DE3517513A1 - Verfahren zum liefern eines gemisches eines ersten und eines zweiten gases unter druck sowie vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Verfahren zum liefern eines gemisches eines ersten und eines zweiten gases unter druck sowie vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

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DE3517513A1 DE19853517513 DE3517513A DE3517513A1 DE 3517513 A1 DE3517513 A1 DE 3517513A1 DE 19853517513 DE19853517513 DE 19853517513 DE 3517513 A DE3517513 A DE 3517513A DE 3517513 A1 DE3517513 A1 DE 3517513A1
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Description

Verfahren zum Liefern eines Gemisches eines
ersten und eines zweiten Gases unter Druck sowie
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Liefern eines Gemisches aus CO9 und SO9 oder eines analogen Gemisches unter Druck sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Liefern eines Gemisches aus einem ersten und einem zweiten Gas unter Druck, welches bei Umgebungstemperatur eine Spannung unzureichend gesättigten Dampfes hat, insbesondere eines Gemisches CO2-SO2- Insbesondere bezieht sie sich auf das Beliefern von Gießereien mittlerer Größe mit Gemischen zum Harten von Kernen oder Formen aus Sand.
Die Formungsverfahren, bei denen die Kerne oder Formen aus Sand mittels eines Gemisches CO2-SO2 (Kohlendioxid-Schwefeldioxid) gehärtet werden, entwickeln sich aus der Tatsache ihrer bedeutenden Vorteile (sehr guter Oberflächenzustand der Kerne oder der Formen, verbesserte Arbeitsatmosphäre in den Werkstätten).
Für die kleinen Gießereien werden Flaschen mit CO9-SO9-Gemisch in flüssiger Phase verwendet, diese Lösung ist wirtschaftlich aber nicht mehr annehmbar, wenn die Durchsätze des erforderlichen Gemisches verhältnismäßig groß werden.
Für die großen Gießereien, die z.B. augenblickliche Gemischdurchsätze in der Größenordnung von 20 Nm3/h (Normalkubikmeter pro Stunde) benötigen, pulverisiert man flüssiges SO2 in einem erwärmten Gasstrom von CO2, man füllt einen Pufferbehälter mit dem Gasgemisch unter einem Druck, der über dem Verwendungsdruck einreguliert ist, und man zieht das Gemisch in dem Pufferbehälter ab. Dies erfordert einen Pumpenkomplex von flüssigem SO2, dessen Kosten für die weniger großen Durchsätze unerschwinglich werden.
m~. Q —
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Lösung, die an die Zwischenzustände gut angepaßt ist, d.h. an mittlere Durchsätze. Im Falle von CO2-SO2-Gemischen ist eine Anpassung an Gießereien gegeben, die beispielsweise als maxima-.
len Augenblickswert 7 Nm3/h Gemisch verbrauchen.
Zu diesem Zweck ist der Gegenstand der Erfindung ein Verfahren zum Liefern eines Gemisches eines ersten und eines zweiten Gases unter Druck, welches bei Umgebungstemperatur eine unzureichend gesättigte Dampfspannung hat, insbesondere eines Gemisches CO2-SO2, bei dem man einen Pufferbehälter mit dem Gasgemisch unter einem Druck füllt, der über den Verwendungsdruck einreguliert ist, und man das Gemisch in diesem Pufferbehälter abzieht, und ist dadurch gekennzeichnet, daß man ein Gefäß erhitzt, welches das zweite Gas in flüssiger Form bei einer Temperatur enthält, die einer Spannung von gesättigtem Dampf entspricht, die leicht über dem Druck des Pufferbehälters liegt, und man führt den somit gebildeten Dampf in eine Ansaugvorrichtung zu, welche durch eine Strömung des ersten Gases unter einem Druck durchlaufen wird, der deutlich über dem des Pufferbehälters ist und aufstromig mit diesem verbunden ist.
