EP0026934B1 - Vorrichtung zum Entleeren von Behältern - Google Patents

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EP0026934B1
EP0026934B1 EP19800106018 EP80106018A EP0026934B1 EP 0026934 B1 EP0026934 B1 EP 0026934B1 EP 19800106018 EP19800106018 EP 19800106018 EP 80106018 A EP80106018 A EP 80106018A EP 0026934 B1 EP0026934 B1 EP 0026934B1
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EP
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pressure
containers
gas
flow
container
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EP19800106018
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Helmut Meinass
Bernhard Volz
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Linde GmbH
Original Assignee
Linde GmbH
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    • Y10T137/2567—Alternate or successive inflows
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Definitions

  • the invention relates to a device for emptying containers, in which gas is stored under pressure, with two groups of containers, each of which is connected to a sampling line, with a first pressure regulator regulating a preferential flow and a second pressure regulator regulating a complementary flow, as well as a switching device. Via which a container group can be connected to either the first or second pressure regulator and the other container group to the other pressure regulator.
  • the gas content of acetylene cylinders can only be complete, i.e. H. down to the saturation quantity if the gas quantity withdrawn per unit of time is selected to be very low and the gas is expanded to a very low pressure (back pressure).
  • back pressure a very low pressure
  • usable gas remains in the bottles in addition to the saturation gas.
  • One reason for this is e.g. B. that the removal, adsorption and / or evaporation heat required for removal from the bottles cannot be introduced into the bottles sufficiently quickly.
  • a device for emptying containers in which liquefied gases are stored under low pressure is known from US Pat. No. 2,968,162.
  • Two container groups are used, of which only one container group is initially emptied. As soon as the pressure in the consumer line drops below a certain value, gas from this other group of containers is mixed with gas from the other group of containers in an amount to compensate for the lack of gas.
  • Acetylene is usually released at a pressure of 0.8 bar. This pressure level may fluctuate up or down by about 0.1 bar. In the known device, the case may now arise that it is not possible to supply acetylene at the constant pressure level mentioned above and on the other hand to extract gas essentially only from one group of containers as a preferential flow.
  • the invention is therefore based on the object of developing a device which enables extensive emptying of containers in which gas is stored under pressure in a solvent.
  • the containers supplying the preferential flow are exchanged for filled containers after emptying, the entire gas requirement being covered by the further containers at least for the duration of the exchange of the empty containers and now after the exchange full tanks, the complementary stream, the other tanks the preference stream is taken.
  • One container (or several containers connected to a common removal line) is initially largely emptied. If the gas can no longer be provided in an amount that meets the average gas requirement, the usable gas remaining in the containers, which can escape from the largely emptied containers but which is not sufficient to fully cover the requirement, can also be removed.
  • the expanded gas emerging from the largely emptied container as a preferential flow is only brought together with the gas emerging from the filled containers after it has been expanded to back pressure.
  • the amount of the gas removed from the filled containers and to be mixed with the gas of the largely empty container exactly covers the deficit that can no longer be removed from the largely empty container.
  • the outlet pressure is continuously recorded and influenced by comparing this value with a predetermined setpoint in the sense of an adjustment to the setpoint.
  • the pressure of the preference flow can be regulated according to a first setpoint and the pressure of the complementary current according to a second setpoint, the first setpoint corresponding to a higher pressure level than the second setpoint.
  • gas is primarily taken from the largely emptied container. As long as gas can be withdrawn from this container in an amount sufficient to maintain a back pressure corresponding to the first setpoint, no gas is withdrawn from the full containers. Once the back pressure, i.e. H. the pressure at which the gas is fed into the line network of the consumer drops below the pressure corresponding to the first setpoint, the pressure reducer in which the gas of the partially emptied container is expanded is constantly fully open.
  • gas is removed from the further containers, expanded and mixed with the gas from the partially emptied container in an amount sufficient to maintain a back pressure corresponding to the pressure level of the second setpoint.
  • the entire demand is met from the sum of the partial flows, the flow from the largely emptied containers, the preferential flow, slowly going towards 0 and the flow from the filled containers, the complementary flow, having to generate the total amount.
  • the remaining pressure of the gas in the container after the almost complete removal can be lower than the pressure level corresponding to the first setpoint.
  • a variant has proven to be advantageous in which the complementary flow is the preferential flow below a container pressure of the partially emptied containers, in which the gas is no longer withdrawn in the required quantity and / or the average pressure can be mixed.
  • the gas will only be taken from these containers.
  • the additional containers are switched on in such a way that the partially emptied containers are emptied primarily, while the other containers only cover the shortfall.
  • the partially emptied containers are no longer emptied up to a container pressure below which the required gas requirement can no longer be reliably met. Rather, these containers are only emptied to a pressure which lies between the pressure of the completely filled containers and the pressure at which the gas can no longer be withdrawn in the required amount and / or with the required pressure. Even at this pressure, a switch is made from a gas supply exclusively through the partially emptied containers to a supply through both groups of containers, the partially emptied containers preferably being emptied first, while further containers are only withdrawing gas when the gas supplied by the partially emptied containers is removed not enough. In this case, the preference stream is supplied from these containers, and the complementary stream supplementing the preference stream is supplied from the other containers.
  • the proposed device advantageously ensures a continuous gas supply, pressure drops in the supply line in particular being reliably avoided.
  • a sudden gas consumption could not be covered if the gas supply came from only one group of containers.
  • extreme consumption peaks can also be overcome.
  • H. a constant gas supply is guaranteed.
  • a container group must always be connected to the container group supplying the preference stream, so that a complementary stream can be taken from it in an amount to compensate for the deficit in the preference stream and admixed to it.
  • this measure leads to a reduction in the fluctuations in the supply pressure to be regulated.
  • the procedure also has an advantageous effect on the operational safety of a corresponding system.
  • liquid solvents can enter the removal line in addition to vapor.
  • dimethylformamide as a solvent z. B. that reacts chemically with elastomers, its exit from the bottles can lead to the destruction of seals, membranes or similar components. This danger exists particularly when gases are removed from full bottles and from bottles that had been filled with solvents shortly before.
  • filled containers supply the complementary stream. Since in this phase of emptying the basic gas requirement is covered by the preferential flow, the complementary flow thus only has to compensate for consumption peaks, only relatively small amounts of gas are removed from the filled containers. This advantageously leads to relatively low removal speeds, so that the escape of liquid solvent into the supply line can be largely avoided. As soon as these containers no longer supply the complementary stream, but rather the preferential stream, they are no longer completely filled, so that the risk of excessive leakage of liquid solvent is avoided.
  • gas as a preferential flow from containers as soon as the container pressure has reached a certain value.
  • this pressure must also coincide with the corresponding withdrawal time have at least a value of 1.5 bar, preferably more than 10 bar.
  • the gas is withdrawn as a preferential flow until the container pressure has dropped to a value y ⁇ 3 bar, preferably y ⁇ 1.5 bar. In this way, the containers can be emptied down to the temperature-dependent amount of remaining saturation gas without affecting the gas supply.
  • containers are connected to a sampling line in which a shut-off valve and an automatic pressure regulator are arranged, with further containers being connected to a further sampling line with a shut-off valve and an automatic pressure regulator which opens into the first sampling line.
