DE1100060B

DE1100060B - Druckerhoehungsvorrichtung fuer Speicherbehaelter verfluessigter Gase

Info

Publication number: DE1100060B
Application number: DEU4242A
Authority: DE
Inventors: Jesse Brand Starnes
Original assignee: Union Carbide Corp
Current assignee: Union Carbide Corp
Priority date: 1955-12-02
Filing date: 1956-12-03
Publication date: 1961-02-23
Also published as: GB812998A; FR1168949A; BE553071A; US2850882A

Description

Die Erfindung" betrifft eine Druckerhöhungsvorrichtung für Speicherbehälter verflüssigter Gase, bei denen die verflüssigten Gase durch eine Pumpe von dem Speicherbehälter zu dem Verbraucher gepumpt werden. Sie betrifft insbesondere eine automatische Druckregelung, die sich für Abgabe- und Speicherbehälter verflüssigter Gase mit verhältnismäßig niedrigem Siedepunkt, z. B. flüssiger Sauerstoff, eignet.

Wenn ein verflüssigtes Gas aus einem Speicherbehälter über eine Pumpe abgezogen wird, tritt ein Druckverlust in der Einlaßleitung und in dem Pumpeneinlaß auf. Dies ist eine Folge der Reibung· und der Geschwindigkeitszunahme des Mediums. Ein solcher Druckabfall tritt auch auf, wenn die Pumpe in die Flüssigkeit eingetaucht und die Einlaßleitung entfernt wird. Ferner wird der Flüssigkeit innerhalb der Pumpe infolge ihrer Turbulenz sowie infolge der Reibung der sich bewegenden Pumpenteile und durch die Erwärmung des Pumpenantriebs Wärme zugeführt. Eine solche Wärmezufuhr bewirkt die Verdampfung eines Teils der Flüssigkeit, bevor diese aus der Pumpe austritt.

Findet vor oder in der Pumpe eine Verdampfung statt, hat das zur Folge, daß die Pumpe nur eine Teilfüllung aufnimmt oder die Füllung sogar verhindert wird. Selbst eine geringe Verdampfung wirkt sich nachteilig auf die Leistung der Pumpe aus. Bei Kreiselpumpen verursacht die Verdampfung Blasenbildung im Rotor, bei Kolbenpumpen treten starke Stöße auf, was in beiden Fällen zum vorzeitigen Verschleiß der Pumpen sowie der Antriebe führt. Ferner wird durch die Verdampfung die Pumpenleistung und der Pumpenwirkungsgrad verschlechtert.

Man hat schon versucht, den Abzug der Flüssigkeit aus einem Speicherbehälter durch den über der Flüssigkeit stehenden Gasdruck allein zu bewirken. Bei dieser Methode, welche auf eine Pumpe verzichtet, sind jedoch größere Schwierigkeiten zu überwinden als bei der Verwendung einer Pumpe. Insbesondere bedarf es eines hohen Gasdruckes. Andere Nachteile entstehen durch die geringere Überströmungsgescbwindigkeit und die Bestimmung der Menge der zu übertragenden verflüssigten Gase. In vielen Fällen bietet deshalb die Übertragung durch Pumpen Vorteile.

Üblicherweise versucht man die Schwierigkeiten, die sich bei einem Flüssigkeitsabzug mit Hilfe einer Pumpe einstellen, dadurch zu überwinden, daß die Flüssigkeit zunächst im Vergleich zu ihrem Druck unterkühlt wird. Wählt man dabei den Weg, die Flüssigkeit durch Wärmeabzug zu unterkühlen, bedarf es eines kälteren Mediums, um die überschüssige Wärme abzuführen. Ferner braucht man eine teure Wärmeaustauschvorrichtung.

Druckerhöhungsvorrichtung
für Speicherbehälter verflüssigter Gase

Anmelder:

Union Carbide Corporation,
New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. H. Görtz, Patentanwalt,
Frankfurt/M., Schneckenhofstr. 27

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 2. Dezember 1955

Jesse Brand Starnes, Snyder, N. Y. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

Es ist daher bequemer, den Druck über dem verfiüssigten Gas zu erhöhen, um ein Sieden zu verhindern und ein vorzeitiges Verdampfen zu unterdrükken. Man bemüht sich deshalb, den Gasdruck unmittelbar vor dem Pumpen schnell zu erhöhen. Man erzielt hiermit denselben Effekt wie bei einer Unterkühlung-, weil die Druck-Temperatur-Verhältnisse des verflüssigten Gases so gehalten werden, daß die Flüssigkeit bei dem dann herrschenden Druck unter ihrem Siedepunkt bleibt. Die Handhabung und der Transport der Flüssigkeit wind somit mit einem gewissen unvermeidbaren Druckabfall möglich, es unterbleibt aber eine plötzliche oder übermäßige Verdampfung der Flüssigkeit.

Die Lösung des Problems auf diesem Wege hängt von einer Anzahl verschiedener Faktoren ab. Von Bedeutung sind die Wärmeverluste und der Druckabfall in den Leitungen, die während des Schließens entstehende Turbulenz und der Wirkungsgrad der Pumpe. Die Lösung der Aufgabe ist somit im wesentlichen ein Regelproblem.

