DE671278C - Vorrichtung zur Regelung des Gasdruckes und zur Ausgleichtung von Druckschwankungen bei elektrolytischen Wasserzersetzern - Google Patents

Description

• Vorrichtung zur Regelung des Gasdruckes und zur Ausgleichung von Druckschwankungen bei elektrolytischen Wasserzersetzern Das Problem des Druckausgleiches und der Druckregelung bei Wasserzersetzern, insbesondere für Hochdruckbetrieb, hat bereits zu verschiedenen Vorschlägen geführt. Neben elektromagnetisch gesteuerten Ventilen ist auch schon in Vorschlag gebracht -worden, zum Druckausgleich eine Vorrichtung zu verwenden, welche verhindert, daß das eine Gas schneller entweicht als das andere. Zu diesem Zweck wurde ein mit dem Elektrolv seur in unmittelbarer Verbindung stehender Behälter verwendet, der durch eine Scheidewand, die nicht ganz bis zum Boden hinabreicht, in zwei Räume getrennt ist, in die die elektrolytisch entwickelten Gase voneinander getrennt einströmen. Jeder dieser Räume ist bis zu einer gewissen Höhe mit Flüssigkeit gefüllt, in der Schwimmer angeordnet sind. Diese Schwimtner stehen über Gestänge und einen unterhalb der Scheidewand angeordneten Waagebalken miteinander in Verbindung. Entsprechend den durch Druckdifferenzen veränderlichen Höhen der Flüssigkeitssäulen werden die Gasausströmventile durch die Schwimmer geschlossen bzw. geöffnet.
• Um die Nachteile dieser Schwimmer, die wegen ihrer hohlen Ausbildung nur bei Gasen mit verhältnismäßig geringenDrücken brauchbar sind, zu vermeiden, wurden auch schon Membranventile verwendet. So ist es z. B. bekannt, den Druck zweier Gase mit Hilfe durch den Gasdruck betätigter Ventile zu regeln in der Weise, daß die Übertragung des Gasdruckes auf die Ventile durch eine Membran erfolgt, deren durch Druckwirkungen bedingte Lageveränderungen begrenzt sind.
• Diese bisher bekannten Druckausgleichs-und -regelvorrichtungen' lassen aber hinsichtlich Betriebssicherheit, Einfachheit des Aufbaues und der Überwachung usiv. . noch in mehrfacher Hinsicht zu wünschen übrig.
• Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Druckausgleich und zur Druckregelung bei Druckzersetzern, die sich durch einen verhältnismäßig einfachen Aufbau und ein betriebssicheres Arbeiten auszeichnet.
• Ein weiterer beachtlicher Vorteil der neuen Druckausgleich- und -regelvorrichtung besteht darin, daß in ihr zwar erwünschterweise ein verhältnismäßig großes Gasvolumen enthalten ist, daß aber der Anteil des elektrolytisch entwickelten Gases klein gehalten werden kann, wenn man zur Erzeugung des Gegendruckes ein entsprechend größeres Volumen eines neutralen Gases, z. B. Stickstoff, anwendet. Die Betriebssicherheit wird vor allein dadurch gewährleistet, daß bereits kleinste Druckdifferenzen der elektrolytisch entwickelten Gase in den Gasräumen des Ausgleichgefäßes die neue Druckausgleichvorriclitung sofort zum Ansprechen bringen und damit zum Druckausgleich führen.
• Die erfindungsgemäße Einrichtung gestattet die Steuerung von Ventilen durch schwirninerähnliche Teile, wie Tauchglucken usw., bei jedem Druck, da Maßnahmen getroffen sind, die sowohl auf der Innen- als auch auf der Außenseite der Schwimmereinrichtung gleiche Druckverhältnisse vorherrschen lassen.
• Diese Vorteile --erden gemäß der Erfinddung dadurch erreicht, daß je eine ein Ventil. steuernde Tauchglucke in jedem Schenkel der als U-förmiger Behälter ausgebildeten Vorrichtung angeordnet ist, wobei Verbindungsleitungen zwischen den Gasräumen, die nicht die die Vorrichtung durchströmenden Gase enthalten, und einem Behälter, der ein etwa unter dem Betriebsdruck des Zersetzers stellendes Gas enthält, vorgesehen sind. Es wird dabei voll den Wirkungen der Höhenunterschiede von in zwei kommunizierenden Gefäßen untergebrachten Flüssigkeiten zum Zwecke der Steuerung der den Gasdurchgang drosselnden Ventile Gebrauch gemacht.
