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Vorrichtung zur selbsttätigen Druckregulierung bei Azetylen-Hochdruckerzeugern.
Vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur selbsttätigen Druckregulierung
bei Azetylen-Hochdruckgaserzeugern von der Art, bei welcher die durch die wechselnde
Gasentnahme in einem Gasbehälter entstehenden Druckschwankungen die Gaserzeugung
entsprechend den Druckschwankungen dadurch regeln, daß der Zutritt der Flüssigkeit
zu dem Karbid beeinflußt wird.
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Erfindungsgemäß strömt das erzeugte Gas unter eine Gasglocke aus,
die einen Teil einer innerhalb der Flüssigkeit eines Gasbehälters vorgesehenen Schwimmervorrichtung
bildet, die bei einer Änderung des Gasdruckes in dem Behälter ihre Höhenlage in
der Flüssigkeit ändert, wobei der hierdurch veränderte hydrostatische Druck über
dem untern Rand der Gasglocke, welchen das Gas beim Ausströmen überwinden muß, den
Stand des Flüssigkeitsspiegels in einem Entwickler beeinflußt.
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Auf der Zeichnung sind beispielsweise zwei Ausführungsformen des,
Erfindungsgegenstandes gezeigt, und zwar ist: Abb. z ein Vertikalschnitt durch einen
Hochdruakgaserzeuger mit der neuen Regelungsvorrichtung; Abb. a ist ein Vertikalschnitt
durch die letztere bzw. ihrer Schwimmervorrichtung zu Beginn der Gasentwicklung;
Abb. 3 zeigt ein Teilstück der Gasglocke dieser Schwimmervorrichtung in vergrößertem
Maßstabe; Abb. 4 ist ein der Abb. 1 entsprechender Schnitt mit der anderen Ausführungsform
der Regelungs- bzw. Schwimmervorrichtung; Abb. 5 ist eine Stirnansicht, teils geschnitten,
der Schwimmerausführung der Abb.4, und Abb. 6 ist ein senkrechter, achsialer Schnitt
nach Linie A-B der Abb. 5.
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Zunächst sei das Ausführungsbeispiel nach den Abb. z bis 3 -näher
beschrieben.
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Es bezeichnet dort r den völlig geschlossenen Behälter des Gaserzeugers,
der bis zu einer gewissen Höhe mit Wasser :2 gefüllt ist. Der Raum 3 über dem Flüssigkeitsspiegel
dient als Gasbehälter. In dem Behälter z ist ein weiterer Behälter 4 vorgesehen,
der als eigentlicher Gasentwickler zur Aufnahme des Karbids. 5 dient. Behälter 4
ist an seinem oberen Ende durch einen Deckel 6 geschlossen, sein unteres Ende ist
offen, um dem Wasser den Zutritt zum. Karbid zu gestatten. Ein innerhalb des Behälters
4 vorgesehener Rost 7 verhindert das Herausfallen des Karbids aus dem offenen unteren
Ende des Entwicklers. Rost 7 ist mit einer Stange 8 verbunden, die innerhalb des
Behälters 4 nach oben geführt
ist und nach Abnahme des Deckels 6
ein Durchschütteln des Karbids auszuführen gestattet, ähnlich wie bei einem Schüttelrost,
damit sich die Zersetzungsprodukte, die beim Einwirken des Wassers auf das Karbid
entstehen, von den unteren Karhidstücken loslösen und nach unten fallen. Den unteren
Teil des Behälters 4 umgibt ein geschlossener Behälter 9, der an seinem oberen Ende
dicht mit dem Behälter 4 verbunden istund dessen unterer, über den Behälter i nach
unten hinausragender Teil mit diesem dicht verbunden ist. Am Boden des Behälters
9 ist ein Hahn io vorgesehen, um die schlammartigen Zersetzungsprodükte während
des Betriebes abzulassen, sowie ein abnehmbarer Deckel i i zwecks Ermöglichung einer
gründlichen Reinigung. Der Behälter 9 steht durch eine Rohrleitung 12 mit dem Behälter
i in Verbindung, so daß das Wasser des letzteren nach dem Behälter 9 gelangen kann.
In der Rohrleitung 12 ist ein Hahn 13 vorgesehen, welcher durch die Stange 14 und
Hebel 15 betätigt wird, und zwar ist die Anordnung so getroffen, daß der Hebel 15
in der Offenstell'ung über den Rand des Deckels 6 ragt, so @daß letzterer erst ab=
genommen werden kann, nachdem der Hahn 13 geschlossen worden ist. Das sich imr Entwickler
4 bildende Gas wird durch eine Rohrleitung 16 nach dem Behälter i geführt und mündet
unter einer Gasglocke 17. Die Gasglocke 17 ist als Schwimmkörper ausgebildet, dessen
Seitenwandungen aus zwei konzentrisch zueinander angeordneten Zylindermanfielflächen
bestehen. Die äußere Zylindermantelfläche des untersten Teiles. 18 der Gasglocke
17 hat einen größeren Durchmesser als der obere Teil. Oben ist die Glocke völlig,
unten der Teil zwischen den beiden Zylinderwandungen geschlossen. Der innere Zylindermantel
der Gasglocke hat eine kleine Öffnung 2o in der Höhe des Beginnes des vergrößerten
äußeren Durchmessers; und in dem äußeren Zylindermantel ist eine kleine Öffnung
22 nahe beim Boden vorgesehen. Die Gasglocke 17 bewegt sich frei innerhalb eines
Zylinders 23, der etwas größeren Durchmesser hat als der äußere Durchmesser des
oberen Teiles der Gasglocke. Zylinder 23 ist an mehreren Stellen seines Umfanges
mit einem ringförmigen Schwimmer 24 fest verbunden, welcher konzentrisch zum Zylinder'
23 angeordnet ist.
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Schwimmer 24 ist am oberen Ende geschlossen und an seinem unteren
Ende offen. Zylinder 23 ist oben geschlossen; nahe seinem oberen Ende befindet sich
eine Öffnung 25, durch welche Gas, welches zwischen der Gasglocke 17 und dem Zylinder
23 aufsteigen kann, nach dem Behälter 3 entweichen kann. Am unteren Ende des Zylinders
23 sind Anschläge 26 befestigt, welche das Sinken der Gasglocke 17 begrenzen und
auf welchen in der untersten Lage die ganze Sch@vim:mervorrichtung auf dem Boden
des Behälters i aufruht.
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Inn Gehäuse bzw. Behälter i ist ein Anschlag 27 vorgesehen, gegen
welchen der Zylinder 23 in der obersten Lage der Schwimmervorrichtung anschlägt
und welcher somit seinen Hub nach oben begrenzt. Eine Rohrleitung 28 dient zur Gasentnahme.
Der Entwickler 4 ist mit einem Sicherheitsventil 29 ausgerüstet.
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DieArbeitsweise derbeschriebenen Schwimmervorrichtung ist folgende:
In Abb-. i ist dieselbe i'n der oberen Lage gezeigt. Die Gasglocke r'7 befindet
sich ebenfalls in ihrer obersten Lage, an däs obere Ende des Zylinders anstoßend,
und es soll angenomirnen werden, daß die Gasglocke ständig in dieser Stellung bleibe.
In dieser oberen Lage wird sich der Wasserspiegel im Innern des Schwimmers 24 auf
eine solche Höhe einstellen und dabei das über dem Wasserspiegel im Schwimmerbehälter
befindliche Gasvolumen so weit zusammenpressen, daß der entstehende Gasdruck dem
Gasdruck im Behälter 3 plus dem hydrostatischen Druck, der gleich derDifferenz desFlüssigkeitsspiegels
im Behälter i und Schwimmer 24 ist, entspricht. Das Volumen des Schwimmers 24 und
das Gewicht der ganzen Einrichtung ist so bemessen, daß unter diesem Druck die Gasmenge
im Schwimmer 24 eine solche Volumengröße hat, daß das Gewicht der durch dieselbe
verdrängten Flüssigkeitsmassen größer ist als das Gewicht aller mit diesem Schwimmer
verbundenen: Teile. In dieser oberen Stellung hat das im Entwickler 4 sich bildende
Gas einen Gegendruck zu überwinden, gleich dem über dem unteren Rand der Gasglocke
stehenden hydrostatischen Druck, denn durch das Druckausgleichrohr 12 hat die Flüssigkeit
im Behälter 9 bzw. im Entwickler 4 den gleichen Druck, wie er im Behälter i herrscht.
Der Wasserspiegel im Innern des, Entwicklers 4 wird sich also auf die Höhe des unteren
Randes der Gasglocke 17 einstellen, und bei dieser oberen Schwimmerstellung wird
die maximale Gaserzeugung erfolgen.
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Sinkt aus irgendeinem Grunde die Gasentnahme, so wird der Gasdruck
im Gasbehälter 3 ansteigen. Der erhöhte Druck pflanzt sich durch die Flüssigkeit
2 fort und wird: wer-Ursachen, daß das Gasvolumen im Innern des Schwimmers 24 zusammengepreßt
wird, die Wasserverdrängung desselben wird kleiner, und die ganze Vorrichtung wird'
rasch sinken, bis sie mit den Anschlägen 26 auf dem Boden des Behälters aufruht.
Der hydrostatische Druck über dem: unteren Rand der Gasglocke
17
wächst rasch an, und das weitere Ausströmen des entwickelten Gases wird entsprechend
rasch verhindert.
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Das sich weiter entwickelnde Gas. bewirkt im Innern des Entwicklers
4 eine Drucksteigerung, unter deren. Einfluß das Wasser aus dem Entwickler verdrängt
wird bis unter die Karbidschicht, worauf dann die weitere Gasentwicklung aufhört.
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Steigt die Gasentnahme, so wird der Gasdruck im Gasbehälter 3 .fallen,
das. Gasvolumen im Schwimmer 24 dehnt sich aus, die Wasserverdrängung wird größer,
und der Schwimmer 24 -mit Gasglocke 17 steigt in seine obere Lage, der Flüssigkeitsspiegel
im Enitwi'eldezi 4 steigt ebenfalls, und es wird wieder Gas erzeugt und der Gasdruck
im Behälter auf diese Weise automatisch reguliert; man hat es in der Hand, durch
Ausbalancieren der Gewichte dieser Schwimmervorrichtung dieselbe sehr empfindlich
zu machen.
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Im Betrieb solcher A,zetylen-Hochdruckgasentwickler hat es sich herausgestellt,
daß von Zeit zu Zeit das Wasser ganz abgelassen und durch frisches Wasser ersetzt
werden muß, dabei kommt es vor, daß mehr oder weniger Luft in das Innere des Schwimmers
24, teils durch Diffusion, teils durch Ausscheiden aus dem Wasser eindringt. Wird
nun der Apparat wieder in Betrieb gesetzt, so wird je nach dem Luftgehalt die Regulierung,
deren Gewichte für einen Gasinhalt des Schwimmers 24 ausbalanciert waren, nicht
mehr mit der gleichen Empfindlichkeit funktionieren. Um diesem Nachteil zu begegnen,
ist die Gasglocke 17 als Schwimmer ausgeführt und mit den Öffnungen -o und 2a versehen.
Die Wirkungsweise der Glocke beim Füllen des Behälters ist folgende: Durch die Öffnung
2o kann das Gas entweichen, und Wasser strömt nach. Das Gewicht der Glocke 17 ist
derart bemessen, daß bei dieser Verringerung des Verdrängungsvolumens die Glocke
noch auf den Anschlägen 26 ruht, wenn der Wasserspiegel bei der Füllung des Behälters
so weit gestiegen ist, daß die Gasentwicklung beginnt.
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Das über den unteren Rand der Gasglocke 17 ausströmende Gas wird durch
den größeren Durchmesser des unteren Teiles der Gasglocke in dieser untersten Lage
so weit abgelenkt, daß es zum größten Teil in den Schwimmer 24 gelangt und dort
das Wasser verdrängt. Gleichzeitig wird auch Gas durch die öffnung 2o in das Innere
des Glockenschwimm.-körpers gelangen und dort die Luft und schließlich auch das
Wasser verdrängen. Die Glocke 17 wird in ihre obere Lage steigen und während des
Betriebes immer in dieser oberen Lage bleiben. In dieser Lage der Gasglocke 17 strömt
das entwickelte Gas zwischen dem Schwimmer a4 und der Gasglodke 17- it die Höhe.
Bei dem andern Ausführungsbeispiel nach den Abb. 3 bis 6 geschieht die Druckregulierung
durch einen Schwimmer, welcher aus einem geschlossenen Hohlkörper besteht, dessen
Volumen und somit sein Verdrängungsvermögen sich mit dem Gas- und Wasserdruck im
Gasbehälter so ändert, daß er bei Abnahme des Druckes sich ausdehnt -und h'ochsteigt:-
bei Zunahme des Druckes, zusammengedrückt wird und sinkt.
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Der Schwimmer besteht hier aus zwei parallelen kreisförmigen Membranen
30, 3 r, deren Ränder gegeneinander geneigt und an ihrem Umfange 3a zusammengeschweißt
sind, so daß eine Art hohle Scheibe entsteht.
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Das Innere dieses Schwimmers kann mittels eines radial angeordneten
Hahnes 33 mit der Außenluft oder mit einer nicht gezeichneten Druckvorrichtung verbunden
werden. -Ein nach oben geschlossenes, senkrechtes, gleichzeitig als Führung und
als Gasglocke dienendes Rohr 34 durchzieht den Schwimmer diametral bis kurz unter
den Rand bzw. den Scheitel. Dieses. Rohr 34 hat einen inneren Durchmesser, der etwas
größer ist als der äußere Durchmesser der Rohrleitung 16, welche dazu dient, das
Gas, welches iin Entwickler 4 sich bildet, nach dem Behälter 1 zu führen.
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Der beschriebene Schwimmer arbeitet wie folgt: In Abb. ¢ ist der mit
Druckluft von 0,2 bis 1,3 Atm. gefüllte Schwimmer in seiner oberen Lage gezeigt;
in der er gegen den Anschlag a7, der seinen Hub begrenzt, anstößt.
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In dieser Lage wird sich das Volumen des aus zwei Membranen bestehenden
Schwimmkörpers dem Gasdruck im Behälter 3 entsprechend einstellen. Das Volumen des
Schwimmers und sein Gewicht sind so beanessen, daß unter diesem Druck (las Gewicht
der durcb dieselbe verdrängten Flüssigkeitsmasse größer ist als das Gewicht des
Schwimmers.
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In dieser oberen Stellung hat das im Entwickler ,4 sich bildende Gas
einen Gegendruck zu überwinden, gleich dem über dem. unteren Rand des Rohres 34
stehenden hydrostatischen Druck, denn durch das Druckausgleichrohr 1 hat die Flüssigkeit
im Behälter 9 bzw. im Entwickler 4 den gleichen Druck, wie er im Behälter 1 herrscht.
Der Wasserspiegel im Innern des Entwicklers 4. wird sich also auf die Höhe des unteren
Randes des Rohres 34 einstellen, und bei dieser oberen Schwimmerstellung wird die
.maximale Gaserzeugung erfolgen.
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Sinkt nun aus irgendeinem Grund. die Gasentnahme, so wird der Gasdruck
im Gasbehälter 3 steigen. Der höhere Druck pflanzt sich
durch die
Flüssigkeit :2 fort und verursacht ein Verdrängen des Volumens des Schwimmers, dessen
Membranwandungen sich nach innen wölben; demzufolge wird die Wasserverdrängung desselben
kleiner, und der Schwimmer sinkt rasch. Der hydrostatische Druck am unteren Rand
des Rohres 3¢ wächst rasch an und verhindert das Ausströmen des entwickelten, Gases.
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Das sich weiter entwickelnde Gas bewirkt im Innern des, Entwicklers;
4 eine Drucksteigerung, unter deren Einfluß das Wasser aus dein, Entwickler verdrängt
wird bis unter die Karbidschicht, worauf dann die weitere Gasentwicklung aufhört.
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Steigt nun die Gasentnahme, so wird der Gasdruck im Gasbehälter 3
fallen, das Volumen des Schwimmers dehnt sich aus, der Schwimmer verdrängt mehr
Wasser und steigt demzufolge in seine obere Lage. Der Flüs-. sigkeitsspiegel im
Entwickler d. steigt ebenfalls, und es wird wieder Gas erzeugt und der Gasdruck
auf diese Weise selbsttätig geregelt.
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Dieser Schwimmer hat den, Vorteil, daß die in ihm enthaltene Luft
dicht abgeschlossen ist, so daß kein Verlust ensteht und er dauernd seine Wirkung
in der gleichen Weise ausübt.