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Der vorliegenden Erfindung liegt als Aufgabe eine
Vorrichtung für die Inertisierung eines Speichers mit Inertgas aus
einem Druckbehälter zugrunde, die eine Leitung zur
Druckaufnahme und eine Leitung zur Inertisierung umfaßt, die mit
dem Speicher verbunden sind, und eine Zufuhrleitung für
Inertgas, die mit dem Inertgasbehälter verbunden ist. Die
Erfindung bezieht sich darüber hinaus insbesondere auf
Inertisierung bei niedrigem Druck.
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Die Inertisierung eines Speichers besteht darin, die im
Speicher vorhandene Luft durch ein Inertgas zu ersetzen.
Die Inertisierung wird insbesondere angewendet bei der
Speicherung von entflammbaren Stoffen, bei der Speicherung
von Stoffen, die bei Kontakt mit Luftsauerstoff einen
Qualitätsverlust erleiden oder auch bei Reakticnen in inerter
Atmosphäre. Um die Inertisierung eines Speichers
sicherzustellen, können diverse Verfahren angewendet werden und
auch z.B. ein Verfahren mit Überdruck-Unterdruck oder
Spülung mit einem ausgewählten Inertgas. Diese Verfahren
erlauben es, die Konzentration von Sauerstoff im Speicher
nach und nach abzusenken.
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Mit "Inertisierungsdruck" ist der Druck des Inertgases im
Speicher gemeint. Allgemein ist dieser Druck etwas größer
als der Umgebungsdruck, damit es bei Undichtigkeiten
zwischen Speicher und Umgebungsatmosphäre zu keinem
Qualitätsverlust bei der Inertisierung kommt.
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Das Problem, das mit der Erfindung gelöst werden soll, ist
das Aufrechterhalten des Inertisierungsdruckes. In der Tat
verringert sich mit der Nutzungsdauer des Speichers und
nachdem einmal eine Inertisierung (z.B. im
Überdruck-Unterdruck-Verfahren) erfolgt ist aufgrund vieler Faktoren der
Inertisierungsdruck. Die Entnahmen des im Speicher
gelagerten Produkts lassen den Inertisierungsdruck sinken.
Temperaturschwankungen der Speicherwandungen können denselben
Effekt haben. Es ist also notwendig, den
Inertisierungsdruck auf seinem Nominalwert zu halten.
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Es gibt Systeme, die diese Funktion zu verwirklichen
erlauben. Diese Systeme sind im allgemeinen spezielle Systeme,
die ziemlich komplex sind, schwierig zu transportieren und
kostspielig im Unterhalt. Sie beruhen im allgemeinen auf
einer Regelung des Druckes der zu inertisierenden Einheit,
was eine Ableitung am Regelpunkt erfordert, die schwierig
zu erfassen ist. Diese Systeme sind nicht immer geeignet
für sehr niedrige Drücke und zeigen oft einen zufälligen
Verlauf in den Druckbereichen unterhalb von 10 mb. Eine
Regelung des maximalen Durchsatzes bei der Inertisierung ist
mit ihnen nicht möglich, und sie erfordern einen großen
Versorgungsdruck.
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Die vorliegende Erfindung erlaubt es, die Nachteile solcher
Systeme zu umgehen. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung
für die Inertisierung ist der Druck der zu inertisierenden
Einheit konstruktionsbedingt fest, was jede Ableitung
vermeidet. Die Vorrichtung bleibt auch bei hoher Präzision
effizient bei sehr niedrigen Drücken. Sie hat einen
Maximaldurchsatz bei variabler Inertisierung und ist auch leicht
zu steuern. Schließlich funktioniert sie selbst bei sehr
niedrigen Versorgungsdrücken. Die Erfindung schlägt ein
zuverlässiges System vor, mit dem eine schnelle Inertisierung
sichergestellt ist und das zur Anpassung an
unterschiedliche Speicher oder unterschiedliche Drücke sehr einfach
gesteuert werden kann. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur
Inertisierung besteht aus einfachen und kommerziell
erhältlichen Elementen, was einen schnellen Aufbau erlaubt und
die Kosten begrenzt.
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Der vorliegenden Erfindung liegt als Aufgabe eine
Vorrichtung für die Inertisierung eines Speichers mit Inertgas aus
einem Druckbehälter zugrunde, die eine Leitung zur
Druckaufnahme und eine Leitung zur Inertisierung, die mit dem
Speicher verbunden sind, und eine Zufuhrleitung für
Inertgas umfaßt, die mit dem Inertgasbehälter verbunden ist.
Erfindungsgemäß umfaßt die Vorrichtung ein Steuerventil, das
einen Steuereingang, einen Ausgang und zwei Eingänge für
wechselweise Kommunikation mit dem besagten Ausgang in
Abhängigkeit von dem Druck an dem besagten Steuereingang hat,
und ein Versorgungsventil mit einem Steuereingang, einem
Eingang und einem Ausgang, die in Abhängigkeit von dem
Druck an dem besagten Steuereingang verbunden oder
unterbrochen werden können, wobei der Steuereingang des besagten
Steuerventils mit der Leitung zur Druckaufnahme verbunden
ist, die Eingänge des besagten Steuerventils einerseits mit
der Zufuhrleitung und andererseits mit einem Referenzdruck
verbunden sind, wobei dieser Druck sich von dem in der
Zufuhrleitung unterscheidet, der Ausgang der besagten
Steuerventus über eine Leitung mit dem Steuereingang des
besagten Versorgungsventils verbunden ist, der Ausgang des
besagten Versorgungsventils mit der besagten Leitung für die
Inertisierung verbunden ist, und der Eingang des besagten
Versorgungsventils mit der Zufuhrleitung für Inertgas
verbunden ist.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind
das Steuerventil und das Versorgungsventil Absperrschieber.
