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Verfahren zum Umfüllen von verflüssigten, brennbaren Gasen Durch frühere
Erfindungen der Erfinderin ist es bekanntgeworden, daß man zum Betrieb von gasbeleuchteten
Bojen, Eisenbahnsignallaternen, Tageslichtsignalen, ferner zu gewissen Heizungszwecken,
insbesondere zur Beheizung kleiner Räume, beispielsweise in Gepäckwagen usw., mit
großem Vorteil ein brennbares, verflüssigtes' Gas verwenden kann, das bei der Arbeitstemperatur
einen niedrigen Dampfdruck aufweist. Ein solches Gas stellt beispielsweise das Propan
dar. Propan besitzt bei -2o° C einen Dampfdruck von etwa o,8 atü, bei + o° C einen
Dampfdruck von etwa 3,6 atü, bei + 2o° C einen Dampfdruck von etwa 7,2 atü, bei
+ 40° C einen Dampfdruck von etwa r2,2 atü.
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Das spez. Gewicht der Flüssigkeit beträgt ungefähr 5oo kg/mg, das
spei. Gewicht des Gases etwa 2 kg/m3. Dieses Gas eignet sich daher vorzüglich beispielsweise
als Betriebsstoff für Leuchtbojen, die im Seewasser liegen. Es hat aber auch besondere
Vorteile und ist für Beleuchtung und Heizung sehr gut verwendbar.
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Das Gas wird in verflüssigtem Zustand in den bekannten Stahlflaschen
geliefert. Während im Inland der Versand in den handelsüblichen Stahlflaschen erfolgt,
werden die Transporte aus Übersee in Behältern vorgenommen, die erheblich größere
Abmessungen besitzen, und zwar 5o oder 5oo kg fassen.
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Für die verschiedenen Verwendungszwecke, denen das Gas dient, ist
es notwendig, die Flüssigkeit aus den Transportflaschen in andere Gefäße überzufüllen.
Beispielsweise werden bei Weichenlaternen Flaschen angewendet, die einen geringen
Inhalt haben; andere Signale besitzen Vorratsbehälter von größerer Kapazität; ein
Boje hat einen Nutzraum von mehreren Kubikmetern. Infolgedessen hat die Umfüllung
für die Verwertung des brennbaren, flüssigen Gases eine besondere Bedeutung. Diese
Umfüllung muß mit Rücksicht auf den Umstand, daß es sich um ein brennbares und unter
Druck stehendes Gas handelt, unter Luftabschluß erfolgen. Die gleiche Forderung
ergibt sich aus der Notwendigkeit wirtschaftlicher Handhabung des Gases. Bei der
Umfüllung darf nichts von dem Gas verlorengehen. Es wäre somit unzweckmäßig, den
Zutritt von Luft zwar auszuschließen, aber die Abgase entweichen zu lassen. Dazu
kommt, daß die Kohlenwasserstoffe, um die es sich im vorliegenden Fall handelt,
unter Umständen das körperliche Wohlbefinden beeinträchtigen können. Auch aus diesem
Grunde muß die Umfüllung so vorgenommen werden, daß ein Austritt. des Gases ins
Freie nicht stattfindet.
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Für solche Stellen, an denen ein größerer Bedarf nach dem verflüssigten
Gas auftritt,
wird mar@zyveEräB_,i große Lagerbehälter schaffen.
Auc11'-für diese Behälter. muß eine Füllmöglichkeit geschaffen werden, die den vorstehend
angegebenen Anforderungen ger:' nügt.
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Es wäre denkbar, daß man die Umfüllung; flüssiger Gase mit Hilfe einer
Flüssigkeits-' pumpe vornimmt. An diese Pumpe müssen verschiedene Anforderungen
gestellt werden:. Beispielsweise soll die Saughöhe groß sein, die Kolbengeschwindigkeit
muß gering sein, das Verhältnis von Kolbendurchmesser zu Hub muß klein sein usw.
Die Anwendung einer Flüssigkeitspumpe ist aber nur dann möglich, wenn es sich um
die. Unifüllung großer Mengen von Flüssigkeit, beispielsweise von einem .Kesselwagen
in einen anderen, handelt und wenn große Querschnitte zur Verfügung stehen: Sie
scheitert aber, wenn die Querschnitte beengt sind, wie beispielsweise. bei den Transportflaschen
oder der Mehrzahl der Kesselwagen. Man muß dann, um eine entsprechende Leistung
erzielen zu können, einen großen Überdruck schaffen; tut man dies, so reißt die
Pumpe ab, weil die. Flüssigkeit durch den erzeugten Unterdruck zu schneller Verdampfung
-veranlaßt wird und die Pumpe nicht mehr zieht. _ Es- -sind fürähnliche Zwecke zwar
auch Gaspumpen: vorgeschlagen worden, mittels welcher ein Unterdruck für. das Umfüllen
erzeugt wird. Beim bekannten Vorschlag-werden . aber Behälter gefüllt,. die finit
-zwei öffnungen ausgestattet: werden können. Zum Füllen von Behältern mit nur einer
Füllöffnung, wie im, vorliegenden Falle, ist das bekannte Verfahren unbrauchbar..
