DE932223C

DE932223C - Evaporation system for liquid gases, especially for liquid oxygen for breathing apparatus

Info

Publication number: DE932223C
Application number: DED17286D
Authority: DE
Original assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Current assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Priority date: 1944-02-24
Filing date: 1944-02-24
Publication date: 1955-08-25

Description

Verdampfungsanlage für flüssige Gase, insbesondere für flüssigen Sauerstoff für Atemschutzgeräte Es sind Verdampfungsanlagen, insbesondere für flüssigen Sauerstoff für Atemschutzgeräte vorgeschlagen worden, die im wesentlichen aus einem Behälter für die flüssigen Gase bestehen, aus der das flüssige Gas @in der Normallage der Geräte einem Verdampfer zufließt. Dieser steht mit einer an den Gasraum angeschlossenen Entnahmeleitung in Verbindung. Bei diesen Geräten kann der Zufluß der flüssigen Gase zum Verdampfer durch ein Ventil geregelt werden, das in der Ableitung des Verdampfers die zur Entnahmeleitung bzw. zum Gasraum führt, eingeschaltet ist. Dieses Ventil kann so ausgebildet sein, daß es sich selbsttätig beim Erreichen eines bestimmten Druckes in der Anlage echließt, so daß der weitere Zufluß von verflüssigten Gasen zum Verdampfer unterbunden ist. Werden derartige Anlagen etwa um r8o° gedreht, so, daß der Verdampfer oberhalb des Vorratsbehälters zu liegen kommst, wie dies beispielsweise bei der Anordnung einer Verdampferanlage im Flugzeug der Fall sein kann, dann kann aus der Anlage nur so viel an, verdampftem Gas entnommen werden, als durch den Wärmeinhalt der Entnahmeleitung verdampft werden kann. Bei einer stärkeren Entnahme tritt aus der Anlage verflüssigtes Gas aus.Evaporation system for liquid gases, in particular for liquid oxygen for breathing apparatus There are evaporation systems, especially for liquid oxygen for breathing apparatus has been proposed which essentially consist of a container for the liquid gases that make up the liquid gas @ in the normal position of the Devices flows to an evaporator. This stands with a connected to the gas compartment Sampling line in connection. With these devices, the inflow of the liquid Gases to the vaporizer are regulated by a valve that is in the discharge line of the vaporizer which leads to the sampling line or to the gas space is switched on. This valve can be designed so that it is automatic when reaching a certain Pressure in the system closes, so that the further inflow of liquefied gases to the evaporator is blocked. If such systems are rotated by about r8o °, then that the evaporator comes to lie above the storage container, as is the case, for example may be the case when arranging an evaporator system in the aircraft, then can only as much of the vaporized gas can be extracted from the system as through the heat content the extraction line can be evaporated. With a larger withdrawal occurs liquefied gas from the system.

Die Erfindung betrifft nun eine derartige Verdampfungsanlage und besteht darin, daß in die am Gasraum des Behälters -- bezogen .auf die Normallage- angeschlossene Entnahmne'leitung ein zweiter Vordampfer eingeschaltet ist. Bei einer derartigen Anordnung kann aus der Anlage auch bei ihrem Kopfstand jede gewünschte Gasmenge entnommen werden, ohne daß die Gefahr besteht, daß flüssige Gase an den Verbrauchsort gelangen. In der Normallage des Gerätes wirkt .der zweite Verdampfer als Anwärmer.The invention relates to and consists of such an evaporation system in that in the am Gas space of the container - based on the normal position connected withdrawal line a second pre-steamer is switched on. At a Such an arrangement can be any desired from the system even with your headstand Amount of gas can be removed without the risk of liquid gases to the Place of consumption. The second evaporator works in the normal position of the device as a warm-up.

In .der Zeichnung ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage für die Verdampfung von Sauerstoff teilweise im Schnitt dargestellt.In .der drawing is an embodiment of the system according to the invention for the evaporation of oxygen partially shown in section.

Die Anlage besteht .im wesentlichen aus dem Behälter i zur Aufnahme des flüssigen. Sauerstoffes, dem Verdampfer 2, dem Regelventil 3, dem Überdruckventil q., dem Vorratsanzeiger 5, dem Druckmessec 6, dem .zweiten Verdampfer 7, dem Entnahmestutzen 8, dem Füllansühlußstutzen g, ' Der 'kugelförmige Behälter für -den flüssigen Sauerstoff, der von einem Vakuummantel io umgeben ist, eteht an seiner Oberseite durch das Rohr i i mit der zum Entnahmestutzen 8 führenden Leitung 12, mit dem Druckmesser 6, mit dem Regelventil 3 und durch die Leitung rq. mit dein Überdruckventil q. in Verbindung. Die Unterseite des Behälters für den flüssigen Sauerstoff ist über, die Leitung 1:6, an die seitlich der Füllstutzen 9 mündet, an den Verdampfer 2 angeschlossen, der seinerseits über die Leitung 17 mit dem Regelventil 3 in Verbindung steht..The system consists essentially of the container i for receiving the liquid. Oxygen, the evaporator 2, the control valve 3, the overpressure valve q., The supply indicator 5, the pressure meter 6, the .second evaporator 7, the extraction nozzle 8, the Füllansühlußstutzen g, ' The' spherical container for -the liquid oxygen, the is surrounded by a vacuum jacket io, eteht on its upper side through the pipe ii with the line 12 leading to the extraction port 8, with the pressure gauge 6, with the control valve 3 and through the line rq. with your pressure relief valve q. in connection. The underside of the container for the liquid oxygen is connected to the evaporator 2 via the line 1: 6, to which the filling nozzle 9 opens on the side, which in turn is connected to the control valve 3 via the line 17.

Vor dem Einfüllen des flüssigen Sauerstoffes wird .durch Umlegendes Exzenterhebels r8 aus der gezeichneten Lage das Regelventil 3 geschlossen. und gleichzeitig das Überdruckventil q. geöffnet. Nunmehr wird der flüssige Sauerstoff .durch den Anschlußstutzen 9 in den Behälter i eingedrückt. Ein im Anschlußstutzen 9 angeordnetes Rückschlagventil verhindert das Rückströmen des Sauer- -stoffes bei der Abnahme der Fülleitung. Danach wird der Anschlußstutzen 9 durch die Verschlußkappe verschlossen.Before filling in the liquid oxygen Eccentric lever r8 closed the control valve 3 from the position shown. and at the same time the pressure relief valve q. opened. Now the liquid oxygen is .by the Connection piece 9 pressed into the container i. One arranged in the connection piece 9 The non-return valve prevents the oxygen from flowing back during acceptance the filling pipe. Thereafter, the connecting piece 9 is closed by the cap.

Der flüssige Sauerstoff .strömt beim Eindrücken durch das Rohr 16 und .die Umkehrkappe r9 in das Innere des Behälters i. Da das Regelventil 3 geschlossen ist, kann der flüssige Sauerstoff nicht in den Verdampfer 2 gelangen: Der beim Einströmen in den Behälter i verdampfende und .dabei den Behälter abkühlende Sauerstoff entweicht durch die Umkehrkappe 2o und die Rohre i i und rq. über das geöffnete Überdruckventil q. ins Freie. Zeigt der Vorratsanzeiger 5 an, daß .der Behälter gefüllt ist, dann wird die Fülleitung abgenommen und die Verschlußkappe-aufgeschraubt. Wurde ,die Füllleitung bei Atmosphärendruok vorgenommen, dann beträgt die Temperatur des flüssigen Sauerstoffes 183° C.The liquid oxygen flows through the tube 16 when it is pushed in and .the reversal cap r9 into the interior of the container i. Since the control valve 3 is closed is, the liquid oxygen cannot get into the evaporator 2: The one flowing in Oxygen evaporating into the container i and thereby cooling the container escapes through the reversal cap 2o and the tubes i i and rq. via the open pressure relief valve q. into the open. If the supply indicator 5 shows that the container is full, then the filling line is removed and the cap screwed on. Was the Filling line made at atmospheric pressure, then the temperature of the liquid Oxygen 183 ° C.

Wird nunmeJhr durch eine Teildrehung des Exzenterhebels 18 das überd-ruckventil q. :geschlossen, ohne daß das Regelventil 3 :geöffnet wird, so wird nach und nach der Druck am Vorratsbahälter- i infolge des unvermeidlichen Wärmezuflusses - entsprechend der Erwärmung des flüssigen Sauerstoffes steigen. Ein Sauerstoffverlust i kann jedoch so lange nicht eintreten, solange nicht der ;Öffnungsdruck des Überdruckventils, das beispielsweise auf 15 kg/CM2 eingestellt ist, erreicht ist. Wird nun Sauerstoff über die an die Leitung i i angeschlossene Leitung 12 am Entnahmestutzen 8 - beispielsweise zu einem Druck von zo kg/CM2 -entnommen, dann wird die Verdampfungswärme für den nachströmenden Sauerstoff aus dem Wärmeinhalt des flüssigen Sauerstoffes gewonnen, wobei dessen Temperatur und entsprechend sein Sättigungsdruck singet. Bei dieser geschilderten Arbeitsweise findet eine Verdampfung des flüssigen Sauerstoffes praktisch nur insoweit statt, als die notwendige Verdampfungswärme durch den Vakuummantel io zu .dem Sauerstoffbehälter i naohströmt.If now, by partially turning the eccentric lever 18, the over-pressure valve q. : closed without the control valve 3: being opened, it will gradually the pressure at the storage tank - i due to the inevitable heat influx - accordingly the heating of the liquid oxygen increase. A loss of oxygen i can, however do not occur as long as the; opening pressure of the pressure relief valve, which is set to 15 kg / CM2, for example, is reached. Will now be oxygen Via the line 12 connected to the line i i at the extraction nozzle 8 - for example at a pressure of zo kg / CM2 - then the heat of evaporation for the incoming oxygen obtained from the heat content of the liquid oxygen, its temperature and, accordingly, its saturation pressure singing. At this The described method of operation finds evaporation of the liquid oxygen practical only to the extent that the necessary heat of vaporization through the vacuum jacket io to .dem oxygen tank i naohströmström.

Um indem Speicher sogleich nach dem Einfüllen des flüssigen Sauerstoffes den jeweils geforderten Sauerstoffdruck zu erzeugen bzw. um jede beliebige Sauerstoffmenge aus der Anlage entnehmen zu können, wird der Exzenterhebel 18 in die in der Abbildung dargestellte Lage, d. h. so weit bewegt, daß nicht nur das Überdruckventil q. geschlossen, sondern auch das Regelventil 3 geöffnet wird. Das Regelventil sei beispielsweise auf einen Druck von 1o kg/CM2 eingestellt. Nach dem Öffnen des Ventils 3 fließt der flüssige Sauerstoff unter seinem statischen Druck durch die Umkehrkappe r9 und das Rohr rö in den Verdampfer 2. Der dort verdampfende Sauerstoff strömt durch das Rohr 17 über das geöffnete Druckre#gelventil 3 und das Rohr i i in den Gasraum des Behälters i und weiterhin durch das Rohr 12 zum Entnahmestutzen B. Infolge der Verdampfung .im Verdampfer :2 steigt der Druck in der Speicheranlage ständig an, bis das selbsttätige Regelventil 3 schließt. Das Regelventil 3 wird vorzugsweise auf den geforderten Entnahmedruck - beispielsweise 1o kg/CM2 - eingestellt. Der nun noch im Verdampfer :2 verdampfende Sauerstoff drückt den flüssigen Sauerstoff durch das Rohr 12 ,in den Behälter i zurück. Die Verdampfung hört damit -selbsttätig auf, und die Anlage ist auf den gewünschten Druck von fo kg/CM2 gebracht.To put the storage tank immediately after filling in the liquid oxygen to generate the required oxygen pressure or any amount of oxygen can be seen from the system, the eccentric lever 18 is in the figure position shown, d. H. moved so far that not only the pressure relief valve q. closed, but also the control valve 3 is opened. The control valve is for example set to a pressure of 10 kg / CM2. After opening the valve 3 flows the liquid oxygen under its static pressure through the reversal cap r9 and the tube rö into the evaporator 2. The oxygen evaporating there flows through the Pipe 17 through the open pressure control valve 3 and pipe i i into the gas space of the Container i and further through the pipe 12 to the extraction nozzle B. As a result of evaporation .in the evaporator: 2 the pressure in the storage system rises continuously until the automatic Control valve 3 closes. The control valve 3 is preferably on the required Withdrawal pressure - for example 1o kg / CM2 - set. The one still in the evaporator : 2 Vaporizing oxygen pushes the liquid oxygen through the tube 12, in the container i back. The evaporation stops automatically, and so does the system is brought to the desired pressure of fo kg / CM2.