  • a tap is arranged in each of the two sampling lines between the shut-off valve and the pressure regulator, a connecting line branching off with a further tap each between the shut-off valve and the tap, and in the direction of flow of the gases upstream of the pressure regulators into the other sampling line flows.
  • This device enables a constant gas extraction, whereby the setpoints once set do not have to be changed, since the gas from the partially emptied containers can always be fed into the extraction line, in which the pressure of the expanded gas, by suitable switching of the taps via one of the two connecting lines is regulated after the first target bet.
  • the associated extraction line is shut off and filled containers are connected.
  • all taps are advantageously connected to a switching device.
  • the switching device can also be switched by a pneumatic, hydraulic or electrical actuator.
  • the actuator can be controlled by means of compressed air depending on the forms in the sampling lines.
  • preference flow and complementary flow in pressure regulators with suitable characteristics i. H. suitable pre-pressure-back pressure correlations with the volume flow as a parameter, relaxed.
  • suitable characteristics i. H. suitable pre-pressure-back pressure correlations with the volume flow as a parameter, relaxed.
  • a combination of two pressure regulators has proven to be particularly suitable, in which the preferential flow is relaxed in a regulator with horizontal or rising characteristic curves, whereas the complementary flow is relaxed in a regulator with horizontal or falling characteristic curves (volume flow constant in each case).
  • a device contains a first container group 1 and a second container group 2. Both groups are each connected to an extraction line 3, 4. In each of these lines, a pressure measuring device 15, 16, a shut-off valve 5, 6, a tap 9, 10, an automatic quick-closing device 17, 18 and an automatically regulated pressure regulator 7, 8 are arranged in sequence. In the flow direction of the gas to be withdrawn after the pressure regulators, the two extraction lines 3, 4 open into a supply line 19 leading to the consumer, in which a flame arrester 20 and a further shut-off valve 21 are arranged.
  • the two sampling lines 3, 4 are via two connecting lines 13, 14, each branching off between the shut-off valve 5 or 6 and the tap 9 or 10, and into the respective other sampling line 4 or 3 between the tap 10 or 9 and the Quick-closing device 18 or 17 open, connected.
  • the complementary flow is mixed with the preferential flow below a container pressure of the partially emptied containers, in which the gas can no longer be removed in the average quantity and / or the average pressure required
  • the filled bottles 1 are first to be emptied will.
  • the shut-off valve 5 and the taps 11 and 12 are open, while the shut-off valve 6 and the taps 9 and 10 are closed.
  • Acetylene flows to the consumer via the extraction line 3, the connecting line 13 and the pressure regulator 8.
  • Acetylene can be removed from bottles 1 as long as the consumer can be supplied with a sufficient quantity and with sufficient pressure.
  • a - in this embodiment manual - switching device 22 is actuated, which opens the taps 9 and 10 and the cocks 11 and 12 closes.
  • the shut-off valve 6 is also opened at the same time. Acetylene from the bottles 1 now flows through the discharge line 3 and the tap 9 through the pressure regulator 7.
  • acetylene from the filled bottles 2 can now flow through the shut-off valve 6, the tap 10 and through the pressure regulator 8 to the consumer.
  • the pressure regulator 8 must be open.
  • the pressure regulator in which the gas is released from the high cylinder pressure (pre-pressure) to a constant low pressure (back pressure) only opens when the back pressure drops below a certain value that can be set on the pressure regulator. In the exemplary embodiment, this value should be 0.7 bar.
  • the pressure regulator 7 works analogously, but it opens at a slightly higher pressure level, for example at 0.8 bar.
  • acetylene only flows to the consumer via pressure regulator 7, since this pressure regulator opens when the back pressure has dropped below 0.8 bar. However, if the pressure in the consumer line drops below 0.7 bar, the pressure regulator 8 also opens and supplements the shortfall that bottles 1 can no longer deliver. Acetylene from bottles 1 therefore flows primarily to the consumer. If the pressure on the pressure gauge 15 of the acetylene removed from the bottles 1 drops below a certain value, e.g. B. 0.9 bar, tap 5 is closed and the empty bottles 1 exchanged for filled bottles. During this time, the consumer is supplied exclusively with acetylene from the bottles 2.
  • a certain value e.g. B. 0.9 bar
  • both container groups are also to be started at the beginning of the emptying.
  • B filled with acetylene under a pressure of 15 bar.
  • container group 1 should be emptied.
  • the shut-off valve 5 and the taps 11 and 12 are open, while the shut-off valve 6 and the taps 9 and 10 are closed.
  • the taps 9 and 10 must be opened via the switching device 22 and at the same time the taps 11 and 12 must be closed.
  • Shut-off valve 6 is also opened.
  • the gas of the container now flows to the supply line 19 after the shut-off valve via tap 9, quick-closing device 17 and pressure regulator 7
  • gas that has been removed from the second group of containers and expanded can be mixed in in an amount to compensate for the shortfall.
  • the admixture takes place via pressure regulator 8, which is regulated according to a target value below the target value of pressure regulator 7.
  • this setpoint should also correspond to a pressure level of 0.7 bar.
  • Pressure regulator 8 thus only opens when the back pressure drops below 0.7 bar.
  • small amounts of gas are removed from the containers 2 only for a short time. Only in the course of increasing emptying of the containers 1 is the gas requirement increasingly covered from the containers 2.
  • gas is preferably taken from the containers 1 (preferential flow) and supplemented by gas from the containers 2 (complementary flow).
  • the switching device 22 is actuated again and the taps 9, 10, 11 and 12 are switched via an axis. Then the taps 9 and 10 are closed and the taps 11 and 12 are opened.
  • the shut-off valve 5 the containers 1 are switched off by the supply system and exchanged for filled containers.
  • the gas requirement is covered from the containers of the second group.
  • the gas flows via the discharge line 4, shut-off valve 6, line 14, tap 12, quick-closing device 17 and pressure regulator 7 to the supply line 19.
  • the shut-off valve 5 is opened immediately after connecting new, filled containers to the removal line 3. In this way, the preferential flow is now taken from the containers 2, the complementary flow is taken from the newly connected containers, etc.
  • the indices k and p stand for complementary current and preference current, respectively.
  • the characteristic curves are lines of constant flow rate V.
  • the scale on which the back pressure is plotted in FIGS. 2 and 3 is the same in both figures.
  • the three lines V n , V 2 and V 1 on the right in the figure are three characteristic curves of the pressure regulator 7 through which the preference flow flows, while the three characteristic curves shown in the region of low back pressure (corresponding to the low setpoint) characterize the pressure regulator 8.
  • the pressure regulator 7 for the preference flow has characteristics such that the back pressure rises (falls) in a wide pressure range as the inlet pressure falls.
  • FIG. 4 a diagram corresponding to FIG. 3 shows a typical example of an ideal gas extraction in accordance with the last-described variant of the method according to the invention.
  • the term "ideal" means that characteristic pressure fluctuations are not shown. This is based on a situation in which container group 1 takes the preferential flow and container group 2 the complementary flow. The pressure in the containers 1 should no longer be the full container pressure, ie the pre-pressure p v ⁇ p b . The gas should be withdrawn in a quantity V n corresponding to the nominal output. This initial situation corresponds to point a. In the course of gas extraction, the tank pressure drops and thus the admission pressure according to the characteristic curve V n .
