DE2510739A1 - METHOD AND DEVICE FOR DISPENSING GAS - Google Patents
METHOD AND DEVICE FOR DISPENSING GASInfo
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Description
10. März 1975 Gzs/goeMarch 10, 1975 Gzs / goe
UNION CARBIDE CORPORATIONUNION CARBIDE CORPORATION
Verfahren und Vorrichtung zum Abgeben von Gas.Method and device for dispensing gas.
Die Erfindung betrifft, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abgeben von Gas, z.B. von gasförmigem Sauerstoff zum Einatmen aus einer Quelle, welche das Gas in verflüssigtem Zustand enthält* Sauerstoff zum Atmen, der durch Verdampfen von verflüssigtem Gas bereitgestellt wird, wird im Rahmen der medizinischen Therapie bei Lungon- und Herzbeschwerden in weitem Umfang zu Hause ode r in Krankenhäusern eingesetzt. Aus Gründen der Bequemlichkeit, und der leichteren Tragbarkeit ist es vorteilhaft, die verdampfte Flüssigkeit aus einem relativ kleinen Vorratsbehälter abzugeben, der von Zeit zu Zeit mit Flüssigkeit aus einem großen Vorratsbehälter wieder aufgefüllt wird. In dem deutschen Patent 1 491 847 der Anmelderin wird eine Vorrichtung zum Bereitstellen von Sauerstoff .zum Atmen beschrieben, bei der der Sauerstoff in komprimiertem Zustand in einem relativ kleinen Abgabebehälter aufgehoben wird, der bei Bedarf mit flüssigem Sauerstoff aus einem größeren Vorratsbehälter wieder aufgefüllt werden kann. Dazu wird der Abgabebehälter in umgedrehter Stellung über dem Vorratsbehälter ange-The invention relates to a method and a device for dispensing from gas, e.g. from gaseous oxygen for inhalation a source that contains the gas in a liquefied state * oxygen for breathing, produced by the vaporization of liquefied gas is provided, is used in the context of medical therapy for lung and heart problems to a large extent at home or in Used in hospitals. For the sake of convenience, and the easier portability, it is advantageous to dispense the vaporized liquid from a relatively small storage container, the is refilled from time to time with liquid from a large storage container. In the applicant's German patent 1,491,847 describes a device for providing oxygen .zum breathing, in which the oxygen in a compressed state is kept in a relatively small dispensing container, which can be supplied with liquid oxygen from a larger storage container if required can be replenished. To do this, the dispensing container is turned upside down over the storage container.
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ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED
bracht, eine feststehende Leitung, die aus dem Flussigkeitsraum des Vorratsbehälters herausragt, mit einer feststehenden Leitung verbunden, die aus dem Inneren des Abgabebehälters führt. Die Verbindungseinrichtungen, bei denen die entsprechenden Leitungen normalerweise geschlossen sind, bilden nach dem Anschließen einen Übergang, durch welchen die Flüssigkeit unter der Wirkung eines geeigneten Dampfdruckes in dem darunter angeordneten Vorratsbehälter in den Abgabebehälter fließt. Nachdem der Abgabebehälter abgehängt und in aufrechte Stellung gebracht worden ists kann die Flüssigkeit in eine Verdampfereinrichtung eintreten, welche mit dem Abgabebehälter fest verbunden ist, wodurch gasförmiger Sauerstoff nach Bedarf abgegeben werden kann.brought a fixed line, which protrudes from the liquid space of the storage container, connected to a fixed line, which leads from the interior of the dispensing container. The connecting devices, in which the corresponding lines are normally closed, form, after connection, a transition through which the liquid flows into the dispensing container under the action of a suitable vapor pressure in the storage container arranged below. Has been after the dispensing container suspended and placed in upright position s, the liquid in an evaporator device occur, which is fixedly connected to the dispensing container, whereby oxygen gas may be delivered as required.
Bei· einer solchen Vorrichtung ist es aber beispielsweise nicht möglich, den umgedrehten Sauerstoff abgebenden Behälter, aus dem größeren Vorratsbehälter für flüssigen Sauerstoff vollständig zu füllen,-der unterhalb des Abgabebehälters angeordnet und mit dem ersterwähnten kleineren Gefäß verbunden ist. Die Ursache dafür ist, daß die Gasabführungsleitung aus dem kleineren Behälter sowohl in der umgedrehten Stellung beim Einfüllen von Flüssigkeit wie auch in aufrechter Position zum Abgeben von Flüssigkeit für die Abgabe von Gas wirksam ist» Anders ausgedrückt, die Gasablaßleitung endet ungefähr in der Mitte des kleineren Behälters, so daß sie zur Abgabe von Sauerstoff während der Einführung von Flüssigkeit verwendet werden kann, solange sich der Behälter in umgedrehter Posi-However, it is not, for example, in such a device possible to completely close the upturned oxygen-releasing container from the larger storage container for liquid oxygen fill, -which is arranged below the dispensing container and connected to the first-mentioned smaller vessel. The reason for this is that the gas discharge line from the smaller container both in the inverted position when filling liquid as well as in the upright position for dispensing liquid for dispensing of gas is effective »In other words, the gas discharge line ends approximately in the middle of the smaller container so that it leads to the Oxygen delivery during the introduction of liquid can be used as long as the container is in an upside-down position.
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tion befindet. Entsprechend kann der Behälter nur bis zur Hälfte gefüllt werden, weil andernfalls die Gasablaßleitung untergetaucht würde. Dies bedeutet natürlich, daß das Speichervolumen für Flüssigkeit nur halb ausgenutzt wird, was einen erheblichen Nachteil darstellt, wenn man bedenkt, daß der Abgabebehälter für die tiefgekühlte Flüssigkeit ausreichend klein sein muß, damit eine manuelle Bedienung durch eine Person möglich wird, insbesondere der Wechsel zwischen aufrechter und umgedrehter Stellung.tion is located. Accordingly, the container can only be filled halfway, because otherwise the gas discharge line is submerged would. Of course, this means that the storage volume for liquid is only half used, which is a considerable disadvantage represents, if you consider that the dispensing container for the frozen liquid must be small enough to allow a manual Operation by one person is possible, in particular the change between upright and inverted position.
Diese Nachteile wurden durch ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abgeben von Gas beseitigt, das in der älteren Patentanmeldung P 23 58 956·2 der Anmelderin beschrieben ist. Ein wichtiges Kennzeichen dieses verbesserten Systems ist die doppelte Funktion von bestimmten Elementen. Zum Beispiel wird die Leitung, die zur Entlüftung der höchsten Zone des Abgabebehälters (Oberseite des Behälters nach oben) während des Gasabgabebetriebs zur Vermeidung von Überdruck benutzt wird, zur Füll-Leitung wenn der Behälter in die Stellung umgedreht wird, bei der der Boden nach oben zeigt. Verflüssigtes Gas wird von dem Vorratsbehälter durch diese gleiche Leitung in die unterste Zone des umgedrehten Abgabebehälters eingefüllt, wobei das obere Ende des Behälters nach unten zeigt. In ähnlicher Weise wird die zur Flüssigkeitsentnahme aus der untersten Zone (Boden nach unten) des Abgabebehälters während des Gasabgabebetriebs zur Entlüftungsleitung, wenn beim Füllbetrieb der Behälter umgedreht ist. Der Verdampfer, der zur VergasungThese disadvantages have been addressed by a method and an apparatus eliminated for releasing gas, which is described in the earlier patent application P 23 58 956 · 2 of the applicant. An important feature this improved system is the dual function of certain elements. For example, the pipe that is used for venting the highest zone of the dispensing container (top of the container facing up) during the gas dispensing operation to avoid Positive pressure is used to fill the line when the container is inverted to the position with the bottom facing up. Liquefied Gas is poured from the storage container through this same line into the lowest zone of the inverted dispensing container, with the top of the container facing down. Similarly, the one used to draw fluid from the bottom Zone (bottom down) of the dispensing container during the gas dispensing operation to the vent line, if the Container is upside down. The evaporator that is used for gasification
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-ileus dem Abgabebehälter ausgegebenen Flüssigkeiten während des Gasabgabebetriebes dient, wird dazu verwendet, beim Füllbetrieb das kalte Entlüftungsgas anzuwärmen, wodurch die Abgabe von kaltem Gas in der Nähe des Benutzers vermieden wird. Diese Austauschbarkeit der Funktionen erleichtert den Aufbau eines extrem, leichten und kompakten Systems, das gut geeignet ist, Patienten mit Atmungs-Sauerstoff zu versorgen, die sich bewegen müssen, während sie den Abgabebehälter tragen. Es ermöglicht-auch die vollständige Füllung des Abgabebehälters mit verflüssigtem Gas.-ileus liquids dispensed into the dispensing container during the Gas delivery operation is used to heat the cold venting gas during the filling operation, whereby the delivery of cold Gas in the vicinity of the user is avoided. This interchangeability of functions facilitates the construction of an extremely, light one and compact system that is well suited to providing respiratory oxygen to patients who need to move while they carry the dispensing container. It enables-also the full Filling the dispensing container with liquefied gas.
Trotz der Vorteile dieses Gasabgabesystems, das im folgenden als "umkehrbares, duales Gasabgabesystem" bezeichnet wird, gibt es einen ganz bestimmten Nachteil* Wenn der Behälter versehentlich in eine nicht-vertikale Stellung gebracht wird (z.B. geneigt oder horizontal), und wenn der Behälter nahezu oder vollständig mit verflüssigtem Gas gefüllt ist, können die inneren Enden von sowohl der Leitung für die Gasentlüftung bzw. Flüssigkeitsfüllung (die den Behälter normalerweise am oberen Ende verläßt) als auch die Leitung für die Flüssigkeitsabgabe bzw. Gasentlüftung (die den Behälter normalerweise am unteren Ende verläßt) in Flüssigkeit eingetaucht sein. Ein derartiges Eintauchen vermindert drastischDespite the advantages of this gas delivery system, hereinafter referred to as the "reversible, dual gas delivery system", there are a very specific disadvantage * If the container is accidentally placed in a non-vertical position (e.g. tilted or horizontal), and when the container is almost or completely filled with liquefied gas, the inner ends of both the line for gas venting or liquid filling (which normally leaves the container at the upper end) as well as the Line for the liquid discharge or gas venting (which normally leaves the container at the lower end) in liquid be immersed. Such immersion drastically diminishes
die Fähigkeit der Entlüftungskreise, einen Druckabbau vorzunehmen, und es kann zu gefährlichen Überdrücken kommen. Außerdem könnte kaltes, verflüssigtes Gas nach außen abgegeben werden, was zu einer Gefahr für die Benutzer und gleichzeitig hohem Verlust von gespeicherter Flüssigkeit führen könnte.the ability of the vent circuits to depressurize, and dangerous overpressures can occur. In addition, cold, liquefied gas could be released to the outside, resulting in a Hazard to the user and high loss of stored fluid at the same time.
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Bei bekannten Systemen zur Lieferung von Beatmungs-Sauerstoff mit Hilfe von verflüssigtem Sauerstoff gab es diese Gefahren nicht, weil die Gasentlüftungsleitung ständig in dem inneren Dampfraum sich befand, unabhängig von der Position des verflüssigtes Gas enthaltenden Behälters. Dadurch wurde verhindert, daß Flüssigkeit durch die Gasabgabeleitung nach außen drang. Die Bedeutung dieses Merkmals wird klar, wenn man sich kurz die praktische Verwendung derartiger Einrichtungen zur Lieferung von Sauerstoff vorstellt. Der umkehrbare Abgabebehälter für verflüssigten Sauerstoff soll von einem sich bewegenden Patienten getragen werden und muß daher verhältnismäßig klein sein, sollte also z.B* nur ungefähr 73Og flüssigen Sauerstoff enthalten. Wenn man die Kleinheit dieses Behälters berücksichtigt, wird deutlich, daß jeglicher Verlust von Flüssigkeit zu vermeiden ist, weil er einen bedeutsamen Verlust von Atmungs-Sauerstoffkapazität darstellt. Noch wichtiger ist, daß eine derartige Entlüftung für den Benutzer gefährlich ist, weil die Möglichkeit schwerer Verbrennungen an den Stellen der Haut besteht, die in Kontakt mit verflüssigtem Sauerstoff kommen. Auch führt die Abgabe von Flüssigkeit bei deren Verdampfung zu lokal hohen Konzentrationen von Sauerstoff, was die Gefahr von Entzündung in der Nähe von verbrennbaren Materi-alien mit sich bringt.In known systems for supplying ventilation oxygen with the aid of liquefied oxygen, these dangers did not exist, because the gas vent line was always in the inner vapor space, regardless of the position of the liquefied gas containing it Container. This prevented liquid from leaking out through the gas discharge line. The meaning of this The feature becomes clear by briefly considering the practical use of such oxygen delivery devices. The reversible liquefied oxygen dispensing container is intended to be carried by a moving patient and must therefore be carried should be relatively small, e.g. * should only contain about 730 g of liquid oxygen. When you consider the smallness of this container taken into account, it becomes clear that any loss of fluid is to be avoided because it is a significant loss of respiratory oxygen capacity. More importantly, such venting is dangerous for the user, because there is a possibility of severe burns on the skin that comes in contact with liquefied oxygen. Even The release of liquid when it evaporates leads to locally high concentrations of oxygen, which increases the risk of inflammation in the vicinity of combustible materials.
Es könnte so scheinen, daß das Problem der Abgabe von kalter Flüssigkeit derartig horizontal angeordneter umkehrbarer Gasabgabe-Systeme einfach dadurch beseitigt würde, daß eine automatischeIt might seem that the problem is the delivery of cold liquid such horizontally arranged reversible gas delivery systems would be eliminated simply by having an automatic
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Schließvorrichtung an beiden Gasentlüftungsleitungen angebracht und diese Schließeinrichtungen betätigt werden, wenn der Behälter aus der Vertikalen herausgebracht wird. Wegen der dualen Punktionen dieser Leitungen, das heißt, v/eil beide Leitungen verwendet werden, wenn der Behälter in die Füllposition mit dem Boden nach oben gebracht wird, stellt dies keine praktische Lösung des Problems dar. Wenn zudem beide Leitungen verschlossen sind, gibt es keine Einrichtung zur Druckminderung eines Überdruckes, der aufgrund der Verdampfung der eingeschlossenen Flüssigkeit zustandekommt.Closing device attached to both gas vent lines and these closing devices are actuated when the container is brought out of the vertical. Because of the dual punctures of these lines, that is, v / eil both lines be used when the container is brought into the filling position with the bottom up, this is not a practical solution of the problem. If, in addition, both lines are closed, there is no device for reducing an overpressure, which occurs due to the evaporation of the enclosed liquid.