Es sind Vorrichtungen bekannt, um den Übertragungsvorgang durch Handsteuerungen so zu beeinflussen, daß die gewünschte 'beste Leistung erreicht wird. Insbesondere sind Verfahren bekannt, welche den Druckanstieg im Speicherbehälter während des Pumpvorganges regulieren. Der Nachteil dieser Verfahren liegt darin, daß die Güte des Flüssigkeitsabzuges, d. h. die möglichst verlustfreie Übertragung von der Geschicklichkeit der Bedienungsperson abhängt.

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Neuerdings hat man deshalb versucht, teilweise die hängig sein. Eine bei niedriger Temperatur nahe Steuervorrichtungen zur Regulierung des Abzuges ihrem Siedepunkt gespeicherte Flüssigkeit erhöht allvon niedrigsiedenden verflüssigten Gasen aus einem mählich ihren Druck infolge unvermeidlicher Wärme-Speicherbehälter über eine Pumpe zu automatisieren. Verluste, außer wenn Dampf abgezogen wird. Der Bei diesen bekannten Steuervorrichtungen bestehen 5 Speicherdruck wird für gewöhnlich unter der oberen jedoch noch Probleme, vor allem bei einem Betrieb Grenze gehalten, indem periodisch Dampf abgezogen mit einer Pumpe, die keiner Wartung bedarf, und bei wird, der entweder in die Atmosphäre geblasen, an der Einstellung des Druckes im Speicherbehälter eine Gasspeicherung abgegeben oder angeschlossen während der Pumpzeiten. Es bedarf ferner immer Verbrauchvorrichtungen zugeführt wird. Wenn die noch einer Umschaltung auf den Druckzustand im io Flüssigkeit bei oder über dem Druck gespeichert wird, Behälter für die Zeit, in der keine Pumpübertragung bei welchem sie verbraucht wird, kann der Dampf in stattfindet. Da die verflüssigten Gase normalerweise eine Versorgungsleitung abgegeben werden. Deshalb nahe oder sogar in ihrem Siedepunkt !gespeichert wer- steht der Gasraum des Speicherbehälters mit einer den, muß versucht werden, unnötige Druckerhöhun- Leitung in Verbindung, die von einem elektromagnegen während der Speicherperiade zu vermeiden. Des- 15 tisch betätigten Ventil gesteuert wird, dessen Arbeitshalb bedurfte es einer großen Geschicklichkeit der spule an einem Leistungskreis angeschlossen ist, wel-Bedienungspersonen, um den Speicherbehälter zu eher den normalerweise geschlossenen elektrischen überwachen und einen tJbertragungsvorgang ohne Schalter eines Druckschalters, der auf den größten Dampfbildung und ohne Verluste durchzuführen. Vor Speicherdruck anspricht, und das normalerweise allem muß das Vorkühlen der Pumpe und das »Unter- 20 offene Relais 'enthält, das auf das Einleiten des Pumpkühlen« der Flüssigkeit im Speicherbehälter sorgfäl- Vorganges anspricht.

tig von Hand vorgenommen werden, um den schlech- Wenn die Flüssigkeit bei niedrigem Druck gespei-

ten Pumpenbetrieb mit allen seinen Nachteilen durch chert wird, kann es erforderlich sein, den überschüs-

ständiges Nachregulieren in erträglichen Grenzen zu sigen Dampf vor seiner Verwendung zu verdichten.

halten. Besondere Aufmerksamkeit muß dabei dem 25 In diesem Falle können mit dem Kompressor ver-

Druckanstieg im Speicherbehälter geschenkt werden, einigte, auf den Behälterdruck ansprechende automa-

da ein zu hoher Druckanstieg ein Entweichen des tische Steuervorrichtungen vorgesehen werden.

Mediums durch die Sicherheitsventile hindurch zur Wenn die Flüssigkeit vor dem Abzug auch unter-

Folge hat. kühlt wird, muß der Speicherdruck doch über die

Diese Nachteile werden dadurch vermieden, daß 30 obere Bereichsgrenze erhöht und für den neuen

beim Schließen eines Schalters, der den Pumpvorgang Druckbereich müssen neue obere und untere Grenzen

einleitet, eine Vorrichtung zum Erhöhen des Druckes festgelegt werden, um ein vorzeitiges Verdampfen der

im Speicherbehälter durch Zutritt von druckbilden- Flüssigkeit zu vermeiden. Die untere Grenze wird

dem Gas automatisch eingeschaltet wird. von dem geringsten Unterkühlungsdruck bestimmt.