  • the back pressure p h initially increases somewhat in order to decrease after reaching a flat maximum.
  • the back pressure has dropped to a value p l , which corresponds to the setpoint of the pressure regulator 8 for the complementary current.
  • the preferential flow is supplemented by gas from the containers 2, ie by the complementary flow.
  • the amount of the preferential stream is now steadily decreasing.
  • the flow rate drops from V n to V 2 to practically V 1 (points c and d).
  • the containers of the first group are emptied to a final pressure y.
  • the amount of complementary electricity withdrawn from the containers per unit of time increases from V 1 (point e) via V 2 to V n (point f).
  • the taps 9 to 12 are switched over and the containers are exchanged for filled containers after the shut-off valve 5 has been closed.
  • the gas flows out of the containers 2 via the pressure regulator 7.
  • the back pressure p f changes to p a when the changeover occurs. in the same way, the containers 2 are now emptied and against filled containers ter exchanged.
  • FIG. 1 A pneumatically operated switching device is shown, in which an actuator 28 switches a four / two-way valve 24 when the pressure in the discharge line for the largely empty bottles has dropped below a certain pressure, for example 2 to 3 bar .
  • the compressed air is conducted via lines 25 and 26 to one of the two sides of a pneumatic cylinder 23, via which the changeover device 22 is actuated.
  • this state can be indicated by an acoustic or visual warning system 27.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Entleeren von Behältern, in denen Gas unter Druck gespeichert ist, mit zwei Behältergruppen, die an jeweils eine Entnahmeleitung angeschlossen sind, mit einem ersten, einen Präferenzstrom regelnden Druckregler und einem zweiten, einen Komplementärstrom regelnden Druckregler sowie einer Umschaltvorrichtung, über die eine Behältergruppe wahlweise an den ersten oder zweiten Druckregler und die andere Behältergruppe an den jeweils anderen Druckregler anschließbar ist.
  • Es ist bekannt, Gas in Behältern in einem Lösungsmittel gelöst unter Druck zu speichern, diese zu transportieren und das Gas am Verbrauchsort unter Entspannung und damit Entlösung zu entnehmen. Dabei können die Behälter mit Hilfe von einem oder mehreren parallelgeschalteten Druckminderern so lange entleert werden, bis die aus den Flaschen freiwerdende Gasmenge nicht mehr ausreicht, um den durchschnittlich erforderlichen Gasbedarf eines Verbrauchers zu decken. Außer der vom Behälterenddruck und der Temperatur im Behälterinneren abhängigen Menge an Sättigungsgas kann bei den bekannten Verfahren eine weitere Menge Gas ungenutzt in den Behältern verbleiben.
  • Beispielsweise kann der Gasinhalt von Acetylenflaschen nur dann vollständig, d. h. bis auf die Sättigungsmenge genutzt werden, wenn die pro Zeiteinheit entnommene Gasmenge sehr niedrig gewählt wird und das Gas auf einen sehr niedrigen Druck (Hinterdruck) entspannt wird. Sobald aber eine der genannten Bedingungen nicht erfüllt ist, die Flaschen also einer hohen oder unregelmäßigen Belastung ausgesetzt sind, oder mit einem hohen Hinterdruck gearbeitet wird, bleibt neben dem Sättigungsgas noch nutzbares Gas in den Flaschen zurück. Ein Grund hierfür ist z. B., daß die bei der Entnahme aus den Flaschen benötigte Entlösungs-, Adsorptions- und/oder Verdampfungswärme nicht ausreichend schnell in die Flaschen eingebracht werden kann.
  • Ein weiterer Grund für die unzureichende Entleerung von Behältern ist, daß der Druckverlust im Druckminderer bei sinkendem Vordruck (Druck des Gases vor dem Druckminderer) extrem ansteigt, so daß eine große Druckdifferenz zwischen Vor- und Hinterdruck verbleibt. Bei vorgegebenem Hinterdruck bedeutet dies einen hohen Vordruck und somit einen hohen Behälterdruck.
  • Durch die US-A-2 968 162 ist eine Vorrichtung zum Entleeren von Behältern, in denen verflüssigte Gase unter geringem Druck gespeichert sind, bekannt. Dabei werden zwei Behältergruppen verwendet, von denen zunächst nur eine Behältergruppe entleert wird. Sobald der Druck in der Verbraucherleitung unter einen bestimmten Wert sinkt, wird dem Gas dieser Behältergruppe Gas aus der anderen Behältergruppe in einer die fehlende Gasmenge ausgleichenden Menge zugemischt.
  • Sollen aber Actylenflaschen mit dieser bekannten Vorrichtung entleert werden, so können Schwierigkeiten entstehen.
  • Acetylen wird üblicherweise mit einem Druck von 0,8 bar abgegeben. Dieses Druckniveau darf etwa um 0,1 bar nach oben oder unten schwanken. Bei der bekannten Vorrichtung kann nun der Fall eintreten, daß es nicht möglich ist, einerseits Acetylen bei dem oben angesprochenen konstanten Druckniveau zu liefern und andererseits Gas im wesentlichen nur einer Behältergruppe als Präferenzstrom zu entnehmen.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu entwickeln, die eine weitgehende Entleerung von Behältern, in denen Gas unter Druck in einem Lösungsmittel gespeichert ist, ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Scharen der Volumenstromkennlinien (Linien konstanten Durchflusses V zwischen einem der Nennleistung des Druckreglers entsprechenden Volumenstrom VN und einem minimalen Volumenstrom Vi) der beiden Druckregler in einem Diagramm, bei dem der Vordruck (pv) auf der Ordinate über dem Hinterdruck (ph) auf der Abszisse aufgetragen ist, derart verlaufen, daß ausgehend von einem maximalen Vordruck (ps):
    • a) der Hinterdruck (ph) des den Präferenzstrom regelnden Druckreglers mit sinkendem Vordruck (pv) zunächst in einem weiten Druckbereich
      • - entweder leicht ansteigt, um nach Erreichen eines Maximums immer stärker abzusinken
      • - oder konstant bleibt, um dann immer stärker abzufallen, bis die Steigung der Kennlinien (VP) gegenüber der Abszisse nur noch gering ist, und
    • b) der Hinterdruck (ph) des den Komplementärstrom regelnden Druckreglers mit sinkendem Vordruck (pv) zunächst in einem weiten Druckbereich entweder konstant bleibt oder leicht abfällt, um dann immer stärker abzufallen, bis die Steigung der Kennlinien (VK) gegenüber der Abszisse ebenfalls nur noch gering ist.
  • Es ist festgestellt worden, daß bei einem derartigen Verlauf der Volumenstromkennlinien ein Entleeren von Acetylen mit einem im wesentlichen konstanten Hinterdruck in der erfindungsgemäß beschriebenen Weise mit einem Präferenzstrom und einem diesen ergänzenden Komplementärstrom möglich ist, wobei Acetylenbehälter weitgehend entleert werden können.
  • Die den Präferenzstrom liefernden Behälter werden nach Entleerung gegen gefüllte Behälter ausgetauscht, wobei der gesamte Gasbedarf wenigstens für die Dauer des Austauschs der leeren Behälter durch die weiteren Behälter gedeckt wird und nach dem Austausch den nun vollen Behältern der Komplementärstrom, den weiteren Behältern der Präferenzstrom entnommen wird.
  • Dabei wird ein Behälter (oder auch mehrere, an eine gemeinsame Entnahmeleitung angeschlossene Behälter) zunächst weitgehend entleert. Kann das Gas nicht mehr in einer Menge bereitgestellt werden, die den durchschnittlichen Gasbedarf deckt, kann auch das in den Behältern verbliebene, nutzbare Gas, das aus den weitgehend entleerten Behältern austreten kann, das zur vollständigen Deckung des Bedarfs aber nicht ausreicht, entnommen werden. Dazu sind weitere, mit dem gleichen Gas gefüllte Behälter notwendig, aus denen Gas entnommen, in einem Druckminderer entspannt und dem Verbraucher als Komplementärstrom zugeleitet wird. Das aus dem weitgehend entleerten Behälter austretende, entspannte Gas als Präferenzstrom wird mit dem aus den gefüllten Behältern austretenden Gas erst zusammengeführt, nachdem dieses auf Hinterdruck entspannt worden ist. Die Menge des den gefüllten Behältern entnommenen und dem Gas des weitgehend entleerten Behälters zuzumischenden Gases deckt hierbei genau den Fehlbetrag, der dem weitgehend entleerten Behälter nicht mehr entnommen werden kann.
  • Mit dieser Verfahrensweise ist es möglich, Behälter nahezu vollständig bis auf das in Abhängigkeit der Temperatur zurückbleibende Sättigungsgas zu entleeren. In dem Behälter verbleibt ein Restdruck, der nur geringfügig höher ist als der eingestellte Druck des zum Verbraucher führenden Leitungsnetzes. Mit Vorteil kann der Verbraucher den Behälterinhalt besser nutzen. Er verfügt somit über eine größere Gasreserve, wobei zusätzlich Transportkosten eingespart werden können.
  • Der Fehlbetrag kann automatisch ermittelt werden. Für den Verbraucher ist daher eine Überwachung der Entleerungsphase, in der Gas sowohl aus dem gefüllten Behälter als auch aus den weitgehend entleerten Behältern entnommen wird, nicht erforderlich.
  • Wird Gas unter automatisch geregelten Bedingungen von Vor- und Hinterdruck entspannt, so wird der Hinterdruck fortlaufend erfaßt und durch Vergleich dieses Wertes mit einem vorgegebenen Sollwert im Sinne einer Angleichung an den Sollwert beeinflußt.
  • Bei einer derartigen Regelung kann der Druck des Präferenzstroms nach einem ersten Sollwert und der Druck des Komplementärstroms nach einem zweiten Sollwert geregelt, wobei der erste Sollwert einem höheren Druckniveau entspricht als der zweite Sollwert.
  • In dieser Variante wird, sobald das Gas nicht mehr in einer den durchschnittlichen Gasbedarf deckenden Menge bereitgestellt werden kann, automatisch dem weitgehend entleerten Behälter vorrangig Gas entnommen. So lange diesem Behälter Gas in einer Menge entnommen werden kann, die ausreicht, einen dem ersten Sollwert entsprechenden Hinterdruck aufrecht zu erhalten, wird den vollen Behältern kein Gas entnommen. Sobald der Hinterdruck, d. h. der Druck, mit dem das Gas in das Leitungsnetz des Verbrauchers eingespeist wird, unter den dem ersten Sollwert entsprechenden Druck sinkt, ist der Druckminderer, in dem das Gas des teilweise entleerten Behälters entspannt wird, ständig voll geöffnet. Sinkt der Hinterdruck weiter und unterschreitet das dem zweiten Sollwert entsprechende Druckniveau, so wird den weiteren Behältern Gas entnommen, entspannt und dem Gas aus dem teilweise entleerten Behälter in einer Menge zugemischt, die ausreicht, einen dem Druckniveau des zweiten Sollwerts entsprechenden Hinterdruck aufrecht zu erhalten. Der gesamte Bedarf wird gedeckt aus der Summe der Teilströme, wobei der Strom aus den weitgehend entleerten Behältern, der Präferenzstrom, langsam gegen 0 geht und der Strom aus den gefüllten Behältern, der Komplementärstrom, den Gesamtbetrag aufbringen muß. Der verbleibende Restdruck des Gases im Behälter nach der nahezu vollständigen Entnahme kann hierbei kleiner sein als das dem ersten Sollwert entsprechende Druckniveau.
  • Bei der Einstellung der beiden Sollwerte ist es von Bedeutung, den Abstand der jeweiligen Druckniveaus so zu wählen, daß nicht nur die statischen Drucke, sondern auch die bei der Entnahme sich einstellenden dynamischen Drucke der beiden Gasströme stets voneinander verschieden sind. Auf diese Weise wird eine gegenseitige Beeinflussung der als Regelorgane dienenden Druckminderer vermieden.
  • In Verbraucheranlagen mit einer kontinuierlichen Gasentnahme ohne extreme Verbrauchsspitzen hat sich eine Variante als vorteilhaft erwiesen, bei der der Komplementärstrom dem Präferenzstrom unterhalb eines Behälterdrucks der teilweise entleerten Behälter, bei dem diesen das Gas nicht mehr in der durchschnittlich erforderlichen Menge und/oder dem durchschnittlichen Druck entnommen werden kann, zugemischt wird.
  • Solange die teilweise entleerten Behälter den durchschnittlich erforderlichen Gasbedarf dekken können, wird das Gas ausschließlich diesen Behältern entnommen. Sobald aber der Gasbedarf nicht mehr gedeckt werden kann, werden die weiteren Behälter so zugeschaltet, daß die teilweise entleerten Behälter vorrangig entleert werden, während die weiteren Behälter nur den Fehlbetrag decken.
  • Soll dabei eine kontinuierliche Versorgung eines Gasbedarfs gewährleistet sein, ist eine ständige Überwachung des Hinterdrucks erforderlich. Sinkt der Hinterdruck unter einen vorgegebenen Wert, so wird von einer alleinigen Versorgung durch eine Behältergruppe auf die Versorgung durch beide Behältergruppen umgeschaltet. Eine Vorraussetzung für einen konstanten Hinterdruck ist daher eine ständige Überwachung des Druckes in den Behälter, welchen augenblicklich Gas entnommen wird. In den meisten Fällen wird zu diesem Zweck eine automatische Umschaltvorrichtung eingesetzt, die zwar den Einsatz von Personal erspart, die aber sehr teuer ist. Zudem wurde festgestellt, daß trotz automatischer Umschaltvorrichtung Druckabfälle in der Versorgungsleitung nicht vollständig auszuschließen und im Betrieb deutliche Schwankungen des zu regelnden Versorgungsdruckes in Kauf zu nehmen sind, wenn die Gasentnahme in Verbraucheranlagen nicht mit einer im wesentlichen gleichbleibenden sondern in einer stark schwankenden Menge entnommen wird.