Ein anderer Lösungsversuch füi das Entlüftungsproblem könnte darin gesehen werden, einfach die Gasabgabe-Kapazität der Überdrucksicherheitseinrichtung, aie an der Leitung für Gasentlüftung bzw. Flüssigkeitsfüllung vorgesehen ist, zu erhöhen und die so abgegebene Flüssigkeit durch einen Verdampfungs- und Überhit ζungsapparat hindurchzuleiten, der außerhalb des Behälters angeordnet ist. Die Kapazität der überdrucksicherung und des zugehörigen Verdampfers könnten ausreichend groß gemacht werden, um einen überdruck selbst dann in geeigneter Weise zu begrenzen, wenn das innere Ende der Leitung für die Gasentlüftung bzw. Flüssigkeitsfüllung unabsichtlich untergetaucht wird. Jedoch wäre die Baugröße und das Gewicht eines derartigen Verdampfers und Überhitzers unpraktikabel groß. Die Größe der Erhöhung der Kapazität der überdrucksicherung, die notwendig wäre, um ausreichendAnother attempted solution to the vent problem could be can be seen in this, simply the gas delivery capacity of the overpressure safety device, aie on the line for gas venting or liquid filling is to be increased and the liquid released in this way through an evaporation and superhit ζligation apparatus through the outside of the container is arranged. The capacity of the overpressure protection and the associated Evaporator could be made large enough to adequately limit overpressure even when the inner end of the gas vent or liquid fill conduit is inadvertently submerged. However would be the size and weight of such an evaporator and superheater impracticably large. The size of the increase in capacity the overpressure protection that would be necessary to be sufficient
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zu funktionieren, wenn das Einlaßende untergetaucht ist, kann anhand des folgenden Vergleichs leichter ermessen werden. Man nehme an, daß eine Volumeneinheit verflüssigten Gases von dem Behälter bei einem überdruck von- 3,5 kg/cm entnommen und bei diesem Druck auf eine Temperatur von 21°C angewärmt wird, um als Gas abgegeben zu werden. Wenn die Volumeneinheit als Flüssigkeit entnommen wild, erhöht sich das bei 3>5 kg/cm vorhandene Volumen nach dem Anwärmen auf ein Volumen, das fünfzigmal größer ist als das Volumen, das sich ergeben würde, wenn das Einheitsvolumen als Dampf entnommen worden wäre. Außerdem benötigt ein Einheitsvolumen Flüssigkeit ungefähr die hundertfache Wärmemenge zur Anwärmung auf 21°C gegenüber einer Volumeneinheit Dampf. Somit würde der Versuch, das Entlüftungsproblem auf diese Art zu lösen, zu df;m keinen, transportierbaren Atmungs-Sauerstoffapparat Zusatzgeräte von übermäßigem Gewicht und großer Sperrigkeit hinzufügen» Die Größe eines praktisch verwendbaren Beatmungsgerätes würde dadurch notwendigerweise um schätzungsweise 30 bis J>5% erhöht werden.functioning with the inlet end submerged can be more easily judged from the following comparison. Assume that a unit volume of liquefied gas is withdrawn from the container at an excess pressure of -3.5 kg / cm and heated at this pressure to a temperature of 21 ° C to be released as a gas. If the unit of volume was withdrawn as liquid, the volume present at 3> 5 kg / cm increases after heating to a volume that is fifty times greater than the volume that would have resulted if the unit volume had been withdrawn as vapor. In addition, a unit volume of liquid requires approximately one hundred times the amount of heat to warm to 21 ° C compared to a unit volume of steam. Thus, the attempt to solve the ventilation problem in this way would be to df; m not, transportable breathing oxygen apparatus Add accessories of excessive weight and high bulkiness "The size of a practically usable ventilator 5% this would necessarily increase by an estimated 30 to J> will.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein umkehrbares duales Gasabgabe-System zu schaffen, das Gas nur dann entlüftet, wenn es unabsichtlich/üine nicht-vertikale Position gebracht wird, wobei keine Vergrößerung der Geräteabmessungen erforderlich sind.The object of the invention is to provide a reversible dual gas delivery system to create the gas only vented if it is accidentally / oine non-vertical position is brought, with no increase in the device dimensions are required.
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Die Aufgabe wird folgendermaßen gelöst: Der Gasabgabebehälter, der aus einem thermisch isolierten, verflüssigten Sauerstoff enthaltenden Behälter mit einem oberen und einem unteren Ende besteht, und in eine Abgabestellung mit der Oberseite nach oben und in eine Füllstellung mit der Bodenseite nach oben gebracht werden kann, besitzt eine Leitung zur Gasentlüftung und zur Füllung mit Flüssigkeit, deren eines Ende innerhalb des Behälters an seinem oberen Ende mündet, während das andere Ende außerhalb des Behälters in Deinem oberen Ende mündet. Außerdem ist eine Leitung zur Flüssigkeitsentnahme und Gasentlüftung vorhanden, deren eines Endr innerhalb des Behälters am Behälterboden mündet, während das andere Ende außerhalb des Behälters an deren oberen Ende mündet. Weiterhin ist eine umkehrbare flüssigkeitverdampfende und fasertlüftende Steuerungsschaltung außerhalb des Behälters angeordnet und mit einem ersten Einlaßende an dem zweiten Ende der Leitung für die Flüssigkeitsentnahme bzw, die Gasentlüftung angeschlossen. Dieser Schaltkreis umfaßt einen ersten Verdampfer, eine Gasdurchfluß-Steuerungseinrichtung zwischen dem ersten Verdampfer und dem Gas abgebenden anderen Ende der Schaltung.The task is solved as follows: The gas delivery container, the consists of a thermally insulated, liquefied oxygen-containing container with an upper and a lower end, and brought into a dispensing position with the top side up and in a filling position with the bottom side up can, has a line for gas venting and filling with liquid, one end of which is inside the container at his upper end opens, while the other end opens outside the container in your upper end. There is also a line to Liquid extraction and gas venting available, one end of which opens inside the container at the bottom of the container, while the other end opens outside the container at its upper end. Furthermore, it is a reversible liquid vaporizer and fiber ventilation control circuit outside the container arranged and with a first inlet end at the second end of the line for liquid extraction or gas venting connected. This circuit includes a first vaporizer, gas flow control means between the first vaporizer and the other end of the circuit dispensing gas.
Das erfindungsgemäße Gerät umfaßt ein in allen Positionen wirksames Druckminderungssystem, für den Behälter, bestehend aus (a) einer ersten Hochdruckminderungseinrichtung zwischen dem ersten Verdampfer und der genannten Gasdurchfluß-Steuerungseinrichtung, The device according to the invention comprises one which is effective in all positions Pressure reducing system, for the container, consisting of (a) a first high pressure reducing device between the first Evaporator and said gas flow control device,
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(b) einer Verzweigungsleitung, deren eines Ende in Durchflußverbindung steht mit dem zweiten Ende der Leitung für die Gasentlüftung und Flüssigkeitsfüllung,(b) a branch pipe, one end of which is in flow communication the second end of the line stands for gas venting and liquid filling,
(c) zweite Durchflußminderungs- und Druckminderungseinrichtungen in der Verzweigungsleitung,(c) second flow and pressure reducing devices in the branch line,
(d) die so konstruiert ist, daß sie Gas bei niedrigerem absolutem Druck abgibt, als die erste Druckminderungseinrichtung und bei einer maximalen Durchflußrate arbeitet, die zwischen drei- bis fünfundzwanzigmal die normale Verdampfungsrate des Behälters beträgt, und (d) which is designed to deliver gas at a lower absolute pressure than the first pressure reducing device and operating at a maximum flow rate which is between three to twenty-five times the normal rate of evaporation of the container, and
(e) einen zweiten Verdampfer, der an seinem Einlaßende in Durchflußverbindung steht mit dem einen Ende der Verzweigungsleitung und an seinem Ausgabeende in Durchflußverbindung steht mit der zweiten Durchflußminderungs- und DruckminJerunsseinrichtung. Der zweite Verdampfer ist mit einer Wärmeübertragungskapazität konstruiert, die nicht größer ist als ein Drittel der Wärmeübertragungskapazität des ersten Verdampfers, und der ebenfalls ausreicht, um verflüssigtes Gas, daß ©in Einlaßende betritt, zu verdampfen und verdampftes Gas an seinem Ausgabeende abzugeben, wobei die Abgaberate das i 1,30-fache der Maximalrate-beträgt.(e) a second evaporator in flow communication at its inlet end stands at one end of the branch line and at its output end in flow communication with the second flow reducing and pressure reducing device. The second evaporator is designed with a heat transfer capacity no greater than one Third of the heat transfer capacity of the first evaporator, and which is also sufficient to carry liquefied gas that © in Entering inlet end to vaporize and to discharge vaporized gas at its discharge end, the discharge rate being the i 1.30 times the maximum rate.
Die Aufgabe wird auch durch ein Verfahren gelöst, bei dem Gas abgegeben wird von einem thermisch isolierten Behälter für verflüssigtes Gas, wobei der Behälter ein oberes und ein unteres EndeThe object is also achieved by a method in which gas is released is made up of a thermally insulated container for liquefied gas, the container having an upper and a lower end
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aufweist und zwischen einer Ausgabestellung mit dem oberen Ende nach oben und einer Füllstellung mit dem Bodenende nach oben umkehrbar 1st, und wobei während des Gasabgabebetriebes verflüssigtes Gas durch über dem Flüssigkeitsspiegel entstehenden Dampfdruck aus der niedrigsten Zone des Behälters nach oben gedrückt wird, am oberen Ende des Behälters ausgegeben und durch Umgebungswärme verdampft wird, um die Gasquelle su bilden. Das erfindungsgemäße Verfahren wird noch dadurch verbessert, daß bei der Stellung für die Gasabgabe, wobei das obere Ende nach oben zeigt, folgendes bewirkt wird:has and between a dispensing position with the upper end upwards and a filling position with the bottom end upwards is reversible, and wherein liquefied during the gas delivery operation Gas is pushed upwards from the lowest zone of the container by the vapor pressure generated above the liquid level is discharged at the top of the container and is evaporated by ambient heat to form the gas source su. That The method according to the invention is further improved by the fact that in the position for the gas discharge, the upper end upwards shows that the following occurs:
(a) Wenn Gas nicht geliefert wird, wird der Dampf durch eine Passage entlüftet, die vcn der· höchsten Zone des Behälters ausgeht und die eine Durchfluß begrenzte, maximale Rate ermöglicht, die zwischen di'el- bis fünfundzwanzigmal die normale Verdampfungsrate Innerhalb des Behälters beträgt, der von der Umgebungswärme erwärmt wird, wobei das Gas abgegeben wird, wenn der Behälterdruck oberhalb einer ersten niedrigeren, oberhalb des atmosphärischen Druckes liegenden Entlastungsdruckgrenze liegt.(a) If gas is not supplied, the vapor is vented through a passage from the highest zone of the container and which allows a flow limited maximum rate that is between di'el to twenty-five times normal Evaporation rate inside the container is heated by the ambient heat, releasing the gas is when the container pressure is above a first lower, above atmospheric pressure relief pressure limit lies.
(b) Wenn Gas geliefert werden soll, fließt verflüssigtes Gas, angetrieben durch den über der Flüssigkeit stehenden Dampfdruck, von der niedrigsten Zone des Behälters nach oben und wird von dem oberen Ende des Behälters abgegeben. Die so abgegebene Flüssigkeit wird durch die atmosphärische Wärme verdampft, erwärmt und als Gasquelle abgezogen, gleichzeitig wird Gas in Übereinstimmung mit Schritt (a) entlüftet.(b) When gas is to be supplied, liquefied gas, driven by the vapor pressure above the liquid, flows up from the lowest zone of the container and is discharged from the top of the container. The liquid thus discharged is evaporated through the atmospheric heat, warmed and taken off as a gas source, gas is vented at the same time in accordance with step (a).
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- ii -- ii -
Wenn sich der Behälter in einer nicht-vertikalen Stellung befindet, so daß Flüssigkeit durch die öffnung des Schrittes (a) ergießt, und wenn der Gasdruck innerhalb des Behälters über die erste, niedrigere, oberhalb des Atmosphärendruckes liegenden Grenzdruck ansteigt, wird zunächst Flüssigkeit von dem normalerweise oben liegenden Ende des Behälters mit einer ersten, niedrigeren Durchfluß begrenzten Geschwindigkeit ausgegeben, verdampft und durci die Umgebungstemperatur angewärmt und dann bei einem Druck abgegeben, der oberhalb des ersten, niedrigeren, oberhalb des Atmosphärendruckes liegenden Druckgrenze abgegeben. Der Behälterdruck steigt auf einen zweiten höheren, über dem Atmosphärendruck liegenden Entlastungsdruck an, der das 1,08- und 1,73-fache des ersten, über dem Atmosphärendruck liegenden Entlastungsdruckes auf einer absoluten Basis liegt, wobei zweite flüssigkeit gleichzeitig von dem normalerweise am Boden liegenden Ende des Behälters abgegeben wird, und zwar mit einer zweiten höheren Rate, anschließend verdampft und von Umgebungstemperatur angewärmt und schließlich bei einem- Druck abgegeben, der oberhalb des zweiten, über Atmosphärendruck liegenden Grenzdruckes liegt.If the container is in a non-vertical position, so that liquid pours through the opening of step (a), and when the gas pressure within the container is above the first, lower limit pressure lying above atmospheric pressure increases, liquid is initially drawn from the normally overhead end of the container with a first, lower flow rate limited speed issued, evaporated and durci the ambient temperature is warmed up and then released at a pressure, the pressure limit above the first, lower, above atmospheric pressure. The tank pressure rises to a second higher, above atmospheric, relief pressure that is 1.08 and 1.73 times the first, above atmospheric, relief pressure is on an absolute basis, the second being fluid is dispensed simultaneously from the normally at the bottom end of the container at a second higher rate, then evaporated and warmed by ambient temperature and finally released at a pressure that is above the second, is above atmospheric pressure limit pressure.
