DE2929709A1 - Vorrichtung zum unterkuehlen von unter druck stehenden, tiefsiedenden verfluessigten gasen - Google Patents

Vorrichtung zum unterkuehlen von unter druck stehenden, tiefsiedenden verfluessigten gasen

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Description

MESSER GRIESHEIM GMBH MG 1191
Kennwort: Flüssiggas-Unterkühlung EM 904
Erfinder: G.von Hoesslin Ordner: A
Vorrichtung zjum Unterkühlen von unter Druck stehenden, tiefsiedenden verflüssigten Gasen
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Unterkühlen von unter Druck stehenden, tiefsiedenden verflüssigten Gasen, die einem Dosierorgan zugeleitet werden sollen.
Tiefsiedende verflüssigte Gase können nur durch besondeis gute Isolation der Speicherbehälter und der Rohrleitungen flüssig gehalten werden. Schon die geringste Wärmeeinstrahlung oder Reibungswärme kann je nach Siedezustand zu einer Teilverdampfung führen. Die Siedebläschen sammeln sich außer im Kopfraum des Spexcherbehälters z.B. auch in senkrechten Rohrkrümmern. Diese sogenannten Gaspolster in der Versorgungsleitung führen zu Störungen an der Entnahmestelle, wenn eine reproduzierbare Dosierung des verflüssigten Gases gefordert wird. Es ist leicht einzusehen, daß durch eine gleichgroße öffnung in glei-
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chen Zeitintervallen wegen des Dichteunterschiedes zwischen Gas und Flüssigkeit unterschiedliche Mengen strömen. Um nun zuverlässig reine Flüssigkeit vor dem Dosierorgan anstehen zu haben, muß man das verflüssigte Gas gegenüber seinem jeweiligen Siedezustand unterkühlen. Bei höher siedenden Kühlmitteln, wie z.B. Kohlendioxid oder fluorierten Kohlenwasserstoffen, läßt sich eine Unterkühlung verhältnismäßig einfach bewerkstelligen. Hierzu wird das flüssige Kühlmittel im Lagertank mittels eines elektrischen Kühlaggregates so weit unterkühlt, daß bei der Umwälzung in einem Ringleitungssystem durch Wärmeeinstrahlüng und Reibungsverluste keine Teilverdampfung auftritt.
Bei tiefsiedenden verflüssigten Gasen,wie z.B. Stickstoff, ist diese Methode zur Unterkühlung nicht mehr wirtschaftlich. Die Versorgungsleitungen werden daher auch nur als Stichleitungen mit einer besonders guten Isolation, z.B. Supervakuum-Isolation ausgelegt. Trotzdem läßt sich das Auftreten von Gasblasen dadurch nicht ganz vermeiden, wenn nämlich der Speicherdruck des Gases bereits dem Siededruck entspricht.
Der Speicherdruck beträgt gewöhnlich einige bar und kann bis zu 20 bar betragen. Der Durchtritt durch das Dosierorgan ist mit einer mehr oder weniger starken Druckentspannung verbunden. Insbesondere bei hohen Druckabsenkungen treten hierbei beträchtliche Entspannungsverluste durch Verdampfung auf, die 30 Gew% und mehr betragen können, sofern das unter Druck stehende, tiefsiedende verflüssigte Gas sich im Siedezustand befindet. Während die durch Reibung und Wärmeeinfall entstehenden Gasblasen durch Phasenseparatoren entfernt werden können,wie sie z.B.
aus der US-PS 3 858 4Q4 bekannt sind, lassen sich- die
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Entspannungsverluste nur durch eine Unterkühlung des unter Druck stehenden, tiefsiedenden verflüssigten Gases vermeiden. Durch eine Unterkühlung wird selbstverständlich auch das Auftreten von Gasblasen durch Wärmeeinfall und Reibung vermieden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der auf einfache Weise eine genügende Unterkühlung eines unter Druck stehenden, tiefsiedenden verflüssigten Gases bewerkstelligt werden kann.
Es wurde nun eine derartige Vorrichtung gefunden, bestehend aus einem von dem zu unterkühlenden Gas durchströmten Wärmeaustauscher, welcher in einem isolierten Behälter angeordnet ist, dessen Kopfraum mit einem Gasauslaßventil versehen ist, bei der erfindungsgemäß der /iärmeaustauscher als Kühlschlange ausgebildet ist, an die ein schwimmerbetätigtes Hebelventil angeschlossen ist, welches im isolierten Behälter ein die Kühlschlange umgebendes Bad aus verflüssigtem Gas aufrechterhält, dessen Druck mittels des Gasauslaßventiles gegenüber dem Druck des zu unterkühlenden Gases reduziert ist.
Da sich das Bad aus verflüssigtem Gas im Siedezustand 5 befindet, sein Druck aber gegenüber dem Druck des zu unterkühlenden Gases reduziert ist, liegt seine Siedetemperatur unter der Siedetemperatur des zu unterkühlenden Gases. Durch das Bad aus verflüssigtem Gas wird daher das unter Druck stehende tiefsiedende verflüssigte Gas in der Kühlschlange unterkühlt, bereits aufgetretene Gasblasen werden wieder verflüssigt· Je niedriger der Druck des Bades aus verflüssigtem Gas ist, um so niedriger ist auch seine Siedetemperatur und um so wirkungsvoller ist die Unterkühlung des unter Druck stehenden tiefsiedenden verflüssigten Gases in der Kühlschlange.