Der Druck in der Anlage bleibt nun zunächst bestehen, bis der gesamte flüssige Sauerstoff die Temperatur - im genannten Beispiel 15q.° C - erreicht hat, die. dem in .der Anlage herrschenden Druck von io-kg/cm2 als Sättigungsdruck entspricht. Danach steigt die Temperatur weiterhin an, bis schließlich der entsprechende Druck den Öffnungsdruck des Überdruckventils q. überwindet. Erst .dann kann ein Sauerstoffverlust eintreten.The pressure in the system now remains until the entire liquid oxygen has reached the temperature - in the example mentioned 15q. ° C -, the. corresponds to the pressure prevailing in the system of 10 kg / cm2 as the saturation pressure. After that, the temperature continues to rise, until finally the corresponding pressure the opening pressure of the pressure relief valve q. overcomes. Only then can there be a loss of oxygen enter.

Wird aus dem Speicher Sauerstoff entnommen; solange der Druck der Anlage größer als der eingestellte Regeldruck ist, so wird der gasförmige Sauerstoff allein durdh Verdampfung des flüssigen Sauerstoffes im Behälter i gewonnen. Sinkt der Druck im Behälter unter den Öffnungsdruck des Regelventils 3, dann tritt erst der Verdampfer in Tätigkeit. Beim Abfallen des Druckes unter den Regeldruck wird das Regelventil 3 geöffnet und der gasförmige Sauerstoff aus Leitung 17 über das Regelventil 3 in die Entnähmeleitung 12 strömen kann. Dabei fließt gleichzeitig flüssiger Sauerstoff aus dem Behälter i durch die Leitung 16 zu dem Verdampfer 2, wird dort verdampft und ergänzt die Sauerstoffentnahme. Wird viel Sauerstoff entnommen, dann fällt der Druck in der Anlage stärker, so daß sich das Regelventil weiter öffnet und sein Strömungswiderstand geringer wird. Dementsprechend steigt der Flüssigkeitsspiegel im Verdampfer 2 an, so daß die Verdampfung zunimmt. Wird die Entnahme gedrosselt, dann steigt der Druck an, der freie Ventilquerschnitt des Regelventils 3 wird kleiner, damit sein Strömungswiderstand erhöht, so daß der Flüssigkeitsspiegel im Verdampfer sinkt und die Verdampfung nacahläßt. Die Verdampfung ist der Entnahme angepaßt. Wird die Sauerstoffentnahme abgestellt, dann schließt sich das Regelventil 3, und der flüssige Sauerstoff wird aus dem Verdampfer in den Behälter i zurückgedrängt.If oxygen is taken from the storage tank; as long as the pressure of System is greater than the set control pressure, the gaseous oxygen obtained solely by evaporation of the liquid oxygen in container i. Sinks the pressure in the container is below the opening pressure of the control valve 3, then only occurs the vaporizer in operation. When the pressure drops below the control pressure the control valve 3 is opened and the gaseous oxygen from line 17 via the Control valve 3 can flow into the sewing line 12. Liquid oxygen flows at the same time from the container i through the line 16 to the evaporator 2, is evaporated there and supplements the oxygen withdrawal. If a lot of oxygen is withdrawn, it falls The pressure in the system is stronger, so that the control valve opens further Flow resistance is lower. The liquid level rises accordingly in the evaporator 2, so that the evaporation increases. If the withdrawal is throttled, then the pressure rises, the free valve cross-section of the control valve 3 becomes smaller, thus increasing its flow resistance, so that the liquid level in the evaporator decreases and the evaporation stops. The evaporation is adapted to the withdrawal. If the oxygen extraction is switched off, the control valve 3, and closes the liquid oxygen is pushed back from the evaporator into the container i.

Um zu vermeiden, daß flüssiger Sauerstoff aus dem Behälter i fortlaufend an der Wandung des Rohres 16 nach unten läuft, verdampft usw., ist die Umkehrkappe i9 angeordnet. Innerhalb dieser Kappe stellt .sich die Höhe der Bohrung 21 der Flüssigkeitsspiegel ein, so d-aß flüssiger Sauerstoff nicht mehr in das Rohr 16 gelangen kann und ein dauernder Wärmezufluß an dieser Stelle vermieden wird.To avoid that liquid oxygen from the container i continuously runs down the wall of the tube 16, evaporates, etc., is the reversal cap i9 arranged. The height of the bore 21 of the liquid level is set within this cap a, so d-aß liquid oxygen can no longer get into the tube 16 and a permanent heat influx is avoided at this point.

