vessel or vessels are only heated to the extent that the chamber can be entered immediately after opening and the vessels can be removed by hand. In this sense, it is advisable to heat the vessels only to such an extent that they reach a temperature of only about 80 ° C. in the upper area. The vessels can then be readily removed from the chamber immediately after the chamber has been opened, if necessary with the aid of suitable gloves. The relatively low heating of the vessels has the further advantage that the normal valves of the vessels cannot be damaged during the heating and therefore the vacuum line can be connected directly to these valves, which are already present.
Um zu verhindern, daß nach dem Abschrauben der Vakuumleitung normale - also relativ feuchte - Außenluft in die Gefäße eindringt, werden die Ventile zweckmäßig vor dem Abschrauben der Vakuumleitung geschlossen. Das getrocknete Gefäß kann dann in diesem evakuierten Zustand zu der jeweiligen Gasabfüllstation gebracht werden, wo sich der weitere Vorteil günstig bemerkbar macht, daß nämlich vor dem Einfüllen des jeweiligen Gases das Gefäß nicht mehr entlüftet werden muß. Andererseits kann es aber auch zweckmäßig sein, wenn das nach dem Trocknen in dem geweiligen Gefäß verbleibende Vakuum zum Ansaugen eines trockenen Gases, insbesondere des Gases, mit dem das Gefäß bei Benutzung gefüllt werden soll, benutzt wird. Bei einemTo prevent after unscrewing the vacuum line normal - i.e. relatively humid - outside air in If the vessels penetrate, the valves are expediently closed before the vacuum line is unscrewed. The dried vessel can then be brought to the respective gas filling station in this evacuated state where the further advantage is noticeable favorably, namely that before filling the respective Gas the vessel no longer needs to be vented. On the other hand, it can also be useful if the vacuum remaining after drying in the special vessel for sucking in a dry gas, in particular the gas with which the vessel is to be filled when in use is used. At a
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zufälligen Öffnen des Gefäßventils kann dann feuchte Außenluft nicht in das Gefäß eindringen.accidental opening of the vessel valve then humid outside air cannot penetrate into the vessel.
Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens hat sich schließlich der unerwartete "Vorteil eingestellt, daß nicht nur die Trocknung des Innenraums beschleunigt wird, sondern auch die Fertigstellung des Außenanstrichs. Die meisten Druckgas- oder Flüssiggasgefäße müssen nämlich an der Außenseite bestimmte Farben aufweisen. Normalerweise erfordert das Trocknen dieses Außenanstrichs bzw. Lacks erhebliche Zeitdauer. Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens können nun frisch lackierte Gefäße in die Wärmekammer gebracht werden, so daß gleichzeitig mit der Trocknung des Innenraums auch eine Trocknung des äußeren Farbanstrichs erfolgt. Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens können der Wärmekammer also versandfertige, außen und innen gereinigte, getrocknete bzw. lackierte Druckgas- bzw. Flüssiggasgefäße entnommen werden.When using the method according to the invention, the unexpected "advantage finally set in, that not only the drying of the interior is accelerated, but also the completion of the exterior painting. Most pressurized gas or liquid gas containers have to have certain colors on the outside exhibit. Typically, this exterior paint or varnish will take a considerable amount of time to dry. When using the method according to the invention, freshly painted vessels can now be brought into the heating chamber so that simultaneously with the drying of the interior also a drying of the outer paint he follows. When using the method according to the invention, the heating chamber can therefore be sent ready-to-ship, Cleaned, dried or lacquered compressed gas or liquid gas containers removed from the outside and inside will.
Anhand der schematischen Zeichnung eines Ausführungsbeispiels werden Einzelheiten erläutert. Es zeigen: Details are explained on the basis of the schematic drawing of an exemplary embodiment. Show it:
Figur 1 eine Wärmekammer mit symbolisierten Aggregaten Figure 1 shows a heating chamber with symbolized units
und
Figur 2 ein Schnitt längs der Linie II - II von Figuri,and
FIG. 2 shows a section along the line II - II from FIG.
