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Verfahren zum Betrieb einer Gasanlage mit einem Niederdruckbehälter
in Verbindung mit einem Hochdruckbehälter Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum
Betrieb einer Gasanlage, bei der die Aufspeicherung von Gas in einem Niederdruckbehälter
in Verbindung mit einem Hochdruckbehälter erfolgt.
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Bei Gaswerkserweiterungen werden vielfach bei nicht ausreichendem
NTiederdruckbehälterraum zum Ausgleich der Produktions- und Verbrauchsschwankungen
an. Stelle von neuem Niederdruckraum Hochdruckbehälteranlagen verwendet, z. B. bei
Platzmangel oder zwecks Erzielung geringerer Anlagekosten. Diese Hochdruckbehälter
sind besonders zur Aufnahme der Spitzenbelastungen bestimmt, indem sie dann eingeschaltet
werden, wenn der Niederdruckbehälterraum nicht mehr ausreicht. Wenn dann der Verbrauch
wächst, so daß der Bedarf die Nachlieferung übersteigt, wird aus dem Hochdruckbehälter
Gas in die Hauptlieferleitung oder in den N iederdruckbehälter abgegeben. Dieses
würde aber eine dauernde Beaufsichtigung und Kontrolle der Füllungszustände des
Niederdruckbehälters und eine Bedienung der Hochdruckbehälteranlage erfordern.
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Da es an sich bekannt ist, Schaltungen in Abhängigkeit von dem Füllungszustand
eines Niederdruckbehälters auszuführen, hat man bereits vorgeschlagen, das Gas zeitweise
anstatt in den Niederdruckbehälter in den Hochdruckbehälter derart zu drücken, daß
das Umschalten in bekannter Weise in Abhängigkeit von dem Füllungszustand des Niederdruckbehältersvollautomatisch
geschehen soll. Dies ist aber wegen der hohen Kosten, die mit der Hochdruckspeicherung
verbunden sind, im Betriebe unwirtschaftlich.
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Zweck der Erfindung ist nun, einen wirtschaftlichen Betrieb dadurch
zu ermöglichen, daß die im Betrieb teuere Speicheranlage jeweils nur auf kurze Zeit
für die Aufladung und für die Gasentnahme zur Betätigung gelangt und kurz nach Eintritt
der durch eine Schaltung beabsichtigten Wirkung diese Schaltung wiederaufgehoben
wird.
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Zu diesem Zwecke wird erfindungsgemäß die Kompressorenanlage mittels
eines Relaisstromkreises automatisch eingeschaltet, sobald der Niederdruckbehälter
eine zulässige höchste Füllung (z. B. 9o °/o) erreicht hat, und bei Unterschreiten
einer bestimmten hohen Füllung (z. B. 8o °1o) wieder ausgeschaltet sowie entsprechend
beim Unterschreiten eines bestimmten Mindestfüllungszustandes (z. B. ro °/a) ein
zwischen Hochdruck- und Niederdruckbehälter geschaltetes Ventil geöffnet und beim
Überschreiten eines bestimmten niedrigen Füllungsgrades (z. B. 20 °i,) wieder geschlossen.
Sämtliche Schaltungen erfolgen also vom Niederdruckbehälter aus in der Weise, daß
die Einschaltung des Kompressors erfolgt, um den Niederdruckbehälter nur innerhalb
des Bereiches des hohen Füllungszustandes zu entlasten, ihn also nicht völlig oder
nahezu zu entleeren, und daß die Öffnung des Verbindungsventils zwischen beiden
Behältern nur innerhalb des Bereiches des niedrigen Füllungszustandes
des
Niederdruckbehälters erfolgt, so daß dieser vom Hochdruckbehälter aus nur innerhalb
dieses Gebietes, aber nicht darüber hinaus aufgefüllt wird. Hierdurch wird einmal
eine besondere Hochdruckregleranlage erübrigt, und zudem erfolgt eine innige Durchtnischung
des Gases im Niederdruckbehälter, was für eine gleichmäßige Beschaffenheit des Gases
bekanntlich wesentlich ist.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel dieser Erfindung an Hand
eines Glockenbehälters als Niederdruckbehälter dargestellt. Es bedeutet in der Zeichnung
a den Niederdruckbehälter, b die zugehörige Behälterglocke, c den Hochdruckbehälter,
d einen Kompressor, der von einem Elektromotor e angetrieben wird. f bedeutet die
Produktions- bzw. Zuflußleitung zum Behälter, g die zur Regleranlage führende Verbrauchsleitung.
