DE800302C - Verfahren zur Herstellung von komprimierten nicht explosiven Mischungen mehrerer Gaskomponenten - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von komprimierten nicht explosiven Mischungen mehrerer Gaskomponenten Wenn nichtexplosivel\IischungenvonGasenunter Druck benötigt werden, tritt manchmal die Aufgabe auf, ein konstantes regelbares Mischungsverhältnis zu erreichen, obwohl die benötigte Gemischmenge großen plötzlichen Änderungen unterliegt. Als typisches Beispiel hierfür kann der Betrieb von Konvertern mit Luft-Sauerstoff-Gemischen gelten, doch liegt die Herstellung anderer nicht explosiver Gasgemische für andere Zwecke im Rahmen der Erfindung.
• Beim Betrieb von Konvertern kann wegen der großen benötigten Gasgemischtnengen und wegen der Forderung, das Mischungsverhältnis jeden Augenblick ändern zu können, die Luft-Sauerstoff-Mischung nicht im voraus zubereitet und gespeichert werden, sondern muß im Augenblick des Bedarfs durch Zusammenführen der beiden Gasströme in der jeweils erforderlichen Menge hergestellt werden, die durch für jede Komponente getrennte Verdichter geliefert werden. Bei Turboverdichtern ist die Zusammenführung der Gasströme unter Messung des Durchflusses leicht zu erreichen, bei Kolbenverdichtern aber schwierig, weil Durchflußmessungen im Bereich der Saugstöße eines Kolbengebläses bekanntlich sehr großen Fehlern unterworfen sind und die Fehlergröße von der Gebläsedrehzahl in nicht einfacher Weise abhängt. Ferner muß bei Kolbenverdichtern verhindert werden, daß sich der Zylinder des Gebläse:, während es stillsteht, mit Sauerstoff auffüllt, was beim Wiederanfahren bei Ölschmierung Brandgefahren hervorrufen würde.
• Diese Schwierigkeiten sollen bei Verwendung von Kolbenverdichtern gemäß der Erfindung durch ein besonderes Verfahren zur Herstellung der komprimierten nicht explosiven Mischungen beseitigt werden, wobei durch das Arbeiten des Verdichters selbst das Gemisch hergestellt wird.
• Erfindungsgemäß wird jede Gaskomponente gesondert und regelbar von einem für alle Komponenten gemeinsamen Kolbenverdichter durch bei jedem Kolbenhub sich öffnende und schließende Saugventile angesaugt und im Sinne der Gasströmungsrichtung hinter den Saugventilen mit den anderen Komponenten gemischt, so daß das ?\lengeriverihältnis unabhängig von der Drehzahl des Verdichters ist.
• Bei Gasmotoren ist es zwar bekannt, die Gemischmenge von Treibgas und Luft durch getrennte, dem Einlaßventil vorgelagerte Ventile zu regeln, die jedoch in einer von der Drehzahl abhängigen Weise gesteuert sind. Ein Öffnen und Schließen mit jedem Kolbenhub findet bei ihnen nicht statt. Die Mischung erfolgt in einer Vorkammer vor <lern Einlaßventii. Beim 1?rfindungsgegenstand findet dagegen die 11ischung hinter dem Einlaßventil statt. Eine so weitgehende Regelung und Durchmischung wie beim erfindungsgemäßen Verfahren ist demnach bei der bekannten :Anordnung nicht möglich.
• Beim erfindungsgemäßen Verfahren ist auch bei plötzlichen Drehzahländerungen des Verdichters ein konstantes Mischungsverhältnis und eine gute Durchmiscchung ermöglicht. Der Verdichter kann für Jede Gaskomponente einen besonderen Zylinder aufweisen, oder es kann nur ein einziger Zylinder für sämtliche Komponenten vorgesehen sein.
• Im ersten Fall ist das Hubzahlverhältnis der Kolben der verschiedenen Zylinder erfindungsgemäß konstant, die Kolben werden also am einfachsten von der gleichen Welle aus in Zwillings- oder Tandemanordnung angetrieben. Hierbei bleibt auch das Verhältnis der in die gemeinsame Druckleitung geförderten Mengen und damit das Mischungsverhältnis bei jeder Drehzahl, also bei jeder Fördermenge unverändert. Das gewünschte Mischungsverhältnis erzielt man durch Einstellung der Förderleistung der einzelnen Zylinder in an sich bekannter Weise, z. B. durch abhebbare Saug- oder Druckventile, Zuschalträume oder Aufladegebläse.
• Bei Verwendung eines einzylindrigen Kompressors läßt man erfindungsgemäß die Gaskomponenten über regelbare Saugventile desselben einströmen und sich im Zylinder mischen. Zweckmäßigerweise werden hierbei für jede Gaskomponente mehrere Saugventile vorgesehen, wobei die gute Durchrnischung durch versetzte Anordnung derselben gewährleistet wird. Der Sauerstoff wird beispielsweise durch eine genügende Anzahl kleinerer Sauerstoffansaugventile, die zwischen den Luftansaugventilen liegen, so zugeführt, daß schon kurz nach dem Einströmen in den Zylinder eine gewisse Durchmischung erreicht ist. Die je Hub zugemischte Menge einer Xlischungskomponente wird durch eine an sich bekannte Hubbegrenzung oder völlige Blockierung der Ansaugventile der betreffenden Komponente dosiert. Das sonst übliche Abheben der Saugventile kommt nicht in Betracht, da es zu einem Zurückströmen des Zylinderinhaltes in den Sauerstoffraum und damit zu unübersichtlichen Verhältnissen führen wurde.
• Um zu vermeiden, daß das Mischungsverhältnis durch mit der Drehzahl wachsenden Strömungswiderstand beeinflußt wird, kann nach einem weiterer Erfindungsgedanken jedes Gas vor den Saugventilen durch bekannte Mittel, z. B.durchReduzierventile, belastete Gasometer oder Ladegebläse, unter einem konstanten kleinen Überdruck gehalten werden.
• Damit bei Stillstand des einzylindrigen Verdichters nicht ein unerwünschtes Gas, z. B. Sauerstoff, allein in den Zylinder einströmen kann, wird der Zylinder bei Stillstand erfindungsgemäß automatisch unter einen geringen Luftüberdruck gesetzt, der höher ist als der Überdruck der Gase vor den Saugventilen. Dies kann z. B. mit Hilfe von bekannten astatischen Fliehkraftreglern geschehen.
• Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Kolbenverdichter, die man als Mischverdichter bezeichnen kann, ist, abgesehen von der Unabhängigkeit von Mengenmessungen mit ihren Fehlermöglichkeiten, daß das Mischungsverhältnis in einfachster Weise im Verdichter selbst eingestellt wird und bei jeder Drehzahl und Förderleistung sowie bei jedem Wiederanfahren konstant bleibt.

Claims (1)

1. PATENTANSPRCCHE: r. Verfahren zur Herstellung von komprimierten nicht explosiven Mischungen mehrerer Gaskomponenten bei Verwendung von Kolbenverdichtern, dadurch gekennzeichnet, daß jede Gaskomponente gesondert und regelbar von einem für alle Komponenten gemeinsamen Kolbenverdichter durch bei jedem Kolbenhub sich öffnende und schließende Saugventile gesaugt und im Sinne der Gasströinungsrichtung hinter den Saugventilen mit den anderen Komponenten gemischt wird, so daß (las Mischungsverhältnis unabhängig von derDrehzahl des Verdichters ist. z. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Gaskomponente ein eigener Zylinder vorgesehen ist und daß das Hubzahlverhältnis der Kolben der verschiedenen Zylinder konstant ist. 3. Verfahren nach Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischungsverhältnis durch an sich bekannte Einstellung der Förderleistung der einzelnen Zylinder regelbar ist. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Gaskomponenten über regelbare Saugventile eines einzylindrigen Kompressors einströmen und sich im Zylinder mischen. ,5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Gaskomponente mehrere Saugventile vorgesehen sind, wobei die gute Durchmischung durch versetzte Anordnung derselben gewährleistet ist. 6. Verfahren nach Anspruch i, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Gas vor den Saugventilen unter konstan'tein kleinen Oberdruck gehalten wird. Verfahren nach Anspruch i, 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Zylinder bei Stillstand des Verdichters automatisch mit Hilfe bekannter Mittel ein Gas mit einem Druck eingeführt wird, der höher als der Druck derjenigen Gase vor dem Zylinder ist, deren Anreicherung iin Zylinder vermieden werden soll.