DE1001298B

DE1001298B - Verfahren und Vorrichtung zur Entspannung von verdichteten Gasen

Info

Publication number: DE1001298B
Application number: DEC10739A
Authority: DE
Inventors: Emile Pontzeele
Original assignee: Carbonique Francaise SA Franca
Current assignee: Carbonique Francaise SA Franca
Priority date: 1955-01-04
Filing date: 1955-02-12
Publication date: 1957-01-24
Also published as: BE544094A; CH339236A; GB784734A; FR1118541A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Entspannung eines verdichteten oder verflüssigten Gases aus einem das Gas enthaltenden Behälter ohne Gefriererscheinungen.

Gewöhnlich tritt bei der Entspannung eines Gases in einem bekannten Druckminderer eine Gefriererscheinung infolge der Temperatursenkung des Gases an der Stelle des Druckminderers auf. Außerdem tritt, falls das Gas von der Verdampfung einer Flüssigkeit herrührt, eine Gefriererscheinung zumeist an der Stelle des das verflüssigte Gas enthaltenden Behälters durdh die bei der Verdampfung der Flüssigkeit entstehende Kälteerzeugung auf.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, diese Nachteile zu vermeiden. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entspannung eines verdichteten oder verflüssigten Gases, welches im Innern des es enthaltenden Vorratsbehälter entnommen wird, und besteht darin, daß das Gas bei gleichzeitiger Verdampfung im Falle eines verflüssigten Gases auf eine solche Temperatur gebracht wird, daß nadh der Entspannung die Temperatur des entspannten Gases über 0° C liegt.

Die Erwärmungstemperatur wird zweckmäßig durch die ausströmende Menge des verdichteten Gases am Ausgang des Vorratsbehälters gesteuert.

Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Entspannung von verdichtetem oder verflüssigtem Gas zur Durchführung des Verfahrens und besteht darin, daß sie eine Rohrschlange aufweist, die einerseits mit dem das Gas in verdichtetem oder verflüssigtem Zustande enthaltenden Vorratsbehälter und andererseits mit dem Druckminderer verbunden ist, wobei die Rohrschlange in an sich bekannter Weise in eine Flüssigkeit eintaucht, die in einer geschlossenen Kammer enthalten und durch ein Heizmittel bei solcher Temperatur gehalten ist, daß beim Austritt aus dem Druckminderer die Temperatur des entspannten Gases über 0° C liegt.

Die Rohrschlange kann aus einem Metall, z. B. Stahl oder Kupfer, hergestellt werden, das eine hohe Wärmeleitfähigkeit und eine genügende Bruchfestigkeit hat, um die hohen Drücke aushalten zu können, denen die Rohrschlange ausgesetzt ist.

Zur Beheizung der Rohrschlange können alle Flüssigkeiten verwandt werden. Es wird jedoch zweckmäßig eine Flüssigkeit benutzt, welche gleichzeitig eine geringe Flüchtigkeit und einen guten Wärmeleit- oder Wärmemitführungskoeffizienten besitzt. Eine derartige Flüssigkeit kann insbesondere durch öl, Quecksilber oder Wasser gebildet werden, über welchem zur Verhinderung der Verluste durch Verdampfung eine ölschicht liegt.·

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform erfolgt die Beiheizung der in der Kammer enthaltenen

Verfahren und Vorrichtung
zur Entspannung von verdichteten Gasen

Anmelder:

La Carbonique Frangaise Societe

Anonyme Franpaise, Bobigny, Seine

(Frankreich)

Vertreter: Dipl.-Ing. Dr.-Ing. H. Idel, Patentanwalt, Essen, Kettwiger Str. 36

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 4. Januar 1955

Emile Pontzeele, la Madeleine, Nord (Frankreich),
ist als Erfinder genannt worden

Flüssigkeit mittels eines elektrischen Widerstands, dessen Betriebsdauer durdh die Durchflußmenge in der Röhrschlange gesteuert wird.

Diese Steuerung wird zweckmäßig durch einen Thermostaten zur Steuerung des Widerstands verwirklicht, dessen Impuls von einer in dem Strömungskreis des Gases zwischen der Rohrschlange und dem Druckminderer angeordneten Thermometerkugel geliefert wird, welche z. B. in einer mit öl oder einer beliebigen anderen wärmeleitenden Flüssigkeit gefüllten Hülle angeordnet ist.

Die Erfindung ist unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielshalber erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch einen erfindungsgemäßen Apparat zur Entspannung von verflüssigtem Kohlensäuregas;

Fig. 2 zeigt eine Abwandlung des Heizteils des in Fig. 1 dargestellten Apparats;

Fig. 3 zeigt eine Abänderung des Eintritts der Rohrschlange bei gasförmigen Körpern mit Tripelpunkt, z. B. Kohlensäuregas, zur Verhinderung der Außerbetriebsetzung des Apparats.