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Es wird daher bevorzugt, das Bad aus verflüssigtem Gas unter atmosphärischem Druck zu halten, was auf einfache Weise geschehen kann, indem das Gasauslaßventil im Kopfraum des isolierten Behälters als Rückschlagventil ausgebildet wird. Soll das Bad aus verflüssigtem Gas dagegen unter einem geringen Überdruck stehen, kann das Gasauslaßventil als federbeiastetes Rückschlagventil ausgebildet werden.
Vorzugsweise wird das schwimmerbetätxgte Hebelventil an das Ende der Kühlschlange angeschlossen, damit das tiefsiedende verflüssigte Gas möglichst ruhig ausströmt und die Turbulenz gering bleibt- Der Anschluß kann jedoch auch an andere Stellen der Kühlschlange erfolgen. Es ist ferner vorteilhaft, wenn die erfxndungsgemäße Vorrichtung unmittelbar vor dem betreffenden Dosierorgan angeordnet wird, damit eine Wiedererwärmung des unterkühlten Gases in dem Leitungsstück vor dem Dosiergas vermieden wird.
Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im Schnitt.
Die Vorrichtung besteht aus einem mit einem Deckel 2 verschlossenen isolierten Behälter 1, in dessen Innerem erfindungsgemäß eine Kühlschlange 3 angeordnet ist, die zur Unterkühlung des unter Druck stehenden, tiefsiedenden verflüssigten Gases dient.
Das zu unterkühlende Gas tritt, teilweise verdampft, im Siedezustand mit einem Druck von 20 bar und eine zugehörige Temperatur von 115K durch die isolierte Leitung in den isolierten Behälter 1 ein, durchströmt die Kühlschlange 3 und verläßt den isolierten Behälter 1 wieder durch die isolierte Leitung 5, an welche ein Dosierventil 6
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angeschlossen ist. Die Leitung 5 wird dabei so kurz wie.. möglich ausgeführt, um eine Wiedererwärmung des tiefgekühlten Gases so weit wie möglich zu vermeiden. Die Strömungsrxchtung ist durch Pfeile 7 und 8 angegeben.
Am Ende der Kühlschlange 3 ist ein Hebelventil 9 ange~ schlossen, welches durch einen Schwimmer 10 mit Kette 11 betätigt wird. Durch das Hebelventil 9 wird aus der Kühlschlange 3 unter Druck stehendes tiefsiedendes verflüssigtes Gas abgezogen und in das Innere des Behälters entspannt. Hierbei verdampft es zum Teil. Der verdampfte Teil entweicht durch das im Deckel 2 angekrachte Rückschlagventil 12. Die Entspannung erfolgt auf ntmosphärischen Druck, der Deckel 2 und das Rückschlagventil 12 dienen also lediglich dazu, das Eindringen von Luftfeuchtigkeit zu verhindern.
Der nichtverdampfte Teil des durch das Hebelventil 2 abgezogenen flüssigen Gases bildet ein die Kühlschlange 3 umgebendes Bad 13 aus verflüssigtem Gaj mit einer dem atmosphärischen Druck entsprechenden Siedetemperatur von 77 K. Das Niveau 14 des Bades 13 wird durch Schwimmer 10 und Hebelventil 9 konstant gehalten.
Das die Kühlschlange 3 umgebende Bad 13 aus verflüssigtem oas unter atmosphärischem Druck dient als Kühlmedium für das unter Druck stehende tiefsiedende verflüssigte Gas in der Kühlschlange 3. Dieses wird, bei genügend dimensionierter Auslegung der Kühlschlange 3, bis auf die Temperatur des Bades 13, also 77 K, abgekühlt. Somit hat es vor dem Dosierventil 6 einen so hohen Kälteinhalt, daß es als reine Flüssigkeit vorliegt, die sich reproduzierbar dosieren läßt. Die Entspannungsverluste sind denkbar gering. Die Kälteenergie wird dem Bad 13 aus verflüssigtem Gas entnommen, indem es teilweise verdampft und über
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das Rückschlagventil 12 irreversibel ins Freie abströmt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet demnach völlig unabhängig von Fremdenergie.
Ba/Hi Ffm., 18.06.1979
030067/0238
Zusammenfassung
Bei der Dosierung unter Druck stehender, tiefsiedender verflüssigter Gase kommt es vor und im Dosierorgan durch Reibungswärme zu einer Teilverdampfung, sofern die Siedetemperatur erreicht wird. Die Dosierung wird dadurch unregelmäßig. Dies kann durch eine genügende Unterkühlung des zu dosierenden Gases vermieden werden.
Zu diesem Zweck wird das zu unterkühlende Gas durch eine Kühlschlange (3) geführt, die in einem isolierten Behälter (1) angeordnet ist. An das Ende der Kühlschlange ist ein schwimmerbetätigtes Hebelventil (9) angeschlossen, welches verflüssigtes Gas aus der Kühlschlange austreten läßt, so daß ein Flüssigkeitsbad (13) unter atmosphärischem Druck die Kühlschlange umgibt. Dieses Flüssigkeitsbad besitzt im Siedezustand eine Siedetemperatur, die tief genug ist, um das unter Druck stehende verflüssigte Gas in der Kühlschlange genügend zu unterkühlen. Das unterkühlte Gas durchströmt dann ohne Teilverdampfung das Dosierorgan (6).
Ba/Hi
Pfm., 18.06.1979
MG 1191
030067/0238

Claims (4)

  1. 2929703
    Patentansprüche
    M.)Vorrichtung zum Unterkühlen von unter Druck stehenden, tiefsiedenden verflüssigten Gasen, bestehend aus einem von dem zu unterkühlenden Gas durchströmten Wärmeaustauscher, welcher in einem isolierten Behälter angeordnet ist, dessen Kopfraum mit einem Gasauslaßventil versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeaustauscher als Kühlschlange (3) ausgebildet ist, an die ein schwimmerbetätigtes Hebelventil (9) angeschlossen ist, welches im isolierten Behälter (1) ein die Kühlschlange umgebendes Bad (13) aus verflüssigtem Gas aufrechterhält, dessen Druck mittels des Gasauslaßventils (12) gegenüber dem Druck des zu unterkühlenden Gases reduziert ist.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasauslaßventil als Rückschlagventil ausgebildet ist, welches das Bad aus verflüssigtem Gas unter atmosphärischen! Druck hält.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Hebelventil an das Ende der Kühlschlange angeschlossen ist.
  4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie unmittelbar vor einem Dosierorgan für das tiefsiedende verflüssigte Gas angeordnet ist.
    Ba/Hi
    Ffm.,
    MG 1191
    Ffm., 18.06.1979
    030067/0238 ORIGINAL INSPECTCD
DE19792929709 1979-07-21 1979-07-21 Vorrichtung zum unterkuehlen von unter druck stehenden, tiefsiedenden verfluessigten gasen Granted DE2929709A1 (de)

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