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Man könnte- ferner daran denken, die =Um-Füllung, insbesondere _-
bei Stahlflaschen, durch das natürliche Gefälle vorzunehmen, indem man den zu füllenden
Behälter und die Trgnsportfiasche, miteinander verbindet, wobei die Ttanspprtflaschen
umgekehrt, und hochgestellt werden. Versuche.. haben ergeben, daß die Umfüllung
von, einer Flasche in eine ,gleich =große andere -mehrere Tage dauert, da- die Behälter
unter. gleichem Druck stehen und der Übertritt der Flüssigkeit von -dem oberen Behälter
in den urfiteren .außerordentlich. langsam vor sich geht. Es ist vorgeschlagen worden,
das Umfüllen dadurch zu beschleunigen, daß man die volle Flasche anwärmt. Dieses
V_ erfahren ist außerordentlich gefährlich, weil es -sich um ein brennbares Gas
handelt. Es ist sehr- leicht möglich, daß durch. eine. unbeabsichtigtes= zu hohe
Steigerung der Temperatur Drücke erzeugt werden, denen die Stahlflasche nicht mehr
-standhält. Es ist zwar bekannt, in die Flasche Schmelzpfropfen einzubauen, die
gegen. Wärme empfindlich sind und_bei Überschreitung einer bestimmten Temperatur
abschmelzen, so daß die Flasche mit der Außenluft verbunden wird. Diese Sicherheitsvorrichtung
schützt :".Ger nur gegen Wärme, nicht gegen Überiuck. Da es nun vorkommen kann,
daß @,i,ggra,de die Stellen, wo die Pfropfen sitzen, ,'nicht miterwärmt werden und
die Pfropfen einen Druck von ioo atü aushalten, eignet sich ein solches Verfahren
nicht zur Umfüllung, brennbarer Gase der vorbezeichneten Art.
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Man hat versucht, das Umfüllen durch Überdestillieren vorzunehmen.
Unter der Annahme, daß in dem zu füllenden Behälter keine Luft vorhanden ist, läßt
sich ein solches Verfahren durchführen. Es zeigt sich aber, daß die erhitzte Flasche
und das übergehende Gas die zu füllende Flasche so hoch erwärmen, daß der Druck
hoch ansteigt und der Inhalt der Flasche, welche entleert werden soll, nicht vollständig
in die zu füllende Flasche übergeht; es sei denn, daß man dieselbe einer sehr kräftigen
Kühlung unterwirft. Dieses Verfahren ist umständlich und teuer.
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Erfindungsgemäß wird die Umfüllung brennbarer, -verflüssigter Gase,
welche bei der Arbeitstemperatur einen geringen Dampfdruck aufweisen, derart vorgenommen,
daß das verflüssigte Gas :aus dem zu entleerenden Behälter zunächst in einen Zwischenbehälter
gefördert wird, indem .aus diesem Zwischenbehälter durch eine. Gaspumpe die entstandenen
Dämpfe abgesaugt und in einen Vorratsbehälter gefördert werden, worauf nach Umschaltung
der Gaspumpe die Dämpfe aus dem Vorratsbehälter wieder entnommen und in den Zwischenbehälter
gedrückt werden und unter Wirkung dieses Druckes das verflüssigte Gas aus dem Zwischenbehälter
in den nunmehr mit ihm verbundenen zu füllenden Behälter hinübergedrückt wird.
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Abb. i zeigt eine Einrichtung, die geeignet 'ist, das Abfüllen von
Transportflaschen in andere Behälter durchzuführen.
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Die mit verflüssigtem Gas gefüllte Transportflasche a mit dem Absperrventil
b wird mittels der Rohrleitung c mit dem Ventil d des Zwischenbehälters e
verbunden. An das zweite Ventil f des Zwischenbehälters wird die Rohrleitung g angeschlossen,
die sich teilt und über das Ventil la mit dem Saugstutzen, über das Ventil i mit
dem Druckstutzen der Gaspumpe k verbunden wird. Von den Stutzen der Pumpe gehen
über die Ventile Z und m zwei Leitungen ab, die, zu einer Leitung n vereinigt, zu
einem Behälter o mit nur einem Ventil p führen. Von der die gefüllte Transportflasche
mit dem Zwischenbehälter verbindenden Leitung z zweigt eine Leitung q zum Füllventil
r des zu füllenden Behälters s ab. .In die Leitung ii kann eine
Kühlvorrichtung
t, beispielsweise eine wassergekühlte Rohrschlange, geschaltet werden.