  • Für diesen Fall ist eine alternative Verfahrensweise von Vorteil. Hierbei wird der Komplementärstrom bei kurzfristigem, hohem Gasbedarf oberhalb des Behälterdrucks der teilweise entleerten Behälter, bei dem diesen Gas nicht mehr in der durchschnittlichen erforderlichen Menge und/oder mit dem durchschnittlich erforderlichen Druck entnommen werden kann, dem Präferenzstrom zugemischt.
  • In dieser Variante werden die teilweise entleerten Behälter nicht mehr bis zu einem Behälterdruck entleert, unterhalb dessen der erforderliche Gasbedarf nicht mehr sicher gedeckt werden kann. Vielmehr werden diese Behälter nur auf einen Druck entleert, der zwischen dem Druck der vollständig gefüllten Behälter und dem Druck liegt, bei dem das Gas nicht mehr in der erforderlichen Menge und/oder mit dem erforderlichen Druck entnommen werden kann. Bereits bei diesem Druck wird von einer Gasversorgung ausschließlich durch die teilweise entleerten Behälter umgeschaltet auf eine Versorgung durch beide Behältergruppen, wobei zunächst die teilweise entleerten Behälter bevorzugt entleert werden, während weiteren Behältern lediglich dann Gas entnommen wird, wenn das von den teilweise entleerten Behältern gelieferte Gas nicht ausreicht. Von diesen Behältern wird in diesem Fall der Präferenzstrom, von den anderen Behältern der den Präferenzstrom ergänzende Komplementärstrom geliefert.
  • Mit dieser Verfahrensweise sind mehrere Vorteile verbunden:
    • Da eine Umschaltung auf Gasversorgung aus beiden Behältergruppen nicht bei einem definierten Behälterdruck erfolgen muß, sondern in einem weiten Druckbereich geschehen kann, entfällt die Notwendigkeit einer teueren automatischen Schaltvorrichtung. Grundsätzlich kann zu jeder Zeit, d. h. bei jedem Druckniveau, das innerhalb der oben angegebenen Druckgrenzen liegt, umgeschaltet werden. Ein besonders günstiger Zeitpunkt ist jedoch gegeben, wenn die Behälter, denen der Präferenzstrom entnommen worden ist, bis zum Enddruck entleert und diese Behälter gegen gefüllte Behälter ausgetauscht wurden. In dieser Zeit der Auswechslung wird die Gasversorgung allein von den weiteren Behältern, die bisher nur den Komplementärstrom lieferten, übernommen. Die nun geleerten Behäl- ter der ersten Gruppe können abgeschaltet und gefüllte Behälter angeschlossen werden. Unmittelbar nach der Auswechslung der Behälter können die beiden Behältergruppen bereits so geschaltet werden, daß die weiteren Behälter, die nach der Auswechslung teilweise entleert sind, den Präferenzstrom, die neu zugeschalteten Behälter dagegen den Komplementärstrom stellen. Dies führt zu einer Bedienungsvereinfachung und zu einer Reduzierung des Bedienungsaufwandes: Da vor dem Flaschenaustausch auch die Umschaltung vorgenommen wird, ist erfindungsgemäß in der Zeit zwischen zwei Behälterwechseln keine Wartung oder Bedienung erforderlich.
  • In vorteilhafter Weise sichert die vorgeschlagene Vorrichtung eine kontinuierliche Gasversorgung, wobei insbesondere Druckabfälle in der Versorgungsleitung sicher vermieden werden. Konnte bisher ein plötzlich auftretender Gasverbrauch nicht gedeckt werden, wenn die Gasversorgung nur aus einer Behältergruppe erfolgte, so werden in dieser Variante auch extreme Verbrauchsspitzen bewältigt, d. h. es wird eine gleichbleibende Gasversorgung garantiert. Dazu muß jedoch stets eine Behältergruppe der den Präferenzstrom liefernden Behältergruppe zugeschaltet sein, so daß ihr ein Komplementärstrom in einer den Fehlbetrag des Präferenzstroms ausgleichenden Menge entnommen und diesem zugemischt werden kann. Im Vergleich zu bisherigen Verfahren führt diese Maßnahme zu einer Reduzierung der Schwankungen des zu regelnden Versorgungsdruckes.
  • Die Verfahrensweise wirkt sich auch vorteilhaft auf die Betriebssicherheit einer entsprechenden Anlage aus. Bei hohen Entnahmegeschwindigkeiten kann neben dampfförmigen auch flüssiges Lösungsmittel in die Entnahmeleitung eintreten. Bei der Verwendung von Dimethylformamid als Lösungsmittel z. B., das mit Elastomeren chemisch reagiert, kann dessen Austritt aus den Flaschen zu einer Zerstörung von Dichtungen, Membranen oder ähnlichen Bauteilen führen. Diese Gefahr besteht insbesondere bei der Entnahme von Gasen aus vollen Flaschen und aus Flaschen, die kurz zuvor mit Lösungsmitteln gefüllt worden waren.
  • Nach der vorgeschlagenen Verfahrensweise liefern gefüllte Behälter den Komplementärstrom. Da in dieser Phase der Entleerung der Gasgrundbedarf durch den Präferenzstrom gedeckt wird, der Komplementärstrom somit nur Verbrauchsspitzen ausgleichen muß, werden den gefüllten Behältern nur relativ geringe Gasmengen entnommen. Vorteilhafterweise führt dies zu relativ geringen Entnahmegeschwindigkeiten, so daß der Austritt flüssigen Lösungsmittels in die Versorgungsleitung weitgehend vermieden werden kann. Sobald diese Behälter nicht mehr den Komplementärstrom, sondern den Präferenzstrom liefern, sind diese nicht mehr vollständig gefüllt, so daß die Gefahr eines übermäßigen Austritts an flüssigem Lösungsmittel vermieden wird.
  • Es hat sich beispielsweise bei der Entnahme von Acetylen aus Flaschen als zweckmäßig erwiesen, die den Komplementärstrom liefernden Behälter - das sind zunächst die weiteren Behälter und anschließend, nach dem Austausch die vollen Behälter - so lange zu entleeren, bis der Behälterdruck auf einen Wert xk gesunken ist. Dieser Wert xk liegt bei Integration der Gasmenge des Komplementärstroms über die entsprechende Entnahmezeit
    Figure imgb0001
  • Nicht unter 3 bar, vorzugsweise nicht unter 10 bar.
  • Dabei ist:
    • Vk der Volumenstrom des Komplementärstroms,
    • pb der Druck der gefüllten Behälter
    • xk der Druck, bis zu dem den Behältern der Komplementärstrom entnommen wird, und
    • pvk der Vordruck des Komplementärstroms
  • Hierdurch steht nicht nur ausreichend Zeit für eine weitgehende Entleerung der Behälter, denen der Präferenzstrom entnommen wird, zur Verfügung, sondern auch eine ausreichende Gasreserve, um in der Zeit der Auswechslung der zuletzt genannten Behälter die Gasversorgung ausschließlich durch die Behälter, die zuvor den Komplementärstrom liefern, sicher aufrechterhalten zu können. Sobald die Auswechslung der entleerten Behälter erfolgt ist, kann den nun vollen Behältern Gas als Komplementärstrom entnommen werden, während die zuvor den Komplementärstrom liefernden Behälter nun den Präferenzstrom bereitstellen.