Die Figm-en beziehen sich auf den Fall der Entspannung des verflüssigten Kohlensäuregases; es ist jedoch klar, daß erfindungsgemäß die gleichen Teile auch für ein beliebiges anderes verflüssigtes oder verdichtetes Gas benutzt werden können.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist in einem Behälter 2 für verflüssigtes Kohlensäuregas

609 767/131

ein Tauchrohr 1 angeordnet, welches bis auf den Boden des Behälters reicht. Dieses Tauchrohr ist mit dem Hahn 3 des Behälters verbunden, welcher eine an sich bekannte Sicherheitskapsel 4, z. B. eine Aufplatzkapsel, aufweist. Ein Rohr 5 verbindet den Hahn 3 mit einem Teil 6, welcher einen Verbinder bildet und an welchem eine zweite Aufplatzkapsel 7 angebracht ist. Dieser Teil 6 ist durch eine Leitung 8 mit einer kupfernen oder stählernen Rohrschlange 9 verbunden, welche durch eine Leitung 10 mit einer geschlossenen Kammer 11 verbunden ist. Diese Kammer ist ferner durch eine Leitung 12 mit einem Druckminderer 13 verbunden, hinter welchem das entspannte Gas durch die Leitung 14 ausströmt. Manometer 15 und 16 sind an den Leitungen 12 bzw. 14 zur Angabe des Drucks von bzw. nach der Entspannung angebracht.

Die Rohrschlange 9 - ist in einer vollständig geschlossenen Kammer 17 angeordnet, welche mit einer Flüssigkeit geringer Flüchtigkeit und mit großem Wärmeleit- oder Wärmemitführungskoeffizienten, z. B. Öl, gefüllt ist. Ein durch eine Füllöffnung der Kammer 17 gehender Meßstab 18 gestattet die Feststellung des Niveaus dieser Flüssigkeit. Ein Widerstand 19 zylindrischer Form tritt außerdem in die Kammer 17 durch den oberen Teil derselben ein und ist axial zu der Rohrschlange 9 angeordnet. Der Widerstand 19 wird durch einen Thermostaten 20 gesteuert, dessen Impuls durch eine Thermometerkugel 21 geliefert wird, welche in einer mit Öl oder mit einer beliebigen anderen wärmeleitenden Flüssigkeit gefüllten und an die Kammer 11 angeschweißten Hülle 22 angeordnet ist.

Die obige Vorrichtung arbeitet folgendermaßen: Bei Öffnung des Hahns 3 tritt das verdichtete Gas aus dem Behälter 2 aus und gelangt in die Rohrschlange 9, wo es durch die in der Kammer 17 enthaltene und der Einwirkung des Heizwiderstandes 19 ausgesetzte leitende Flüssigkeit erwärmt wird. Das Gas tritt aus der Rohrschlange 9 durch die Leitung 10 aus, durchströmt die Kammer 11 und hierauf den Druckminderer, hinter welchem es durch die Leitung 14 ausströmt.

Bei einer Zunahme der Durchflußmenge in der Rohrschlange 9 hat die Temperatur in der Kammer 11 die Neigung, abzusinken, und die auf diese Temperaturabserakung ansprechende Thermometerkugel 21 liefert dem Thermostaten 20 einen Impuls, welcher den elektrischen Stromkreis wieder an den Widerstand 19 anschaltet, so daß die Temperatur wieder auf den gewünschten Wert gebracht wird. Die in der Kammer 11 aufrechtzuerhaltende Temperatur hängt von dem in dem Behälter 2 herrschenden Druck ab und kann mit Hilfe der Kurven isenthalpischer Entspannung des Entropiediagramms des Gases derart bestimmt werden, daß die schließliche Temperatur nach der Entspannung über 0° C liegt.

Beispielshalber sei angegeben, daß bei Kohlensäuregas diese Temperatur 55° C für einen Druck von 50 kg/cm² in dem Behälter 2 und 75° C für einen Druck von 80 kg/cm² in dem Behälter beträgt.

Die Aufplatzkapsel 7 soll einen Bruch der Röhrschlänge 9 infolge eines zufälligen Druckanstiegs verhindern, wenn durch ein Fehlmanöver der Hahn 3 des Behälters und der Druckminderer 13 gleichzeitig geschlossen werden.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform der Heizkammer, bei welcher der Konvektionsstrom in der Heizflüssigkeit ausgenutzt und gleichzeitig Wasser benutzt werden kann, welches die an die Heizflüssigkeit zu stellenden Anforderungen ausgezeichnet erfüllt. In diesem Fall befindet sich jedoch über der Wassermasse 23 in der Kammer 17° eine Ölmasse 24, welche die Verdampfung des Wassers verhindern soll. Der zylindrische Widerstand 19° tritt dann in die Kammer 17° durch den Boden desselben ein.

