DE300711C

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Publication number: DE300711C
Application number: DENDAT300711D
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Description

in BERLIN.

Die verhältnismäßig großen Rauminhalte der Luftschiffe und deren erforderliche schnelle Betriebsbereitschaft bedingen, daß der für die jeweiligen Füllungen benötigte Wasserstoff in · den Luftschiffhäfen in entsprechend großen Mengen aufgespeichert vorhanden ist. Diese Aufspeicherung geschieht nun. teilweise in verdichtetem Zustande in .Hochdruckbehältern und teilweise in nicht verdichtetem Zustande

ίο in gewöhnlichen Niederdruckbehältern.

Der verdichtete Wasserstoff ist aber für die Luftschiffahrt ■· hochwertiger als der. nicht verdichtete, weil bei der Verdichtung und der darauf folgenden Abkühlung der in dem Gase enthaltene Wasserdampf verflüssigt und ausgeschieden wird, was eine entsprechende Ver- ; ringerung des spezifischen Gewichtes und eine Vergrößerung des Auftriebes zur Folge hat. Die Menge des in dem Gase enthaltenen Wasserdampfes ist allein abhängig von der Temperatur. So beträgt z. B. bei 15⁹C das Gewicht des in 1 cbm Wasserstoff im Zustande der Sättigung enthaltenen Wassei> dampfes 0,0137 kg· Wird nun das Gas auf 100 Atmosphären verdichtet ■ und wieder avjf 15° C zurückgekühlt, so werden 99 Prozent des

, Wasserdampfes oder 0,127 ^x °>99 ⁼ 0.0!257S kg ausgeschieden. Dies bedeutet bei einemZeppelinluftschiff von 40 000 cbm Inhalt einen Auftriebsgewinn von. 40 000 X 0,012573 = etwa 503 kg. Ein weiterer Vorteil dieses Verfahrens.-besteht : darin, daß der Niederschlag auf d^;e .Gashüllen in höheren kalten Luftregionen fortfällt, Welcher ja, soweit er bei . der Erwärmung nicht wieder verdampft, bei Nachfüllungen als Ballast mit übernommen wird und bei den folgenden Abkühlungen durch neue Niederschläge sich mehr und mehr vergrößert und vervielfacht. ■...'.

Diesen Vorteilen stehen aber auch Nachteile gegenüber, das sind einmal die hohen Verdichtungskosten, die reichlich die Hälfte der Gestehungskosten des Gases ausmachen und dann die wesentlich höheren Anlagekosten der Hochdruckspeicherbehälter.

Vorliegende Erfindung bezweckt nun, die vorerwähnten Vorteile des verdichteten Gases einerseits sowie die des freien unter Atmosphärendruck stehenden andererseits zu vereinigen, ohne hierbei die geschilderten Nachteile in Kauf nehmen zu müssen. Erreicht¹ wird dies im Sinne vorliegender Erfindung dadurch, daß das. gereinigte Wasserstoffgas, bevor es in dem Niederdruckbehälter aufgespeichert wird, auf einen mäßig hohen Druck verdichtet, hierauf auf die Anfangstemperatur abgekühlt und mittels gutwirkender Entwässerungsvorrichtungen entwässert wird. Die Ausscheidung des Wassers steigt mit der j Höhe der angewandten Verdichtungsdrucke.

Nimmt man an, daß das verdichtete Gas auf die: Außentemperatur abgekühlt wird, und : bedenkt ■ ferner.;, daß sich der Wasserdampf im Wasserstoffgase .wegen der stetigen Abkühlung von der Erzeugungstemperatur auf die Außentemperatur in gesättigtem Zustande befindet, so folgt beispielsweise, daß bei einem Druck von 5 Atmosphären ⁴/₅ der._s Dampf-

