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Verfahren zum Entspannen eines Gemisches von flüssigen mit gasförmigen
und gegebenenfalls festen Stoffen aus unter hohem Druck stehenden Gefäßen Zusatz
zum Patent 701 864 Im Patent 70I 864 ist gezeigt, Idaß man in vorteilhafter Weise
Gemische von flüssigen mit gasförmigen und gegebenenfalls festen Stoffen aus unter
hohem Druck stehenden Gefäßen mit Hilfe einer Kolbenentspannungsmaschine nnit zwei
durch den Kolben getrennten Zylinderräumen entspannen kann, von denen der eine mit
einer unter Druck stehenden, je nach der Kolbenverschiebung zu-oder abfließenden
Eilfsflüssigkeit gefüllt ist, wenn man das Gemisch in Iden anderen Zylinderraum
einführt, in dem es auf niedrigen Druck entspannt und aus dem es dann zum Teil abgelassen
wird, während der andere Teil in dem Zylinderraum auf etwa den Druck des zu entspannenden
Gutes komprimiert wird, worauf dieses erst in den Zylinderraum eingelassen wird.
Bei diesem Verfahren wird die den Kolben hemmende bzw. bewegende Hilfsflüssigkeit
während des Ausstoßens und des Entspannens des Gemisches mit der Flüssigkeit einer
Pufferflasche in Verbindung gebracht, in der durch den Entspannungstakt ein geringer,
die Rückwärtsbewegung des Kolbens zum Ausstoßen hervorrufender Druck erzeugt wird;
während des Einlassens des Gemisches in den Zylinder und zum Komprimieren des nicht
ausgestoßenen
Gemischrestes wird die H.ilfsflüssigkeit mit der
Flüssigkeit einer Hochdruckpufferflasche verbunden, in der durch die Kolben bewegung
beim Einlassen des Gemisches i Druck erzeugt wird, der genügt, um den mischrest
beim Komprimieren auf etwa 1 Druck des zu entspannenden Gutes zu bringen. Nrorteilhaft
arbeitet man so, daß die Hochdruckhilfsflüssifil;eit während des Einströmens des
zu entspannenden Gutes in den Zylinder der Entspannungsmaschine auf einen etwas
höheren Druck als den des zu entspanneu den Gutes komprimiert wird. Nilan kann das
Verfahren in der Weise ausführen, daß man die Ein- und Ausgangsventile der Entspannungsmaschine
durch eine vom Innendruck auf der von der Hilfsflüssigkeit gefüllten Seite des Zylinders
der Maschine abhängig gemachte Steuerung öffnet oder schließt. Insbesondere kann
man die Ventile der Entspannungsmaschine mit Hilfe eines von der Koli>enstange
gesteuerten Hilfssteuerschiebers durch den Druck einer der Hochdruckpufterflasche
entnommenen Flüssigkeit betätigen. Besonders vorteilhaft ist es, so vorzugehen,
daß durch den Staudruck der aus den hydraulisch gesteuerten Ventilen austretenden
Fiteuerflüssi,gkeit und durch den Druck der Hilfsflüssigl;eit im Entspannungszylinder
in Verbindung mit Absperrventilen die für den Entspannuiigsvorgang notwendige Reihenfolge
der Venti ll>ewegungen bewirkt wird.
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Bei diesem Verfahren muß man das Zylindervolumen der Entspannungsmaschine
entsprechend der im zu entspannenden Gut gelösten Gasmenge verhältnismäßig groß
machen und auch für das Ausgasen, d. h. für den Entspannungshub, eine entsprechend
lange Zeit vorsehen, wodurch der Durchsatz der Maschine verringert wird.
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Es wurde nun gefunden, daß man das genannte Verfahren noch verbessern
kann, wenn man dafür sorgt, daß schon während der Entspannung das ausgeschiedene
Gas teilweise den Zylinder vor der Flüssigkeit oder dem Gemisch aus Flüssigkeit
und festen Stoffen verlassen kann. Nian erreicht hierdurch einen größeren Füllungsgrad
des Zylinders und eine schnellere Entspannung während des Entspannungshubes und
kann also die Leistung der Nitaschine wesentlich steigern.
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In den beiliegenden Zeichnungen sind bei spielsweise zwei Ausführungsformen
der Entspannungsmaschine dargestellt.