Bei Körpern mit einem Tripelpunkt, z. B. Kohlensäuregas, kann eine unachtsame Betätigung des Hahnes 3 vor der Inbetriebsetzung der Heizvorrichtung die Bildung von Kohlensäureschnee in dem Druckminderer 13 hervorgerufen, wodurch der Austritt des entspannten Gases durch die Leitung verhindert wird. Die einzig mögliche Abhilfe ist dann gewöhnlich der Auseinanderbau, die Reinigung und der Wiederzusammenbau des Druckminderers.

Um diesem Nachteil abzuhelfen, läuft, wie in Fig. 3 dargestellt, die Leitung 8^a vor der Rohrschlange 9 in eine Kammer 25 aus. Die Leitung 8" hat den gleichen Innendurchmesser wie die Öffnung des Hahns 3. Bei Betätigung dieses Hahns und des Druckminderers 13 ohne vorherige Inbetriebsetzung der Heizvorrichtung entspannt sich das durch die Leitung 8^a ankommende Gas in dieser Kammer 25, wobei sich· in dieser eine Masse von Kohlensäureschnee bildet, welche den Eintritt der Rohrschlange 9 versperrt. Hierdurch wird der Gasstrom unterbrochen. Wenn jedoch später die Heizvorrichtung in Betrieb genommen wird, geht dieser Kohlensaureschnee sofort in den gasförmigen Zustand über, und die Gasströmung wird wiederhergestellt, ohne daß hierfür irgendein Teil der Apparatur ausgebaut werden muß.

Claims

PaTENTANSPBÜCHE:

1. Verfahren zur Entspannung eines verdichteten oder verflüssigten Gases, welches im Innern des es enthaltenden Vorratsbehälters entnommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas bei gleichzeitiger Verdampfung im Falle eines verflüssigten Gases auf eine solche Temperatur gebracht wird, daß nach der Entspannung die Temperatur des entspannten Gases über 0° C liegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmungstemperatur von der am Ausgang des Vorratsbehälters ausströmenden Gasmenge gesteuert wird.

3. Vorrichtung zur Entspannung von verdichtetem oder verflüssigtem Gas zur Ausführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Rohrschlange (9) aufweist, die einerseits mit dem das Gas in verdichtetem oder verflüssigtem Zustande enthaltenden Vorratsbehälter (2) und andererseits mit dem Druckminderer (13) verbunden ist, wobei die Rohrschlange (9) in bekannter Weise in eine Flüssigkeit eintaucht, die in einer geschlossenen Kammer (17, 17^a) angeordnet und durch ein Heizmittel in der Kammer bei solcher Temperatur gehalten ist, daß beim Austritt aus dem Druckminderer (13) die Temperatur des entspannten Gases über 0° C liegt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Kammer enthaltene Flüssigkeit gleichzeitig eine geringe Flüchtigkeit und einen guten Wärmeleit- oder Wärmemitfülhrungskoeffizienten besitzt, wie Öl, Quecksilber oder Wasser, über welchem sich zur Verhinderung der Verdampfungsverluste eine ölschicht befindet.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmung der in der Kammer (17, 17^ß) enthaltenen Flüssigkeit durch einen elektrischen Widerstand (19, 19^a) erfolgt, dessen

Betriebsdauer durch diie die Rohrschlange (9) durchströmende Gasmenge gesteuert wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung duröh einen den Widerstand (19, 19«) betätigenden Thermostaten (20) erfolgt, dessen Impuls von einer an dem Strömungskreis des Gases (10, 12) zwischen der Rohrschlange (9) und dem Druckminderer (13) angebrachten Thermometerkugel (21) geliefert wird, welche z. B. in einer mit öl oder einer be- ίο liebigen anderen wärmeleitenden Flüssigkeit gefüllten Hülle (22) angeordnet ist.

7. Vorridhtung nadh einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine an sich bekannte Aufplatzkapsel (7) an der Leitung (5, 8) zwischen dem Hahn (3) des Vorratsbehälter (2) und der Rohrschlange (9) angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizwiderstand (19, 19°) in die Heizkammer (17., 17") durch den Boden derselben eintritt.

9. Vorrichtung nadh einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei gasförmigen Körpern mit Tripelpunkt eine Entspannungskammer (25) am Eingang der Rohrschlange (9) in der Heizkammer (17, 17^a) angeordnet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 858 103, 732 340.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen