DE2448025C2

DE2448025C2 - Behälter zum Speichern eines verflüssigten Gases unter Überdruck

Info

Publication number: DE2448025C2
Application number: DE2448025A
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: ST Dupont SA
Current assignee: ST Dupont SA
Priority date: 1973-10-12
Filing date: 1974-10-09
Publication date: 1985-11-14
Also published as: BR7408500D0; CH604098A5; FR2247668A1; CA1042866A; GB1488698A; JPS5942398U; GB1488697A; NL7413497A; JPS5088617A; JPS5934200U; DE2448029A1; AR208524A1; CA1037937A; BE820639A; FR2247668B1; DE2448025A1; DE2448029C2; CH604099A5; IT1024211B; US4019850A

Description

Die Erfindung betrifft einen Behälter zum Speichern eines verflüssigten Gases unter Oberdruck, das in ausschließlich gasförmigem Zustand abgegeben wird, wobei der Behälter in der im Oberbegriff des Patentanspruchs beschriebenen Weise mit einem schaumförmigen kapillaren, adsorbierenden Träger gefüllt ist

Aus der DE-AS 10 52 912 sind Kraftstoffbehälter mit einer porösen Füllung, beispielsweise aus porösem Kunststoff, bekannt Dieses poröse Füllmittel soll eine große Menge (mindestens 90% des Füllmittelvolumens) verflüssigtes Gas aufnehmen köi.nen und darf deshalb praktisch nicht im Inneren \)es. Kraftstoffbehälters verdichtet sein. Wenngleich es mit dit^em unverdichteten Füllmittel möglich ist, die Verdunstung des eingefüllten verflüssigten Gases beträchtlich zu verlangsamen, werden am Auslaß solcher bekannter Kraftstoffbehälter Tröpfchen von verflüssigtem Gas mit dem austretenden Gas mitgerissen. Will man das Gas im Interesse einer optimalen Verwertung, beispielsweise Verbrennung, unter sicherer Regelung in flüssigkeitsfreiem Zustand aus dem Lagerbehälter entnehmen, so müssen an den Behälterausgang noch zusätzliche Verdampfungseinrichtungen angeschlossen werden, die die vom Gasstrom am Behälterausgang mitgerissenen Flüssigkeitströpfchen zurückhalten und verdampfen oder in den Behälter zurückführen. Solche Zusatzeinrichtungen sind aber in vielen Anwendungsfällen, beispielsweise in Gasfeuerzeugen, aus Platzgründen und Preisgründen unerwünscht.

Ein Behälter für druckverflüssigtes Gas, z. B. für Feuerzeuge, ist aus der DE-PS 8 69 705 bekannt, der einen porösen Träger, z. B. Watte, für das verflüssigte Gas enthält. Als poröser Träger benutzte Watte wird dabei etwas verdichtet und mit Cyclohexan oder Pentan vorbehandelt, um den Druck des aus der Behälterfüllung abdampfenden druckverflüssigten Gases abzusenken. Es läßt sich aber auch auf diese Weise nicht erreichen, daß das druckverflüssigte Gas in ausschließlich gasförmigem Zustand aus der Behälteröffnung austritt. Auch bei diesem bekannten Behälter werden daher Hilfseinrichtungen zum Zurückhalten von Flüssigkeitströpfchen benötigt, wenn das Gas in rein gasförmigem, d. h. flüssigkciisfreiem Zustand verbraucht werden soll.

Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, die Lagerung bzw. Speicherung eines druckverflüssigten Gases in einem Speicher-Hohlraum in Gegenwart eines schaumförmigen, kapillaren, adsorbierenden Trägers mit offener Zellenstruktur dahingehend wesentlich zu verbessern, daß am Auslaß des Speicher-Hohlraumes ausschließlich gasförmige Abgabe des gelagerten, verflüssigten Gases mit praktisch konstantem Druck auf- tritt und Hilfseinrichtungen zum Entspannen des Gases und zum Zurückhalten von Flüssigkeitströpfchen entbehrlich werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durcn die im Kennzeichen des Patentanspruchs angegebene Maß nähme gelöst

Die Erfindung geht von der überraschenden Erkenntnis und Feststellung aus, daß die im Patentanspruch genannte Verdichtung des adsorbierenden Trägers eine maximale Einfüllmenge eines druckverflüssigten Gases unter der Voraussetzung des Austrittes des Gases in ausschließlich gasförmigem Zustand ergibt Dabei ist es von besonderem Vorteil, daß diese gesamte maximale Einfüllmenge vom porösen Träger adsorbiert wird. Hierdurch reicht es aus, in einen erfindungsgemäß mit sehauirsfönnigein, kapillarem, adsorbierendem Träger versehenen Behälter eine solche Menge an druckverflüssigtem Gas einzufüllen, wie von dem Träger adsorbiert wird. Es ist dann zugleich sichergestellt, daß das am Auslaß des Behälters austretende Gas ausschließlich in gasförmigem Zustand ist also keine F?üssigkeitströpfchen enthält Es entfallen somit einerseits die bisher üblichen Hilfseinrichtungen zum Entspannen des Gases und Auffangen von Flüssigkeitströpfchen und andererseits auch jegliche Maßnahmen, um die in den Behälter einzufüllende Menge an verflüssigtem Gas genau zu berechnen und abzumessen. Der Behälter kann jederzeit, d. h. auch in nicht vollständig entleertem Zustand, mit soviel druckverflüssigtem Gas nachgefüllt werden, wie sich in dem verdichteten, schaumförmigen, kapilla ren, adsorbierenden Träger adsorbieren läßt

Die Erfindung ist in allen den Fällen anwendbar, in welchen in einem Behälter gelagertes bzw. gespeichertes druckverflüssigtes Gas in reiner Ccsform abzugeben ist Dies ist beispielsweise bei Aerosolverteilern (Sprüh dosen), Verbrennungsgeräten für brennbares Gas und insbesondere Gasfeuerzeugen der Fall.

In unerwarteter Weise wird durch die Erfindung erreicht, daß das in Gegenwart eines adsorbierten Trägers im Behälter gelagerte druckverflüssigte Gas nicht nur in ausschließlich gasförmiger Phase, sondern auch unter einem praktisch konstanten Druck freigegeben wird, ohne daß es notwendig wäre, zusätzliche Einrichtungen zum Entspannen zu benutzen. Dies erweist sich als besonders vorteilhaft und wirtschaftlich für Geräte zum

so Verteilen von Gas, insbesondere brennbarem Gas.

Im Gegensatz zu der Tatsache, daß das Verdichten des schaumförmigen, kapillaren, adsorbierenden Trägers eine Verminderung des freien Raumes für die Lagerung von druckverflüssigtem Gas mit sich bringt geht aus durchgeführten Versuchen hervor, daß bei einem optimalen Verdichtungsgrad des kapillaren Trägers eine maximale Füllungsmenge an druckverflüssigtem Gas zu erreichen ist, bei der ein Austritt des Gases aus dem Behälter in ausschließlich gasförmigem Zustand ge währleistet ist. Ist der kapillare Träger weniger verdich tet, so treten bei gleicher Einfüllmenge an druckverflüssigtem Gas in den Behälter bereits Flüssigkeitströpfchen im austretenden Gasstrom auf. Wird der adsorbierende Träger über das optimale Maß hinaus verdichtet, so tritt Verminderung der Aufnahmefähigkeit von druckverflüssigtem Gas ein.

Dies geht aus Resultaten hervor, die in der Zeichnung zusammengefaßt sind und im folgenden im einzelnen

untersucht werden.

Die Zeichnung ist eine graphische Darstellung, die sich auf eine Gruppe von hundert im Rahmen der Erfindung durchgeführten Versuchen zur Lagerung von Butan in verschiedenen adsorbierenden Trägern bezieht In der Zeichnung beziehen sich die wiedergegebenen Kurven auf folgende Zusammensetzungen:

Kurve 1: Polyurethanschaum mit offenen Zellen, deren mittlerer Durchmesser vor dem Zusammendrücken zwischen 200 und 500 um beträgt und bei dem die mittlere Zellwanddicke in der Größe von 8 μπι liegt

Kurve 2:Polyisoprenschsum mit offenen Zellen, deren mittlerer Durchmesser vor dem Zusammendrücken zwischen 300 und 500 μπι beträgt und bei dem die mittlere Zellenwanddicke in der Größe von 12 μπι liegt

Das für die Versuche benutzte druckverflüssigte Gas war ein Butan kommerzieller Qualität mit folgender genauer Zusammensetzung in Gewichtsprozenten:

n-Butan

Isobutan

Propan

Buten, Isobuten, Pentane

78,0%

20,0%

1,5%

0,5%

Einbringen einer gewissen Menge des adsorbierenden Trägers in das Versuchsgefäß;
Wiegen des Versuchsgefäßes zur Feststellung des Gewichtes an eingebrachtem adsorbierendem Träger;

Füllen des Versuchsgefäßes mit verflüssigtem Butan;

Entleeren des Versuchsbehälters über ein an seinem unteren Teil angebrachtes Ventil, bis kein Butan mehr in flüssiger Phase austritt;
Wiegen des Versuchsgefäßes, um das Gewicht des adsorbierten Butans festzustellen.

Da es praktisch unmöglich ist, jeden freien Raum in einer mehr oder weniger komprimierten kapillaren Masse festzustellen und zu messen, sind an der Abszisse der Zeichnung das aus dem festgestellten Gewicht und dem spezifischen Gewicht des jeweiligen Kunststoffes errechenbare Realvolumen des jeweils eingebrachten adsorbierenden Trägers (nicht unterstrichene Zahlen) sowie die Prozentsätze des von diesem Realvolumen eingenommenen Teils des Gesamtvolumens des Versuchsgefäßes angegeben.

Das Volumen der verbleibenden freien Räume, die zur Einlagerung von Butan zur Verfügung stehen, ist dabei gleich der Differenz zwischen dem Gesamtvolumen des Versuchsgefäßes und dem Realvolumen, d. h., dem reinen Zellenwandvolumen des in das Versuchsgefäß eingebrachten adsorbierenden Trägers. Das Volumen der für die Einlagerung von Butan zur Verfügung stehenden freien Räume ist in der Zeichnung durch die sich von links oben nach rechts unten erstreckende gerade Linie wiedergegeben und kann außerdem an der mit Abstand unterhalb der Abszisse angebrachten Skala (unterstrichene Zahlen) direkt abgelesen werden. Für die Kurven 1 und 2 ist über die Ordinatenachse das sich bei den Versuchen aufgrund des festgestellten Gewichtes ergebende Volumen des adsorbierten Butans aufgetragen.

ίο Jede Kurve trägt die oben angegebene Nummer des entsprechenden adsorbierenden Trägers. Die Meßwerte, aus denen die beiden Kurven erstellt wurden, sind in der folgenden Tabelle I zusammengestellt Es handelt sich dabei um diejenigen Volumen von verflüssigtem Butan, die bei verschiedenen Verdichtungszuständen des adsorbierenden Trägers eingelagert werden können, um eine ausschließlich gasförnvge Verteilung bzw. Abgabe des Butans zu erzielen. Die Verdichtungszustände des adsorbierenden Trägers sind in Realvolumen, d. h. reinem Zellenwandvolurr^n, angegeben, und zwar mit 2 cm³,5 cm³,7 cm³ und 10 -.-m³, wobei das Gesamtvolumen des Versuchsbehälters 32 cm³ beträgt

Tabelle I

Adsorbic- Realvolumen (reines Zellenwandvolumen)
render 2 cm³ 5 cm³ 7 cm³ 10 cm³

Träger Volumen des eingelagerten Butans

Alle Versuche wurden in einem Versuchsgefäß (Reagenzglas) mit 32 cm³ Aufnahmevolumen und bei einer Temperatur von 20⁰C und mit folgendem Verfahrensablauf durchgeführt:

Nr. 1 Nr. 2

9 cm³ 9 cm³

16 cm³ 14 cm³

18,5 cm³ 18 cm³ 16,0 cm³ 17 cm³

Es ergibt sich somit sowohl aus der Zeichnung wie auch aus Tabelle I, daß die Verdichtung des adsorbierenden Trägers in einem ersten Bereich eine Erhöhung derjenigen Butanmenge zuläßt, die in einen Behälter mit gegebenem Volumen unter Sicherstellung der ausschließlich gasförmigen Verteilung bzw. Abgabe eingelagert werden kann.