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Der Umfüllvorgang geht in folgender Weise vor sich. Die Ventile
b, d, f, lt, in
und p werden geöffnet, während die übrigen, also
i, Z und r, geschlossen sind. Die Gaspumpe k wird nun in Tätigkeit
gesetzt und erzeugt in dem Zwischenbehälter e einen Unterdruck, so daß das verflüssigte
Gas aus der Transportflasche a in den Zwischenbehälter e fließt. Das infolge der
Entspannung des verflüssigten Gases verdampfende Gas wird mittels der Pumpe k aus
dem Behälter e abgesaugt und gegebenenfalls nach Durchgang durch den Kühler t in
einen Behälter o, beispielsweise eine leere Transportflasche, gedrückt. Ist die
Flasche a entleert, so wird das Ventil d geschlossen und eine neue, volle Flasche
angeschlossen, welche nach öffnen des Ventils cd in gleicher Weise in den Zwischenbehälter
e entleert wird. Steigt der Druck in dem Behälter o über einen zulässigen Wert oder
über den Druck, auf den die Pumpe 7z fördern kann, so wird durch Abstellen der Pumpe
die Füllung des Zwischenbehälters unterbrochen und nunmehr der Inhalt des Zwischenbehälters
in den zu füllenden Behälter s übergeführt. Zu diesem Zweck werden die Ventile
b, 1a und in geschlossen und die Ventile p, 1, i, f, d und r geöffnet.
Die Pumpe 1a wird nun wieder in Betrieb gesetzt, saugt aus dem Behälter o Gas an
und drückt es in den Zwischenbehälter. Infolge des so im Behälter e erzeugten Überdruckes
fließt das darin befindliche verflüssigte Gas durch die Leitung q in den Behälter
s. Ist der Behälter e entleert, so wird in der vorher beschriebenen Weise der Zwischenbehälter
aus weiteren Transportflaschen wieder gefüllt und darauf wieder die Umfüllung aus
dem Zwischenbehälter in den zu füllenden Behälter vorgenommen.
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In Abb. z ist eine Anlage dargestellt, mit welcher man alle gewünschten
Umfüllvorgänge durchführen kann. Mit 5 ist ein Vorratsbehälter bezeichnet, welcher
eine große Menge der Flüssigkeit aufzunehmen vermag. Ein kleiner Zwischenbehälter
ist bei 6 dargestellt. Die Gaspumpe ist mit 7 bezeichnet, 8 bis 16 sind Ventile,
17 ist eine abzufüllende Transportflasche, i9 ist ein zu füllendes Gefäß.
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Die Gaspumpe 7 ist zweckmäßig als Doppelventilpumpe ausgebildet, so
daß man in beiden Richtungen entweder drücken oder saugen kann. Wünscht man beispielsweise,
aus der Transportflasche 17 Flüssigkeit nach dem Behälter 6 überzuführen, so geschieht
dies zweckmäßig so, daß man mittels .der Gaspumpe 7 über das Ventil 8 bei geschlossenen
Ventilen 9, 11, 14 und 16 im Behälter 6 einen Unterdruck erzeugt, d. h. das
Gas aus dem Behälter 6 nach dem Behälter 5 über Ventil 8 und io drückt. Dadurch
strömt der Inhalt der Flasche 17 von selbst nach dem Behälter 6 über.
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Will man eine Tran_ sportflasche i9 aus dem Zwischenbehälter 6 füllen,
so saugt man mit Hilfe der Gaspumpe 7 bei geöffneten Ventilen 8, io und 16 das Gas
aus dem Behälter 5 ab und drückt es in den Behälter 6, wodurch die Flüssigkeit von
selbst in die Transportflasche i9 fließt.
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Die Behälter 5 und 6 sind sowohl in der Gas- als auch in der Flüssigkeitsphase
miteinander verbunden, und daher kann man den Flüssigkeitsstand in den beiden Behältern
leicht ausgleichen. Wünscht man einen raschen Übertritt der Flüssigkeit, so kann
man beispielsweise Flüssigkeit-aus dem Behälter 5 nach dem Behälter 6 dadurch schnell
bringen, daß man mittels der Gaspumpe 7 bei geöffneten Ventilen 8, 1o, 14 und i
j und geschlossenen Ventilen 9, 13 und 16 Gas aus dem Behälter 6 absaugt und nach
dem Behälter 5 drückt.