Vorzugsweise legt man den Durchsatz des ersten Gases fest, und man reguliert den Durchsatz des zweiten Gases, um die gewünschte Zusammensetzung des Gemisches zu erhalten.
Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorxichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens. Diese Vorrichtung mit Mitteln zur Schaffung des Gemisches der zwei Gase, Mitteln zum Einführen des Gemisches in einen Pufferbehälter, der auf einem Druck gehalten wird, welcher über dem Verwendungsdruck einreguliert ist, und'mit Mitteln zum Abziehen des Gemisches in dem Pufferbehälter, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Gemischmittel aufweisen: eine Quelle des ersten Gases unter einem Druck, der deutlich über dem Druck des Pufferbehälters liegt; eine Leitung,
welche diese Quelle mit dem primären Eintritt einer Ansaugvorrichtung verbindet, die aufstromig von dem Pufferbehälter verbunden ist; ein Gefäß mit dem zweiten Gas in flüssiger Form; eine Leitung, welche dieses Gefäß mit dem zweiten Eintritt der Ansaugvorrichtung verbindet; und Heizmittel des Gefäßes.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
Figur 1 die schematische Ansicht einer Vorrichtung bzw. eines Apparates gemäß der Erfindung und
Figur 2 einen Längsschnitt der Ansaugvorrichtung dieses Apparates.
Der in Figur 1 gezeigte Apparat bzw. die Vorrichtung soll eine Gießerei mittlerer Größe mit einem Gemisch CO2-SO2 unter 2,5 bar mit einem augenblicklichen Durchsatz beliefern, der sich ungefähr bis auf 7 Nm3/h erhöhen kann. Die Vorrichtung bzw. der Apparat weist im wesentlichen eine Ansaugvorrichtung 1, eine Leitung 2 zum Liefern von CO2 zum ersten Eingang 3 dieser Vorrichtung, eine Leitung 4 zum Liefern von gasförmigem SO- zum zweiten Eingang 5 dieser Vorrichtung und einen Pufferbehälter 6 auf.
Wie man in Figur 2 sieht ist die Ansaugvorrichtung 1 vom Venturityp. Sie weist einen Körper 7 auf, der mit einer Axialbohrung 8 durchbohrt ist, weist ein Eingangsverbindungsstück, welches den ersten Eingang 3 der Vorrichtung darstellt, und ein Ausgangsverbindungsstück 9 auf. Die Bohrung 8 ist an jedem Ende durch eine mit Innengewinde versehene Gegenbohrung verlängert. Das Verbindungsstück 3 ist in der Gegenbohrung des Eintrittes eingeschraubt, wobei eine ringförmige Abdichtungsverbindung 10 eingeschaltet ist, und verlängert sich durch eine Nase 11, die in der Bohrung 8 geführt ist. Das Ende dieser Nase bildet eine Spitze, und durch die Gesamtheit des Verbindungsstückes
3 geht eine axiale Leitung 12 hindurch. In dem Teil dieser in der Nase 11 angeordneten Leitung ist ein Kapillarrohr 13 befestigt.
Das Verbindungsstück 9 ist in die Gegenbohrung des Ausgangs eingeschraubt, wobei eine ringförmige Dichtverbindung 14 zwischengeschaltet ist. Durch dieses geht eine Axialleitung 15 hindurch, die am Eintritt 16 konvergiert und am Ausgang 16 A divergiert und deren laufender Durchmesser bzw. Strömungsdurchmesser zwischen dem der Bohrung 8 und dem Außendurchmesser des Kapillarrohres 13 liegt. Das abstromige Ende des Kapillarrohres tritt in den Strömungsteil der Leitung 15 ein.
Das abstromige Ende des Verbindungsstückes 9 ist, wie das aufstromige Ende des Verbindungsstückes 3, derart angepaßt, daß es an der dem Apparat zugeordneten Leitung befestigt wird.