J³S ist auch festzustellen, daß für jedes geprüfte schaumförmige, kapillare Material ein optimaler Wert des Verdichtungszustandes, d. h. des FealvoJumens bzw. des reinen Zellen wand volumens des adsorbierenden Trägers bezüglich des Gesamtvolumens des Behälterhohlraumes besteht Aus der Vielzahl der im Rahmen der Erfindung durchgeführten Versuche geht hervor, daß ein optimaler Prozentsatz dieses Realvolumens bezüglich des Behälterhohlraum-Volumens besteht, der bei Polyolefin etwa 15% beträgt.

Die folgende Tabelle Il gibt die Abhängigkeit des Aufnahmevermögens von druckverflüssigtem Butan vom Verdichtungszustand des jeweiligen adsorbierenden 1 rägers wieder. Der Versuch Nr. 1 wurde mit nicht oder nur wenig verdichtetem absorbieren iem TrSg^r mit einem noch nicht komprimierten Volumen A ausgeführt. Für das Aufnahmevermögen an Volumen von druckverflüssigtem Butan wurde die Bezugsgröße 1 eingesetzt Der Versujh Nr. 2 bezieht sich auf einen Verdichtungszustand des adsorbierenden Trägers auf 40% von A, Versuch Nr. 3 auf 25% von A und Versuch Nr. 4 auf 10% von A, d. h. des anfänglichen, noch nicht komprimierten Volumens des adsorbierenden Trägers.

Tabelle (I

Versuch

Nr. 1 Nr. 2 Nr. 3 Nr. 4

Verdichtungszustände des adsorbierenden

Trägers ⁵

A 40% von A 25% von A 10% von A Aufnahmevermögen für druckverflüssigtes

Butan

(Volumenvergleich zu Versuch Nr. 1)

10

Nr. 1 1 0,710 0.522 0.200

Nr. 2 I 0,622 0,455 0,189

Das bei den Versuchen Nr. 2, Nr. 3 und Nr. 4 festgestellte Aufnahmevermögen des verdichteten adsorbie- 15 renden Trägers für druckverflüssigtes Butan ist in Dezimalbrüchen zur ausgänglichen Bezugsgröße 1 angegeben. Tabelle; II zeigt, Haß hj; Verminderung dsi noch
nicht komprimierten Volumens des adsorbierenden
Trägers auf 40% von A das Aufnahmevermögen an 20 druckverflüssigtem Butan — relativ gesehen — wesentlich weniger abgenommen hat, nämlich auf 71% bzw.
62,2%. Wie die Vergleichszahlen zu Versuch Nr. 3 und
zu Versuch Nr. 4 zeigen, geht dann die Abnahme des
Aufnahmevermögens mit höherer Verdichtung des ad- 25 sorbierenden Trägers in eine im wesentlichen proportionale Abhängigkeit vom Verdichtungszustand über.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

30

35

40

45

50

55

60

65

Claims

Patentansprüche:

Behälter zum Speichern eines verflüssigten Gases unter Überdruck, das in ausschließlich gasförmigem Zustand abgegeben wird, wobei der Behälter mit einem schaumförmigen, kapillaren, adsorbierenden Träger, insbesondere mit einem aufgeschäumten Kunststoff, mit offener Zellenstruktur gefüllt ist, deren mittlerer Zellendurchmesser zwischen 200 und 500 um und deren mittlere Zeilenwanddicke zwischen 20 und 60um liegen, dadurch gekennzeichnet, daß der adsorbierende Träger im Behälter so stark zusammengepreßt ist, daß das Realvolumen des adsorbierenden Trägers, d. h. sein reines Zellenwandvolumen, zwischen 20 und 30% des Behältervolumens beträgt