  • Außerdem hat es sich als günstig erwiesen, Behältern Gas als Präferenzstrom zu entnehmen, sobald der Behälterdruck einen bestimmten Wert angenommen hat. Dieser Druck muß bei Integration der Gasmenge des Präferenzstromes über die entsprechende Entnahmezeit mit
    Figure imgb0002
    wenigstens einen Wert von 1,5 bar, vorzugsweise mehr als 10 bar haben. Als Präferenzstrom wird das Gas entnommen, bis der Behälterdruck auf einen Wert y < 3 bar, vorzugsweise y < 1,5 bar gesunken ist. Auf diese Weise können die Behälter ohne Beeinträchtigung der Gasversorgung bis auf die temperaturabhängige Menge an zurückbleibendem Sättigungsgas entleert werden.
  • Mit Vorteil wird das Erreichen des Enddruckes y und somit der Zeitpunkt, zu dem die entleerten Behälter gegen volle auszutauschen sind, optisch oder akustisch angezeigt.
  • In einer erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Behälter an eine Entnahmeleitung angeschlossen, in der eine Absperrarmatur und ein automatischer Druckregler angeordnet sind, wobei weitere Behälter an eine weitere Entnahmeleitung mit einer Absperrarmatur und einem automatischen Druckregler angeschlossen sind, die in die erste Entnahmeleitung mündet.
  • Hierbei wäre es jedoch erforderlich, nach der Entleerung eines Behälters die Einstellung der Sollwerte zu ändern. Daher ist in der erfindungsgemäßen Vorrichtung in jeder der beiden Entnahmeleitungen zwischen der Absperrarmatur und dem Druckregler ein Hahn angeordnet, wobei jeweils zwischen der Absperrarmatur und dem Hahn eine Verbindungsleitung mit je einem weiteren Hahn abzweigt und in Strömungsrichtung der Gase vor den Druckreglern in die jeweils andere Entnahmeleitung mündet.
  • Diese Vorrichtung ermöglicht eine stetige Gasentnahme, wobei die einmal eingestellten Sollwerte nicht geändert werden müssen, da das Gas aus den teilweise entleerten Behältern durch geeignete Schaltung der Hähne über eine der beiden Verbindungsleitungen stets in die Entnahmeleitung eingespeist werden kann, in der der Druck des entspannten Gases nach dem ersten Sollwet geregelt wird.
  • Spätestens zu einem Zeitpunkt, an dem die Behälter nahezu vollständig entleert sind, wird die zugehörige Entnahmeleitung abgesperrt und gefüllte Behälter angeschlossen. Um ein sicheres und einfaches Umschalten aller Hähne zu bewirken, sind vorteilhafterweise alle Hähne mit einer Umschaltvorrichtung verbunden. Die Umschaltvorrichtung kann auch von einem pneumatisch, hydraulisch oder elektrisch arbeitenden Stellantrieb geschaltet werden. Der Stellantrieb kann hierbei mittels Druckluft in Abhängigkeit der Vordrucke in den Entnahmeleitungen gesteuert werden.
  • Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden Präferenzstrom und Komplementärstrom in Druckreglern mit geeigneten Kennlinien, d. h. geeigneten Vordruck-Hinterdruckkorrelationen mit dem Volumenstrom als Parameter, entspannt. Hierbei wird die Differenz der Sollwerte, nach welchen der Hinterdruck dieser Druckregler geregelt wird, durch die tolerierbare Schwankung des Hinterdruckes, d. h. des Druckes in der Versorgungsleitung, bestimmt. Als besonders geeignet hat sich eine Kombination zweier Druckregler erwiesen, in der der Präferenzstrom in einem Regler mit waagrechten oder steigenden Kennlinien, der Komplementärstromdagegen in einem Regler mit waagrechten oder fallenden Kennlinien entspannt wird (Volumenstrom jeweils konstant). Das bedeutet, daß mit sinkendem Vordruck (Flaschendruck) der Druck des Präferenzstroms nach der Entspannung in einem weiten Druckbereich konstant bleibt oder zunimmt, während der Druck des Komplementärstroms nach der Entspannung mit sinkendem Flaschendruck in einem weiten Bereich konstant bleibt oder abnimmt.
  • Im folgenden soll ein Ausführungsbeispiel anhand einer schematischen Skizze beschrieben werden. Es zeigt
    • Fig. 1 ein Schaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
    • Fig. 2 ein Kennliniendiagramm, in dem bei konstantem Vordruck die auf die Zeit bezogenen Gasmengen gegen den jeweiligen Hinterdruck aufgetragen sind,
    • Fig. 3 ein Kennliniendiagramm, in dem bei konstantem Volumenstrom der Vordruck gegen den Hinterdruck eines Gasstromes aufgetragen ist,
    • Fig. 4 den Verlauf einer Gasentnahme anhand eines Diagramms gemäß Fig. 3,
    • Fig. 5 eine automatisch geregelte Umschalteinrichtung.
  • Eine erfindungsgemäße Vorrichtung enthält eine erste Behältergruppe 1 und eine zweite Behältergruppe 2. Beide Gruppen sind an je eine Entnahmeleitung 3, 4 angeschlossen. In diesen Leitungen sind jeweils der Reihe nach ein Druckmeßgerät 15, 16, eine Absperrarmatur 5, 6, ein Hahn 9, 10, eine automatische Schnellschlußeinrichtung 17, 18 sowie ein automatisch geregelter Druckregler 7, 8 angeordnet. In Strömungsrichtung des zu entnehmenden Gases nach den Druckreglern münden die beiden Entnahmeleitungen 3, 4 in eine zum Verbraucher führende Versorgungsleitung 19, in der eine Flammensperre 20 sowie eine weitere Absperrarmatur 21 angeordnet sind. Die beiden Entnahmeleitungen 3,4 sind über zwei Verbindungsleitungen 13, 14, die jeweils zwischen der Absperrarmatur 5 bzw. 6 und dem Hahn 9 bzw. 10 abzweigen und in die jeweils andere Entnahmeleitung 4 bzw. 3 zwischen dem Hahn 10 bzw. 9 und der Schnellschlußeinrichtung 18 bzw. 17 münden, verbunden. In einer Verfahrensweise bei der der Komplementärstrom dem Präferenzstrom unterhalb eines Behälterdruckes der teilweise entleerten Behälter, bei dem diesen das Gas nicht mehr in der durchschnittlich erforderlichen Menge und/ oder dem durchschnittlich erforderlichen Druck entnommen werden kann, zugemischt wird, sollen zunächst die gefüllten Flaschen 1 entleert werden. Dazu sind die Absperrarmatur 5 und die Hähne 11 und 12 geöffnet, während die Absperrarmatur 6 und die Hähne 9 und 10 geschlossen sind. Acetylen strömt über Entnahmeleitung 3, Verbindungsleitung 13 und den Druckregler 8 zum Verbraucher. Aus den Flaschen 1 kann so lange Acetylen entnommen werden, wie der Verbraucher mit einer ausreichenden Menge und mit genügendem Druck versorgt werden kann. Sobald der Druck in der Entnahmeleitung 3 unter einem bestimmten Wert, z. B. 2 bis 3 bar fällt, bei dem Acetylen den Flaschen nicht mehr in der erforderlichen Menge und/oder mit dem erforderlichen Druck entnommen werden kann, wird eine - in diesem Ausführungsbeispiel manuelle - Umschaltvorrichtung 22 betätigt, die die Hähne 9 und 10 öffnet und die Hähne 11 und 12 schließt. Gleichzeitig wird auch die Absperrarmatur 6 geöffnet. Acetylen aus den Flaschen 1 strömt nun über die Entnahmeleitung 3 und den Hahn 9 durch den Druckregler 7. Zusätzlich kann nun auch Acetylen aus den gefüllten Flaschen 2 über die Absperrarmatur 6, den Hahn 10 und durch den Druckregler 8 zum Verbraucher strömen. Dazu muß aber der Druckregler 8 geöffnet sein. Der Druckregler in dem Gas vom hohen Flaschendruck (Vordruck) auf einen konstanten niedrigen Druck (Hinterdruck) entspannt wird, öffnet nur, wenn der Hinterdruck unter einen bestimmten, am Druckregler einstellbaren Wert sinkt. Dieser Wert soll im Ausführungsbeispiel 0,7 bar betragen. Der Druckregler 7 arbeitet analog, er öffnet jedoch bei einem geringfügig höheren Druckniveau, beispielsweise bei 0,8 bar.