Damit wird eine Vorrichtung geschaffen, die im 35 Der Speicherdruck wind in gleicher Weise unter der Augenblick des Abzuges völlig automatisch und zu- oberen Grenze gehalten, wie hinsichtlich der Konverlässig für einen im vorgeschriebenen Bereich aus- trolle des unteren Bereichs beschrieben wurde. Die für reichenden Druckanstieg sorgt, um völlig unabhängig den Speicherbehälter beschriebene Steuervorrichtung von der Aufmerksamkeit und Geschicklichkeit einer für die obere Grenze wird zusätzlich zu den üblichen Bedienungsperson die Nächteile einer Dampfbildung 40 Überdrucksicherheitseinrichtungen vorgesehen. Eine während des Pumpens zu beseitigen. solche Vorrichtung ist derart vorgesehen, daß der

Es ergeben sich geringere Unterhaltungs- und Be- Speicherbehälter mit einem zweiten Druckschalter in

triebskosten und eine größere Einfachheit und Zuver- Verbindung steht, der normalerweise offene Kontakte

lässigkeit der ganzen Anlage. Die neue Vorrichtung aufweist, die an dem. elektrischen Schalter des ersten

bewirkt ferner, daß unmittelbar nach dem Pumpvor- 45 Druckschalters und dem Schalter des Relais liegen,

gang der Speicherdruck auf den normalen Wert zu- wobei der zweite Druckschalter so ausgebildet ist,

rückgeht, so daß weder ein erhöhter Speicherdruck daß seine Kontakte bei einem bestimmten niedrigen

die Sicherheitsventile öffnet noch bei hohen Drücken Speicherdruck schließen.

unvermeidbare Wärmeverluste auftreten. Diese Doppel-Druckbereichssteuerung, die eine nor-

In vorteilhafter Weise steht der Gasraum des Spei- 50 male Druckbereichssteuerung umfaßt, die während cherbehälters mit einem Druckschalter in Verbindung, der Bereitschaftszeit wirksam wird, um 'die Steuerung der in Abhängigkeit vom Schließen eines Schalters, des Druckes innerhalb eines verhältnismäßig niedriwodurch der Pumpvorgang eingeleitet wird, ein Ven- gen Druckbereichs wirksam zu halten, umfaßt zutil betätigt, das den Zutritt des 'druckbildenden Gases gleich die Steuerung des Speicherdruckes zwischen in den Speicherbehälter bewirkt. Damit werden die 55 der oberen und unteren Grenze eines im Verhältnis druckbildenden Mittel, die für einen Druckanstieg 'höheren oberen Druckbereichs. Die Doppel-D ruckbewährend des Pumpens ,sorgen, lediglich dann mit dem reichssteuerung ist mit der Steuerung für die Flüs-Innenrautn des Speichers, verbunden, wenn zwischen sigkeitspumpe verbunden und wird wirksam, wenn den druckbildenden Mitteln und dem Speicher eine eine Pumpperiode eingeleitet wird. Dann wird die Druckdifferenz vorliegt. Es wind somit über diesen 60 normale Druckbereichssteuerung des Behälters un-Zuweg im umgekehrten Fall ein Druckverlust aus wirksam, und die Pumpenbereichssteuerung wird eindem Behälter heraus vermieden. geschaltet. Ebenso spricht die Doppel-Druckbereichs·-

Die Speicherung verflüssigter Gase erfordert, daß steuerung, wain 'die Pumpperiode -beendet ist, auf die

der Behälterdruck sowohl nach einer oberen Grenze geänderte Bedingung der Pumpensteuerung an, be-

wie auch nach einer unteren Grenze festgelegt wird. 65 wirkt ein Außerbetriebsetzen der Punipenbereichs-

Dabei wird die untere Grenze durch das anzuschlie- steuerung und setzt die normale Druckbereichssteue-

ßende Verbrauchersystem bestimmt, in welches das rung wieder in Gang. Wenn die Pumpenbereichssteue-

verflüssigte Gas eingeleitet werden soll. Dieses Ver- rung betätigt wird, wird der Druck über der Flüssig-

brauchersystem kann daher von der Aufrechterhai- keit im Behälter automatisch auf einen höheren

tung des Speicherdruckes in bestimmten Grenzen ab- 70 Druckbereich erhöht, der ausreicht, um eine mögliche

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Verdampfung in der Leitung zur Pumpe oder in der Eine weitere Ausgestaltung betrifft das elektrische

Pumpe selbst zu verhindern. Auf diese Weise erreicht Steuersystem der Vorrichtung. Besonders vorteilhaft

man einen einer Unterkühlung gleichwertigen Effekt, ist dabei, daß im Nebenschluß zu dem elektromagne-

und zwar in einer zuverlässigen Weise, ohne daß eine tisch betätigten Ventil ein Ventil liegt, das bei größ-

Überwachung oder Betätigung von Hand erforderlich 5 tem Speicherdruck schließt,

ist. Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel des

Die Erfindung eignet sich besonders für »kalte« Gegenstandes der Erfindung dar. Es zeigt

Pumpen, die in die gespeicherte Flüssigkeit einge- Fig. 1 eine schematische Darstellung der Druck-

tauoht werden oder sich gut isoliert außerhalb der- erhöhungsvorrichtung,

selben befinden. In dieser Abwandlung wird der einer io Fig. 2 eine schematische Darstellung einer anderen

Unterkühlung ähnliche Effekt durch die Verwendung Ausführungsform mit dem automatisch gesteuerten

einer druckerhöhenden Verdampfungsschlange erzielt. Doppelbereich-Druckerhöhungskreis,