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Die Glocke b besitzt einen Anschlag h, der in an sich bekannter Weise
bei bestimmten Glockenstellungen die Hebelmechanismen i und k betätigt. Im Bereiche
der höchsten Stellung der Glocke b, I, z. B. bei 9o °l, Füllung, wird der Hebel
i durch den Auslegeranschlag lt umgelegt, wobei ein elektrischer Kontakt, z. B.
Quecksilberkontakt 1, einen Relaisstromkreis schließt. Dieser Relaisstromkreis betätigt
eine automatische Einschaltvorrichtung in für den Elektromotor e und schaltet diesen
ein. Infolgedessen saugt der Kompressor d aus der Produktionsleitung f Gas
über die Leitung n an und drückt es in den Hochdruckbehälter c. Sinkt nun
die Glocke b infolge des überwiegenden Verbrauches und unterschreitet hierbei eine
bestimmte weitere, möglichst nicht zu tiefe Lage II, etwa bei 8o °1o Glockenstellung,
so wird jetzt wieder der Schalthebel i umgelegt und damit der Kompressor d ausgeschaltet.
Durch diesen verhältnismäßig eng gewählten Speicherungsbereich von I, II wird mithin
die Hochdruckbehälteranlage nur wenig und den wirklichen Bedürfnissen entsprechend
in Anspruch genommen.
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Tritt nun der umgekehrte Fall ein, d. h. übersteigt der Verbrauch
die Produktion und entleert sich mithin der Behälter a bzw. die Glocke b, so sinkt
diese. Ist der Behälter angenähert leer und erreicht beispielsweise die Glocke die
Lage III, die etwa bei io °1o Füllung gelegen sein mag, so wird der zweite Schalthebel
k über den Kipphebelmechanismus q umgelegt, der das zwischen Hochdruckbehälter c
und Produktionsleitung f eingebaute Ventil o öffnet. Das im Behälter c aufgespeicherte
Hochdruckgas entleert sich also in den Niederdruckbehälter und bringt diesen zum
Ansteigen. Wie schon gesagt, wird man auch in diesem Falle aus wirtschaftlichen
Gründen mit der Ausnutzung der Hochdruckbehälteranlage möglichst schonend umgehen,
indem man nicht den ganzen Hochdruckbehälterinhalt in dem Niederdruckbehälter sich
entspannen läßt, sondern nur bis zu einer bestimmten Füllungslage. Diese ist durch
IV angedeutet und mag mit etwa ao °1o angenommen werden. Bei Überschreiten dieser
Lage wird der Schalthebel k über den Kipphebelmechanismus q wieder umgelegt und
damit das Abströmventil o wieder geschlossen.
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Der Kipphebelmechanismus q besteht aus zwei Anschlägen, die in den
Stellungen 111 bzw. IV von dem Anschlag h umgelegt werden. Die Übertragung
dieser Bewegung erfolgt von den Hebels durch ein Zugorgan (z. B. Kette) t auf den
Schalthebel k; u stellt eine Kipphebelbelastung dar, durch welche der Mechanismus
k bis q in seinen Grenzlagen festgehalten bzw. ein labiler Gleichgewichtszustand
gehalten wird. In gleicher Weise ist der Schaltapparat i als Kipphebelschalter ausgebildet.
Es bedeutet in diesem sinngemäß ü das Kipphebelbelastungsgewicht und r' mit
dem Glockenanschlag h den in Eingriff stehenden Anschlaghebel. Die Übertragung
der Glockenbewegungen auf den Schaltapparat i erfolgt mittels Gestänges v, das am
unteren Ende zwecks Umlegung des Schaltapparates i ein Belastungsgewicht w trägt.
Die Umlegung des Schaltapparates i in anderer Richtung (nach erfolgtem Abheben des
Gewichtes) erfolgt durch ein reines Zugorgan x.
