DE429152C - Verdampfungsgefaess fuer fluessigen Sauerstoff - Google Patents

Description

• Verdampfungsgefäß für flüssigen Sauerstoff. Zur Aufbewahrung und zum Transport von flüssigem Sauerstoff dienen doppelwandige Metallgefäße, bei denen der Raum zwischen dem inneren und dem äußeren Gefäße evakuiert ist, so daß ein Temperaturaustausch zwischen dem Flüssigkeitsinhalt und der Außenluft verhindert wird.
• Wenn man flüssigen Sauerstoff in ein solches Gefäß einfüllt,- dann muß bei Berührung der Flüssigkeit mit den Innenwandungen des Gefäßes eine solche Menge der Flüssigkeit verdampfen, wie sie den Kälteverlusten bei Abkühlung der inneren Blechwandungen auf die niedrige Temperatur der Flüssigkeit entspricht. Sie kann aus der spezifischen Wärme des abzukühlenden Blechmaterials berechnet werden.
• Da die Größe dieser Kälteverluste von der Masse des Metalls in der Innenwandung des Gefäßes abhängt, während die Widerstandsfähigkeit von der Blechdicke bestimmt wird, ist es wirtschaftlich unvorteilhaft, die Wandstärken so zu wählen, daß die Gefäße für solche Verdampfungsdrucke gebaut werden, die ausreichen, um den verdampften Sauerstoff in die üblichen Stahlflaschen unter dem hohen Druck von mehr als 15o Atm. einzupressen. Dieser Gedanke, welcher den Gegenstand eingehender Versuche gebildet hat, mußte daher aufgegeben werden. Bei Verdampfungsgefäßen für solche Drucke, wie sie für den Betrieb der Schweiß-und Schneidbrenner erforderlich sind, ist die Masse des beim Einfüllen auf die tiefe Temperatur des flüssigen Sauerstoffs abzukühlenden Metalls dagegen eine so geringe, daß die durch Verdampfung v erlorengehenden Flüssigkeitsmengen nur geringe sind. Für die autogene Schweißung genügt in der Regel ein Sauerstoffdruck von i bis 2 Atm. und, wenn die Acetylenapparate für Gleichdruck eingerichtet sind, auch schon die Hälfte dieser Drucke. Man kann daher die Wandstärken der Bleche im Verdampfungsgefäß für Drucke bemessen, welche 3 bis 5 Atm. nicht zu übersteigen brauchen. Diese Verdampfungsgefäße können im Sauerstoffwerke mit flüssigem Sauerstoff gefüllt und in die Schweißereibetriebe gebracht werden, wo sie entweder direkt zur Versorgung des Sauerstoffbedarfs dienen oder an eine Sauerstoffrohrleitung angeschlossen werden.
• Wenn der Inhalt eines solchen Verdampfungsgefäßes beispielsweise 5o 1 flüssigen Sauerstoff zu fassen vermag, dann kann für das gefüllte Gefäß ein Gesamtgewicht von 8o kg angenommen werden, also etwa das gleiche Gewicht wie für eine mit 6 cbm Sauerstoff bei einem Drucke von i 5o Atm. gefüllte handelsübliche Stahlflasche. 5o 1 flüssiger Sauerstoff ergeben jedoch nach seiner Verdampfung annähernd .I0 cbm gasförmigen Sauerstoff und entsprechen mehr als dem Inhalte von sechs Stahlflaschen im Gesamtgewichte von etwa 4.8o kg. Die erzielten Ersparnisse an Transportkosten sind daher sehr erhebliche. Aber auch der in dem Verdampfungsgefäße erzeugte gasförmige Sauerstoff hat dem in Stahlflaschen gepreßten handelsüblichen Sauerstoff gegenüber den großen Vorteil, daß er frei von Sättigungswasser ist, welches bei der Aufstapelung des verdampften wasserfreien Sauerstoffs in Gasbehältern sowie bei der Abfüllkompression in den Sauerstoff gelangt. Dieses Sättigungswasser muß in der Schweißflamme unter Wärmeverbrauch mit verbrennen und verringert die Temperatur der Schweißflamme in solcher Weise, daß die Arbeitsleistung ebenso wie die Qualität der Schweißverbindungen verschlechtert werden. Dieser Übelstand wird durch die Verwendung der wasserfreien Verdampfungsprodukte des flüssigen Sauerstoffs behoben und an Arbeitslöhnen wird gespart. Auch wird die Industrie entlastet von den hohen Anschaffungskosten für die üblichen Stahlflaschen. Die Kraftkosten für die Abfüllkompression bleiben erspart und überwiegen die Verluste an Kraft, die durch Ausscheiden der verhältnismäßig geringen Verdampfungskälte aus dem Luftverflüssigungsprozeß entstehen, um ein Mehrfaches. Ein wichtiger Vorteil der Verwendung von Niederdruckverdampfungsgefäßen besteht aber noch darin, daß die Gefahr schwerer Explosionen, die immer an die handelsübliche Art der Stahlflaschen geknüpft ist, ursächlich ausgeschaltet bleibt.