Der hier verwendete Ausdruck "Verdampfer" bedeutet einen Wärmeaustauscher mit einer geschlossenen Durchführung zur Aufnahme von verflüssigtem Gas und zur Abgabe von Gas und zur Lieferung von latenter Verdampfungswärme an das verflüssigte Gas ausschließlich von der Umgebungsatmosphäre, so daß die Wärme vonAs used herein, the term "evaporator" means a heat exchanger with a closed bushing for receiving liquefied gas and for delivering gas and for delivery of latent heat of vaporization to the liquefied gas exclusively from the ambient atmosphere, so that the heat from
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einer zweiten Flüssigkeit genommen wird, die in einer zweiten geschlossenen Durchführung kreisen würde* "WärmeÜbertragungskapazität" vom ersten bzw» zweiten Verdampfer bezieht sich auf ihre externen Oberflächen, da letztere den bestimmenden übergangswiderstand für die Wärmeübertragung bilden. Wenn einer oder wenn beide Verdampfer mit externen sekundären Wärmeübertr?S"r-Oberflachen versehen sind, wie z.B. mit Lamellen, dann betrifft der Ausdruck "Wärmeübertragungskapazität" die äquivalente primäre Oberfläche des Verdampfers. Das heißt, eine derartige sekundäre Oberfläche wird konvertiert auf eine äquivalente primäre Oberfläche, indem Lamellenwirksamkeitsfaktoren in bekanner Weise angewendet werden.a second liquid is taken, which would circulate in a second closed passage * "Heat transfer capacity" from the first or »second evaporator refers to their external surfaces, since the latter is the determining contact resistance form for heat transfer. If one or both evaporators with external secondary heat transfer surfaces are provided, such as fins, then the term "heat transfer capacity" refers to the equivalent primary Surface of the evaporator. That is, such a secondary surface is converted to an equivalent primary Surface by applying lamellar effectiveness factors in a known manner.
Der Ausdruck "normale Verdampfungsrate" bedeutet die LurcIioChnitts· Verdampfungsrate, mit der gespeicherter, verflüssigter SauerstoffThe term "normal rate of evaporation" means the LurcIioChnitts · Evaporation rate at which stored, liquefied oxygen
verdampft wirdis evaporated
innerhalb des isolierten Behälters/sowie die entsprechende Gasabgabe, die lediglich aufgrund von Wärmeeindringung aus der Umgebung zustandekommt und diese kompensiert. Die Bestimmung der normalen Verdampfungsrate wird dadurch vorgenommen, daß ein Behälter verwendet wird, der eine Wärmeisolierung normaler Wirksamkeit besitzt, daß anschließend der Behälter auf normalen Vollpegel gefüllt wird, daß der Behälter in die normale Orientierung mit dem oberen Ende nach oben angeordnet wird, woraufhin der Behälter und der Inhalt in einen thermischen Gleichgewichtszustandinside the insulated container / as well as the corresponding gas release, which only comes about due to the penetration of heat from the environment and compensates for this. The determination of the normal evaporation rate is made by keeping a container is used, which has a thermal insulation of normal effectiveness, that then the container to normal full level is filled that the container is placed in the normal orientation with the top up, whereupon the container and the contents in a thermal equilibrium state
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gelangen können bei einem inneren Druck, der im wesentlichen gleich dem minimal gewünschten Betriebsdruck für die Abgabe von verflüssigtem Sauerstoff ist, woraufhin die Rate gemessen wird, mit der Gas abgegeben wird. Der Zustand von thermischem Gleichgewicht wird dann als gegeben angesehen, wenn die anfänglich hohe Entlüftungsrate nach dem Füllen auf eine gleichförmige Rate abgefallen ist. Nach dem Erreichen des Gleichgewichtszustandes, kann die Entluftungsrate direkt gemessen werden, indem die augenblickliche Rate des Gasflusses gemessen wird, vorteilhafterweise werden jedoch mehrere derartige Messungen in gewissen Zeitabständen vorgenommen und gemittelt. Alternativ kann der Behälter mit Inhalt zu Beginn und am Ende einer Zeitperiode von gleichförmiger Entlüftung gewoge-n werden und die Gewichtsänderung kann im Verhältnis zurvergangenen Zeit eine durchschnittliche Entluftungs^ate erhalten. Die durchschnittliche Entluftungsrate, die so bestimmt wurde, wird dann auf Normaltemperatur und Normaldruck umgerechnet, d.h. auf einen Druck von 1 kg/cm bei 21°C, um die normale Verdampfungsrate des Behälters zu erhalten.can arrive at an internal pressure which is essentially equal to the minimum desired operating pressure for the delivery of liquefied oxygen, which measures the rate at which gas is being released. The state of thermal equilibrium is considered to be given when the initial high venting rate drops to a uniform rate after filling is. After equilibrium has been reached, the venting rate can be measured directly by taking the current Rate of gas flow is measured, but advantageously several such measurements at certain time intervals made and averaged. Alternatively, the container with contents weighed at the beginning and at the end of a period of uniform venting and the change in weight can be proportioned an average venting rate in the past time obtain. The average rate of deflation that so determines is then converted to normal temperature and normal pressure, i.e. to a pressure of 1 kg / cm at 21 ° C, around the normal Obtain evaporation rate of the container.
Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen näher erläutert.The invention is explained in more detail with reference to drawings.
Es zeigtίIt shows
Fig, 1 eine schematische Zeichnung eines im Schnitt dargestellten Abgabebehälters für verflüssigtes Gas sowie eine Steuerschaltung für die Flüssigkeitsverdampfung und Gasabga-Fig. 1 is a schematic drawing of one shown in section Dispensing container for liquefied gas as well as a control circuit for liquid evaporation and gas discharge
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be, dargestellt in der aufrechten Stellung, und mit dem erfindungsgemäßen Gasentlüftungsschaltkreis für alle Stellungen;be, shown in the upright position, and with the inventive gas vent circuit for all positions;
Fig* 2 eine schematische Ansicht des Behälters der Fig. 1 im Querschnitt, des GasendlüftungsSchaltkreises für die Flüssigkeitsverdampfung und Gasabgabe in der umgekehrten Position, mit dem Boden nach oben, und angeschlossen an einen Vorratsbehälter für verflüssigtes Gas während des Füllbetriebs jFIG. 2 is a schematic view of the container of FIG. 1 in cross section, of the gas exhaust circuit for the liquid evaporation and gas release in the reverse Position, bottom up, and connected to a liquefied storage tank Gas during filling operation j
Fig. 3 eine schematische Querschnittsdarstellung einer vorzugsweisen Ausführungsform der Steuerschaltung für die Flüssigkeitsverdampfung und die Gasentlüftung in der aufrechten Stellung, mit dem Oberteil nach oben, wobei gegenüber Fig. 1 Unterschiede in der Ausführung vorhanden sind, weil eine pneumatische Steuerung und ein Vierwege-Ventil für die Entlüftung zur Atmosphäre vorgesehen ist;3 shows a schematic cross-sectional illustration of a preferred Embodiment of the control circuit for the Liquid evaporation and gas venting in the upright position, with the upper part upwards, with differences in the design compared to FIG. 1 are because a pneumatic control and a four-way valve are provided for venting to atmosphere is;
Fig. 4 eine graphische Darstellung des Sauerstoff-Gasdruckes und des Gewichtes über der Zeit für die Anordnung der Fig. 5 und 7, wobei der Behälter für den flüssigen Sauerstoff horizontal angeordnet ist;Figure 4 is a graph of oxygen gas pressure and the weight over time for the arrangement of FIGS. 5 and 7, the container for the liquid oxygen is arranged horizontally;
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Pig. 5 eine Seiten-Zusammenbauansicht eines transportablen Abgabebehälters für flüssigen Sauerstoff und eines Kontrollschaltkreises zur Gasabgabe für die Beatmung, wobei eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gasentlüftungsschaltkreises verwendet' wurde, wie sie schematisch in Pig. 3 dargestellt ist;Pig. Figure 5 is a side assembly view of a portable dispensing container for liquid oxygen and a control circuit for gas delivery for ventilation, with one Embodiment of the gas venting circuit according to the invention was used as it is shown schematically in Pig. 3 is shown;
Fig. 6 Eine Ansicht der Anordnung gemäß Fig. 5 in Richtung 6~6jFIG. 6 A view of the arrangement according to FIG. 5 in the direction 6 ~ 6j
Fig. 7 eine Schnittansicht des Gegenstandes der Fig. 5 entlang der Zentralachse C-C.Figure 7 is a sectional view of the article of Figure 5 along central axis C-C.
Fig. 1 zeigt einen vertikalen Abgabebehälter 10 für verflüssigtes Gas f.owie den erfindungsgemäßen Gasentlüftungsschaltkreis für alle Stellungen während des Gasabgabe-Betriebes. Der Behälter 10 umfaßt ein äußeres Gehäuse 11 sowie ein inneres Gefäß 12, um das verflüssigte Gas aufzunehmen, wobei ein evakuierter Raum zwischen ihnen vorhanden ist, der vorzugsweise mit thermisch isolierendem Material 13 gefüllt ist, z.B. mit alternierenden Schichten von Aluminiumfolie und Glasfasermatten, wie es in dem US-Patent 3,007,596 beschrieben ist. Der Behälter-10 besitzt ein oberes Ende I1J und ein unteres Ende 15 und kann in eine Stellung mit der Oberseite nach oben und in eine Stellung mit der Unterseite nach oben gebracht werden. Der Behälter ist vorzugsweise ausreichend1 shows a vertical dispensing container 10 for liquefied gas and the gas venting circuit according to the invention for all positions during the gas dispensing operation. The container 10 comprises an outer housing 11 and an inner vessel 12 to contain the liquefied gas with an evacuated space between them, which is preferably filled with thermally insulating material 13, e.g. with alternating layers of aluminum foil and fiberglass mats, such as is described in U.S. Patent 3,007,596. The container 10 has an upper end I 1 J and a lower end 15 and can be brought into a position with the top up and in a position with the bottom up. The container is preferably sufficient
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klein, um mit der Hand getragen und umgedreht zu werden. Eine Leitung 16 für die Gasentlüftung und Flüssigkeitsfüllung besitzt ein erstes Ende 17, das sich durch das normalerweise oben befindliche Ende ik des Behälters 10 erstreckt und dort endet, sowie ein zweites Ende l8, das außerhalb und oberhalb dieses normalerweise obenliegenden Ende des Behälters liegt. Eine zweite •Koppeleinrichtung 19 ist an und oberhalb des zweiten Endes 18 angeschlossen, wenn der Behälter 10 sich in der aufrechten Position befindet.small to be carried by hand and turned over. A line 16 for gas venting and liquid filling has a first end 17 which extends through the normally above end ik of the container 10 and ends there, and a second end l8 which is outside and above this normally overhead end of the container. A second coupling device 19 is connected to and above the second end 18 when the container 10 is in the upright position.
Eine Leitung 21 für die Flüssigkeitsentnahme und Gasentlüftung erstreckt sich ebenfalls durch das obere Ende Ik des Behälters, wobei das erste Ende 22 dieser Leitung in dem normalerweise untenliegenden unteren Ende 15 oberhalb der inneren Gefäßbasis mündet. Das zweite Ende 23 der Leitung 21 für die Flüssigkeitsentnahme und Gasentlüftung liegt außerhalb und oberhalb des normalerweise obenliegenden Endes Ik des Behälters 10. Eine umkehrbare Flüssigkeit verdampfende und Gas entlüftende Steuerungsschaltung 2k umfaßt Flüssigkeits-Abfühleinrichtungen 25, die an dem zweiten Ende 23 der Einrichtung für die FlüssigkeitsentnahmeA line 21 for liquid extraction and gas venting also extends through the upper end Ik of the container, the first end 22 of this line opening into the normally lower end 15 above the inner vessel base. The second end 23 of the line 21 for liquid extraction and gas venting is outside and above the normally overhead end Ik of the container 10. A reversible liquid vaporizing and gas venting control circuit 2k includes liquid sensing devices 25 which are connected to the second end 23 of the device for the Fluid withdrawal
und Gasentlüftung angeschlossen sind, einen ersten Verdampfer 26, der an einem Ende mit der Flüssigkeits-Abfühleinrichtung 25 verbunden ist, während das andere Ende des Verdampfers mit einer Ventileinrichtung 27 für die Gasentlüftung an die Atmosphäre verbunden ist.and gas vent are connected, a first evaporator 26 connected at one end to the liquid sensing device 25 is connected, while the other end of the evaporator with a valve device 27 for gas venting to the atmosphere connected is.