• In der Fig. i ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
• Durch die beiden Rohre i und 2 strömen der elektrolytisch entwickelte Sauerstoff und Wasserstoff in je einen der druckfest geschlossenen Schenkel 3 und .4 eines U-förmigen Gefäßes 5 ein, und zwar enden die Rohre i und 2 in dem dargestellten Beispiel unterhalb der Füllflüssigkeit 6, die sich in dem Behälter 5 befindet. Als Füllflüssigkeit kann beispielsweise Wasser gewählt werden. Wie ersichtlich, sind die Schenkel 3 und i. des Gefäßes 5 gegenüber ihrer unteren Verbindungsleitung ganz erheblich erweitert, um eitle Füllung mit einem verhältnismäßig großen Gesamtvolumen zu ermöglichen.
• In jedem der Schenkel 3 und 4.befilidet sich eine Tauchglucke 7 und 8, in welche Rohre 9 und io münden. Das offene Ende der Rohre 9 und io liegt oberhalb des Flüssigkeitsspiegels. Die beiden Rohre 9 und io dienen zur Zuführung eines Gegendruckgases, beispielsweise Stickstoff, oder eines anderen neutralen, sich nicht nennenswert in der Füllflüssigkeit 6 lösenden Gases. Das Gegendruckgas wird einer Bombe i i entnommen. Es tritt aus der Bombe zunächst durch ein wahlweise einstellbares Ventil 12 in einen Zwischenbehälter 13 ein, der mit einem von Hand betätigten Gasablaßventil 1.4. ausgerüstet ist.
• Die Tauchglucken 7 und 8 sind mittels Hebelgestänge 15 und 16 zur Steuerung von Ventilen 17 und i8 ausgebildet, welche -den oberen Gasraum der Schenkel 3 uns 4. mit den zur Gasabfüllstelle führenden Rohrleitungen i9 und 2o verbinden. In diese Rohrleitungen io und 20 sind noch Absperrventile 21 utid 22 eingebaut.
• Die Wirkungsweise der darge-,tellten Druckausgleichsvorrichtung ist wie folgt: Zunächst wird durch Betätigung des Ventils 12 so viel von dein aus der Bombe i i entnommenen Gegendruckgas zugeführt. da! sich der anfangs gewünschte Gegendruck in den Schenkeln 3 und -. einstellt. Im Anfaligszustand haben dann die Tauchglucken 7 und ihre höchsten Stellungen, in denen sie die Ventile 17 und i8 schließen. Strömen null durch die Rohrleitungen i und z elektrolytisch entwickelte Gase in die Schenkel 3 und 4 ein, so drücken diese den Spiegel der I# üllflüssigheit in beiden Schenkeln herab, so daß in den Tauchglucken der Flüssigkeitsspiegel steigt. Demzufolge bewegen sich die Tauchglucken 7 und 8 nach unten und öffnen die Ventile 17 und 18, so daß die elektrolytisch entwickelten Gase aus dein oberen Teil der Schenkel 3 und 4 in die Gasabfülleitungen i9 und 20 abströmen können. Durch fortlaufendes Erhöhen des Gegendruckes kann so jeder beliebig Betriebsdruck eingestellt werden.
• Findet nun ein ungleichmäßiges Abströmen der beiden elektroNtisch entwickelten Gase nach der Abfüllstelle statt, so wird dadurch eine Verlagerung der Flüssigkeitsspiegel in den beiden Schenkeln eintreten. Dies hat -wiederum zur Folge, daß die Glocke auf der druckniederen Seite steigt und auf der druckhöheren Seite fällt, da der Gegendruck in beiden Seiten gleich bleibt. Diese Verstellbewegung der Glocken bewirkt dann, daß das eine Ventil geschlossen und das andere geöffnet wird, und zwar so, daß dadurch der gewünschte Druckausgleich wieder erzielt wird.
• Es empfiehlt sich, die Ventile so auszubilden, daß sie ein möglichst gleichmäßiges Regeln der Gasmengen zwischen der Schließ-und Öffnungsstellung ermöglichen. Die Ventile stellen sich dann bei normalem Betrieb auf eine Zwischenstellung ein, die dein Betriebsdruck und der Gaserzeugung entspricht (fortlaufende gleichmäßige Gasentnahme). Bei Abweichen von diesem Normalzustand geben sie entsprechend mehr oder weniger Durchflußquerschnitt für die Gase frei.
• Die dargestellte Ausführungsform läßt sich in verschiedener Weise abändern. Beispielsweise kann man die elektrolytisch eiltwickelten Gase in das Innere der Tauchglucken 7 und 8 einströmen lassen, wenn man das Gegendruckgas auf der Außenseite der Tauchglucken zur Wirkung bringt.
• In der Fig. 2 'ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, bei welchem die elektrolytisch entwickelten Gase in das Innere der Tauchglocken einströmen.