  • So lange der in der Verbraucherleitung herrschende Druck einen höheren Wert als 0,7 bar hat, fließt Acetylen ausschließlich über Druckregler 7 zum Verbraucher, da dieser Druckregler bereits öffnet, wenn der Hinterdruck unter 0,8 bar gesunken ist. Sinkt der Druck in der Verbraucherleitung jedoch unter 0,7 bar, so öffnet auch der Druckregler 8 und ergänzt den Fehlbetrag, der von den Flaschen 1 nicht mehr geliefert werden kann. Acetylen aus den Flaschen 1 fließt somit vorrangig zum Verbraucher. Sinkt der am Manometer 15 ablesbare Druck des den Flaschen 1 entnommenen Acetylens unter einen bestimmten Wert, z. B. 0,9 bar, wird Hahn 5 geschlossen und die leeren Flaschen 1 gegen gefüllte Flaschen ausgetauscht. In dieser Zeit erfolgt die Versorgung des Verbrauchers ausschließlich durch Acetylen aus den Flaschen 2. Ist der Druck der Flaschen 2 auf einen Wert von ca. 2 bis 3 bar gesunken, werden die Hähne 9,10, 11 und 12 erneut mit Hilfe der Umschaltvorrichtung umgeschaltet und die Absperrarmatur 5 geöffnet. Das bedeutet, daß Acetylen aus den teilweise entleerten Flaschen 2 vorrangig über den Druckregler 7 zum Verbraucher fließt, während die nunmehr gefüllten Flaschen 1 nur den Fehlbetrag über Verbindungsleitung 13 und Druckregler 8 ergänzen.
  • In der zur Deckung von kurzfristigem, hohem Gasbedarf geeigneten Verfahrensweise seien ebenfalls zu Beginn der Entleerung beide Behältergruppen z. B. mit Acetylen unter einem Druck von 15 bar gefüllt. Zunächst soll die Behältergruppe 1 entleert werden. Hierzu sind die Absperrarmatur 5 sowie die Hähne 11 und 12 geöffnet, während die Absperrarmatur 6 und die Hähne 9 und 10 geschlossen sind.
  • Acetylen strömt aus den Behältern 1 über Leitung 3, Absperrarmatur 5, Leitung 13 mit Hahn 11 und Entnahmeleitung 4 mit Schnellschlußeinrichtung 18 sowie Druckregler 8 zur Versorgungsleitung 19. Bereits zu Beginn der Gasentnahme können, spätestens jedoch wenn der Druck in den Behältern 1 auf einen Wert xk > 1,5 bar, z. B. 5 bar, gesunken ist, müssen über die Umschaltvorrichtung 22 die Hähne 9 und 10 geöffnet und gleichzeitig die Hähne 11 und 12 geschlossen werden. Zusätzlich wird auch Absperrarmatur 6 geöffnet. Das Gas der Behälter strömt nun nach der Absperrarmatur über Hahn 9, Schnellschlußeinrichtung 17 und Druckregler 7 zur Versorgungsleitung 19. Bei stets auftretenden Verbrauchsspitzen ist es jedoch möglich, daß der Gasbedarf kurzfristig nicht von der ersten Behältergruppe gedeckt werden kann. In diesem Fall kann erfindungsgemäß bereits zu diesem Zeitpunkt Gas, das der zweiten Behältergruppe entnommen und entspannt worden ist, in einer den Fehlbetrag ausgleichenden Menge zugemischt werden. Die Zumischung erfolgt über Druckregler 8, der nach einem unter dem Sollwert des Druckreglers 7 liegenden Sollwert geregelt wird. In diesem Ausführungsbeispiel soll dieser Sollwert ebenfalls einem Druckniveau von 0,7 bar entsprechen. Druckregler 8 öffnet somit nur, wenn der Hinterdruck unter 0, 7 bar sinkt. Zu Beginn der Entleerung der Behälter 1 werden den Behältern 2 nur kurzfristig geringe Gasmengen entnommen. Erst im Laufe zunehmender Entleerung der Behälter 1 wird der Gasbedarf zunehmend aus den Behältern 2 gedeckt. Aufgrund der Vorrangschaltung, d. h. der unterschiedlichen Sollwerte der beiden Druckminderer 7 und 8 wird bevorzugt Gas aus den Behältern 1 entnommen (Präferenzstrom) und durch Gas aus den Behältern 2 ergänzt (Komplementärstrom). Sobald der Druck in den Behältern 1 auf den vorgesehenen Enddruck y von z. B. 0,85 bar gesunken ist, wird erneut die Umschaltvorrichtung 22 betätigt und werden die Hähne 9, 10, 11 und 12 über eine Achse geschaltet. Anschließend sind die Hähne 9 und 10 geschlossen und die Hähne 11 und 12 geöffnet. Mittels der Absperrarmatur 5 werden die Behälter 1 vom Versorgungssystem abgeschaltet und gegen gefüllte Behälter ausgetauscht.
  • In der Zeit nach der Umschaltung und wenigstens während des Behältertausches wird der Gasbedarf aus den Behältern der zweiten Gruppe gedeckt. Das Gas strömt hierzu über Entnahmeleitung 4, Absperrarmatur 6, Leitung 14, Hahn 12, Schnellschlußeinrichtung 17 und Druckregler 7 zur Versorgungsleitung 19. Vorteilhafterweise wird unmittelbar nach dem Anschluß neuer, gefüllter Behälter an die Entnahmeleitung 3 die Absperrarmatur 5 geöffnet. Auf diese Weise wird nun den Behältern 2 der Präferenzstrom, den neu zugeschalteten Behältern der Komplementärstrom entnommen usw.
  • In den Fig. 2 und 3 sind Kennlinienfelder der Druckregler 7 und 8 dargestellt. In beiden Figuren ist auf der Abszisse der Hinderdruck ph aufgetragen. In Fig. 2 sind auf der Ordinate die pro Zeiteinheit den Behältern entnommenen Volumina Vk (Komplementärstrom) und VP (Präferenzstrom) aufgetragen. Die dargestellten Linien sind Linien konstanten Vordruckes pv = konstant.