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Weiterhin ist eine Signal-Übertragungseinrichtung vorgesehen, um automatisch die Ventileinrichtung 27 zu schließen, wenn von der Flüssigkeits-Abfühleinrichtung Flüssigkeit festgestellt wird. Eine derartige Einrichtung kann z.B. aus einem Thermistor 25a bestehen und einen elektrischen Signal-Empfangsdraht 28, einen Regler 29 und einen Draht 30 zur übertragung eines elektrischen Signals bestehen, der mit einem durch einen Magneten betätigten Entlüftungsventil 27 in Verbindung steht. Genauer gesagt enthält der Regler 29 ein Relais und ein Strom von niedriger Stärke fließt von der Spule des Relais durch den Draht 28 und den Thermistor 25a. Wenn sich um den Thermistor 25a nur Gas befindet, beträgt sein Widerstand 100 bis 300 0hm, wenn er jedoch aufgrund, von verflüssigtem Gas naß ist, steigt sein Widerstand auf 6000 bis 10 000 0hm an. Dieser erhöhte Widerstand betätigt äas Reglerrelais 29, so daß sich seine Kontakte in dem aus dem Draht 30 bestehenden Schaltkreis zum Entlüftungsventil 27 öffnen und das Ventil damit geschlossen wird«·Furthermore, a signal transmission device is provided to automatically close the valve device 27 when of liquid is detected by the liquid sensing device. Such a device may, for example, consist of a thermistor 25a exist and an electrical signal receiving wire 28, a controller 29 and a wire 30 for transmitting an electrical Signal exist which is in communication with a vent valve 27 actuated by a magnet. More precisely, it contains the regulator 29 is a relay and a low level current flows from the coil of the relay through the wire 28 and the thermistor 25a. If there is only gas around the thermistor 25a, its resistance is 100 to 300 ohms, but if it is due to, is wet from liquefied gas, its resistance increases to 6,000 to 10,000 ohms. This increased resistance actuates the regulator relay 29, so that its contacts in the circuit consisting of the wire 30 open to the vent valve 27 and the valve is closed with it «·
Während des Gas-Abgabebetriebes kann der Benutzer Gas-(z.B. Sauerstoff) Abgaberaten manuell einstellen, indem er die Gasdurchflußregulierungseinrichtung betätigt, wie Z..B. das Versorgungsventil 31, das zwischen dem anderen Ende des ersten Verdampfers gegenüberliegend zur Flüssigkeits-Abfühleinrichtung 25 und dem Gasentlüftungsventil 27 angeordnet ist. Wenn das Ventil 31 offen ist, drückt der über der Flüssigkeit stehende Dampfdruck das ver-During the gas delivery operation, the user can gas (e.g. oxygen) Adjust delivery rates manually by turning the gas flow regulator operated, such as Z..B. the supply valve 31, which is between the other end of the first evaporator opposite the liquid sensing device 25 and the gas vent valve 27 is arranged. When the valve 31 is open, the vapor pressure above the liquid pushes the
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flüssigte Gas aus der untersten Zone oder dem untersten Ende 15 des Behälters nach oben durch die Leitung 21 für die Flüssigkeitsentnahme und Gasentlüftung,vorbei an der Flüssigkeits-Abfühleinrichtung 25 und durch den ersten Verdampfer 26, wo die Flüssigkeit verdampft wird.liquid gas from the lowermost zone or the lowermost end 15 of the container upwards through the line 21 for the liquid extraction and gas venting, past the liquid sensing device 25 and through the first evaporator 26 where the liquid is evaporated.
Die Gasentlüftungsschaltung für alle .Stellungen umfaßt ein erstes Druckminderventil 32 in der Verzweigungsleitung 33 abstromwärts des ersten Verdampfers k6» Anders ausgedrückt, das erste Druckminderventil 32 steht in Verbindung mit dem Leitungssystem zwischen dem "anderen" Ende des Verdampfers 26, dem atmosphärischen Entlüftungsventil 27 sowie den Casversorgungsventil 31, und ist so konstruiert, daß es Gas in einem Druck abgibt, der über dem Atmospliärendruck liegt.The gas venting circuit for all .Stellungen comprises a first pressure reducing valve 32 in the branch line 33 downstream of the first evaporator k6 »In other words, the first pressure reducing valve 32 is in connection with the line system between the" other "end of the evaporator 26, the atmospheric vent valve 27 and the Cas supply valve 31, and is designed to deliver gas at a pressure higher than atmospheric pressure.
Der Sasentlüftungssehaltkreis umfaßt auch eine Verzweigungsleitung 3^i die an ihrem Einlaß in Durchflußverbindung steht mit der Leitung 16 für die Gasentlüftung und Flüssigkeitsfüllung, sie besitzt außerdem zweite Durchflußbegrenzungs- und Druckminderungseinrichtungen 36, die so konstruiert sind, daß Gas mit einem Druck abgegeben wird, der oberhalb des .Atmosphärendruckes liegt, aber unterhalb von dem Druck, der von dem ersten Druckminderventil 32 geliefert wird, sowie mit einer maximalen vorbestimmten Durchflußrate, die das dreifache bis fünfundzwanzigfache der normalen Verdampfungsrate für den Behälter beträgt.'Ein zweiterThe main vent circuit also includes a branch line 3 ^ i which is in flow communication with the at its inlet Line 16 for gas venting and liquid filling, it also has second flow-limiting and pressure-reducing devices 36, which are constructed in such a way that gas is emitted at a pressure which is above atmospheric pressure, but below the pressure supplied by the first pressure reducing valve 32, as well as with a maximum predetermined one Flow rate that is three to twenty-five times normal Evaporation rate for the container is. 'A second
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Verdampfer 35 befindet sich in der Verzweigungsleitung 31J, wobei sein Einlaßende in Durchflußverbindung steht mit dem Einlaßende der Verzweigungsleitung, während sein Ausgabeende in Durchflußverbindung steht mit der zweiten Durchfluß-Einschränkungs- und Druckminderungseinrichtung 36· Der zweite Verdampfer 35 ist mit einer Wärmeübertragungskapazitä't -ausgestattet, die ausreicht, um Flüssigkeit zu verdampfen, die an dem Einlaß des Verdampfers eintritt, und um das angewärmte Gas an seinem Ausgangsende mit einer Durchflußrate abzugeben, die das 1,04- bis 1,30-fache der maximalen Durchflußrate durch die zweite Durchflußbeschränkungsund Druckminderungseinrichtung 36 beträgt.Evaporator 35 is located in the branch line 3 1 J, with its inlet end is in flow communication with the inlet end of the branch line, while its output end being in flow communication with said second flow Display Constraint and pressure reducing means 36 · The second evaporator 35 is provided with a Wärmeübertragungskapazitä't -equipped sufficient to vaporize liquid entering at the inlet of the vaporizer and to discharge the heated gas at its exit end at a flow rate that is 1.04 to 1.30 times the maximum flow rate through the second Flow restriction and pressure reducing device 36 is.
Obwohl dieses Ventil 36, das in Fig. 1 dargestellt ist, die Hauptdurchflußbegrenzung und die Hauptdruckminderungseinrichtung ist, können auch andere Strukturkomponenten zusätzlich dazu verwendet ' werden, um einen Teil dieser Funktion auszuführen. Zum Beispiel kann am Auslaßende der Leitung J>k, abstrommäßig von dem Ventil 36, ein besonderes Durchfluß-Einschränkungselement 36a verwendet werden, wie z.B. eine Düse oder ein poröses Teil. Wenn die Durchflußgröße der Leitung 34 und des Verdampfers 35 verhältnismäßig groß ist, z.B« den gleichen Durchmesser aufweisen, wie die Verzweigungsleitung 33» wird ein getrenntes Durchflußbeschränkungselement notwendig, um den Durchfluß innerhalb der Grenzen von drei- bis fünfundzwanzigmal der normalen Verdampfungsrate zu halten, und um die benötigte Länge des Verdampfers 35 klein zu halten, in über- Although this valve 36, shown in Figure 1, is the main flow restrictor and pressure reducing device, other structural components in addition to this may be used to perform some of this function. For example, a special flow restriction element 36a, such as a nozzle or a porous member, may be used at the outlet end of the line J> k, downstream of the valve 36. If the flow rate of the line 34 and the evaporator 35 is relatively large, e.g. "the same diameter as the branch line 33", a separate flow restriction element is necessary to keep the flow within the limits of three to twenty-five times the normal evaporation rate, and to keep the required length of the evaporator 35 small, in over-
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einstimmung mit der insgesamt kleinen Größe des Gerätes. Die Durchflußbegrenzung 36a kann alternativ auch aufstrommäßig statt abstrommäßig vom Druckminderungsventil 36 angeordnet werden und wird dann die gleiche Gesamtsystemwirkungsweise liefern, jedoch ist die abstrommäßige Anordnung vorzuziehen, da auf diese Weise das Eindringen von Verunreinigungen aus der Atmosphäre, wie beispielsweise Staub, durch das Ausgabeende der Leitung 3^ verhindert wird.agreement with the overall small size of the device. the As an alternative, the flow limiter 36a can also be arranged upstream instead of downstream from the pressure reducing valve 36 and will then provide the same overall system performance, but the downstream arrangement is preferable because it is in this way prevents atmospheric contaminants such as dust from entering through the discharge end of the conduit 3 ^ will.
Besonders günstig ist es, wenn ein festes Durchflußbegrenzungselement 36a in Serie zum Entlüftungsventil 36 angeordnet wird, weil dadurch eine größere Sicherheit gegeben wird, daß die vvärmeübertragungskapazität des zweiten Verdampfers nicht überschritten wird. Bei vielen Entlüftungsventilen steigt die Größe df1:· Durchflußpassage durch das Ventil an, wenn der Druck über seinem Einstellpunkt liegt, so daß seine Wirksamkeit als ein Durchflußbegrenzer vermindert wird. Mit einer festen Beschränkung im Schaltkreis wird bei einem Ansteigen der Ventilöffnung ein größerer Teil des Gesamtdurchflußwiderstandes zu der festen Beschränkung übertragen, wodurch ein überlastzustand in dem Entlüftungsschaltkreis ■verändert wird.It is particularly advantageous if a fixed flow-limiting element 36a is arranged in series with the vent valve 36, because this provides greater security that the heat transfer capacity of the second evaporator is not exceeded. In many vent valves, the size df 1 increases : · Flow passage through the valve increases when the pressure is above its set point, thus reducing its effectiveness as a flow restrictor. With a fixed restriction in the circuit, as the valve opening increases, a greater part of the total flow resistance is transferred to the fixed restriction, thereby changing an overload condition in the venting circuit.
Es ist auch vorteilhaft, den zweiten Verdampfer 35 zur Verminderung von Raum und Gewicht mit einer WärmeÜbertragungskapazität auszustatten, die nicht größer ist als ungefähr ein Drittel und Vorzugs-It is also advantageous to use the second evaporator 35 to reduce to equip space and weight with a heat transfer capacity, which is no greater than about a third and preferential
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weise nicht größer als ein Fünftel der Kapazität des ersten Verdampfers. Mit einer solchen Einschränkung wird die Gesamtgröße der transportablen Einheit dadurch nicht stark vergrößert, trotzdem kann eine Gasentlüftung mehr sichergestellt werden, wenn die Einheit unbeabsichtigt horizontal gelegt wird. Um sicherzustellen, daß die Kapazität des zweiten Verdampfers nicht überschritten wird, wird die zweite Durchflußbeschränkungs- und Entlüftungseinrichtung 36 so konstruiert, daß die maximale Durchflußrate auf einen Wert begrenzt wird, der unterhalb des Wertes liegt, der die Veröampferkapazität überschreiten würde.Da die der Umgebungsluft ausgesetzte Seite dieser Verdampfer die Durchfluß-(Wärmeübertragun^s-)Kapazität bestimmen, kann die äußere Oberfläche für diesen Ve !'gleich herangezogen werden.wise no greater than a fifth of the capacity of the first evaporator. With such a restriction, the overall size of the portable unit is not greatly increased, however gas venting can be ensured if the unit is inadvertently placed horizontally. To ensure, that the capacity of the second evaporator is not exceeded, the second flow restriction and venting device 36 designed so that the maximum flow rate is limited to a value which is below the value of the evaporator capacity would exceed, because that would be exposed to the ambient air Side of this evaporator the flow (heat transfer) capacity determine, the outer surface for this Ve! 'can be used immediately.
Es ist auch verständlich, daß aus Sicherheitsgründen aine Hochdruck-Durchbruchscheibe 38 in der Leitung ~$k zwischen dem zweiten Verdampfer 35 und dem zweiten Durchflußbeschränkungs- und Druckminderungsventil 36 angeordnet werden kann. Alternativ kann die Durchbruchscheibe in der Gasausgabeleitung 33 unmittelbar aufstrommäßig von dem Gasausgabeventil 31 angeordnet werden, doch ist die zuerst genannte Stelle vorzuziehen. Die Gründe dafür sind die folgenden: It will also be understood that, for safety reasons, a high pressure breakthrough disk 38 can be placed in line ~ $ k between the second evaporator 35 and the second flow restriction and pressure reducing valve 36. Alternatively, the breakthrough disk can be arranged in the gas discharge line 33 directly upstream of the gas discharge valve 31, but the first-mentioned point is preferable. The reasons for this are as follows:
(1) Die Durchbruchscheibe steht in unmittelbarer Verbindung mit der Gasphase bei aufrechter Stellung des Behälters 9 (1) The breakthrough disk is in direct contact with the gas phase when the container 9 is in an upright position
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(2) die Länge der Gasabgabeleitung 33 wird vermindert und(2) the length of the gas discharge pipe 33 is reduced and
(3) die Durchbruchscheibe wird während des Betriebes auf Umgebungstemperatur gehalten, so daß ihre Genauigkeit nicht vermindert wird.(3) the breakthrough disk is at ambient temperature during operation held so that their accuracy is not decreased.
Es wurde schon angedeutet, daß bei durn erfindungsgemäßen Gerät das zweite Durchflußbegrenzungs- und Druckentlastungsventil J>6 so konstruiert ist, daß es Gas bei einem niedrigeren Druck abgibt, als die erste Druckmindereinrichtu-ig 32, sowie mit einer maximalen Durchflußrate, die das drei- bis fünfundzwanzigfache der· normalen Verdampfungsrate (NER) des Behälters beträgx verzugsweise bei einer Durchflußrate von fünf- bis swanzigmal von NER. In ähnlicher Weise wird bei dem beschriebenen Verfahren in der- aufrechten Gasabgabestellung Dampf durch f^ne Passage von der höchsten Zone des Behälters mit einem Durchfluß entlüftet, der auf eine maximale Rate begrenzt ist, die zwischen drei- und fünfundzwanzigmal NER beträgt, vorzugsweise fünf-'bis zwanzigmal NER.It has already been indicated that, with d u rn inventive device, the second flow limiting and pressure relief valve J> 6 is constructed such that it releases gas at a lower pressure than the first Druckmindereinrichtu-ig 32, as well as with a maximum flow rate which the three to twenty-five times the normal evaporation rate (NER) of the container is preferably at a flow rate of five to twenty times the NER. Similarly, in the method described, in the upright gas delivery position, steam is vented through f ^ ne passage from the highest zone of the container at a flow rate which is limited to a maximum rate which is between three and twenty-five times NER, preferably five. 'up to twenty times NER.