• Durch die beiden Rohre i und 2 strömen der elektrolytisch entwickelte Wasserstoff und Sauerstoffyin je eine der- Tauchglocken 7 und 8 eines U-förmigen Gefäßes 5. Die Rohre i und 2 in dein dargestellten Beispiel enden oberhalb des Spiegels der in den Glocken stehenden Flüssigkeit 6. Die Rohre 9 und io, die zur Zuführung des Gegendruckgases dienen, münden oberhalb des Flüssigkeitsspiegels innerhalb der druckfesten Schenkel 3 und d..
• Die Tauchglocken 7 und 8 sind mit Einrichtungen versehen, die die Gasaustrittsventile an den Rohrleitungen i9 und :2o öffnen oder schließen. Die Leitungen i9 und 2o führen also aus dem Innern der Tauchglocken 7 und 8 das jeweils entwickelte Gas über die Absperrventile 21 und 22 den Verbrauchsstellen oder Speichern zu.
• Die Wirkungsweise der in der Fig. 2 dargestellten Druckausgleichs- und -regelvorrichtung ist folgende: Wie bereits in der Beschreibung der Fig. i erwähnt, wird durch Betätigung des Ventils 12 aus dem Gasbehälter i i so viel Gegendruckgas entnommen, daß' der gewünschte, auf die Taucliglocken 7 und 8 wirkende Druck innerhalb, der Schenkel 3 und .I entsteht. Die Tauchlocken nehmen dann anfangs ihre tiefsten Stellungen ein, in denen sie die Ventile 27 und 28 schließen. Werden nun durch die Rohrleitungen i und 2 die elektrolytisch entwickelten Gase in die Tauchglocken 7 und 8 eingeführt, so drücken diese den Spiegel der Flüssigkeit in den Tauchglocken herab, so daß diese sich nach oben bewegen. Dabei werden die Ventile :27 und 28 geöffnet, so daß die elektrolvtiscli entwickelten Gase durch die Rohrleitungen i9 und 2o abströmen können. Durch fortlaufendes Erhöhen des Gegendrucks außerhalb der Tauchglocken durch das Gegendruckgas aus dem Behälter i 1 1cann somit jeder beliebige Betriebsdruck der elektrolytisch entwickelten Gase eingestellt werden, d. h. es wird damit jede gewünschte Druckregelung möglich.
• Beim ungleichmäßigen Abströmen der beiden elektrolytisch entwickelten Gase nach der @1,bfüllstelle wird eine Veränderung der Lage der Flüssigkeitsspiegel innerhalb der Tauchglocken eintreten. Dies hat zur Folge, daß die T auchglocke auf der druckniederen Seite sinkt und auf der druckhöheren Seite steigt, da außerhalb der Tauchglocke der Gegendruck in den druckfesten Schenkeln 3 und 4. gleich groß bleibt. Die Bewegung der Glocken bewirkt dann, daß das Ventil der druckniederen Seite geschlossen und das der druckhöheren Seite geöffnet wird.
• Um bei plötzlich sich ändernder ungleichmäßiger Entnahme ein stoßartiges Bewegen der Taucliglocken bzw. Schwimmer zu vermeiden, empfiehlt es sich, an ihnen Dämpfungsflächen 23, 24 in zweckentsprechender Anzahl und Form vorzusehen. Die Dämpfungsflächen können naturgemäß sowohl an der Außenseite als auch an der Innenseite oder schließlich an einer der beiden Seiten der Tauchglocken sich befinden.

Claims (3)

1. PATl?.L-i TANSPRÜC11E: i. Vorrichtung zur Regelung des Gasdruckes und zur Ausgleichung von Druckschwankungen bei elektrolytischen Wasserzersetzern, bei der die Höhenunterschiede von in kommunizierenden Gefäßen untergebrachten Flüssigkeiten nutzbar gemacht werden, um den Gasdurchgang drosselnde Ventile zu steuern, gekennzeichnet durch dieAnordnung je einer ein Ventil steuernden Tauchglocke in jedem Schenkel der als U-förmiger Behälter ausgebildeten Vorrichtung sowie Verbindungsleitungen zwischen den Gasräumen, die nicht die die Vorrichtung durchströmenden Gase enthalten, und einem Behälter, der ein etwa unter dem Betriebsdruck des Zersetzers stehendes Gas enthält.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß an den Tauch--locken o. dgl. (7, 8) Dämpfungsflächen (23, 24) angebracht sind.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Gegendruckeinstellung ein Zwischenbehälter (13) mit Ablaßregelventil (1d.) vorgesehen ist, der mit dem Vorratsbehälter (i i) über ein Regelventil (12) in Verbindung steht.