Dabei kann eine Einbereichs- wie auch eine Doppel- Fig. 3 eine schematosche Darstellung einer weiteren

bereichßsteuerung vorgesehen werden. In jedem Fall Ausführungsform mit der automatischen Doppelbe-

wird der Behälterdruck auf die gewünschte Höhe ge- 15 reich-Hochdruckgassteuerung,

bracht, indem ein Teil der Flüssigkeit aus dem Behäl- Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Abwandter abgezogen, in einer Verdampfungsschlange ver- lung des Gegenstandes der Erfindung mit einer komdampft und der sich bildende Dampf in die Dampf- hinierten Steuerung für die Doppelbereich-Dampfphase des Behälters geleitet wird. Hierzu dient eine entlastung und die Doppelbereich-Druckerhöhung und Vorrichtung, in der der Gasraum des Speicherbehäl- 20 Fig. 5 ein vereinfachtes elektrisches Schaltbild, wie ters über ein Paar von Leitungen mit einer Druckgas- es in der Anordnung gemäß Fig. 2 verwendet wird,
quelle in Verbindung steht, wobei die eine Leitung Die Vorrichtung nach der Erfindung eignet sich ein druckabhängiges Ventil aufweist, das bei einem für sogenannte »kalte Pumpen«, bei denen während größten Speicherdruck schließt, und in der anderen des Auffüllens der Pumpe keine merkbare Drucker-Leitung ein zweites druckabhängiges Ventil, das bei 25 höhung eintritt. Hierfür ist die besondere Art der einem größten Pumpendruck schließt, sowie ein elek- Druckerhöhung vorgesehen, die einen Effekt erzielt, tromagnetisch betätigtes Ventil angeordnet ist, dessen der einer Unterkühlung gleichkommt. Diese Druck-Arbeitsspule an einen Erregerkreis angeschlossen ist, erhöhung wird bei den bekannten Vorrichtungen geweicher ein Relais aufweist, das auf das Einleiten des wohnlich mittels einer Verdampfungsschlange ange-Pumpvorganges anspricht. 3° strebt, welche eine vom Flüssigkeitshauptteil abge-

Eine solche Doppelbereichs - Druckerhöhungssteue- zogene Flüssigkeitsmenge verdampft und den Dampf

rung könnte beispielsweise verwendet werden, um wieder in die Dampfphase des Behälters einführt,

einen Überdruckbereich und einen unteren Bereich Eine Vorrichtung, bei der keine Druckerhöhung außer

zur Weiterleitung von Flüssigkeit an eine andere während des Pumpens erforderlich ist, wird in Fig. 1

Einrichtung lediglich auf Grund des Druckunterschie- 35 dargestellt. Aus dem Speicherbehälter 5" wird Flüs-

des vorzusehen. Das Hochdruckgas aus einer äußeren sigkeit abgezogen und gegen einen höheren Druck

Quelle könnte statt der Verdampfungsschlange ver- mittels einer kalten PumpeP gepumpt. Die Pumpe/³

wendet werden. Bei jeder Anordnung werden für ge- kann im oder in einem Teil des Speicherbehälters 6"

wohnlich aus Sicherheitsgründen Dampfentlastungs- angeordnet sein, oder sie kann in einen besonderen

einrichtungen und/oder Druckablaßsicherungen benö- 40 Flüssigkeitsbehälter, beispielsweise in die Vorkam-

tigt, wobei diese Einrichtungen bei einem höheren mer 1, eintauchen. Die Vorkammer 1 wird über die

Druck als dem Druck wirksam werden, der einen von dem Ventil 3 gesteuerte Leitung 2 mit verflüssig-

unterkühlungsähnlichen Effekt in dieser Vorrichtung lern Gas gefüllt. Eine Entlüftungs- oder Druckaus-

erzielt. gleichsverbindung 4 ist zwischen der Vorkammer 1

Nach einer weiteren Abwandlung weist die neue ⁴⁵ und dem Speicherbehälter 6¹ vorgesehen, um Dampf Vorrichtung ein elektromagnetisch betätigtes Ventil zu entnehmen, einen freien Flüssigkeitsstrom in die auf, das in einen Erregerkreis eingeschaltet ist, des- Vorkammer 1 zu ermöglichen und um einen bestimmsen einer Zweig die normalerweise offenen Kontakte ten Flüssigkeitsspiegel in der Vorkammer 1 aufrechteines Druckschalters · enthält, der auf den Pumpen- zuerhalten. Die Verbindung 4 wird von einem Rückdruck anspricht, und dessen anderer Zweig die nor- 5° schlagventil S gesteuert. Flüssigkeit wird aus der malerweise geschlossenen Kontakte eines Druckschal- Pumpe P über die Leitung 6 abgegeben,
ters aufweist, der auf den größten Speicherdruck an- Der Druckerhöhungskreis weist eine Leitung 2 auf, spricht, wobei die Umschaltung auf die verschiedenen die mit dem unteren Teil des Speioherbehälters ο* ver-Zweige durch ein Relais bewirkt wird, das auf das bunden ist und über eine Zweigleitung 7 in eine Ver-Einleiten des Pumpvorganges anspricht. 55 dampfungsschlange 8 führt. Ein elektromagnetisch be-