Der Teil des Gasentlüftungsschaltkreises für alle Stellungen, der niedrigeren Druck aufweist, soll vorzugsweise dasu dienen, einen Überdruck zu verhinderns wenn der Behälter 10 sich in der normalen aufrechten Flüssigkeit abgebenden Stellung befindetf und wenn eine ausreichende Wärmeisolation 1? vorhanden ist und wenn ein niedriger absoluter Druck in dem evakuier-baren Raum vorhanden ist, und zwar in der Größenordnung von iO ·* mm Hg5 Unter diesen UmständenThe part having the gas venting circuit for all positions, the lower pressure should preferably serve dasu to prevent an overpressure s when the container 10 is in the normal upright liquid dispensing position f, and if a sufficient thermal insulation 1? is present and if there is a low absolute pressure in the evacuable space, in the order of magnitude of 10 · * mm Hg 5 under these circumstances
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braucht die maximale Gasentlüftungsrate nur ungefähr das dreifache von NER betragen, um einen Schutz gegen die Möglichkeit zu haben, daß das isolierende Vakuum aufgrund von Leckstellen teilweise verloren geht, so daß die Verdampfungsrate wesentlich über NER steigt. Natürlich gilt die erste Entlüftungseinrichtung 32 für höheren Druck als eine Unterstützung für die zweite Druckentlüftungsund Durchflußminderungseinrichtung 36 für niedrigeren Druck, doch ist der Betrieb der letzteren Einrichtung zu vermeiden, mit der Ausnahme von Fällen, wenn unerwartet hohe Entlüftungslasten für verflüssigtes Gas auftreten, beispielsweise wenn der Behälter IOonly needs about three times the maximum gas venting rate of NER in order to have a protection against the possibility that the insulating vacuum is partially lost due to leaks goes, so that the evaporation rate increases significantly above NER. Of course, the first venting device 32 acts as a support for the second pressure venting device for higher pressures Flow reducing device 36 for lower pressure, yes the operation of the latter device is to be avoided, except in cases when unexpectedly high vent loads for liquefied gas occur, for example when the container IO
unbeabsichtigt in eine nicht-vertikale Stellung gebracht wird« Dies liegt daran, weil ein derartiger Betrieb ziemlich f!chr5all praktisch den gesamten Inhalt des Behälters freigibt, was zu einem Ansatz von Rauhreif (und damit Verlust von Wirksamkeit) auf der äußeren Oberfläche des ersten Verdampfers 26 führt und sogar dazu führen kann, daß die Entlüftungseinrichtung 32 festfriert.unintentionally brought into a non-vertical position "is This is because such an operation pretty f! chr 5 all virtually releases the entire contents of the container, resulting in an approach of frost (and thus loss of effectiveness) on the outer surface of the first evaporator 26 leads and can even lead to the fact that the venting device 32 freezes solid.
Die maximale Gasentlüftungsrate der zweiten Durchflußbegrenzungsund Druckentlastungseinrichtung 36 überschreitet nicht das fünfundzwanzigfache der Behälter NER, so daß die Notwendigkeit für einen unzweckmäßig großen und schweren zweiten Verdampfer 35 beseitigt wird, der nicht tragbar wäre. Die maximale Gasentlüftungsrate liegt im Bereich von 5 bis 20 und stellt einen vorzugsweisen Kompromiß der vorangegangenen Überlegungen dar.The maximum gas venting rate of the second flow restrictor and Pressure relief device 36 does not exceed twenty-five times the container NER, thus eliminating the need for an inconveniently large and heavy second evaporator 35 that would be unsustainable. The maximum gas vent rate lies in the range from 5 to 20 and represents a preferred compromise of the previous considerations.
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Ein anderes Erfordernis für den in Rede stehenden Apparat ist das, daß der zweite Verdampfer mit einer Wärmeübertragungskapazität versehen sein muß, die nicht größer ist als ein Drittel, und die vorzugsweise nicht größer ist als ein Fünftel der Wärmekapazität des ersten Verdampfers. Die Kapazität das letzteren wird durch die Notwendigkeit festgelegt, den vom Behälter 10 in der umgedrehten Flüssigkeitsfüllstellung abgegebenen Dampf anzuwärmen, wodurch ein Druckaufbau und eine Abgabe von kaltem Dampf während der schnellen Flüssigkeitsfüllung, d.h. weniger als 1I Minuten, vermieden wird. Der erste Verdampfer 26 muß verhältnismäßig groß sein, z.B. Röhren von insgesamt 5,20 m Länge und 6,3 rom (1/1I inch) Durchmesser ohne Kühlrippen aufweisen, und nimmt den meisten zur Verfügung stehenden Raum innerhalb des den Behälter 10 umgebenden Gehäuses ein. Unter diesen Umständen kann der zweite Verdampfer 35 nur einen Bruchteil der Größe des ersten' Verdampfers besitzen, weil andernfalls die Gesamtanordnung zu groß und schwer für den Transport würde.Another requirement for the apparatus in question is that the second evaporator must be provided with a heat transfer capacity which is not greater than one third, and which is preferably not greater than one fifth of the heat capacity of the first evaporator. The capacity of the latter is determined by the need to heat the vapor emitted from container 10 in the inverted liquid fill position, thereby avoiding pressure build-up and discharge of cold vapor during rapid liquid fill, ie less than 1 minute. The first evaporator 26 must be relatively large, (1 I 1 / inch), for example tubes of a total length of 5.20 m and 6.3 rom diameter without cooling ribs, and takes the most space available within the container 10 surrounding the housing a. Under these circumstances, the second evaporator 35 can only be a fraction of the size of the first evaporator, because otherwise the overall arrangement would be too large and heavy for transport.
n.n.
Es wurde gesagt, daß beim erfindungsgemäßen Verfahren bei einer nicht-vertikalen Behälterstellung zweite Flüssigkeit von dem normalerweise unteren Ende ausgegeben wird^ und zwar gleichzeitig mit einer Ausgabe der ersten Flüssigkeit von dem normalerweise oberen Ende des Behälters, wenn der Behälterdruck zu einem zweiten höheren über dem Atmosphärendruck liegenden Entlastungsdruck steigt, der zwischen dem 1,08- und dem 1,75-fachen des erstenIt has been said that in the method of the present invention, when the container is in a non-vertical position, a second liquid is dispensed from the normally lower end ^ at the same time as the first liquid is dispensed from the normally upper end of the container as the container pressure increases to a second higher above Relief pressure lying at atmospheric pressure increases, which is between 1.08 and 1.75 times the first
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atmosphärischen Entlastungsdruckes, gemessen auf einer absoluten Basis, liegt, vorzugsweise jedoch zwischen dem 1,15- und dem 1,4-fachen Wert des ersten Entlastungsdruckes. Die genannte niedrigere Grenze von 1,08 und vorzugsweise die Grenze von 1,15 ist notwendig, um sicherzustellen, daß das erste Entlastungsventil 32 mit dem höheren Druck nur dann wirksam wird, wenn die Druckentlastungsfähigkeit der zweiten Entlastung einrichtung 36 für den niedrigeren Druck überschritten ist. Diese untere Grenze stellt Herstellungs- und Einsteilungstoleranzen für die kommerziell erhältlichen Druckentlastungseinrichtungen dar»atmospheric relief pressure, measured on an absolute basis, is, but preferably between 1.15 and 1.4 times Value of the first relief pressure. The mentioned lower limit of 1.08 and preferably the limit of 1.15 is necessary to ensure that the first relief valve 32 with the higher pressure is only effective when the pressure relief capability the second relief device 36 for the lower pressure is exceeded. This lower limit represents manufacturing and grading tolerances for the commercially available ones Pressure relief devices are »
Die genannte obere Grenze von 1,75 unä vorzugsweise 1,4 ergibt sich aufgrund, des erhöhten Massendurchflusses durch die Verzweigungsleitung 3^ und aufgrund ües Entlastungsschaltkreises für niedrigeren Druck, wenn der Behälterdruck auf einen zweiten höheren, oberhalb des Atmosphärendruckes liegenden Entlastungsdruck ansteigt» Wenn die Druckdifferenz zwischen den Einstellungen der zwei Entlastungsventile 32 und 36 zu groß wird und.das erste Ende 17 der Leitung 16 für die Gasentlüftung und Flüssigkeitsfüllung in verflüssigtes Gas eingetaucht wird, würde die Wärmeübertragungskapazität des zweiten Verdampfers 35 überschritten werden. Dies liegt an dem erhöhten Durchfluß, der dazu führt, daß kaltes Gas das zweite Entlastungsventil 36 erreicht und möglicherweise einfriert»The above-mentioned upper limit of 1.75 and preferably 1.4 is due to the increased mass flow through the branch line 3 ^ and due to the relief circuit for lower pressure when the tank pressure rises to a second, higher, above atmospheric pressure relief pressure »When the If the pressure difference between the settings of the two relief valves 32 and 36 becomes too great and the first end 17 of the line 16 for gas venting and liquid filling is immersed in liquefied gas, the heat transfer capacity of the second evaporator 35 would be exceeded. This is due to the increased flow that causes cold gas to reach the second relief valve 36 and possibly freeze »
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Es sei auch daran erinnert, daß bei dem hier behandelten Gerät der zweite Verdampfer mit einer Wärmeübertragungskapazität ausgestattet ist, die ausreicht, um das verflüssigte Gas, das in sein Einlaßende eintritt, zu verdampfen und das Gas mit einer B^ate abzugeben, die das 1,0^bIs 1,30-fache der maximalen Entlüftungsrate des zweiten Durchflußbegrenzungs- und Druckentlastungsventila J>& beträgt, vorzugsweise sollen die Werte jedoch das 1,08- bis 1,2-fache der maximalen Entlüftungsrate betragen. Der Druckanstieg zwischen den Einstellpunkten der zwei Entlüftungseinrichtungen erzeugt auch einen Anstieg in der Durchfluförate durch den Entlüftungsschaltkreis für niedrigeren Druck, wie in detn vorangegangenen Abschnitt ausgeführt wurde. Dieser Anstieg der Durchflußrate tritt am ehesten auf, wenn der. Behälter sich in e.'.ner «icht-vertikalen Stellung befindet und das erste Ende 17 in Flüssigkeit eingetaucht ist. Die untere Grenze des Durchflußratenverhältnisses gibt die Notwendigkeit für eine ausreichende Differenz zwischen den Entlastungsdrücken der zwei Einrichtungen wieder, wie schon dargestellt wurde. Die obere Grenze des Durchfluß-Ratenverhälnisses dient dazu, eine Überschreitung der Wärmeübertragungskapazität des zweiten Verdampfers 35 aufgrund des erhöhten Flüssigkeitsdurchflusses zu vermeiden.It should also be recalled that in the apparatus discussed here, the second evaporator is equipped with a heat transfer capacity sufficient to evaporate the liquefied gas entering its inlet end and to discharge the gas at a rate equal to the 1st , 0 ^ to 1.30 times the maximum venting rate of the second flow restriction and pressure relief valve J>& , but preferably the values should be 1.08 to 1.2 times the maximum venting rate. The increase in pressure between the adjustment of the two vent means also generates an increase in the Durchfluförate through the ventilation circuit of lower pressure, such as in de t n previous section was carried out. This increase in flow rate is most likely to occur when the. The container is in a non-vertical position and the first end 17 is immersed in liquid. The lower limit of the flow rate ratio reflects the need for a sufficient difference between the relief pressures of the two devices, as discussed above. The upper limit of the flow rate ratio serves to avoid exceeding the heat transfer capacity of the second evaporator 35 due to the increased liquid flow.
Fig«-2 erläutert das Auffüllen des Abgabebehälters 10 mit verflüssigtem Gas aus einem Vorratsbehälter 40. Der Vorratsbehälter 40 besitzt eine ähnliche Grundkonstruktion wie der Behälter 10,Fig «-2 explains the filling of the dispensing container 10 with liquefied Gas from a storage container 40. The storage container 40 has a similar basic construction as the container 10,
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ist aber gewöhnlich größer und umfaßt ein äußeres Gehäuse 41 und ein inneres Gefäß 42, um das verflüssigte Gas aufzunehmen, wobei ein evakuierbarer Raum dazwischen angeordnet ist, der vorzugsweiseveiner thermischen Isolierung 4 3 gefüllt ist. Verflüssigtes Gas kann durch ein Zuführungsventil 44 und eine Einlaßleitung 45, die auch mit einem Sicherheits-Entlastungsventil 46 versehen 1st, in den Vorratsbehälter 40 eingefüllt werden. Diese Flüssigkeit v.'ird vorzugsweise vor oder während der Einführung vorgewärmt, so daß die Flüssigkeit beim Betriebsdruck, der für die Abgabe der Flüssigkeit in den Behälter 10 gewünscht wird, gesättigt ist, wie es beispielsweise in dem US-Patent 2,951,348 beschrieben ist,. Wenn z.B. der gewünschte Sauerstoffdampf-Überdruck 2,0 kg/c:n beträgt, kann gesättigter, verflüssigter Sauerstoff bei -l68°C (1050K) in dem Vorratsbehälter von 17,5 Liter Flüssigkeit Inhalt eingeführt werden, der mit einer Isolation von wechselweisen Schichten von Aluminiumfolie und Glaspapier von 10 mm Dicke entsprechend einer thermischen Leitfähigkeit von 0,062 cal/Std/m/°C (0,040 XlO"5 Btu/hr. χ ft.2 χ °F/ft.) in den evakuierten Raum bei einer Dichte von ungefähr 60 Folien/Zoll ausgestattet ist. Alternativ kann unterkühlter flüssiger Sauerstoff in den gleichen Vorratsbehälter eingeführt werden, und bei vorsichtigem, gelegentlichem Schütteln des Vorratsbehälters kann schließlich ein ausreichend gesättigter Druck erhalten werden, um das System in Betrieb zu nehmen. Wenn ein solcher Druck wesentlich niedriger ist, als 2,8 kg/cm über Atmosphärendruck, muß eine entsprechende Änderungbut is usually larger and comprises an outer housing 41 and an inner vessel 42 to contain the liquefied gas with an evacuable space therebetween which is preferably filled with thermal insulation 43. Liquefied gas can be introduced into the storage container 40 through a supply valve 44 and an inlet line 45 which is also provided with a safety relief valve 46. This liquid is preferably preheated before or during introduction so that the liquid is saturated at the operating pressure desired for dispensing the liquid into the container 10, as described, for example, in US Pat. No. 2,951,348. For example, the desired oxygen vapor pressure 2.0 kg / c where: n is saturated, liquefied oxygen at -l68 ° C (105 0 K) liquid contents are introduced into the reservoir of 17.5 liters, equipped with an isolation of alternate layers of aluminum foil and glass paper 10 mm thick corresponding to a thermal conductivity of 0.062 cal / hr / m / ° C (0.040 XlO " 5 Btu / hr. χ ft. 2 χ ° F / ft.) in the evacuated room at a Density of approximately 60 foils / in. Alternatively, supercooled liquid oxygen can be introduced into the same reservoir and, with gentle, occasional shaking of the reservoir, a sufficiently saturated pressure can finally be obtained to operate the system If the pressure is much lower than 2.8 kg / cm above atmospheric pressure, a corresponding change must be made
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in der Einstellung des Flüssigkeitsfühlers vorgenommen werden, wenn das pneumatische System der Fig. 3 verwendet wird. Es wird im folgenden noch in größeren Einzelheiten dargestellt.can be made in the setting of the liquid sensor when the pneumatic system of Fig. 3 is used. It will shown in greater detail below.
Eine andere Möglichkeit für die Sicherstellung, daß der Dampfdruck im Behälter 41 für die Ausgabe von verflüssigtem Gas in den Behälter 10 hinein bei dem gewünschten Druck und der gewünschten Temperatur ermöglicht wird, können Einrichtungen vorgesehen werden, um steuerbar externe Wärme in den Behälter 4l einzuführen. Genauer gesagt, wenn der Dampfdruck unter eine vorbestimmte Grenze fällt, kann die Flüssigkeit steuerbar durch die Leitung 50 gezogen werden, indem ein Ventil 51 in dieser Leitung geöffnet wird, woraufhin die Flüssigkeit In dem Verdampfer 52 verdampft und als Dampf zu dem oberen Ende des Inneren Gefäßes 42 zurückgeführt wird. Ein leichtes Schütteln des Inhalts verhindert eine Schichtbildung und es ergibt sich ein gleichförmig gesättigter Zustand über den ganzen Flüssigkeitskörper. Selbstverständlich ist der gerade beschriebene Druckaufbauschaltkreis 50 bis 52 nicht erforderlich, wenn das verflüssigte Gas zum Behälter 40 in den vorgewärmten gesättigten Behälter eingefüllt wird.Another way of ensuring that the steam pressure in the container 41 for the discharge of liquefied gas into the container 10 is allowed into it at the desired pressure and temperature, means can be provided to controllably introduce external heat into the container 4l. More accurate in other words, when the vapor pressure falls below a predetermined limit, the liquid can be controllably flowed through line 50 be pulled by opening a valve 51 in this line whereupon the liquid evaporates in the evaporator 52 and returned as vapor to the upper end of the inner vessel 42 will. A gentle shaking of the contents prevents layering and the result is a uniformly saturated one Condition over the entire body of liquid. Of course, the pressure build-up circuit just described is 50-52 not required if the liquefied gas to container 40 is poured into the preheated saturated container.
Um den Behälter 10 zu füllen, wird dieser umgedreht und mit seinem oberen Ende in eine Durchflußverbindung mit dem Vorratsbehälter 40 gebracht. Letzterer ist mit einer Flüssigkeitsausgabeleitung 53 versehen, die ein erstes Ende 54 aufweist, das am Boden-To fill the container 10, this is turned over and with his brought the upper end into flow communication with the reservoir 40. The latter is with a liquid dispensing line 53 provided, which has a first end 54 which is at the bottom
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ende des inneren Gefäßes 42 mündet, sowie mit einem zweiten Ende 55, das außerhalb des oberen Endes des Behälters mündet. Eine erste Kopplungseinrichtung 56 ist an dem zweiten Ende 55 der Leitung vorgesehen und mit zweiten Kopplungseinrichtungen 19 verbunden, und zwar vorzugsweise in einer solchen Art, daß beim Herstellen der Verbindung eine Flüssigkeitsverbindung entsteht.end of the inner vessel 42 opens, as well as with a second end 55 which opens outside the top of the container. A first coupling device 56 is at the second end 55 of the conduit provided and connected to second coupling devices 19, preferably in such a way that when manufacturing the connection creates a fluid connection.
Verflüssigtes Gas fließt nach oben durch die Leitung 53, durch die zweite Koppeleinrichtung 56, durch die erste Koppeleinrichtung 19, durch eine Leitungseinrichtung 16 für die Dampfentlüftung und die Flüssigkeitsfüllung und tritt dann von dem ersten Ende 17 dev letzteren in die niedrigste Zone des umgedrehten Behälters 10 ein, wobei die niedrigste Zone normalerweise das obere Ende i4 darstellt. Die Leitung 16, die vorher während des Flüssigkeitsspeicher- und Abgabebetriebes und während des Gasversorgungsbetriebes als Gasentlüftung gedient hat, wird nun zur Flüssigkeitsfüllung benutzt.Liquefied gas flows upwardly through the conduit 53, through the second coupling means 56, through the first coupling means 19 through conduit means 16 for the vapor vent, and the liquid filling and then exits from the first end 17 dev latter in the lowest zone of the inverted container 10 with the lowest zone usually representing the top i4. The line 16, which previously served as a gas vent during the liquid storage and dispensing operation and during the gas supply operation, is now used to fill the liquid.
Während die Füllung mit Flüssigkeit fortschreitet, muß Dampf des verflüssigten Gasee in der höchsten Zone des umgekehrten Behälters 10, die normalerweise das untere Ende 15 darstellt, abgegeben werden, um zu verhindern, daß der Druck im Bereich 15 um einen Wert niedriger wird als der Druck im Behälter 4l, der größer ist als der zu überwindende hydrostatische Druck. Um sicherzustellen, daß eine solche Druckdifferenz auftritt, wird DampfAs the filling of liquid proceeds, vapor of the liquefied gas must be in the highest zone of the inverted container 10, which normally represents the lower end 15, should be dispensed to prevent the pressure in the 15 µm area becomes a value lower than the pressure in the container 4l, which is greater is than the hydrostatic pressure to be overcome. To ensure, that such a pressure difference occurs becomes steam
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vom Behälter 10 zum ersten Ende 22 der Leitung 21 für die Flüssigkeitsentnahme und Gasentlüftung zugelassen, damit diese durch die umgedrehte Schaltung 24 an der Flüssigkeitsabfühleinrichtung 25 vorbeifließt, weiterhin sich im ersten Verdampfer 26 erwärmt und schließlich durch das geöffnete Gasentlüftungsventil 27 an die Atmosphäre abgegeben wird. Entsprechend wird während des Flüssigkeits-Auffüllbetriebes die umgekehrte Schaltung 2h, die vorher während des Gasversorgungsbetriebes zur.Flüssigkeitsabgabe und Verdampfung benutzt wurde, nunmehr für die Gasentlüftung verwendet.from the container 10 to the first end 22 of the line 21 for liquid extraction and gas venting, so that it flows through the reversed circuit 24 past the liquid sensing device 25, continues to be heated in the first evaporator 26 and is finally released into the atmosphere through the open gas vent valve 27. Correspondingly, during the liquid filling operation, the reverse circuit 2h, which was previously used during the gas supply operation for liquid discharge and evaporation, is now used for gas venting.
Das verflüssigte Gas, das während des Flüssigkeitsfüllbetriebes von dem umgekehrten Behälter 10 abgegeben wird, wird von dem Element 25a abgefühlt. Wenn der Behälter 10 mit Flüssigkeit gefüllt ist, beginnt die Flüssigkeit, in die umgekehrte Steuerschaltung 2l\ für die Flüssigkeitsverdampfung und Gasentlüftung einzudringen. Das Element 25a erkennt die Anwesenheit von Flüssigkeit, bevor diese den ersten Verdampfer 26 erreicht, und diese Erkennung wird als ein Signal benutzt, um das Gasentlüftungsventil 27 automatisch zu schließen. Dazu kann beispielsweise der ein elektrisches Signal aufnehmende Draht 28, die Steuerung 29 und ein ein elektrisches Signal übertragender Draht 30 verwendet werden. Wenn einmal das Ventil 27 geschlossen ist, fält die Druckdifferenz zwischen den Behältern 10 und 40 auf einen Wert, der im wesentlichen gleich ist dem hydrostatischen Druck, der von derThe liquefied gas discharged from the inverted container 10 during the liquid filling operation is sensed by the element 25a. When the container 10 is filled with liquid, the liquid to penetrate into the reverse control circuit 2 l \ for liquid evaporation and gas venting begins. The element 25a detects the presence of liquid before it reaches the first evaporator 26 and this detection is used as a signal to automatically close the gas vent valve 27. For this purpose, for example, the wire 28 that receives an electrical signal, the controller 29 and a wire 30 that transmits an electrical signal can be used. Once the valve 27 is closed, the pressure difference between the containers 10 and 40 drops to a value which is substantially equal to the hydrostatic pressure which is generated by the
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Differenz zwischen den beiden Grenzflächen zwischen Flüssigkeit und Gas in den zwei Behältern bestimmt wird. Wenn dies auftritt, endet die Flüssigkeitsübertragung. Nunmehr wird die erste Koppeleinrichtung 56 sowie die zweite Koppeleinrichtung 19 getrennt, der Behälter 10 in seine normale aufrechte Stellung gedreht, und der vorher beschriebene Gasversorgungsbetrieb wird wieder aufgenommen. Die erste und die zweite Koppeleinrichtung 56 bzw. 19 sind vorzugsweise von der Art, die sich automatisch schließt, wenn sie getrennt wird, so daß in der Leitung 16 für die Gasentlüftung und die Flüssigkeitsfüllung und in der Leitung 53 für die Flüssigkeitsabgabe keine Abschaltventile notwendig sind.Difference between the two interfaces between liquid and gas in the two containers is determined. When this occurs the fluid transfer ends. The first coupling device 56 and the second coupling device 19 are now separated, the container 10 is rotated to its normal upright position and the previously described gas supply operation resumes recorded. The first and second coupling devices 56 and 19, respectively, are preferably of the type that automatically closes, when it is disconnected, so that in line 16 for gas venting and liquid filling and in line 53 no shut-off valves are necessary for the liquid discharge.
Fig. 3 stellt ein anderes, besonders vorzugsweises System für die Steuerung der Flüssigkeits-Ladebeendigung dar, wobei dieses System darauf basiert, daß ein Druckanstieg auftritt, wenn die Schaltung 2-4 Flüssigkeit feststellt, und daß statt einer elektrischen Signalübertragung eine pneumatische Signalübertragung zum Gasentlüftungsventil 27 verwendet wird. Der Behälter 10. für die Speicherung und Abgabe von verflüssigtem Gas, die Leitungseinrichtung 16 für die Gasentlüftung und die Flüssigkeitsfüllung, sowie die Leitungseinrichtung 21 für die Flüssigkeitsentnahme und Gasentlüftung sind im wesentlichen identisch mit den entspre.chenden Einrichtungen in der Fig. 1 und arbeiten in der schon beschriebenen Weise.FIG. 3 illustrates another particularly preferred system for controlling liquid loading termination, this being System is based on the fact that a pressure rise occurs when circuit 2-4 detects fluid, and that instead of an electrical one Signal transmission a pneumatic signal transmission to the gas vent valve 27 is used. The 10. container for the Storage and delivery of liquefied gas, the line device 16 for gas venting and liquid filling, and the line device 21 for the removal of liquid and gas venting are essentially identical to the corresponding ones Devices in Fig. 1 and operate in the manner already described.
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Die Steuerschaltung 24 für die Flüssigkeitsverdampfung und Gasentlüftung gemäß Fig« 3 umfaßt eine Flüssigkeitssteuerleitung von kleinerem Durchmesser, die mit ihrem einen als Flüssigkeitsabfülleinrichtung 25 wirkenden Ende mit dem zweiten Ende 23 der Leitung 21 für die Flüssigkeitsentnahme und Gastentlüftung außerhalb und oberhalb des normalerweise oberen Endes 14 des Behälters 10 aufstrommäßig von dem ersten Verdampfer 26 angeordnet ist. Ein kleinerer dritter Verdampfer 62 ist in der Steuerflüssigkeitsleitung 60 angeordnet, außerdem ist ein erster Durchflußbe.rcrenzer, wie z»B« eine Düse 63, zwischen dem einen Ende 25 der Leitung und dem zweiten Verdampfer 62 angeordnet. Der zweite Durchflußbegrenzer 64 ist zwischen dem dritten Verdampfer 62 unc? dem anderen Ende 65 der Flüssigkeitssteuerleitung 60 angeordnet. Dieses andere Ende 65 ist mit dem Gasentlüftungsventil 27 verbunden, das vorzugsweise, wie dargestellt, ein Vier-Wege-Ventil ist. Mit einem derartigen Ventil kann während der Auffüllung des Behälters 10 mit verflüssigtem Gas gleichzeitig durch einen größeren Entlüftungsgaskreis und durch einen kleineren Entlüftungsgaskreis entlüftet werden. Wenn die Flüssigkeitsfüllung beendet 1st, schließt das Vier-Wege-Ventil 27 die zwei getrennten Gasentlüftungskreise von der Verbindung mit der Atmosphäre, indem sie miteinander verbunden werden. Genauer gesagt, es wird eine erste Durchflußpaasage durch das Ventil erzeugt, die die erste Einlaßöffnung 27a und die erste Auslaßöffnung 27b verbindet, und die eine Entlüftung eines größeren Teils des Entlüftungsgases durchThe control circuit 24 for liquid evaporation and gas venting according to FIG. 3 comprises a liquid control line of smaller diameter which, with its one end acting as a liquid filling device 25, connects to the second end 23 of the line 21 for liquid removal and gas venting outside and above the normally upper end 14 of the Container 10 is arranged upstream of the first evaporator 26. A smaller third evaporator 62 is arranged in the control fluid line 60, and a first flow restrictor, such as a nozzle 63, is arranged between one end 25 of the line and the second evaporator 62. The second flow limiter 64 is between the third evaporator 62 unc? the other end 65 of the fluid control line 60 is arranged. This other end 65 is connected to the gas vent valve 27 which, as shown, is preferably a four-way valve. With such a valve, during the filling of the container 10 with liquefied gas, venting can be carried out simultaneously through a larger venting gas circuit and through a smaller venting gas circuit. When the liquid filling is completed, the four-way valve 27 closes the two separate gas venting circuits from communication with the atmosphere by connecting them together. More specifically, a first flow passage is created through the valve which connects the first inlet port 27a and the first outlet port 27b and which allows a major portion of the vent gas to be vented
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den primären Verdampfer 26 ermöglicht. Eine zweite Durchflußöffnung wird ebenfalls gebildet, die die erste Einlaßöffnung 27c und die zweite Auslaßöffnung 27d verbindet und eine Entlüftung eines kleineren Anteils des Entlüftungsgases durch die Steuerflüssigkeitsleitung 60 ermöglicht. Um die Flüssigkeitsfüllung zu beenden, werden die Durchflußöffnungen zueinander parallel gelegt, so daß die e:*ste und die zweite Einlaßöffnung 27a bzw. 27c miteinander verbunden werden. Eine Druckübertragungsleitung 66 mit kleinem Durchmesser besitzt ein Ende, das mit der Steuerflüssigkeitsleitung 60 zwischen den Durchflußbegrenzern 63 und 64, vorzugsweise zwischen dem dritten Verdampfer 62 und dem zweiten Durch.flußbegrenzer 6k verbunden ist, während das andere Ende mit dem pneumatischen Betätiger 67 verbunden ist, der mechanisch mit dem ^ler-WegerVentil 27 verbunden ist. Die Größe des ersten Durchflußbegrenzers 63 und des zweiten Durchflußbegrenzers 6k ist so gewählt, daß ein pneumatisches Signal durch die Leitung 66 übertragen wird, um das Ventil 27 zu schließen, wenn der Druck in der Steuerflüssigkeitsleitung 60 zwischen dem dritten Verdampfer 62 und dem zweiten Durchflußbegrenzer 61J auf einen bestimmten Pegel ansteigt.the primary evaporator 26 enables. A second throughflow opening is also formed which connects the first inlet opening 27c and the second outlet opening 27d and enables a smaller proportion of the deaeration gas to be vented through the control fluid line 60. To end the liquid filling, the flow openings are placed parallel to one another so that the e: * ste and the second inlet opening 27a or 27c are connected to one another. A pressure transmission line 66 with a small diameter has one end which is connected to the control fluid line 60 between the flow restrictors 63 and 64, preferably between the third evaporator 62 and the second flow restrictor 6k , while the other end is connected to the pneumatic actuator 67, which is mechanically connected to the ^ ler-Weger valve 27. The size of the first flow limiter 63 and the second flow limiter 6k is selected so that a pneumatic signal is transmitted through the line 66 to close the valve 27 when the pressure in the control fluid line 60 between the third evaporator 62 and the second flow limiter 6 1 J rises to a certain level.
Wenn der Behälter 10 der Fig. 3 und die Steuerschaltung 22I für die Flüssigkeitsverdampfung und Gasentlüftung sich in der umgedrehten Stellung mit dem Boden nach oben befinden, und mit einem Vorratsbehälter für verflüssigtes Gas in der zu Fig. 2 analogenWhen the container 10 of FIG. 3 and the control circuit 2 2 I for the liquid evaporation and gas venting are in the inverted position with the bottom upwards, and with a storage container for liquefied gas in the one analogous to FIG
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Weise verbunden sind, wird das Vier-Wege-Ventil 27 manuell auf die offene Stellung gestellt. Die Entlüftungsgase fließen von dem umgedrehten Behälter 10 durch sowohl den größeren wie auch den kleineren Entlüftungsgasschaltkreis an die Atmosphäre. Während dieses Füllbetriebes für verflüssigtes Gas ist der Widerstand für den Pluidumdurchfluß in dem kleineren Gasentlüftungsschaltkreis viel größer als der in dem größeren Schaltkreis, und zwar aufgrund des ersten und des zweiten Durchflußbegrenzers 63 bzw. 64, Entsprechend fließt das meiste des Entlüftungsgases durch den ersten Verdampfer 26. Während des nachfolgenden Gasversorgungsbetriebes fließt das gesamte verflüssigte Gas, das von dem aufrechten Behälter 10 abgegeben wird, durch den ersten Verdampfer 26.Way connected, the four-way valve 27 is opened manually the open position. The vent gases flow from the inverted container 10 through both the larger and the larger one smaller vent circuit to atmosphere. During this filling operation for liquefied gas, the resistance is for the fluid flow in the smaller gas vent circuit is much greater than that in the larger circuit due to the first and second flow restrictors 63 and 64, respectively, most of the vent gas flows through accordingly the first evaporator 26. During the subsequent gas supply operation, all of the liquefied gas flows from the upright container 10 is dispensed by the first evaporator 26.
Wenn der umgedrehte Behälter 10 der Fig. 3 mit verflüssigtem Gas gefüllt wird, beginnt dieses verflüssigte Gas durch sowohl den größeren als auch den kleineren Entlüftungsschaltkreis auszutreten. Wiederum wird das meiste der Flüssigkeit durch den größeren Schaltkreis einschließlich dem ersten Verdampfer 26 hindurchfließen, dort verdampft und schließlich an die Atmosphäre als ein warmes Gas abgegeben. Etwas von der überfließenden Flüssigkeit wird in die Steuerflüssigkeitsleitung 60 getragen. Verglichen mit dem vorher fließenden kalten Gas läßt der erste Durchflußbegrenzer 63 relativ mehr Fluidummasse als Flüssigkeit mit einem viel geringeren Druckabfall hindurch und liefert diese FlüssigkeitWhen the inverted container 10 of FIG. 3 with liquefied gas is filled, this liquefied gas begins to exit through both the larger and smaller vent circuitry. Again, most of the liquid will flow through the larger circuit including the first evaporator 26, evaporated there and finally released into the atmosphere as a warm gas. Some of the overflowing liquid is carried into the control fluid line 60. Compared with the previously flowing cold gas, the first flow restrictor 63 allows relatively more fluid mass than liquid with one much lower pressure drop and delivers this fluid
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zu dem dritten Verdampfer 62. Die Flüssigkeit wird darin schnell verdampft und aufgewärmt und erhöht ihr Volumen mehrere hundertmal. Plötzlich fließt ein viel größerers Volumen von Gas durch den zweiten Durchflußbegrenzer 64, der nunmehr der Hauptwiderstand in der Leitung 60 wird. Der Druck in dieser Leitung zwischen dem ersten und dem zweiten Durchflußbegrenzer 63 bzw. 64 steigt abrupt an, um den neuen Durchfluß von Einlaßflüssigkeit (anstatt von Einlaßgas) auszugleichen. Dieser Druckanstieg wird durch die Leitung 66 zum pneumatischen Betätiger 67 übertragen, · der das Vier-Wege-Entlüftungsventil 27 in eine geschlossenp Stellung bringt. Wenn dies auftritt, gleichen sich die Druckpegel im Vorrats- und im Abgabebehälter 10 bzw. 4 O sowie in 'len miteinander verbundenen Fluidumleitungen aus, mit Ausnahme des vorgenannten hydrostatischen Druckes, und die Flüssigkeitsfüilung hört auf.to the third evaporator 62. The liquid therein is rapidly evaporated and warmed up and increases in volume several hundred times. Suddenly a much larger volume of gas flows through the second flow restrictor 64, which is now the main resistance in the line 60 is. The pressure in this line between the first and second flow restrictors 63 and 64, respectively increases abruptly to compensate for the new flow of inlet liquid (rather than inlet gas). This pressure increase will transmitted through the line 66 to the pneumatic actuator 67, the four-way vent valve 27 in a closed position brings. When this occurs, the pressure levels in the supply and dispensing containers 10 and 40 and in 'len are equal to one another associated fluid diversions, with the exception of the aforementioned hydrostatic pressure, and the liquid filling stop.
Die Elemente der Steuerschaltung 24 für die Flüssigkeitsverdampfung und Gasentlüftung sind in ihrer Größe so ausgewählt, daß der notwendige Druckpegel zur Betätigung des pneumatischen Systems zum Schließen des Gasentlüftungsventils 27 leicht und zuverlässig innerhalb der zulässigen Druckgrenzen für die Behälter 10 und 40 erhalten wird. Weiterhin besitzen die Schaltkreiselemente vorzugsweise eine solche Größe, daß die Flüssigkeitsabfühlantwort ausreichend schnell ist, um eine Verschüttung von verflüssigtem Gas aus dem Entlüftungsventil 27 zu verhindern. Zum Beispiel ist derThe elements of the control circuit 24 for the liquid evaporation and gas vent are sized to provide the pressure level necessary to operate the pneumatic system to close the gas vent valve 27 easily and reliably within the permissible pressure limits for the containers 10 and 40 is obtained. Furthermore, the circuit elements are preferably sized so that the liquid sensing response is sufficient is fast to prevent liquefied gas spillage from vent valve 27. For example is the
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erste Durchflußbegrenzer 63 von vorzugsweise einer solchen Größe, daß, wenn das verflüssigte Gas die Steuerschaltung 24 für die Flüssigkeitsverdampfung und Gasentlüftung am Ende der Flüssigkeits· füllung erreicht, nur eine kleine Menge von Flüssigkeit durch den Begrenzer hindurchtritt und die Kapazität des dritten Verdampfers 62 nicht überschritten wird* Der zweite Durchflußbegrenzer 64 abstrommäßig vom Verdampfer 62 hat eine solche Größe, daß ein ausreichender Durchflußwiderstand der nunmehr verdampften Flüssigkeit entgegengesetzt wird, so daß der Gasdruckpegel zwischen den zwei Durchflußbegrenzern schnell auf den gewünschten Pegel ansteigt und ein zuverlässiges Signal erzeugt.first flow restrictor 63, preferably of such a size that, when the liquefied gas, the control circuit 24 for the Liquid evaporation and gas venting achieved at the end of the liquid filling, only a small amount of liquid through passes through the limiter and the capacity of the third evaporator 62 is not exceeded * The second flow limiter 64 downstream of the evaporator 62 is of such a size that a sufficient flow resistance of the now evaporated liquid is opposed so that the gas pressure level between the two flow restrictors quickly increases to the desired level increases and produces a reliable signal.
Die Vorteile der Erfindung wurden in einem Versuch demonstriert, bei dem ein Abgabebehälter für verflüssigten Sauerstoff und der Gasentlüftungsschaltkreis für alle Stellungen, der in Fig. 3 schematisch dargestellt ist, und der in den Zusammenbau-Zeichnungen der Fig* 5 bis 7 wiedergegeben ist,· in eine horizontale StellungThe advantages of the invention have been demonstrated in an experiment in which a dispensing container for liquefied oxygen and the Gas venting circuit for all positions, which is shown schematically in Fig. 3 and that in the assembly drawings of Figures 5 to 7 is shown · in a horizontal position
•f.• f.
gebracht worden ist. Der Behälter war mit einer Isolation, die aus alternierenden Schichten von Glasfaserpapier und Aluminium-Folie bestand, und die um das innere Gefäß als thermische Isolation gewickelt war, ausgestattet, wobei ungefähr I1J Schichtenhas been brought. The container was provided with an insulation, which consisted of alternating layers of fiberglass paper and aluminum foil, and which was wrapped around the inner vessel as thermal insulation, with approximately I 1 J layers
insgesamtall in all
mit einer Dicke von/ungefähr 9,5 mm benutzt wurden. Der Isolationsraum war auch mit einem Moiekular-Sieb-Zeolit-Adsorber und einem wasserstoffselektiven Getter-Material ausgestattet und auf einen absoluten Druck von weniger als 10"·^ mni Hg. evakuiert.with a thickness of / about 9.5 mm were used. The isolation room was also with a molecular sieve zeolite adsorber and equipped with a hydrogen-selective getter material and evacuated to an absolute pressure of less than 10 "· ^ mni Hg.
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Die thermische Leitfähigkeit der Isolierung bei diesem Druck betrug ungefähr 0,04 cal/Std./m/°C (2,5 x 1O~5 Btu/hr.xft.x°P). Der Säuerstoffgasdruck innerhalb des Behälters und das Behältergewicht wurden jeweils in Abhängigkeit von der Zeit aufgezeichnet und die Ergebnisse in Fig. 4 dargestellt. Der Behälter enthielt ungefähr 1,5 kg Sauerstoff, wenn er voll war, sein GesamtgewichtThe thermal conductivity of the insulation at this pressure was approximately 0.04 cal / hr / m / ° C (2.5 x 10 ~ 5 Btu / hr. X ft. X ° P). The oxygen gas pressure inside the container and the container weight were recorded as a function of time, and the results were shown in FIG. The container contained approximately 1.5 kg of oxygen when full, its total weight
's's
betrug ungefähr 7,1 kg. Der zweite Verdampfer 35 (im wesentlichen die gesamte Länge der Leitung 31J für niedrigen Entlastungsdruck) umfaßte ungefähr ein 6l cm langes Rohr aus Aluminium mit einem Außendurchmesser von ungefähr 6,35 mm und einer Wandstärke von 0,81 mm. Das zweite Entlastungsventil 36 für niedrigen Druck war auf 11,36 kg/cm Überdruck eingestellt, das Durchflußbenchtänkungselement 36a bestand aus einer porösen Scheibe von 2,5 mm dickem gesintertem rostfreiem Stahl mit einer Porosität von 2"% und einer durchschnittlichen Porengröße von 7 bis 10 χ 10~^mm. Ein sehr ähnliches und erfolgreich angewendetes Begrenzungselement 36a besaß die folgenden Durchflußeigenschaften und ist im HAndel erhältlich als "Pressure Snubber/Number 0014-8CIl" von der Pacific Sintered Metals Company, Gardena, California.was approximately 7.1 kg. The second evaporator 35 (substantially the entire length of line 3 1 J for low relief pressure) comprised approximately a six and a half inch long tube of aluminum with an outside diameter of approximately 6.35 mm and a wall thickness of 0.81 mm. The second relief valve 36 for low pressure was adjusted to 1 1.36 kg / cm pressure, the Durchflußbenchtänkungselement 36a consisted of a porous disc of 2.5 mm thick sintered stainless steel with a porosity of 2 '% and an average pore size of 7 to A very similar and successfully used restrictor 36a had the following flow properties and is commercially available as "Pressure Snubber / Number 0014-8CIl" from Pacific Sintered Metals Company, Gardena, California.