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Zur Sicherung der Hochdruckbehälteranlage ist ein Sicherheitsüberdruckventil
p vorgesehen. Dieses wird erfindungsgemäß zweckmäßig in eine Umgangsleitung zum
von der Glocke gesteuerten Abströmventil o eingeschaltet. Es dient hierbei gleichzeitig
als Umlaufüberdruckregler und sichert die Hochdruckbehälteranlage gegen zu hohe
Drücke. Die Überschußmenge entweicht hierbei wieder in die Produktionsleitung und
durch diese in den Behälter a. Dieses Sicherheitsüberdruckventil wird natürlich
nur dann in Funktion treten, wenn nach dem obigen Beispiel der 9o °/oige Niederdruckbehälterraum
zuzüglich der Hochdruckbehälterkapazität überschritten wird. Sollte diese Überschreitung
so weit gehen, daß die Glocke b ganz austaucht, so würde entsprechend die Überschußmenge
in üblicher Weise über die unteren Tauchränder der Glocke b entweichen.
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In den Abb. a bis 5 sind die mit I bis IV bezeichneten Glöcken und
Schaltungsstellungen eingezeichnet. Wie hieraus zu ersehen, bleibt in den Stellungen
I, 1I und IV das Abströmventil o geschlossen, während es in der tiefsten Stellung
III geöffnet wird und mithin einen Abfluß von verdichtetem Gas aus Behälter c in
den Niederdruckbehälter a bewirkt.
Überschreitet die Glocke beim
Wiederansteigen die Stellung IV, so wird nach Abb. q. das Abströmventil o über den
Schaltmechanismus q wieder abgesperrt und so ein weiteres Abströmen aus dem Hochdruckbehälter
c verhindert. Die sich hierbei ergebenden Schaltstellungen des Schaltapparates q
sind aus der Zeichnung klar ersichtlich.
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Der Schaltapparat i weist in den Stellungen II, III und IV einen offenen
Relaisstromkreis auf, während er bei der höchsten Stellung I nach Abb. 2 durch das
Zugorgan 8 umgelegt wird, wobei er den Relaisstromkreis schließt und den Kompressor
in Betrieb setzt. Unterschreitet die Behälterglocke beim Sinken die Stellung II,
so legt nach Abb. 3 das Gewicht w den Schaltapparat i um, und es wird damit wieder
der Verdichter ausgeschaltet.
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Natürlich kann die Ausbildung der Einzelheiten auch andere Formen
annehmen. Z. B. kann das Abströmventil o mit dem Sicherheitsüberdruckventil p zu
einem einheitlichen Apparat nach Art eines Umlaufüberdruck: reglers vereinigt werden,
wobei das Belastungsgewicht bei Unterschreiten der tiefsten Glockenlage III sinngemäß
abgehoben wird, so daß das Reglerventil durch den einfachen Behälterdruck geöffnet
wird und somit als Abströmventil wirkt. Bei . Überschreiten der Glockenlage IV werden
sodann die Belastungsgewichte wieder aufgesetzt, so daß der Regler jetzt wieder
als Sicherheitsüberdruckregler wirkt. Liegt die Hochdruckbehälter- bzw. Kompressorenanlage
in größerer Entfernung von der Niederdruckbehälteranlage, so ist die unmittelbare
Betätigung der Ventile o bis p durch die Glocke unzweckmäßig. In diesem Falle bildet
man auch den Schalthebel q zweckmäßig in gleicher Weise wie Schalthebel i als elektrische
Kontaktvorrichtung aus, wobei der in den tiefsten Glockenstellungen ausgelöste elektrische
Strom auf einen Elektromagneten wirkt, der in diesem Falle das Belastungsgewicht
abhebt und so die gleichen Wirkungen auslöst, wie vorhin erläutert.
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In dem behandelten Beispiel ist als Niederdruckbehälter ein solcher
mit Tauchglocke zugrunde gelegt. Natürlich kann dieses erfindungsgemäße Verfahren
auch für Niederdruckbehälter anderer Konstruktionen, z. B. bei Behältern mit Scheibenabschluß
o. dgl., angewendet werden.