DE710921C - Verfahren und Vorrichtung zum Umfuellen komprimierter Gase - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zum Umfüllen komprimierter Gase Beim Füllen kleinerer Behälter für Preßgas aus einer größeren Vorratsbatterie können bei zu raschem und weitem Öffnen des Drosselventils, durch das das Überströmen geregelt wird, leicht Schäden entstehen; denn wenn auch bei der Montage auf peinliche Sauberkeit der gesamten Rohrleitungen geachtet wurde, so bilden sich doch im Laufe der Zeit Korrosions- und Abtriebteilchen, die vom Gasstrom mitgerissen werden und zu Störungen führen können. Besonders große Gefahrenmomente ergeben sich beim Umfüllten komprimierten Sauerstoffs, da sich hier bei unzulässig großen Geschwindigkeiten des Sauerstoffstromes mitgerissene kleine Metallsplitter bzw. Dichtungsteile u. dgl. leicht von selbst entzünden können und auch das Leitungsmaterial verbrennen kann, was schon zu heftigen Explosionen geführt hat. Hält man andererseits, um derartige Gefahrenmomente auszuschließen, die Geschwindigkeit in den Rohrleitungen sehr niedrig, so nimmt das Umfüllen unnötig viel Zeit in Anspruch, ein Zeitverlust, der oft höchst unerwünscht ist.
• Um bei möglichst großer Strömungsgeschwindigkeit, aber trotzdem ohne Gefahr für das Leitungsnetz, arbeiten zu können, wäre es möglich, vor oder hinter dem Drosselventil einen Gasmengenmesser anzubringen und das Ventil so zu bedienen, daß eine bestimmte Strömungsgeschwindigkeit des Gases nicht überschritten wird. Dies würde jedoch noch zu keinem befriedigenden Ergebnis führen. Vielmehr hat sich ergeben, daß die Wirkungen, die das Gas auf die Rohrwandungen und auf in den Leitungen liegende Teile ausübt, und die zu einem Mitreißen der Teilchen führen können, nicht allein von der Strömungsgeschwindigkeit, sondern in hohem Maße auch von der Dichte des Gases abhängig sind. In guter Näherung kann damit gerechnet werden, daß, die Kräfte, die der Gasstrom auszuüben vermag, seiner kinetischen Energie, also dem Produkt von Gasdichte mal Quadrat der Geschwindigkeit y . v@ proportional sind. Es genügt also nicht, die Gasgeschwindigkeit zu messen, son-, dern es mühte gleichzeitig auch die GasdichteI bestimmt werden. Diese ließe sich zwar .aüs' dem Gasdruck berechnen, jedoch schwaiib'r der Druck während des Umfüllens meist in so weiten Grenzen, daß. ein Meßinstrument gar nicht den ganzen Bereich der Geschwindigkeit und des Druckes zu umfassen vermag. An Hand von Tabellen oder Kurven müßte dann zu jeder Gasdichte die zulässige Geschwindigkeit ermittelt werden. Eiri solches Verfahren wäre für die Praxis jedoch viel zu zeitraubend und umständlich.
• Nach vorliegendem Verfahren läßt sich dagegen das Umfüllen in kürzester Zeit bei günstiger Ausnutzung der Rohrleitung mit einem einzigen einfachen Kontrollgerät ausführen. Die Erfindung besteht darin, daß, durch ein passendes Meljinstrument nicht die strömende Gasmenge, sondern unmittelbar das Produkt;, # v= gemessen wird. Dies kann z. B. mittels eines Staudruckgerätes geschehen. Da im Vergleich zum Gesamtdruck durch die Querschnittveränderung in der Düse oder Blende des Staudruckgerätes nur eine vernachlässigbar kleine Druckabsenkung bewirkt wird, ist in diesem Fall der durch das Gerät angezeigte Druckabfall dem Produkt ;, . v= proportional. Dabei ist lediglich eine solche Skala anzubringen, daß unmittelbar die Druckdifferenz und nicht, wie bei der Mengenmessung, die Wurzel aus der Druckdifferenz gemessen wird. Der Meßwert y # v° wird während des ganzen Abfüllvorganges, z. B. durch entsprechende Regulierung eines Ventils, konstant gehalten. Dadurch ergibt sich von selbst bei anfangs geringen Drücken und dementsprechend geringer Gasdichte die als zulässig gewählte höchste Gesch@iindigkeit, während bei steigenden Drücken und dementsprechend steigender Gasdichte die Geschwindigkeit sich vermindert. Trotzdem steigt dauernd die durchströmende Gasmenge, auf Normalzustand bezogen, so daß, man zu sehr kurzen Abfüllzeiten gelangt.