• Es war ursprünglich beabsichtigt, die Beheizung der Flüssigkeit in der Weise zu regeln, daß die Verdampfungsprodukte, nachdem sie in einer Rohrschlange einen Teil ihrer Kälte mit der umgebenden Luft ausgetauscht haben, in dieser Rohrschlange wieder durch die Flüssigkeit zu führen und zur Beheizung derselben nutzbar zu machen.
• Bei den Versuchen hat sich herausgestellt, daß man die Art der Beheizung auch in der Weise einfach bewirken könne, daß man regelbare Mengen von atmosphärischer Luft in einer Rohrschlange durch die Flüssigkeit führt. Diese Rohrschlange kann so angeordnet werden, daß ihr eines Ende an der oberen und ihr anderes Ende an der unteren Außenwandung des Gefäßes mit der atmosphärischen Luft in Verbindung steht, und nur an jener Stelle des Gefäßes eine größere Heizfläche hat, an der die Verdampfung der Flüssigkeit am vorteilhaftesten bewirkt werden kann. Die in der Rohrschlange enthaltene Außenluft tauscht ihre Wärme mit der Flüssigkeit aus und wird abgekühlt und in einen Zustand größerer spezifischer Schwere und Dichte gebracht, so daß die wärmere Frischluft durch die obere Mündung der Rohrschlange angesaugt und ein der Menge der angesaugten Frischluft entsprechendes Abströmen durch die untere öffnung bewirkt wird.
• Man hat es daher in der Hand, die Menge der durchströmenden Frischluft und damit die Menge der Verdampfungsprodukte in der Weise zu regeln, daß man den Eintritt der Frischluft und nötigenfalls auch ihren Austritt je nach Bedarf drosselt.
• In der beiliegenden Zeichnung ist ein Verdampfungsgefäß für. flüssigen Sauerstoff gezeigt, welches vermittels einer Rohrschlange direkt an die Schlauchleitung eines Schweißbrenners oder auch an ein Verteilungsgefäß für eine Mehrzahl von Schweißbrennern angeschlossen werden kann. Man kann die Schlauchleitung aber auch an die Rohrleitung eines Schweißereibetriebes anschließen und den Vergasungsdruck durch größere oder geringere Belastung der Lufteintrittsöffnung am Verdampfungsgefäß auf eine Gesamtdruckhöhe einstellen, wobei aber auch dieser Gesamtdruck in üblicher Weise durch Einbau eines Druckminderventils an jeder einzelnen Entnahmestelle innerhalb der Gesamtdruckhöhe geregelt werden kann. Die Regulierung der Menge der durch die Heizschlange im Verdampfungsgefäß strömenden Beheizungsluft kann vorteilhaft durch Übertragung der Druckschwankungen in der Rohrleitung oder in einem Verteilungsgefäß auf die Drosselvorrichtung bewirkt werden.
• Um zu verhindern, daß die Beheizung des flüssigen Sauerstoffes infolge des wechselnden Flüssigkeitsstandes im Verdampfungsgefäß schon in den oberen Schichten desselben eintritt, was zu stürmischen Vergasungen Veranlassung gibt, ist der den Übergang verhindernde evakuierte Raum bis nahe an den unteren Teil der Flüssigkeit geführt, so daß die Verdampfung in den untersten Schichten der Flüssigkeit erfolgt und auf jene Stelle beschränkt bleibt, die allein wirksam zu sein braucht.
• Auf der beiliegenden Zeichnung zeigt Abb. i ein derartiges Verdampfungsgefäß für flüssigen Sauerstoff und Abb.2 ein Schema eines evakuierten Einfüllrohres.