Durchfluß-Eigenschaften Durchfluß-RateFlow Characteristics Flow Rate
Überdruck in kg/cm2 l/Min.(O_-Gas)Overpressure in kg / cm 2 l / min. (O_ gas)
Aufstrom AbstromUpstream Downstream
0,35 0,00350.35 0.0035
0,7 0,00380.7 0.0038
1,05 0,00441.05 0.0044
1,4 . 0,00501.4. 0.0050
δ'09840/0350δ'09840 / 0350
- 3β -- 3β -
Der erste Verdampfer 26 wurde aus einem Aluminiumrohr von 6,35 mm (0,25 inch) äußeren Durchmessers und O,8l mm Wanddicke hergestellt, so daß die Wärmeübertragungskapazität des zweiten Verdampfers ungefähr das 0,12-fache der Kapazität des ersten Verdampfers (basierend auf Vergleich der äußeren Oberflächen) be-The first evaporator 26 was made from aluminum tube 6.35 mm (0.25 inch) outer diameter and 0.81 mm wall thickness, so that the heat transfer capacity of the second evaporator is approximately 0.12 times the capacity of the first evaporator (based on comparison of the outer surfaces)
trug. Das Hochdruckentlastungsventil 32 wurde auf 4,71 kg/cm" überdruck eingestellt« Jedoch ist vorzuziehen, einen weiteren Bereich von Druckeinstellungen zwischen dem ersten und dem zweiten Entlastungsventil 32 bzw» 36 aufrechtzuerhalten, wobei typi-wore. The high pressure relief valve 32 was set to 4.71 kg / cm " overpressure set «However, it is preferable to have a wider range of pressure settings between the first and the second To maintain relief valve 32 or »36, whereby typically
2 22 2
sehe Einstellungen 4,78 kg/cm und bzw. 3,66 kg/cm überdrucksee settings 4.78 kg / cm and 3.66 kg / cm overpressure
Mit Bezug insbesondere zu Fig. 4 ist zu sagen, daß ungefähr 1 Stunde benötigt wurde, damit nach dem Pullen der Behältercruck ^Ur den horizontal ausgerichteten Behälter die Einstellung von 4,36With reference in particular to FIG. 4, it should be said that it took about 1 hour for the container pressure to be pulled after the container had been pulled the horizontally aligned container the setting of 4.36
kg/cm für das zweite Entlastungsventil 36 für niedrigen Druck erreicht wurde, wie durch die vertikal gestrichelte Linie (a) dargestellt ist. Während dieser anfänglichen Periode gab es natürlich keinen Verlust von gespeichertem Sauerstoff, so daß das Gesamtgewicht, das in der unteren Kurve dargestellt ist, konstant blieb. Während der nachfolgenden 1 1/2 Stunden ergab sich ein durchschnittlicher Sauerstoffverlust durch Kochen von 1,52 Liter Sauerstoff pro Minute, der durch dieses Ventil austrat, wobei sich der Behälterdruck auf 4,71 kg/cm , der Einstellung des ersten Entlastungsventils 32 für hohen Druck, erhöhte. Das Ventilkg / cm has been reached for the second low pressure relief valve 36 as shown by the vertical dashed line (a). During this initial period there was of course no loss of stored oxygen so the total weight shown in the lower curve remained constant. During the subsequent 1 1/2 hours resulted in an average loss of oxygen by boiling of 1.52 liters of oxygen per minute, the leaked through this valve, wherein the tank pressure to 4.71 kg / cm, the setting of the first relief valve 32 for high Pressure, increased. The valve
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öffnete sich, wie durch die vertikal gestrichelte Linie (b) dargestellt ist und beide Entlastungsventile waren nunmehr für die folgende Stunde offen und der durchschnittliche Säuerstoff-Verdampfungsverlust durch diese Ventile betrug 6,84 Liter Sauerstoff pro Minute, Nach einer Gesamtzeit von 210 Minuten, siehe vertikal gestrichelte Linie (c), war das zweite Ende 22 der Leitung 21 für die Flüssigkeitsentnahme und die Gasentlüftung nicat mehr in flüssigem Sauerstoff eingetaucht» Nach einer Zeit von insgesamt. 254 Minuten, siehe vertikal gestrichelte Linie (d), v;ar die Sauerstoff-Verkochrate gleich der normalen Verdampfungsrate bei einem Überdruck von 4,36 kg/cm für den Behälter in vertikaler aufrechter Stellung.opened as shown by the vertical dashed line (b) is and both relief valves were now open for the following hour and the average oxygen evaporation loss through these valves was 6.84 liters of oxygen per minute, after a total time of 210 minutes, see vertical dashed line (c), the second end 22 of the line 21 for liquid extraction and gas venting was nicat more immersed in liquid oxygen »After a period of total. 254 minutes, see vertical dashed line (d), v; ar the oxygen boiling rate equal to the normal evaporation rate at an overpressure of 4.36 kg / cm for the container in vertical upright position.
Zu Keiner Zeit wurde während dieses Testes flüssiger Sauerstoff abgegeben. Die Gesamtverkochung von Gas erreichte den Wert von 0,82 kg. 0_; somit war ein Verlust von ungefähr 54# eingetreten, jedoch verblieben 7 kg 0„ in dem Behälter. Die verbleibende Menge von Flüssigkeit entspricht der Atmungs-Atmosphäre von 1. Stunde Dauer bei dem verhältnismäßig hohen Bedarf von 7 1 Sauerstoff pro Minute für einen Patienten mit Lungen- oder Herzbeschwerden. Diese Menge entspricht ungefähr der maximalen Rate, mit der Sauerstoff gemäß dem US-Patent 3,199,303 geliefert werden könnte.At no time was liquid oxygen exposed during this test submitted. The total boiling of gas reached the value of 0.82 kg. 0_; thus a loss of about 54 # had occurred, however, 7 kg of 0 “remained in the container. The remaining amount of liquid corresponds to the respiratory atmosphere of 1 hour duration with the relatively high requirement of 7 liters of oxygen per minute for a patient with lung or heart problems. This amount roughly corresponds to the maximum rate at which oxygen can according to U.S. Patent 3,199,303.
Die vorgenannten Ergebnisse zeigen, daß mit dem erfindungsgemäßen Gasentlastungskreis für alle Stellungen der Abgabebehälter fürThe above results show that with the gas relief circuit according to the invention for all positions of the dispensing container for
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verflüssigtes Gas selbst dann betriebsfähig bleibt, wenn er für eine längere Zeitperiode horizontal angeordnet ist. Es wurde gezeigt, daß der Gasentlastungsschaltkreis für alle Stellungen die Fähigkeit besitzt, die Abgabe von verflüssigtem Gas zu verhindern, ohne daß die gesamte Größe der Anordnung für die Flüssigkeitsspeicherung, Verdampfung und Gasentlüftungssteuerung durch diesen zusätzlichen Gasentlüftungsschaltkreis für alle Stellungen vergrößert würde.liquefied gas remains operational even if it is placed horizontally for an extended period of time. It was shown, that the gas relief circuit has the ability for all positions to prevent the release of liquefied gas, without sacrificing the overall size of the arrangement for liquid storage, evaporation and gas venting control this additional gas vent circuit would be enlarged for all positions.
In der folgenden Tabelle I sind die wesentlichen Größen der Anordnung angegeben, die aus einem Behälter für die Speicherung und Abgabe von flüssigem Sauerstoff, aus dem Schaltkreis für die Verdampfung und für die Gasentlüftungssteuerung, sowie aus dem vorher beschriebenen Steuerschaltkreis für die Gasentlüflung, der in allen Stellungen wirksam ist, besteht.In the following table I are the essential sizes of the arrangement specified, consisting of a container for the storage and delivery of liquid oxygen, from the circuit for the Evaporation and for gas vent control, as well as from the previously described control circuit for gas venting, which is effective in all positions.
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Merkmalcharacteristic
Datendata
Abgabebehälter 10:Dispensing container 10:
Inhalt: flüssiger Sauerstoff Inhalt: equivalentes Sauerstoffgas innerer Durchmesser WanddickeContents: liquid oxygen Contents: equivalent oxygen gas inner diameter wall thickness
Höheheight
Gesamtanordnung:Overall arrangement:
Höheheight
Breitebroad
Tiefe·Depth·
Sauerstoffgas-Entnahmeraten (durch Ventil 31):Oxygen gas withdrawal rates (through valve 31):
normale Verdampfungsratenormal evaporation rate
Leitung zur Gasentlüftung und Plüssigkeitsfüllung innerer Durchmesser äußerer DurchmesserLine for gas venting and liquid filling inner diameter outer diameter
Leitung 21 für Plüssigkeitsentnahme und Gasentlüftung
innerer Durchmesser äußerer DurchmesserLine 21 for fluid extraction and gas venting
inner diameter outer diameter
Erster Verdampfer innerer Durchmesser äußerer Durchmesser LängeFirst evaporator inner diameter outer diameter length
Zweiter Verdampfer innerer Durchmesser äußerer Durchmesser LängeSecond evaporator inner diameter outer diameter length
Erste Düse 63
DurchmesserFirst nozzle 63
diameter
Zweite Düse 64
DurchmesserSecond nozzle 64
diameter
1,2,3,4,5,6,7 1/Min. 0,15 kg O„/Tag1,2,3,4,5,6,7 1 / min. 0.15 kg O "/ day
2,9 mm 3,2 mm2.9 mm 3.2 mm
4,25 mm 4,76 mm4.25mm 4.76mm
4,7 mm 6,3 mm .4,9 bis 5,5 m4.7 mm 6.3 mm. 4.9 to 5.5 m
4,7 mm 6,3 mm 6l cm4.7mm 6.3mm 6l cm
0,4 mm 0,66 mm0.4mm 0.66mm
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Fortsetzung Tabelle I Merkmal Table I feature continued
DaterDater
Erste. Düse 63 DurchmesserFirst. Nozzle 63 diameter
Zweite Düse 64 DurchmesserSecond nozzle 64 diameter
Zweites Entlastungsventil EinstellüberdruckSecond relief valve set overpressure
Erstes Entlastungsventil EinstellüberdruckFirst relief valve set overpressure
Durchbruchscheibe EinstellüberdruckBreakthrough disk setting overpressure
maximale Entlüftungsrate für zweites Überlastungsventil/ normale Verdampfungsratemaximum venting rate for second overload valve / normal evaporation rate
Hitzeübertragungskapazität von zweitem Verdampfer zu erstem VerdampferHeat transfer capacity from second evaporator to first evaporator
17,5 1/8,517.5 1 / 8.5
Wärmeübertragungskapazität desHeat transfer capacity of the
zweiten Verdampfers zur Verdampfung und Aufwärmung des flüssigen Sauerstoffs:second vaporizer for vaporizing and heating up the liquid oxygen:
Durch-flußrate von flüssigem Sauerstoff/ maximale Entlüftungsrate für zweitösLiquid oxygen flow rate / maximum venting rate for two oars
Entlastungsventil * 1,15Relief valve * 1.15
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- 13 -- 13 -
In den Zusammenbauzeichnungen der Fig. 5 bis 7 wurden die gleichen Bezugszahlen für die Elemente verwendet, die den entsprechenden Elementen der schematischen Zeichnung der Fig. 3 entsprechen, und das System arbeitet in der schon beschriebenen Weise. Die gesamte Funktionalanordnung befindet sich innerhalb eines Tragegehäuses 70» Ebenso sichert die Phasentrennungsanordnung 71, daß irgendwelche mitgerissene Flüssigkeit, die unabsichtlich durch das Ventil 27 während einer Füllung abgegeben wurde, nicht außerhalb des Tragegehäuses 70 versprüht wird. Diese Flüssigkeit wird von dem Hochgeschwindigkeitsdampf getrennt und fällt harmlos auf den Boden der Umhüllung.In the assembly drawings of FIGS. 5 through 7, the same have been made Reference numbers are used for the elements which correspond to the corresponding elements in the schematic drawing of FIG. 3, and the system works in the manner already described. The entire functional arrangement is within of a carrying case 70 »The phase separation arrangement also secures 71 that any entrained liquid accidentally discharged through valve 27 during a fill does not is sprayed outside of the carrying case 70. This liquid is separated from the high-speed steam and falls harmlessly on the bottom of the envelope.
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Claims (1)
Ib.) eine erste Druokentlastungsslnricbtiang zwischen dem. er-Apparatus for carrying out the method according to claim 1, having a storage and supply system for liquefied gas, including a thermally insulated storage and dispensing container for liquefied gas, which has an upper and a lower end and is reversible between an upright dispensing position and an inverted filling position with conduit means for gas venting and liquid filling with a first end which opens into the container at its upper end, and with a second end which lies outside the container at its upper end, with conduit means for liquid extraction and gas venting, with a first End opening inside the container at its lower end and having a second end outside the container at its upper end with a reversible control circuit for liquid evaporation and gas venting external to the container and on one first inlet end with the second n end of the line means for the liquid extraction and the gas venting is connected and comprises a first vaporizer, with gas flow control devices between the first vaporizer and with the other end of the circuit for the gas discharge, characterized by a gas relief circuit for 'the container, which in all positions is effective, and the
Ib.) A first Druokentlastungssinricbtiang between the. he-
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
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