• Eine beispielhafte Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist durch beiliegende Abbildung gegeben. Das Gas ist in der Hochdruckvorratsbatterie Vgespeichert. Beim Öffnen des Drosselventils D- strömt es durch den Filter F und die Leitung L zu den zu füllenden Behältern (Stahlflaschen)T. Das Ventil D@ wird dabei durch den Schneckentrieb S bedient. Dadurch wird einerseits erreicht, daß dieses Ventil nicht zu rasch aufgerissen, andererseits aber auch bei schwerem Gang leicht und sicher geöffnet werden kann. lii der L:itung L ist sodann das Kontrollgerät I( eingebaut, durch das unmittelbar die kinetische Energie des Gasstromes zur Anzeige gebracht wird. An diesem Gerät ist eine Marke M angebracht, die den höchst ':zulässigen Wert des Produktes 7.V2 angibt. :Der Bedienungsmann hat das Ventil D so zu f)edienen, daß die Anzeige des Kontrollgerätes ,der angegebenen Marke möglichst nahe kommt, sie aber nicht überschreitet. Falls nicht die Rohrleitung L der engste Strömungsquerschnitt zwischen Entspannungsventil D, und den zu füllenden Flaschen ist, sondern andere Stellen des gesamten Leitungsnetzes wegen hoher Geschwindigkeit oder scharfer L mlenkungen besonders gefährdet sind, so ist diese Marke natürlich so anzubringen, dalä an diesen gefährdeten Stellen der kritische Wert des Produktes y . v2 nicht überschritten wird. Dies ist leicht möglich; denn die Druckunterschiede in der Leitung selbst sind, ausgenommen vom Entspannungsventil, gegen den absoluten Druck klein, so daß in für den vorliegenden Zweck genügender Näherung mit überall gleichem Druck, gleicher Temperatur und dementsprechend auch gleicher Dichte in allen Stellen der Leitung gerechnet @terden kann. Die Gasdichte ist dann also sowohl in dem Teil der Leitung vor dem Entspannungsventil wie hinter dem Entspannungsventil nur von der Zeit abhängig. Unter diesen Bedingungen ist dann das Produkt y # v= nur noch von v selbst abhängig. Da aber v dem Leitungsquerschnitt umgekehrt proportional ist, kann leicht von dem an einer. Stelle gemessenen Wert von ;I . v@ auf den zu gleicher Zeit an einer anderen Stelle der Leitung herrschenden Wert geschlossen werden. Es kann also das Kontrollgerät an der für die Beobachtung günstigsten Stelle der Leitung angebracht werden.
• Auch ist es möglich, daß die gefährdete Stelle zwischen der Vorratsbatterie und dem Drosselventil liegt, und in diesem Fall könnte dann auch ein Kontrollgerät in diesem Teil des Leitungsnetzes angebracht werden. Zur Sicherheit kann auch noch ein elektrischer Kontakt E vorgesehen werden, der eine Alarmvorrichtung A in Tätigkeit setzt, um ein Lberschreiten der Marke durch ein optisches oder akustisches Signal anzuzeigen. Durch ihn oder eine andere geeignete Vorrichtung kann dann eine automatische Unterbrechung des Abfüllvorganges bewirkt werden.
• Als Drosselgerät kann dabei irgendein Staudruckgerät oder ein sonstiges Gerät verwendet werden, bei dem die angezeigte Druckdifferenz in erster Näherung dem Produkt y . v= proportional ist. Zur Anzeige selbst kann ein U-Rohr, eine Ringwaage, ein Zeigerinstrument oder ein sonstiges zur Messung von Druclzdifercnz geeignetes Instrument dienen. Auch kann die Regelung des Ventils automatisch durch das Kontrollgerät betätigt werden, wobei dieses Ventil z. B. durch einen passend angeordneten elektrischen Kontakt gesteuert wird.
• Das Verfahren kann außer bei der schon erwähnten Füllung von Sauerstoffflaschen natürlich auch beim Tanken von Treibgasautos und bei zahlreichen arideren Abfüllvorgängen Verwendung finden.

Claims (6)

1. PATENT ANSPILÜCIIL.: i. Verfahren zum Füllen von Behältern mit Preßgas, insbesondere mit Sauerstoff, dadurch gekennzeichnet, daß, während des Abfüllens in der U mfülleitung ein vorgegebener Wert des Produktes aus Gasdichte mal Quadrat der Strömungsgeschwindigkeit (y # v2) eingestellt -wird.
2. 2. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß an einet passenden Stelle der Umfülleitung ein Kontrollgerät vorgesehen ist, durch das das Produkt y # v= zur Anzeige gebracht wird.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Kontrollgerät der höchste zulässige Wert des Produktes 7 # v2 durch eine gut sichtbare Marke gekennzeichnet ist und daß, bei deren Überschreitung ein Warnsignal ge- geben wird.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Kontrollgerät ein Staudruckgerät in Verbindung mit einer geeigneten Vorrichtung zur Messung des Differenzdruckes verwendet wird.
5. 5. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß, am Drosselventil in der Füllleitung Vorrichtungen angebracht sind, die eine genaue E,inregulierung auf den vorgegebenen Wert von y . v2 ermöglichen.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselventil durch einen Schneckentrieb bedient wird. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil mittelbar oder unmittelbar durch das Anzeigegerät gesteuert wird. B. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei überschreiten des vorgegebenen Wertes y . v2 durch entsprechende Vorrichtungen, z. B. elektrische Kontakte, eine automatische Absperrung der Überströmleitung bewirkt wird..