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Bei der Anordnung nach Abb. 1 besteht die Niaschine aus einem beiderseits
verschlossenen Zylinder Z, in dem sich ein Kolheu K bewegt. An der unteren Zylinderseite
befiiidet sich das Einlaßventil .4 für das zu entspannende Gut und das Auslaßventil
B. Die andere Zylinderseite wirkt als Pumpe. Eine unter niedrigem Druck stehende
Hilfsflüssigzeit kann durch die Leitung 11 über die Venteile D und C ab- oder zugeführt
werden und 4;#ne unter hohem Druck stehende Hilfsflüssigkeit in entsprechender Weise
über die Leitung o und die Ventile E und F. Die Ventile D und F sind übliche Rückschlagventile,
in deren Umgang die Ventile C-und E als gesteuerte Ventile eingebaut sind. Der Durchmesser
der Kolbenstange ist so bemessen, daß die um den Kolbenstangenquerschnitt verkleinerte
Kolbenoberfläche die Hochdruckhilfsflüssigkeit auf einen Druck bringen kann, der
etwas höher als der Druck des zu entspannenden Gutes ist. Etwa in halber Höhe des
Zylinders ist ein Gasventil G angeordnet, das über die Leitungl mit der Auslaßleitung
hinter dem Auslaßventil B verbunden ist. I)ie Vorrichtung arbeitet in folgender
Weise: Durch die Ventile C und D strornt aus einer (nicht gezeichneten) Pufferflasche
eine unter niedrigem Druck stehende Hilfsflüssigkeit in den Zylinder und drückt
den Kolben bei geöffnetem Auslaßventil B abwärts. Kurz bevor der Kolben seine Endstellung
erreicht hat, wird das Auslaßventil B geschlossen. Darauf wird das steuerbare Ventil
C geschlossen und das Ventil E geöffnet, so daß aus einer zweiten (ebenfalls nicht
gezeichneten) Pufferflasche die unter hohem Druck stehende Hilfsflüssigkeit in den
Zylinder einströmen kann und auf der unteren Seite des Kolbens K einen hohen Druck
ausübt, der das hier zurückgebliebene Entspan nungsgut auf etwa den Druck bringt,
den das zu entspannende Gut vor dem Einlaßventil A hat. Erst hierauf wird das Einlaßventil
A geöffnet und das zu entspannende Gut ohne Druckabfall in den Zylinder eingeschleust.
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Dabei wird der Kolben nach oben bewegt, wodurch die auf der oberen
Seite des Kolbens stehende Flüssigkeit durch die VentileE und F in die Leitung o
gefördert wird; Hat der Zylinder eine bestimmte Füllung erhalten, so betätigt die
Kolben stange eine übliche Steuerung, durch die zunächst das Einlaß ventil A, dann
das Ventil E und das Rückschlagventil F geschlossen und das Ventil C geöffnet wird.
Das im Zylinder befindliche Gut wird nun entspannt und schiebt dabei den Kolben
weiter nach oben, bis es den Druck der Niederdruckhilfsflüssigkeit in der Leitung
n erreicht hat. Beim Aufwärtsgang steuert die Kolbenstange bei einer bestimmter
Kolbenstellung das Ventil G so, daß es sich öffnet, so daß das im unteren Teil des
Zylinders frei werdende Gas durch das Ventil G und die Leitungl abziehen kann. Die
Entspannung des Gutes schreitet dann rasch
fort. Erst wenn im unteren
Zylinderteil der Druck der Niederdruckhilfsflüssigkeit erreicht ist, wird das Auslaßventil
B geöffnet und das entspannte Gut durch die Niederdruckhilfsflüssilgkeit, die nun
wieder durch die Ventile C und D einströmt, aus dem Zylinder geschoben. Beim Abwärtsgang
des Kolbens wird das Gasventil G durch die Bewegung der Kolbenstange rechtzeitig
wieder geschlossen.
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Bei der in Abb. 2 gezeigten Anordnung besteht die Maschine ebenfalls
aus einem beiderseits geschlossenen Zylinder Z, an dem aber das Eingangsventil A
und das Ausgangsventil B an der oberen Seite angebracht sind. Hier wirkt die untere
Zylinderseite als Pumpe. In dieser sind, ebenso wie bei der Anordnung nach Abb.
I, die Leitungen ii und o mit (nicht gezeichneten) Pufferflaschen für die unter
verschiedenen Drucken stehenden Hilfsflüssi-gleiten mit den Ventilen D und C bzw.
F und E vorgesehen. Die Arbeitsweise ist folgende: Durch die Ventile C und D strömt
die Niederdruckhilfsflüssigkeit in den Zylinder und drückt den Kolben bei geöffnetem
Ventil B aufwärts. Kurz bevor der Kolben die Endstellung erreicht, wird das Ventil
B geschlossen und das gesteuerte Ventil E geöffnet, so daß die Hochdruckhilfsflüssigkeit
in die untere Hälfte des Zylinders strömt und den ilm oberen Teil des Zylinders
befindlichen Rest des Entspannungsgutes auf den Druck bringt, den das zu entspannende
Gut vor dem Einlaßventil A hat. Erst dann wird das Ventil A. geöffnet und das zu
entspannende Gut ohne Druckabfall in den Zylinder eingeschleust. Dabei wird der
Kolben nach unten bewegt, wodurch die auf der unteren Kolbenseite befindliche Flüssigkeit
durch die Ventile E und F in die Leitung o gefördert wird. Hat der Zylinder eine
bestimmte Füllung erhalten, so betätigt die Kolbenstange eine übliche Steuerung,
durch die zunächst das Einlaßventil 24, dann die Ventile F und E geschlossen und
danach das Ventil C geöffnet wird. Das zu entspannende Gut schiebt den Kolben weiter
nach unten.
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Alsdann wird das Auslaßventil B geöffnet, durch das nunmehr zunächst
das frei gewordene und noch frei werdende Gas abgeblasen wird, bis das zu entspannende
Gut den Druck der Niederdruckhilfsflüssigkeit in der Leitun in erreicht hat. Darauf
schiebt die durch die Ventile C und D wieder einströmende Niederdruckhilfsflüssigkeit
das zu entspannende Gut über das Ventil B aus dem Zylinder hinaus.