Eine solche Vorrichtung ist vorteilhaft, wenn es tätigtes Ventil 9 in der Zweigleitung 7 regelt den erwünscht ist, den Speicherdruck zwischen den Pump- Flüssigkeitsstrom zu der Verdampfungsschlange 8. arbeitsgängen herabzusetzen, um die der Flüssigkeit Der Dampf wird in den oberen Teil des Speicherwährend der Druckerhöhung und dem Pumpen züge- behälters-S* durch die Leitung 10 geführt. Das Venführte Wärme zu entfernen. Durch Beseitigung der ⁶° til 9 kann auf der Einlaßseite oder auf der Auslaß-Wärme nach dem Pumpen ist der Druckspielraum seite der Verdampfungsschlanige 8 angebracht werden, zwischen dem Flüssigkeitssättigungspunkt und der Das Ventil 9 wird von einem Druckschalter 11 auto-Begrenzungseinstelkmg der Dampfentlastungs-Sicher- matisch betätigt, der auf den Behälterdruck anspricht heitseinrichtung stets richtig für das erforderliche und dann in Tätigkeit tritt, wenn der Druck in dem Ausmaß der Druckerhöhung, die für einen einer 65 Speicherbehälter 6* unter einen bestimmten Wert fällt. Unterkühlung ähnlichen Effekt benötigt wird. Dies Mit dem Druckschalter 11 ist ein elektrischer Schalerneute Kühlen der Flüssigkeit im Speicherbehälter ter 11 α verbunden, der über einen weiteren Schalter durch Dampfabzug ist besonders vorteilhaft, wenn 12 in Reihe mit einem elektrischen Kreis 15 liegt und, der Dampf in eine Verbraucherleitung abgezogen wenn er geschlossen ist, die Arbeitsspule 9 α des elekwird, anstatt ihn in die Atmosphäre zu entlüften. 70 tromagnetisch betätigten Ventils 9 ansprechen läßt.

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Das Öffnen und Schließen des Schalters 12 wird von mit einem druckbetätigten Ventil 18, das von dem der Pumpe/³ über ein Relais 13 .gesteuert. Wenn die Behälterdruck gesteuert wird, ist in der Zweigleitung Pumpe/³ anläuft, spricht das Relais 13 an, und der 19 angeordnet, und eine Behälter-Pumpdruckbereichnormalerweise bei stehender Pumpe offene Schalter 12 steuerung mit einem druckbetätigten Ventil 22, das wird geschlossen, womit zugleich, das elektromagne- 5 ebenfalls von dem Behälterdruck gesteuert wird, ist tisch betätigte Ventil 9 unter die Kontrolle des Druck- in der Zweigleitung 20 vorgesehen. Da das Hochschalters 11 gebracht wird. Der Druckschalter 11 ist druckgas unter einem erheblich über dem normalen über den normalen Arbeitsdruck des Speichenbehäl- Arbeitsdruck des Behälters liegenden Druck steht, ters Sj aber unter den Wert der Einstellung der sind die Ventile 18 und 22 vorzugsweise Druckredu-Dampfentlastungseinrichtung 14, die aus Sicherheits- io zierventile, um den Eintritt von Hochdruckgas in das gründen erforderlich ist, eingestellt. Der Normaldruck Niederdruckgassystem zu verhindern,
bleibt wegen des starken Verbrauchs und wegen des Ein normalerweise geschlossenes elektromagnetisch häufigen Nachfüllens einer bei niedrigem Druck ge- betätigtes Ventil 9 ist in der Leitung 20 vor dem sättigten Flüssigkeit niedrig. Wenn daher der Druck Ventil· 22 für die Steuerung des höheren Druckhelm Speicherbehälter S unter den Wert der unteren !5 reichs angeordnet und dient dazu, dieses Steuerventil Einstellung des Druckschalters 11 fällt und die nicht außer während der »Unterkühlungszeiten« außer Bedargestellte Absaugpumpe arbeiter., so daß der Druck- trieb zu halten. Daher spricht das Ventil 18 für die schalter 11 geschlossen ist, schließt der Druckschalter Steuerung des niedrigeren Druokbereichs auf den Bell den elektrischen Schalter 11 α und erregt somit die hälterdruck an, um Hochdruckgas einzulassen, wenn Arbeitsspule 9 a, wodurch das elektromagnetisch be- ²° dies erforderlich ist, damit der Behälterdruck über tätigte Ventil 9 öffnet und ein Einströmen der Flüs- einer bestimimten unteren Grenze gehalten wird. Wenn sigkeit in die Verdampfungsschlange 8 ermöglicht. der FlüssigkeitsaibKiugs - Puimpeii'steuerkreis erregt Wenn der Behälterdruck wieder seinen oberen Wert wird, bewirkt das Relais 13 eine Schließbewegung erreicht, öffnet der Druckschalter 11 den elektrischen des normalerweise offenen Schalters 12 im Stromkreis Schalter 11 α und das elektromagnetisch betätigte «5 der Arbeitsspule 9 α des elektromagnetisch betätigten Ventil 9 schließt, wodurch eine übermäßige Druck- Ventils 9, wodurch die Steuerung des Speicherdrucks erhöhung vermieden wird. Der Stromkreis 15 liegt an auf das Ventil 22 übergeht, das entsprechend dem den beiden Stromzuleitungen L₁ und L₂. herrschenden Speicherdruck wirksam wird, um einen

In den Fällen, in denen gespeicherte Flüssigkeit bestimmten höheren Minimaldruck im Behälter aufschon allein durch eine vorhandene Druckdifferenz 3° rechtzuerhalten.