menge verflüssigt, bei io Atmosphären ⁹/₁₀, bei 20 Atmosphären ¹⁹/2o usw. Wählt man also einen Druck von io Atmosphären, so würden hierbei 90 Prozent der Dampfmenge ausgeschieden werden, gegenüber 99 Prozent bei einem Druck von 100 Atmosphären und 99,5 Prozent bei einem Druck von 200 Atmosphären. Die Wirkung der Dampfausscheidung ist also bei dem niedigeren Drucke praktisch der gleiche wie bei den hohen Drucken; die Verdichtungskosten sind aber schon wesentlich, verschieden. Um die Kosten auf das Geringste zu beschränken, soll gemäß vorliegender Erfindung das verdichtete Gas, nachdem es durch einen Dampfentwässerer gegangen ist, wieder nach der anderen Kolbenseite des Verdichters geleitet werden, wo es Arbeit leistend sich wieder auf den Außendruck bzw. Behälterdruck ausdehnt. Auf diese Weise wird der größte Teil der bei der Verdichtung aufgewendeten Kraft wieder zurückgewonnen, und der Verlust besteht nur in der Reibungsarbeit der Vorrichtung und dem Unterschied zwischen der aufgewendeten Verdichtungs- und der zurückgewonnenen Ausdehnungsarbeit. Diese letzteren Arbeitsver-. luste, welche im wesentlichen bedingt sind durch die Volumenverringerung infolge des Ausscheidens des Wasserdampfes und durch die Abkühlung, können zum weitaus größten Teile noch vermieden werden, indem die durch die Verdichtung erhitzten Gase vor der Wasserkühlung durch einen röhrenartig ausgebildeten Wärmeausgleichapparat geleitet werden, durch welchen andererseits im Gegenstrom hierzu die den Entwässerer verlassenden trockenen Gase vorbeigefühlt werden, wodurch die Expansions-Anfangstemperatur nahezu auf die Verdichtungs-Endtemperatur gebracht werden kann. Auf diese Weise geht nur ein geringer Teil der Verdichtungswärme durch - die erforderliche Nachkühlung des Gases der Arbeitsleistung verloren. Um zu verhindern, daß sich das trockene Gas, welches zu seiner Aufspeicherung in einen Gasbehälter geleitet wird, · nicht wieder mit Wasserdampf anreichert, muß das Wasser im Gasbehälter mit einer Schicht öl, Glyzerin oder einer ähnlichen schwer verdunstenden Flüssigkeit bedeckt sein, oder es muß statt Wasser eine andere Füllflüssigkeit benutzt werden.

Auch, die neuerdings in Aufnahme kommenden sogenannten wasserlosen oder tröckenen Behälter sind für die Aufspeicherung des nach dem Verfahren der Erfindung getrockneten Wafferstoffs geeignet. Diese Behälter dienen Zur Aufspeicherung von Gas unter atmosphärischem Druck, und wie aus ihrer Bezeichnung schon hervorgeht, enthalten sie kein Wasser; sie bestehen aus zylindrischen oder prismatischen Becken, in denen ein kolbenartiger Behälterdeckel, der sich je nach dem. Gasgehalt des Behälters an dessen Innenwand auf und ab bewegt, gasdicht geführt ist. Zur Abdichtung des Deckels gegen die Behälterwand dient ein dickflüssiges Schmiermittel, z. B. Schmieröl oder Teer.