  • Es bedeuten hierbei:
    Figure imgb0003
  • Die Indizes k und p stehen jeweils für Komplementärstrom bzw. Präferenzstrom.
  • Wie Fig. 2 zu entnehmen ist, werden erfindungsgemäß Druckregler mit steilen Kennlinien verwendet. Das bedeutet, daß der Hinterdruck bei konstantem Vordruck und abnehmendem Durchfluß V praktisch konstant bleibt.
  • In Fig. 3 ist auf der Ordinate der Vordruck pv aufgetragen. Die Kennlinien sind Linien konstanten Durchflusses V. Der Maßstab, in dem der Hinterdruck in Fig. 2 und 3 aufgetragen ist, stimmt in beiden Figuren überein. Die drei in der Figur rechts liegenden Linien Vn, V2 und V1 sind drei Kennlinien des Druckreglers 7, durch den der Präferenzstrom fließt, während die drei im Bereich niedrigen Hinterdrucks (entsprechend dem niedrig eingestellten Sollwert) dargestellten Kennlinien den Druckregler 8 charakterisieren.
  • Erfindungsgemäß besitzt der Druckregler 7 für den Präferenzstrom (Komplementärstrom 8) derartige Kennlinien, daß der Hinterdruck in einem weiten Druckbereich mit sinkendem Vordruck steigt (fällt).
  • In Fig. 4 ist schließlich in einem der Fig. 3 entsprechenden Diagramm ein typisches Beispiel für eine ideale Gasentnahme gemäß der zuletzt geschilderten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Die Bezeichnung »ideal« bedeutet, daß auf die Darstellung charakteristischer Druckschwankungen verzichtet wurde. Hierbei wird von einer Situation ausgegangen, in der Behältergruppe 1 der Präferenzstrom, Behältergruppe 2 der Komplementärstrom entnommen wird. Der Druck in den Behältern 1 soll nicht mehr der volle Behälterdruck sein, d. h. Vordruck pv< pb. Das Gas soll in einer der Nennleistung entsprechenden Menge Vn entnommen werden. Diese Ausgangssituation entspricht Punkt a. Im Verlauf der Gasentnahme sinkt der Behälterdruck und somit der Vordruck gemäß Kennlinie Vn. Aufgrund des Kennlinienverlaufs nimmt der Hinterdruck ph zunächst etwas zu um nach Erreichen eines flachen Maximums abzusinken. Bei Punkt b ist der Hinterdruck auf einen Wert pl gesunken, der dem Sollwert des Druckreglers 8 für den Komplementärstrom entspricht. Von diesem Zeitpunkt an wird der Präferenzstrom durch Gas aus den Behältern 2, d. h. durch den Komplementärstrom ergänzt. Die Menge des Präferenzstromes nimmt nunmehr stetig ab. Der Durchfluß sinkt von Vn über V2 bis praktisch auf V1 (Punkte c und d). Dabei werden die Behälter der ersten Gruppe bis auf einen Enddruck y geleert. In der gleichen Zeit wächst die pro Zeiteinheit den Behältern entnommene Komplementärstrommenge beginnend von V1 (Punkt e) über V2 bis auf Vn (Punkt f). Zu diesem Zeitpunkt werden die Hähne 9 bis 12 umgeschaltet und die Behälter gegen gefüllte Behälter ausgetauscht, nach dem die Absperrarmatur 5 geschlossen worden ist. Vom Zeitpunkt des Umschaltens an fließt das Gas aus den Behältern 2 über den Druckregler 7. Entsprechend dem bei Punkt f vorliegenden Druck p2 ändert sich beim Umschalten der Hinterdruck pf zu pa. in gleicher Weise werden nun die Behälter 2 geleert und gegen gefüllte Behälter ausgetauscht.
  • Von dieser idealen Gasentnahme weicht die praktische Entleerung der Behälter insofern ab, als der Hinterdruck je nach Gasbedarf stets Schwankungen unterworfen ist. So lange diese Abweichungen nicht größer sind, als die Differenz der Sollwerte, wird der Gasbedarf ausschließlich vom Präferenzstrom gedeckt. Sinkt der Hinterdruck jedoch wegen eines kurzfristig hohen Gasbedarfs unter den Sollwert des Druckreglers für den Komplementärstrom, so wird eine gewisse Komplementärstrommenge auch dann dem Präferenzstrom zugemischt, wenn die den Präferenzstrom liefernden Behälter noch fast gefüllt sind.
  • In Fig. ist eine pneumatisch betätigte Umschalteinrichtung dargestellt, in der ein Stellmotor 28 ein vier/zwei-Wege-Ventil 24 umschaltet, wenn der Druck der in der Entnahmeleitung für die weitgehend entleerten Flaschen unter einen bestimmten Druck, beispielsweise 2 bis 3 bar abgefallen ist. Über Leitungen 25 und 26 wird die Druckluft auf eine der beiden Seiten eines Pneumatikzylinders 23 geleitet, über den die Umschaltvorrichtung 22 betätigt wird.
  • Ist der Druck in der Entnahmeleitung für die weitgehend entleerten Flaschen auf einen Wert gesunken, der einen Austausch dieser Flaschen gegen gefüllte Flaschen erfordert, kann dieser Zustand über eine akustische oder optische Warnanlage 27 angezeigt werden.

Claims (1)

  1. Vorrichtung zum Entleeren von Behältern, in denen Gas unter Druck gespeichert ist, mit zwei Behältergruppen (1, 2), die an jeweils eine Entnahmeleitung (3, 4) angeschlossen sind, mit einem ersten, einen Präferenzstrom regelnden Druckregler (7) und einem zweiten, einen Komplementärstrom regelnden Druckregler (8) sowie einer Umschaltvorrichtung (9-12, 22, 23), über die eine Behältergruppe wahlweise an den ersten oder zweiten Druckregler und die andere Behältergruppe an den jeweils anderen Druckregler anschließbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Scharen der Volumenstromkennlinien (Linien konstanten Durchflusses V zwischen einem der Nennleistung des Druckreglers entsprechenden Volumenstrom VN und einem minimalen Volumenstrom Vi) der beiden Druckregler (7, 8) in einem Diagramm, bei dem der Vordruck (pv) auf der Ordinate über dem Hinterdruck (ph) auf der Abszisse aufgetragen ist, derartig verlaufen, daß ausgehend von einem maximalen Vordruck (Ps):
    a) der Hinterdruck (ph) des den Präferenzstrom regelnden Druckreglers (7) mit sinkendem Vordruck (pv) zunächst in einem weiten Druckbereich
    - entweder leicht ansteigt, um nach Erreichen eines Maximums immer stärker abzusinken,
    - oder konstant bleibt, um dann immer stärker abzufallen,
    bis die Steigung der Kennlinien (VP) gegenüber der Abszisse nur noch gering ist, und
    b) der Hinterdruck (ph) des den Komplementärstrom regelnden Druckreglers (8) mit sinkendem Vordruck (pv) zunächst in einem weiten Druckbereich entweder konstant bleibt oder leicht abfällt, um dann immer stärker abzufallen, bis die Steigung der Kennlinien (VK) gegenüber der Abszisse ebenfalls nur noch gering ist.
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