übergeführt werden kann, läßt sich das in Fig. 2 dar- Für den Fall, daß der Speicherdruck zwischen den gestellte Doppelbereich-Druckerhöhungssystem ver- Pumpenarbeitsgängen heraufgesetzt werden soll, um wenden. Dere Druckerhöhungskreis ist dem in Fig. 1 die der Flüssigkeit während der Druckerhöhung und dargestellten ähnlich, mit der Ausnahme, daß das den den Pumpen zugeführte Wärme zu entfernen, wird Flüssigkeitsstrom durch die Verdampfungsschlange 8 35 eine Einrichtung nach Fig. 4 verwendet. Hierbei ist regelnde elektromagnetisch betätigte Ventil 9 auf der die Dampfentlastungssteuerung mit der Druckerhö-Auslaßseite der Verdampfungssohlange 8 in der Lei- hungssteuerung kombiniert. Die Dampfentlastungstung 10 liegt. Zusätzlich zu dem Druckschalter 11, einrichtung, die als ein elektrisch betätigtes Ventil 25 der eine Steuerung für einen höheren Druckbereich in einer Dampfentlastungsleitung 30 dargestellt ist, als den normalen Betriebsdruck, d. h. eine Abgabe 4° steht während des normalen Betriebes unter der Konallein durch Druckdifferenz bewirkt, ist ein zweiter trolle eines D nuckschal ters 26 für den Niederdruck-Druckschalter 16 vorgesehen, der auf einen niedrige- bereich und während der Pumpzeiten unter der Konren Druck als der Druckschalter 11 eingestellt ist. trolle eines Druckschalters 27 für den höheren Druck-Die Kontakte 16 α des Druckschalters 16 sind parallel bereich. Beide Schalter sprechen auf den Behälterzum Druckschalter 11 im Stromkreis 15 so angeord- 45 druck an und weisen obere und untere Bagrenzungsnet, daß sie über die Arbeitsspule 9 α das elektro- einstellungen. auf, bei welchen sie das Ventil 25 öffnen magnetisch betätigte Ventil 9 betätigen, wenn sie ge- bzw. schließen. Die Druckerhöhung für den Abzug schlossen werden. Dann öffnet das elektromagnetisch sowohl allein durch Druckdifferenz als auch durch betätigte Ventil 9, Flüssigkeit strömt in die Ver- Pumpen gegen einen höheren; Druck wird durch einen dampfungsschlange 8, und der Druck im Behälter 5° D rucker höhungskreis bewirkt, dereine Verdampfungswird auf einen über der unteren Einstellung des schlänge 8 aufweist, die mit dem unteren Teil des Druckschalters 16 liegenden Wert erhöht. Wenn der Behälters durch die Leitungen 7 und 2 und mit dem Pumpenkreis erregt wird, schließt das Relais 13 den oberen" Teil des Speicherbehälters 5¹ durch die Leitung Schalter 12, und der Druckschalter 11 für den höheren 10 verbunden ist. Die Leitung 10 weist je eine Zweig-Druckbereich übersteuert den Druckschalter 16 für 55 leitung 28 und 29 auf, die beide zu einer Leitung 31 den niedrigeren Druckbereich, wodurch ein einer führen. Die Leitung 31 und die Dampfentlastungs-Unterkühlung entsprechender Effekt bewirkt wird. leitung 30 haben eine ,gemeinsame Verbindungsleitung

Die Druckerhöhung für diesen Effekt kann auch 32 zum oberen Teil des Speicherbehälters >S. Die

durch den Einlaß von Hochdruckgas in den Dampf- Zweigleitung 28 enthält ein druckbetätigtes Ventil 33,

raum des Speicherbehälters 6¹ bewirkt werden, wie 6o .das auf den Behälterdruck anspricht und zur Steue-

dies in Fig. 3 gezeigt ist. Eine Quelle von unter rung für die Druckerhöhung des niedrigeren Bereichs

erheblich höherem Druck als dem Behältendruck ste- dient. Die Zweigleitung 29 enthält einen Druckschal-

hendem Gas muß dafür verfügbar sein. Man erzielt ter 34, welcher das Ventil 35 für die Steuerung- des

gegenüber dem Druckschlangensystem hierbei gewisse höheren Druckbereichs betätigt. Der Dampfent-

V orteile dadurch, daß eine starke Druckerhöhung 65 lastungskreis und die Druckerhöhungs-Steuerkreis-

ohne umfangreiche Einrichtungen er-zielt wird. In regelung ,sind mit dem Pumpensteuerkreis mittels

Fig. 3 wird Hochdruckgas von einer nicht dargestell- eines Relais 36 verbunden, welches einen Anker 37

ten Quelle dem Speicherbehälter 6" durch eine Leitung betätigt, der dabei gleichzeitig den normalerweise ge-

21 zugeführt, die parallele Zweigleitungen 19 und 20 schlossenen Schalter 38 in dem elektrischen Kreis 40

aufweist. Eine Behälter-Normaldruckbereichsteuerung 7° öffnet, welcher an den Stromzuführungsleitungen L₁

und L₂ liegt. Hierbei schließt ein normalerweise offener Schalter 39 in dem Druckerhöhungskreis 41, der ebenfalls an die Stromzuführungsleitungen L₁ und L₂ angeschlossen ist.