Der zweite Eintritt 5 der Saugvorrichtung 1 wird durch eine radiale Öffnung des Körpers 7 gebildet, die in der Bohrung 8 gegenüber der Spitze der Nase 11 des Verbindungsstückes 3 mündet. Diese Öffnung 5 mündet aufstromig in einer mit Gewinde versehenen Gegenbohrung 17, in welcher das abstromseitige Ende der Leitung 4 für die Zufuhr von SO2 angebracht ist.
Die Leitung 2 für die Zufuhr von CO9 weist nacheinander von der Aufstrom- zur Abstromseite hin auf: einen Behälter 18 für flüssiges CO2 unter einem Druck in der Größenordnung von 20 bar; ein Absperrventil 19, welches zwischen diesem Behälter und einem Verdampfer 20 angeordnet ist; ein Druckminderventil 21, welches den Druck des verdampften CO2 auf 10 bar zurückbringt; ein austariertes Rückschlagventil 22; und ein Schlußstück der Leitung 23, welches mit dem Verbindungsstück 3 der Saugvorrichtung 1 verbunden ist.
— ο-Ι Die Leitung 4 für die Zufuhr von SO2 weist nacheinander von der Auf strom- zur Abstromseite hin auf: eine Flasche 24 für flüssiges SO-; ein Absperrventil 25; eine Leitung 26, die mit elektrischen Heizwiderständen ausgestattet ist; einen Durchflußmesser 27; einen Dosierhahn 28 für den Durchsatz; ein Elektroventil 29; und ein Schlußstück der Leitung 30, welches mit der Gegenbohrung 17 der Saugvorrichtung 1 verbunden ist.
Eine Strahlungsheizvorrichtung 31 ist der Flasche 24 zugeordnet und wird durch einen Druckgeber oder Pressostat 32 gesteuert, welcher den in der Leitung 26 herrschenden Druck mißt.
Eine andere Strahlungsheizvorrichtung 33 ist dem Durchsatzmesser 27 zugeordnet, und wird durch einen Temperaturmeßfühler oder Thermostat 34 gesteuert, welcher die Temperatur dieses Durchflußmessers mißt.
Ein Leitungsteil 35, der mit einem Elektroventil 36 ausgestattet ist, ist zwischen dem Verbindungsstück des Ausganges 9 der Vorrichtung 1 und einem Eingang des Pufferbehälters 6 angebracht. Ein Druckgeber oder Pressostat 37, welcher dem Pufferbehälter zugeordnet ist, steuert gleichzeitig die zwei Elektroventile 29 und 36. Eine Entnahmeleitung 38, die ein Absperrventil 39 und eine Druckreguliereinrichtung 40 aufweist, führt zur Stelle der Verwendung des Gemisches.
Zur Beschreibung der Funktion dieses Apparates bzw. dieser Vorrichtung wird vorausgesetzt, daß der Druck des Pufferbehälters 6 über dem Niederdruck der Vorschrift für den Meßfühler 37 liegt, der z.B. 3 bar für die Verwendung des Gemisches (abstromig von der Reguliereinrichtung 40) bis 2,5 bar ist. Die Elektroventile 29 und 36 werden durch den Meßfühler 37 geschlossen gehalten, und das Gemisch wird durch die Leitung 38 entnommen.
Wenn der Druck des Pufferbehälters den niedrigen Wert der Vorschrift erreicht, öffnet der Meßfühler 37 gleichzeitig die Elektroventile 29 und 36. Das gasförmige CO2 kommt unter 10 bar in den ersten Eingang 3 der Ansaugvorrichtung 1 an und geht durch das Kapillarrohr 13 hindurch, welches ihm einen konstanten, vorbestimmten Durchsatz erteilt. Der C02-Strom geht mit großer Geschwindigkeit durch die Venturidüse hindurch, welche durch die Leitung 15 des Verbindungsstückes 9 gebildet ist, und saugt durch die Offnung 5 gasförmiges SO2 mit einem Durchsatz an, der durch den Hahn 28 geregelt wird und auf dem Durchsatzmesser 27 überwacht wird; das Gemisch kommt in der Venturidüse zustande und wird über die Leitung 35 in den Pufferbehälter 6 eingespritzt.
Der Druck des gasförmigen SO2 wird auf einen Wert eingeregelt, der um 0,5 bar den hohen Druck der Vorschrift des Pufferbehälters übertrifft, angenommen 3,5 + 0,5 = 4 bar. Dieser Druck wird dadurch erhalten, daß man die Flasche 24 bis auf eine Temperatur erhitzt, welche einer gesättigten Dampfspannung von 4 bar entspricht. Hierzu setzt der Meßfühler 32 die Heizvorrichtung 31 in Gang, wenn der Druck in der Leitung 26 seinen niedrigen Wert der Vorschrift von 4 bar erreicht, und hält die Vorrichtung an, wenn dieser Druck seinen hohen Wert der Vorschrift von 4,5 bar erreicht. Der so erzeugte gesättigte Dampf wird in der Leitung 26 durch die elektrischen Widerstände überhitzt, mit denen die Leitung versehen ist, sowie im Durchsatzmesser 27 durch die Heizvorrichtung 33, um zu garantieren, daß dieses monophasisches SO2 ist, welches an der Saugvorrichtung 1 ankommt. Diese hohen und niedrigen Werte der Vorschrift des Meßfühlers 34 betragen 80° bzw. 70°. Am Ausgang der Vorrichtung 1 ist der Partialdruck von SO2 zu schwach, als daß ein Risiko der Rekondensation bestünde, und es ist also keine. Erwärmung der Leitung 35 notwendig.
Somit wird ein Strom des Gemisches CO2-SO2 mit bestimmter Zusammensetzung, beispielsweise mit 10% SO2, bei praktisch
-ιοί konstantem Durchsatz in den Pufferbehälter 6 eingespritzt, indem man dort den Druck anwachsen läßt. Wenn dieser den hohen Wert der Vorschrift des Meßfühlers 37 erreicht, angenommen 3,5 bar, ruft dieser Meßfühler das gleichzeitige Schließen der Elektroventile 29 und 36 hervor.
Die Erfahrung hat gezeigt, daß man also auf wirtschaftliche Weise, ausgehend von nur einer Flasche mit flüssigem S0?, ein Gemisch genau mit mittlerem' Durchsatz erhält,
welcher vorher eventuell verstellbar ist. Es versteht
sich, daß die Erfindung auf alle die Fälle angewendet werden kann, wo man die Zufuhr eines Gemisches■unter Druck eines Trägergases wünscht, beispielsweise eines inerten Gases, sowie eines Gases, z.B. eines aktiven Gases, dessen gesättigte Dampfspannung bei der Umgebungstemperatur zu schwach ist, um das direkte Abziehen des Dampfes (die von SO2 ist bei 15° C nur 1,8 bar) zu gestatten, und das flüssig gespeichert wird.