Dieser gleiche Grundsatz, Trocknung des Gases durch Verdichter, Abkühlung und Ent-Wässerung vor Einführung in den Vorratsbehälter, läßt sich auch zweckmäßig bei- Aufspeicherung des Gases in Hochdruckbehältern anwenden, indem das Gas nicht unmittelbar vom Verdichter zum Behälter hin _Λvon einer Atmosphäre ansteigend auf den Höchstdruck verdichtet wird, sondern in dem Dampfentwässerer erst auf einen bestimmten Mindestdruck, z. B. auf 10 oder 20 Atmosphären, gebracht wird und nun, nach erfolgter Kühlung und Entwässerung, in den Hochdruckbehälter hineinexpandiert, bis in diesem schließlich dieser Mindestdruck erreicht ist. Das weitere Gas geht dann vom Dampfentwässerer über die Mittel· oder Hochdruckstufe des Verdichters nach dem Hochdruckbehälter. Nach vorhergehendem werden also bereits je nach Druck 90 bis 95 Prozent des Wasserdampfes in dem Entwässerer ausgeschieden und ε omit vermieden, daß Wasser in tropfbar flüssiger Form überhaupt in den Hochdruckbehälter gelangt. Hierdurch wird ein Rosten der inneren Behälterwandungen vollkommen verhindert und die Anwendung sogenannter Rostschutzmittel überflüssig. Dies ist um so wichtiger, als das Einbringen der letzteren, namentlich bei kleineren Behältern, große praktische Schwierigkeiten macht und die Wirkung der Schutzmittel wegen der geringen Haltbarkeit derselben doch sehr unvollkommen ist. Zwar wird eine teilweiseTrocknung des Gases bei Hochdruckbehältern bereits erreicht und ausgeführt, indem letztere mit Entwässerungsventilen versehen werden und das Wasser nach der Kompression hierdurch entfernt wird; es kann jedoch hierbei nur der größte Teil des im unteren Räume des Behälters angesammelten Wassers entfernt werden, dagegen bleiben die geringeren, aber die Zerstörung des . Behältermantels eigentlich verursachenden und diesem in Tropfenform anhaftenden Wassermassen im Behälter. _ Dieser Übelstand vergrößert sich im Laufe der Zeit, da die sich bildende poröse, schwammige und wasseraufnehmende Rostschicht immer größere Wassermassen aufzuspeichern und zu halten vermag. Durch die nachträgliche Entwässerung der Hochdruckbehälter kann also die Zerstörung des Behältermantels praktisch nicht verhindert werden, während bei vorliegendem Verfahren sich ein Niederschlag an der Beh älter wandung

überhaupt nicht bilden kann und somit eine .Zerstörung durch Rosten völlig aufgenchlossen ist. Da das Gas in den Hochdruckbehältern gewöhnlich auf ioo bis 200 Atmosphären verdichtet wird, so folgt, daß hierbei nur eine geringe Mehrarbeit zu leisten und dementsprechend auch nur ganz geringe Mehrkosten verursacht werden, welche durch die hierbei zu erzielende größere Trockenheit des Gases reichlich gerechtfertigt erscheinen.

Claims

Patent-Ansprüche:

i. Verfahren zur Trocknung von Wasserstoffgas durch Verdichtung und Kühlung, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Aufspeicherung in Niederdruckbehältern auf einen höheren Druck verdichtet, gekühlt Und entwässert wird.
2. Verfahren zur Trocknung von Wasserstoffgas nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das verdichtete Gas zwecks Rückgewinnung eines Teiles der Verdichtungsarbeit in einem Verdichter Arbeit leistend expandiert.
3. Verfahren zur Trocknung von Wasserstoffgas nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das verdichtete Gas zwecks Rückgewinnung eines Teiles der Verdichtungswärme durch einen röhrenkühlerartig ausgebildeten Temperaturausgleichsapparat geleitet wird, welcher andererseits von dem verdichteten, gekühlten und entwässerten Gase vor Eintritt in den Expansionszylinder im Gegenstrom durchflossen wird.
4. Verfahren zur Trocknung von Wasserstoffgas nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks andauernder Trockenhaltung des Gases die Wasserfüllung des Behälters mit einer Schicht schwerverdunstender. Flüssigkeit (hochsiedendes öl, Glyzerin usw.) überdeckt oder als Füllung eine andere Flüssigkeit als Wasser benutzt wird.
5. Verfahren zur Trocknung von Wasserstoffgas nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Verfahren zur Vorentwässerung der in Stahlflaschen oder Hochdruckbehältern zu komprimierenden Gase benutzt wird, indem das Gas in der Entwässerungsvorrichtung erst auf einen bestimmten Mindestdruck verdichtet und (wie vorbeschrieben) entwässert wird, bevor es in den Hochdruckbehälter geleitet wird.