Die neue Vorrichtung ist weitgehend lageunempfindlich. Solange der Flüssigkeitsspiegel bei Schräglage noch die Bohrung 21 der Umkehrkappe i9 bedeckt, arbeitet das Gerät in der angegebenen Art und Weise, selbst wenn das Gerät bei geringem Inhalt sich in einer Schräglage bis etwa q.5° befindet.The new device is largely insensitive to position. As long as the The liquid level in the inclined position still covers the bore 21 of the reversing cap i9, the device works in the specified manner, even when the device is at low The content is inclined up to about 5 °.

Befindet sich das Gerät in einer derartigen Schräglage, daß bei genügendem Inhalt die obere und die untere Umkehrkappe i9 und 20 von verflüssigtem Gas verdeckt sind, dann ist die Gasversorgung ebenfalls sichergestellt. Bei Entnahme bei geschlossenem Regelventil 3 wird flüssiger Sauerstoff durch die Rohre i i und 12 zum zweiten Verdampfer 7 gedrückt und hier verdampft. Ist das Regelventil 3 geöffnet, so gelangt bei entsprechender Lage des Verdampfers auch noch Gas über die Leitung 17 zum Entnahmestutzen B. Wird kein Gas entnommen, so wird nur kurz nachdem die Anlage in die Schräglage gekommen ist, verflüssigtes Gas in die Leitungen i i und 16 gelangen, aber infolge der sofort eintretenden Verdampfung wieder zurückgedrängt.Is the device in such an inclined position that with sufficient Contents the upper and lower inverted caps 19 and 20 are covered by liquefied gas then the gas supply is also ensured. When removing when the Control valve 3 is liquid oxygen through tubes i i and 12 to the second evaporator 7 pressed and evaporated here. If the control valve 3 is open, the corresponding Location of the evaporator also gas via line 17 to extraction nozzle B. Will If no gas is taken, the system only comes into the inclined position shortly afterwards is, liquefied gas get into lines i i and 16, but as a result of immediately occurring evaporation is pushed back again.

Ist der Inhalt des Behälters so weit zurückgegangen, daß bei einer Schräglage bei etwa 9o° die beiden Umkehrkappen 9 und 2o nicht mehr vom verflüssigten Sauerstoff bedeckt sind, dann kann die Entnahme an Sauerstoff einige Zeit bei langsam fallendem Druck und entsprechendem Absinken der Temperatur aus der eigenen Verdampfung des flüssigen Sauerstoffes und dem dampfförmigen Sauerstoffvorrat gespeist werden.Has the contents of the container decreased so much that one Inclined position at about 9o ° the two reversing caps 9 and 2o no longer from the liquefied Oxygen covered, then the withdrawal of oxygen can be slow for some time falling pressure and corresponding drop in temperature from its own evaporation the liquid oxygen and the vaporous oxygen supply are fed.

Wird die Anlage auf den Kopf gestellt oder in eine Schräglage gebracht, bei der allein die Kappe 2o mit flüssigem Sauerstoff bedeckt ist, dann gelangt bei Entnähme flüssiger Sauerstoff durch das Rohr i i und 12 in den zweiten Verdampfer 7, verdampft .dort, und zwar sowohl bei .geöffnetem als auch bei geschlossenem Regelventil. Wird die Entnahme unterbrochen, dann verhindert die Umkehrkappe 2o - wie bei Normallage .die Umkehrkappe i9 - ein weiteres Nachströmen von flüssigem Sauerstoff in .die Rohrleitung i i und 12.If the system is turned upside down or tilted, in which only the cap 2o is covered with liquid oxygen, then comes at Withdraw liquid oxygen through tube i i and 12 into the second evaporator 7, evaporates there, both when the control valve is open and when it is closed. If the removal is interrupted, the reversible cap prevents 2o - as in the normal position .the reversal cap i9 - a further inflow of liquid oxygen into .the Pipeline i i and 12.

Claims

PATENT CLAIM: Evaporation system for liquid gases, in particular for liquid oxygen for breathing apparatus, in which the liquid gas in normal position an evaporator flows in, which is connected to an extraction line to the gas space is in connection, characterized in that in this (12) a second evaporator (7) is arranged.