Claims (10)

Dr. Dieter Weber Klaus Seiöert Patentanwälte Dlpl.-Chem. Dr. Dieter Weber -Dipl.-Ph ve. Klaus Beiffert Poetfach 6145 - 6200 Wiesbaden Deutsches Patentamt Zweibrückenstr. 8000 München D-6200 Wiesbaden Gustav-FreytaR-Stratte 25 Telefon 0 6121/37 2720 + 37 2580 Telegrammadresse: Willpatent Telex: 4-186 247 Tetekopierer Gn HI06121/372111 Postscheck: Frankfurt/Main β7 63-602 Bank: Dresdner Bank AG, Wiesbaden. Konto-Nr. 276807 00 (BLZ 510 800 60) Datum Mai 1985 S/St Carboxyque Francaise 91, rue du Faubourg-Saint-Honore, P-75362 Paris Cedex Verfahren zum Liefern eines Gemisches eines ersten und eines zweiten Gases unter Druck sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Priorität; 17. Mai 1984 Frankreich Anmelde-Nr. 8407.630 Patentansprüche
1. Verfahren zum Liefern eines Gemisches aus einem ersten und einem zweiten Gas unter Druck, welches bei Umge-20 bungstemperatur eine unzureichend gesättigte Dampfspannung hat, insbesondere ein Gemisch CO2-SO2/ bei dem man einen Pufferbehälter (6) mit dem Gasgemisch unter einem Druck füllt, der über dem Verwendungsdruck einreguliert
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ist, und man das Gemisch in dem Pufferbehälter abzieht, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Gefäß (24), welches das zweite Gas in flüssiger Form enthält, auf eine Temperatur erwärmt, die einer gesättigten Dampfspannung leicht über dem Druck des Pufferbehälters (6) entspricht, und man den so gebildeten Dampf in eine Saugvorrichtung (1) bringt, die von einer Strömung des ersten Gases unter einem Druck durchlaufen wird, der deutlich höher als im Pufferbehälter ist, und die abstromig mit diesem verbunden ist.
2. Verfahre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man auch die Leitung (4) erhitzt, die das zweite Gas des Gefäßes (24) zur Saugvorrichtung (1) führt.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man den Durchsatz des ersten Gases festlegt und den Durchsatz des zweiten Gases so reguliert, daß man die gewünschte Zusammensetzung des Gemisches erhält.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit Einrichtungen (1, 2, 4) zur Schaffung des Gemisches der zwei Gase, Einrichtungen
(35) zum Einführen des Gemisches in einen Pufferbehälter (6), der auf einem Druck gehalten ist, welcher über den Verwendungsdruck einreguliert ist, und mit Einrichtungen (38) zum Abziehen des Gemisches in diesem Pufferbehälter, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischungseinrichtungen (1, 2, 4) aufweisen: eine Quelle (18, 20, 21) des ersten Gases unter einem Druck, der deutlich über dem Druck des Pufferbehälters (6) ist; eine Leitung (23), welche diese Quelle mit dem ersten Eintritt (3) einer Ansaugvorrichtung (1) verbindet, die abstromseitig mit dem Pufferbehälter verbunden ist; ein Gefäß (24), welches das zweite Gas in flüssiger Form enthält; eine Leitung (4), welche dieses Gefäß mit dem zweiten Eintritt (5) der Ansaugvorrichtung verbindet;
und Einrichtungen (31) für das Erwärmen dieses Gefäßes (24).
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Saugvorrichtung (1) eine Venturidüse (15) aufweist .
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie auch Einrichtungen für die Erwärmung der Leitung (4) aufweist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Eintritt (3) der Ansaugvorrichtung (1) ein Kapillarrohr (13) aufweist, wobei die Leitung (4) mit einem regelbaren Durchsatzmesser (27) ausgestattet ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchsatzmesser (27) mit Einrichtungen zum Beheizen des Durchsatzmessers versehen ist, die von einem Meßfühler (34) für die Temperatur dieses Durchsatzmessers reguliert sind.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmungseinrichtungen (31) des Gefäßes (24) durch einen Meßfühler (32) für den Durck dieser Leitung (4) reguliert sind.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein erstes Elektroventil (29) aufweist, welches in der Leitung (4) angeordnet ist, ein zweites Elektroventil (36) aufweist, welches zwischen der Ansaugvorrichtung (1) und dem Pufferbehälter (6) angeordnet ist, und einen Meßfühler (37) aufweist für den Druck, der in dem Pufferbehälter herrscht, wobei dieser Meßfühler geeignet derart ausgestaltet ist, daß er gleichzeitig die zwei Elektroventile öffnet oder schließt.
DE19853517513 1984-05-17 1985-05-15 Verfahren zum liefern eines gemisches eines ersten und eines zweiten gases unter druck sowie vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens Withdrawn DE3517513A1 (de)

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