Bei einer anderen Ausführung der Verdampfungsschlange 8 und der Leitung 7 kann auch eine Hochdruckgasquelle verwendet werden, um den Behälter über die Leitung 10 unter Druck zu setzen. In diesem Fall wird eine Druckreduziersteuerung in der Zweigleitung 29 an Stelle des Druckschalters 34 für den Hochdruckbereich verwendet. Der Druckerhöhungskreis 41 wird dann über den Schalter 39 direkt mit dem elektromagnetisch betätigten Ventil 35 verbunden, und das Ventil 35 dient als Schalteinrichtung für die Zweigleitung 29 des höheren Druckbereichs.

Die Flüssigkeit wird an den Speicherbehälter vS" mit einem Druck nahe dem Atmosphärendruck abgegeben. Mit der Drucksteuerung nach Fig. 4 wird der Behälterdruck zunächst auf Druckaibzugshöhe gebracht, und zwar durch das Ventil 33, das sich bei einem unter seiner unteren Begrenzungseinstellung liegenden Druck öffnet und Flüssigkeit vom unteren Teil des Behälters in die Verdampfiungsschlange 8 strömen läßt. Der Dampf tritt durch die Leitungen 10, 28, 31 und 32 in den oberen Teil des· Behälters, bis der Speicherdruck den Wert der oberen Begrenzungseinstellung des Ventils 33 erreicht. Bei diesem Druck schließt das Ventil 33. Der Druckschalter 26 für den Niederdruckbereich wird auf eine untere Grenze eingestellt, die für gewöhnlich höher liegt als die obere Begrenzungseinstellung des Ventils 33, um den Behälterdruck in dem für den Abzug mittels Druckdifferenz erforderlichen Bereich zu halten.

Wenn der Flüssigkeits-Abzugspumpensteuerkreis erregt wird, öffnet das Relais 36 den Schalter 38 in der Dampf entlastungsleitung 30, um den Druckschalter 26 unwirksam zu machen und dadurch das Ventil 25 unter die Kontrolle des Druckschalters 27 für den höheren Druckbereich zu bringen. Gleichzeitig schließt das Relais 36 den Schalter 39 in dem Druckerhöhungskreis, um das öffnen und Schließen des Ventils 35 in 'der Zweigleitung 29 unter die Kontrolle des Druckschalters 34 zu bringen. Der Druckschalter 27 für den höheren Druckbereich wind so eingestellt, daß er das Ventil 25 bei einer Einstellung über der oberen Druckerhöhungsbegrenzungseinstellung öffnet. Wenn die Pumpperiode beendet ist, wirkt das Relais 36 dahingehend, daß die Steuerung des Ventile 25 wieder dem Druckschalter 26 für den Niederdrucfebereich unterstellt wird. Hierdurch bleibt das Ventil 25 geöffnet, bis der Dampfdruck in dem Behälter auf den Wert der unteren Grenzeinstellung des Druckschalters 27 abgesunken ist.

Falls es nicht erforderlich ist, einen Mindestdruck im niedrigeren Druckbereich aufrechtzuerhalten, d. h. wenn kein Abzug durch Druckdifferenz erfolgt, können das Ventil 33 und die Zweigleitung 28 fortgelassen werden. Die Arbeitsweise der verbleibenden Teile ist die gleiche wie zuvor beschrieben. Während der Bereitschaftszeit steht der Behälterdruck unter der Kontrolle des Druckschalters 26 für den Niederdruckbereich, und es -ist keine Druckerhöhung nötig. Während eines Pumpvorganges wird infolge der Umschaltung der Schalter 38 und 39 der Behälterdruck unter die gemeinsame Steuerung des Druckschalters 27 für den höheren Druckbereich und des Druckschalters 34 gebracht.

Ein Schaltungsbeispiel für ein Druckerhöhungssystem, wie das in Fig. 2 gezeigte, ist schematisch in Fig. 5 dargestellt, um die Verbindung zwischen dem Druckerhöhungskreis und dem Pumpkreis zu erläutern. Der Pumpenmotor PM wird von einem Starter 42 gesteuert, dessen Kontakte 43 von einer Spule 44 magnetisch betätigt werden. Der Kreis zur Spule 44 wird durch einen Startschalter 45 kurzzeitig geschlossen, und anschließend wird ein Haltekreis über die Hilfskontakte 46 und einen normalerweise geschlossenen Kontakt eines Stoppschalters 47 hergestellt, der parallel zum Startschalter 45 im Pumpensteuerkreis

48 liegt, welcher seinerseits an die Stromzuführungsleitungen L₁ und L₂ angeschlossen ist. Die Hilfskontakte 46 werden durch Erregung der Spule 44 geschlossen. Der Startschalter 45 kann von Hand betätigt werden oder auch automatisch, z. B. durch einen Flüssigkeitspegel.

Der normalerweise geschlossene Stoppschalter 47 kann von Hand oder auch automatisch betätigt werden, um den Haltekreis zwecks Unterbrechung des Pumpvorganges zu öffnen. Der Druckerhöbungskreis

49 weist eine Spule 51 eines elektromagnetisch betätigten Ventils 50 auf, das den Strom durch die nicht veranschaulichte Verdampfumgsschlange regelt, weiter ein Druckschalterpaar 52 und 53, die parallel in dem Kreis liegen, und einen Schalter 54 in Reihenschaltung im Kreis des Druckschalters 53, betätigt durch das Relais 55 im Pumpensteuerkreis 48. Die Steuerung, die einen der Unterkühlung ähnlichen Effekt erzielt, ist so mit den Pumpensteuerungen verbunden, daß das Auffüllen, Pumpen und Druckerhöhen (»Unterkühlen«) von den Schaltern 45 und 47 eingeleitet und beendet wird.

Die Steuerungen gemäß der Erfindung sind in gleicher Weise bei anderen als den beschriebenen Druckerhöhungsverfahren anwendbar, z. B. könnte das durch Verdampfung von Behälterflüssigkeit gebildete Druckerhöhungsgas sowohl in dem Behälter als auch, wie beschrieben, ohne denselben erzeugt werden.

Eine Schlange, die elektrisch oder auf andere Weise erwärmt wird, z. B. durch Hindurchführen durch ein wärmeres Medium, könnte in das im Behälter befindliche verflüssigte Gas eingetaucht oder außerhalb desselben angeordnet werden und das verflüssigte Gas in dem Behälter umgeben. Die Arbeitsweise dieser Verdampfungsschlange könnte durch eine normalerweise unwirksame Steuerung, z. B. durch einen Druckschalter, geregelt werden, der auf den Behälterdruck anspricht und mit der Flüssigkeitspumpensteuerung verbunden ist, um während der Pumpperiode in Betrieb gesetzt zu werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Druckerhöhungsvorrichtung für Speicherbehälter verflüssigter Gase, bei denen die verflüssigten Gase durch eine Pumpe von dem Speicherbehälter zu dem Verbraucher gepumpt werden, dadurch gekennzeichnet, daß beim Schließen eines Schalters, der den Pumpvorgang einleitet, eine Vorrichtung zur Erhöhung des Drucks im Speicherbehälter durch Zutritt von druckbildendem Gas automatisch eingeschaltet wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasraum des Speicherbehälters (S) mit einem Druckschalter (11) in Verbindung steht, der in Abhängigkeit vom Schließen eines Schalters (12,13), wodurch der Pumpvorgang eingeleitet wird, ein Ventil (9) betätigt, das den Zutritt des druckbildenden Gases in den Speicherbehälter (S) bewirkt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasraum des Speicher-

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behälters (S) mit einer Leitung (10) in Verbindung steht, die von einem elektromagnetisch betätigten Ventil (9) gesteuert wird, dessen Arbeitsspule (9 a) an einem Leitungskreis angeschlossen ist, welcher den normalerweise geschlossenen elektrischen Schalter (11 a) eines Druckschalters (11), der auf den größten Speicherdruck anspricht, und das normalerweise offene Relais (13) enthält, das auf das Einleiten des Pumpvorganges anspricht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicherbehälter (S) mit einem zweiten Druckschalter (16) in Verbindung steht, der normalerweise offene Kontakte (16 a) aufweist, die an dem elektrischen Schalter (11 a) des ersten Druckschalters (11) und dem Schalter (12) des Relais (13) liegen, wobei der zweite Druckschalter (16) so ausgebildet ist, daß seine Kontakte (16 a) bei einem bestimmten niedrigen Speicherdruck schließen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasraum des Speicherbehälters (S) über ein Paar von Leitungen (19,20) mit einer Druckgasquelle in Verbindung steht, wobei die eine Leitung (19) ein druckabhängiges Ventil (18) aufweist, das bei einem größten Speicherdruck schließt, und in der anderen Leitung (20) ein zweites druckabhängiges Ventil (22), das bei einem größten Pumpendruck schließt, sowie

ein elektromagnetisch betätigtes Ventil (9) angeordnet ist, dessen Arbeitsspule (9 a) an einen Erregerkreis angeschlossen ist, welcher ein Relais (12) aufweist, das auf das Einleiten des Pumpvorganges anspricht.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet durch ein elektromagnetisch betätigtes Ventil (25), das in einem Erregerkreis eingeschaltet ist, dessen einer Zweig die normalerweise offenen Kontakte eines Druckschalters (27) enthält, der auf den Pumpendruck anspricht, und dessen anderer Zweig die normalerweise geschlossenen Kontakte eines Druckschalters (26) aufweist, der auf den größten Speicherdruck anspricht, wobei die Umschaltung auf die verschiedenen Zweige durch ein Relais (36) bewirkt wird, das auf das Einleiten des Pumpvorganges anspricht.

7, Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Nebenschluß zu dem elektromagnetisch betätigten Ventil (25) ein Ventil (33) liegt, das bei größtem Speicherdruck schließt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
as Deutsche Patentschriften Nr. 627 636, 634204,
670387, 687146, 918 750;

USA.-Patentschriften Nr. 2435 332, 2 453 766,
530521, 2 593 916.

. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen