DE374978C

DE374978C - Hochdruckflasche fuer Sauerstoff, Stickstoff, Wasserstoff, Luft oder andere verfluessigbare Gase

Info

Publication number: DE374978C
Application number: DEG48252D
Authority: DE
Original assignee: Heyandt Ges fur Appbau M B H
Current assignee: Heyandt Ges fur Appbau M B H
Priority date: 1919-05-09
Filing date: 1919-05-09
Publication date: 1923-05-05

Description

Hochdruckflasche für Sauerstoff, Stickstoff, Wasserstoff, Luft oder andere verflüssigbare Gase. Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hochdruckflasche für Sauerstoff, Stickstoff, Wasserstoff, Luft oder andere verflüssigbare Gase; in dieser soll sich der aus dem flüssigen Gas allmählich verdampfende Bestandteil bei geschlossener Flasche bis auf den gewünschten Druck von z. B. zgo Atm. selbsttätig in allmählich ansteigender Weise komprimieren.
Es ist schon eine Vorrichtung für ein Verfahren bekannt geworden, welches denselben Zweck dadurch zu erreichen sucht, daß der flüssige Sauerstoff oder andere flüssige Gase zunächst in eine besondere, außerhalb der Stahlflasche befindliche Maßflache ein-efüllt wird und dann teils durch sein Eigengewicht, teils durch den Druck des in der nach außen geschlossenen Maßflasche verdampfenden Gases in die Hochdruckflasche eingetrieben werden soll.
Die hierbei aufgestellte Forderung, daß das flüssige Gas durch den sehr engen Kanal des Flaschenventils zuerst von selbst einfließen und dann eingepreßt werden soll und dann von der unteren Öffnung des Ventilkopfes frei in die Hochdruckflasche hineinfließen soll, hat sich auf Grund praktisch angestellter Versuche als unausführbar erwiesen. Denn der Kanal ist bei einer Länge von etwa 3o bis q0 mm und einer lichten Weite von höchstens 2 mm von einer kompakten, stark wärmeleitenden Metallmasse umgeben. Das flüssige Gas verdampft sofort im Ventilkopf, und die geringen Mengen, die flüssig in die Hochdruckflasche hineintropfen, verdampfen ebenfalls sofort am Boden der Flasche, so daß sich in der Flasche eine große Menge Gas anstaut und den weiteren Zufluß von flüssigem Gas zurückdrängt. Dadurch entsteht also in dem ganzen System Hochdruchflasche-Ventilkohf-Rohrleitung-Maßflasche ein gleichmäßiger und sich dauernd steigender Druck, c?. h. die Maßflasche muß einen Druck von über ioo Atm. aushalten können. Das flüssige Gas verdampft also nicht in der Hochdruckfl-sche, sondern in der Maßflasche, und zwar sehr schnell. Das nach vollkommener Verdampfung in der Maßflasche zurückbleibende Quantum Saucrstoffgas (bei etwa io 1 Inhalt unter iSo Atm. = 1,5 cbm Sauerstoff) geht bei i, jedesmaliger Füllung verloren. Die praktischen Versuche haben ferner ergeben, daß es sogar bei vollkommen ausgeschraubtem Ventil, also bei einer Öffnung von etwa 22 mm, nicht möglich ist, flüssiges Gas in die Stahlflasche hineinzufüllen, weil eine derart lebhafte Verdampfung einsetzt, daß die herausströmenden Gasmengen den weiteren Zufluß von Flüssigkeit so lange zurückdrängen, bis die ganze Metallmasse der Flasche abgekühlt ist.
Selbst wenn dieses beabsichtigte Verfahren durch besondere neue Zusatzkonstruktionen sich praktisch ausführen lassen sollte, ist es sehr gefährlich, denn der Übelstand des zu schnellen Verdampfens soll dadurch behoben werden, daß die Hochdruckflasche in ein Bad von flüssiger Luft gestellt wird, um die Stahlwandung der Flasche auf die Temperatur der flüssigen Luft abzukühlen.
Eine solche Maßnahme erfordert zunächst sehr große Quantitäten flüssiger Luft, die hierbei vollkommen verlorengehen. Es sind etwa 2o bis 25 1 flüssiger Luft pro Stahlflasche ermittelt worden. Dabei aber ist dieses Verfahren der Einstellung in ein Bad von flüssiger Luft auch sehr gefährlich, und es verstößt gegen die staatliche Vorschrift, daß für die Hochdruckflaschen eine mindeste untere Grenze der Materialdehnbarkeit unter allen Umständen erhalten bleiben muß, denn bei einer Abkühlung auf -18o° wird die Dehnbarkeit des Stahles vollkommen aufgehoben. Es ist bekannt, daß Stahl in flüssige Luft getaucht jede Dehnbarkeit verliert und glashart-spröde wird, so daß er schon bei mäßigem Stoß wie Glas zerspringt.
Bei Einführung eines solchen Verfahrens würden also folgenschwere Explosionen unvermeidbar sein.
Bei Hochdruckflaschen der vorliegenden Erfindung werden alle diese Fehler und Gefahrenquellen vermieden. Ein im Innern der Stahlflasche (a der Zeichnung) befindlicher Behälter b wird mit flüssigem Sauerstoff usw. gefüllt; dieser unten geschlossene Behälter muß dünnwandig sein, damit er schnell abgekühlt werden kann; er darf die Wandung der Stahlflasche weder unten noch an den Seiten berühren, damit er durch eine ruhende Gasschicht von der warmen Wandung der Stahlflasche isoliert ist. Nur zur Zentrierung des Innenbehälters während des Transportes usw. sind wenige kleine Stützen angebracht. Am oberen Ende ist dicht unter dem Ventilkopf eine Reihe von Öffnungen vorgesehen zum Druckausgleich zwischen dem inneren Gefäß und dem umgebenden Flaschenraum.
Ein solcher dünnwandiger Behälter läßt sich ohne Schwierigkeit mit flüssigen Gasen füllen, weil er wegen der geringen Metallmasse zur Abkühlung auf die tiefe Temperatur des flüssigen Gases nur sehr geringe Mengen der Flüssigkeit verbraucht. Das in dem Behälter befindliche flüssige Gas verdampft nur langsam, weil es durch die umgebende Luftschicht (zwischen a und b) von der Außenwärme isoliert ist und die zur Verdampfung nötige Wärme nur vom Flaschenkopf her durch die dünne Wandung erhält. Erst wenn der Behälter bis an die Löcher gefüllt ist, so daß flüssiges Gas auf den Boden der Stahlflasche herunterläuft, entwickeln sich durch die Verdampfung dieses Teiles der Flüssigkeit so viel Dämpfe, daß keine weitere Flüssigkeit mehr in die Stahlflasche hineinlaufen kann. Dadurch wird gleichzeitig das Ende der Füllung angezeigt. Der Inhalt des dünnwandigen Behälters vom Boden bis zu den Öffnungen muß der Größe der Stahlflasche angepaßt sein, damit die Menge der hineingegossenen Flüssigkeit dem späteren komprimierten Gasinhalt der ganzen Stahlflasche entspricht.
Die Füllung des dünnwandigen Behälters geschieht in der für flüssige Luft usw. bekannten Weise durch einen Siphon oder durch einen Trichter. Die Füllöffnung wird geschaffen durch Herausschrauben des kleinen Ventilkopfes oder durch Verwendung eines mit entsprechend weiterer Bohrung versehenen Spezialventils, Die Einführung des Innenbehälters in die Flasche kann in mehrfacher Weise geschehen, entweder wird der große Verschlußkonus d der Flasche herausgeschraubt und, nachdem der Behälter an diesem Konus befestigt ist, wieder eingeschraubt oder an dem verstärkten Boden der Stahlflasche wird ein konischer Schraubstöpsel angebracht, wie in der Zeichnung angedeutet ist. Nach Öffnung dieses unteren Konus wird der Behälter von unten eingeschoben und der Schraubstöpsel wieder verschraubt. Da in diesen beiden Fällen die Manipulation des Aus- und Einschraubens nur einmal stattzufinden braucht, kann der Verschluß wieder vollkommen dicht verschraubt und eingelötet werden. Schließlich kann man auch ohne Aufschrauben des oberen Verschlußkonus d und ohne Anbringung eines unteren Verschlußkonus durch die für das Flaschenventil e vorgesehene Öffnung ein Rohr aus weichem dehnbaren Metall einführen und in der Flasche pneumatisch oder hydräulisch so weit aufblasen, daß es ein zu einem länglichen Behälter von dem gewünschten Inhalt c erweitert. Der Innenbehälter kann so groß gewählt werden, daß sein Flüssigkeitsinhalt ausreicht, um gleichzeitig mehrere Stahlflaschen mit komprimiertem Gas zu füllen; er darf aber die Innenwand der Stahlflasche nicht berühren. Die Verdampfung des flüssigen Sauerstoffs usw. im Innern der Stahlflasche bei geschlossenem Ventil geht langsam und ohne jede plötzliche Drucksteigerung und auch ohne starke Abkühlung der Stahlflasche vor sich. Bei der Füllung und der nachfolgenden Verdampfung der Flüssigkeit wird die Stahlflasche zweckmäßig in ein Wasserbad gestellt, damit sich die Flaschenwandung möglichst wenig abkühlt. Eine zu starke Abkühlung der Stahlflasche muß auf alle Fälle vermieden werden, um die untere Dehnbarkeitsgrenze des Stahles nicht zu unterschreiten. Die neue Hochdruckflasche hat ferner noch den großen Vorteil, daß der in der Stahlflasche sich selbst komprimierende Sauerstoff usw. vollkommen frei von Feuchtigkeit und Öldämpfen ist. Bei der üblichen Art der Flaschenfüllung mit einem Kompressor, der als Sauerstoffkompressor nur mit Wasser oder Glyzerin geschmiert werden darf oder als Luft- usw. Kompressor mit Öl geschmiert wird, nimmt das komprimierte Gas auf dem Wege durch den Kompressor bekanntlich große Mengen von Feuchtigkeit oder Öldämpfen auf, die durch den nur mechanisch wirkenden Hochdruckreiniger nicht vollständig entfernt werden können. Daher sammelt sich im Laufe von vielen Füllungen in den Stahlflaschen schmutziges Wasser oder Öl an, dessen Menge bis zu mehr als einem Liter anwachsen kann. Wenn die Stahlflasche nach dem vorliegenden Verfahren mit flüssigem Sauerstoff usw., der ja vollkommen trocken ist, gefüllt wird, so bleibt das Gas in der Stahlflasche vollkommen trocken, und auch bei jedesmaliger Neufüllung kann keine feuchte Luft eindringen, weil während der Füllung dauernd ein geringer Strom verdampfenden Gases aus der Flasche herausbläst und die feuchte Luft der Umgebung von dem Inhalt der Flasche fernhält.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Hochdruckflasche für Sauerstoff, Stickstoff, Wasserstoff, Luft oder 'andere verflüssigbare Gase, dadurch gekennzeichnet, daß in deren Innern ein dünnwandiger, unten geschlossener Behälter beliebiger Form sich befindet, der die Innenwandung der Hochdruckflasche nicht berührt.
2. Hochdruckflasche nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenbehälter oben mit mehreren Öffnungen versehen ist.
3. Hochdruckflasche nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der eingesetzte Behälter so groß gewählt ist, daß mit der einmal eingegossenen Flüssigkeit gleichzeitig mehrere- Flaschen mit komprimiertem Gas gefüllt werden können. q..
Hochdruckflasche nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stahlflasche am Boden mit einem Verschlußstöpsel versehen ist.
5. Verfahren zur Herstellung von Hochdruckflaschen nach Anspruch i bis q., dadurch gekennzeichnet, daß man ein Rohr aus weichem dehnbaren Metall von unten oder von oben in die Flasche einführt und dann innerhalb der Flasche durch pneumatischen oder hydraulischen Druck zu den gewünschten Dimensionen erweitert.