• In Abb. i ist t das evakuierte Verdampfungsgefäß mit der rohrartigen Verlängerung 2, durch welche das in eine Rohrschlange übergehende Heizrohr für die atmosphärische Beheizungsluft 3 geführt ist. Dasselbe ist am unteren Ende durch die beiden Wandungen des Verdampfungsgefäßes dicht hindurchgeführt und endet bei 3a wieder in die Außenluft. Die obere Eintrittsöffnung für die Beheizungsluft kann durch Heben des Stöpsels q. so weit geöffnet werden, daß die für den jeweiligen Bedarf nötige Menge der Beheizungsluft einzutreten vermag. Das Verdampfungsgefäß i geht an seinem oberen Ende in einen verstärkten Deckel 5 über, auf welchen ein ähnlicher Deckel 6 aufgesetzt und am besten vermittels eines Bajonettverschlusses dicht angeschlossen werden kann. Der obere Deckel trägt das Austrittsrohr 7 für den vergasten Sauerstoff, welches vermittels einer Rohrschlange entweder mit dem Sauerstoff schlauche des Schweißbrenners direkt oder bei Vorhandensein mehrerer Brenner mit einem Verteilungsbehälter oder auch mit dem Verteilungsrohr für den Sauerstoff im ganzen Schweißwerk verbunden ist. 8 ist eine Vorrichtung beliebiger Art für die Übertragung des Druckes des vergasten Sauerstoffes auf die Stange 9. Das Gewicht der ganzen Hebelanordnung, die bei io ihren Drehpunkt am Gefäßdeckel 6 hat, ist bestrebt, den Stöpsel 4. in der Schlußstellung zu halten und wird dabei durch den Druck in dem Rohre 7, 8 unterstützt. Dieser Schlußwirkung entgegengesetzt wirkt die Zugfeder i i, welche bewirkt, daß bei Verringerung des auf g wirkenden Druckes ein entsprechendes Heben des Stöpsels q. eintritt. Im Betriebe stellt sich bei richtiger Bemessung der Federspannung der Stöpsel 4. so ein, daß jene Menge von Heizluft in die Heizschlange 3-einzutreten vermag, welche für die Verdampfung einer entsprechenden Menge von flüssigem Sauerstoff erforderlich ist. 12 ist ein Fußring für das Verdampfungsgefäß, der Beschädigungen des evakuierten Raumes verhindern soll.
• Während des Transportes des Gefäßes vom Sauerstoffwerk zum Verbrauchsort muß die Lufteintritts- und Luftaustrittsöffnung durch einen abnehmbaren Verschluß gesichert sein. Nach Aufstellung des Gefäßes wird es mit dem Verschlußstück 6 dicht verbunden und hierauf an Stelle des lösbaren Deckels an der Lufteintrittsöffnung der Stöpsel d eingesetzt, der Verschluß bei 3a geöffnet, und das Verdampfungsgefäß ist dann im Betriebe. Es arbeitet fortdauernd unter einem Drucke, der an einer an beliebiger Stelle der Rohrleitung oder der Schlauchleitung eingebauten Abblasevorrichtung eingestellt werden kann.
• Die Abb.2 zeigt das Schema eines evakuierten Einfüllrohres für flüssigen Sauerstoff. Es besteht aus einem inneren Rohre i und einem äußeren Rohre 2. Die Enden der ineinander geführten Innen- und Außenrohre sind bei 3a und 3b miteinander dicht verbunden und der ringförmige Hohlraum zwischen dem Innen- und dem- Außengefäß ist evakuiert.

Claims (2)

1. PATENT -AN SPRÜCHE: i. Verdampfungsgefäß für flüssigen Sauerstoff, bei dem die Verdampfung durch Luft bewirkt ist, die ein im Gefäß befindliches Beheizungsrohr durchströmt, dadurch gekennzeichnet, daß an der Eintrittsöffnung des Beheizungsrohres ein Ventil vorgesehen ist, welches die Menge der zuströmenden Beheizungsluft in Abhängigkeit von dem Druck des verdampften Sauerstoffes selbsttätig regelt.
2. 2. Verdampfungsgefäß für flüssigen Sauerstoff nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizfläche der von der Beheizungsluft durchströmten Rohrschlange durch Einschluß eines Teiles derselben in einen evakuierten Raum beschränkt ist.