Die Figuren 1 und 2 werden im folgenden gleichzeitig beschrieben. In einer Wärmekammer 1, die möglichst gut wärmeisolierende Wandungen haben soll und die zwecks günstigen Arbeitsablaufs zwei gegenüberliegende Eingänge (nicht gezeichnet) aufweist, stehen im Ausführungsbeispiel auf einem Rost 2 Stahlflaschen 3, vonFigures 1 and 2 are described simultaneously below. In a heating chamber 1 that is as good as possible should have heat-insulating walls and two opposite entrances for the purpose of a favorable workflow (not shown), are in the embodiment on a grate 2 steel bottles 3, from
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denen nur eine als Beispiel dargestellt ist. An das normale Ventil 4 der Stahlflasche 3 ist eine außerhalb der Wärmekammer 1 stehende Vakuumpumpe 5 über Leitungen 6, die ein Vakuummeßgerät 7 und. ein Dreiwegeventil 8 enthalten können, sowie die Sammelleitung 9 innerhalb der Wärmekammer 1 und eine Stichleitung 1o mit einem Schraubverschluß 11 verbunden. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, die Stichleitungen 1o aus relativ leicht biegbarem Kupferrohr herzustellen. Die Dichtung des Verschlusses 11 kann vorteilhaft mittels Teflon bewirkt werden. In der Zeichnung sind weitere Stichleitungen, die der Stichleitung 1o entsprechen, angedeutet. Bei Ausführung des Verfahrens würde normalerweise an jede Stichleitung 1o ein zu trocknendes Gefäß angeschlossen sein.only one of which is shown as an example. To the normal valve 4 of the steel bottle 3 is an outside the heating chamber 1 standing vacuum pump 5 over Lines 6, a vacuum gauge 7 and. a three-way valve 8 can contain, as well as the collecting line 9 within the heating chamber 1 and a stub line 1o connected to a screw cap 11. It has proven to be useful to use the stub lines 1o made of relatively easily bendable copper pipe. The seal of the closure 11 can are advantageously effected by means of Teflon. In the Additional stub lines that correspond to the stub line 1o are indicated in the drawing. When executing In the process, a vessel to be dried would normally be connected to each branch line 1o be.
Die Aufheizung der Wärmekammer 1 und damit der darin stehenden Gefäße 3 erfolgt von unten mittels durch das Rost 2 nach oben strömende Heißluft. Diese kann mit Hilfe eines Gebläses 12 erzeugt sein, welches Außenluft über ein Heizregister 13 in einen unter dem Rost 2 spiralförmig oder mäanderfb'rmig angeordneten Mauerraum 14 bläst. Dieser Mauerraum 14 speichert außerdem die Wärme. Um die Wärmebilanz des gesamten Trocknungssystems günstiger zu gestalten, wurde die gesamte Heizquelle unterhalb des Rostes 2 in eine Ecke der Wärmekammer selbst gelegt, so daß die Heizquelle zusätzlich die Wärmekammer 1 mit Strahlungswärme speist. Normalerweise werden je nach Größe der Wärmekammer zwei oder mehrere solcher gemauerter Heißluftführungen 14 vorgesehen sein, um eine gleichmäßige Aufheizung der auf dem Rost 2 stehenden Gefäße 3 zu gewährleisten.The heating of the heating chamber 1 and thus the vessels 3 in it is carried out from below by means of the grate 2 hot air flowing upwards. This can be generated with the help of a fan 12, which Outside air via a heating register 13 in a below the Grate 2 arranged in a spiral or meandering shape Wall space 14 blows. This wall space 14 also stores the heat. To the heat balance of the whole To make the drying system cheaper, the entire heating source was placed below the grate 2 in placed a corner of the heating chamber itself, so that the heating source also the heating chamber 1 with radiant heat feeds. Usually two or more of these are bricked, depending on the size of the heating chamber Hot air ducts 14 can be provided in order to ensure that the grate 2 to ensure standing vessels 3.
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Das Heizregister 13 kann durch übliche Energieträger beheizt werden. Die Auswahl kann nach den örtlichen kostenmäßigen Gegebenheiten getroffen werden. Im Ausführungsbeispiel ist symbolisch dargestellt, daß das Rohr oder Rohrbündel 16 unmittelbar im Anschluß an das Gebläse 12 mit Hilfe von Gasbrennern 17 beheizt wird.The heating register 13 can be heated by conventional energy sources. The selection can be made according to the local cost-related conditions are met. In the exemplary embodiment it is symbolically shown that the The tube or tube bundle 16 is heated with the aid of gas burners 17 immediately following the blower 12 will.
8 Patentansprüche
2 Figuren8 claims
2 figures
5 0 9 8 3 ? / (U 6 £5 0 9 8 3? / (U £ 6
Claims (8)
Temperatur um etwa 80 C erreichen.ο
Reach temperature around 80 C.
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