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Vorzugsweise umfaßt die Vorrichtung oberhalb des
Versorgungsventils ein Durchflußregelventil für die
Inertisierung.
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Außerdem umfaßt die Vorrichtung eine
Niederdruckversorgungsleitung, die mit der Zufuhrleitung für das Inertgas
beim Steuerventil über einen Filter und einen Druckminderer
verbunden ist.
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Andere Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich
beim Lesen der folgenden Beschreibung, die als Beispiel
dient, und unter Einbeziehung der Figuren, die zeigen:
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Fig. 1 ein Prinzipschema der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
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Fig. 2 ein detaillierteres Schema einer Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Vorrichtung;
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Fig. 3 ein Schema einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und
des Speichers, an welchem sie montiert ist.
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Fig. 1 zeigt ein Prinzipschema einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung zur Inertisierung. Die Vorrichtung umfaßt ein
Steuerventil 1 und ein schnell schaltendes
Versorgungsventil 2. Das Steuerventil 1 hat einen Steuereingang, einen
Ausgang und zwei Eingänge für die wechselweise
Kommunikation
mit dem besagten Ausgang in Abhängigkeit von dem Druck
an dem besagten Steuereingang. Das Versorgungsventil 2 hat
einen Steuereingang, einen Eingang und einen Ausgang, die
in Abhängigkeit von dem Druck an dem besagten Steuereingang
unterbrochen oder verbunden werden können. Die Vorrichtung
umfaßt eine Leitung 3 zur Druckaufnahme im Speicher, die
mit dem Steuereingang des Steuerventils 1 verbunden ist.
Der Eingang des Steuerventils ist mit der Zufuhrleitung 4
für das Inertgas verbunden, die ihrerseits mit einem
Druckbehälter für Inertgas verbunden ist. Der Ausgang des
Steuerventils ist über eine Leitung 5 mit dem Steuereingang des
Versorgungsventils 2 verbunden. Vorteilhafterweise ist das
Steuerventil 1 ein Ventil, bei welchem der Ausgang entweder
mit dem Eingang der Leitung 4 (offenes Ventil) oder einem
Referenzdruck (geschlossenes Ventil) verbunden ist. Dieser
Referenzdruck kann einfach der Atmosphärendruck sein. Die
Stellung des Steuerventils 1 hängt von dem Druck am
Steuereingang ab. Der Eingang des Versorgungsventils ist mit der
Versorgungsleitung 4 für das Inertgas verbunden. Der
Ausgang des Versorgungsventils 2 ist mit dem Speicher über
eine Leitung zur Inertisierung 6 verbunden. Wenn man für das
Versorgungsventil 2 einen Absperrschieber nimmt, so ist der
mit der Zufuhrleitung 4 verbundene Eingang entweder mit der
Leitung 6 verbunden, die zum Speicher führt (offenes
Ventil), oder mit einem abgedichteten Ausgang (geschlossenes
Ventil) verbunden. Die Position des Versorgungsventils
hängt ab von dem Druck an seinem Steuereingang und daher
vom Druck in der Leitung 5.
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Die Funktion der Vorrichtung nach Fig. 1 ist wie folgt.
Wenn der Inertisierungsdruck im Speicher unter einen ersten
gespeicherten Wert sinkt, vermindert sich der Druck in der
Leitung 3, die den Speicher mit dem Steuereingang des
Steuerventils 1 verbindet, entsprechend und das Steuerventil
geht in den offenen Zustand, d.h., daß der Eingang, der mit
der Zufuhrleitung 4 für das Inertgas verbunden ist, mit dem
Ausgang des Steuerventils in Verbindung steht. Der Druck in
der Leitung 5 gleicht dann dem Versorgungsdruck des
Inertgases in der Leitung 4. Deswegen geht das Versorgungsventil
2 in den offenen Zustand, d.h., daß sein Eingang, der mit
der Zufuhrleitung 4 verbunden ist, mit dem Ausgang in
Verbindung steht, der mit dem Speicher über die Leitung zur
Inertisierung 6 verbunden ist. Das Inertgas strömt aus der
Zufuhrleitung 4 dann über die Leitung zur Inertisierung 6
in den Speicher.
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Der Druck in dem Speicher steigt wieder. Wenn der Druck in
der Leitung zur Druckaufnahme 3 einen zweiten gespeicherten
Wert überschreitet, der größer als der erste gespeicherte
Wert ist, geht das Steuerventil 1 in den geschlossenen
Zustand und folglich ist die Verbindung der Leitung 5 mit der
Zufuhrleitung für das Jnertgas aber nicht mit der
Atmosphäre unterbrochen. Daher sinkt der Druck in Höhe des
Steuereingangs des Versorgungsventils 2 und das Versorgungsventil
2 geht in den geschlossenen Zustand, womit der Fluß des
Inertgases zum Speicher hin unterbrochen wird.
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Die Vorrichtung nach Fig. 1 erlaubt es so, den
Inertisierungsdruck im Speicher aufrecht zu erhalten.
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Die Fig. 2 zeigt ein detaillierteres Schema einer
Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung für die
Inertisierung Die bereits mit Bezug auf Fig. 1 beschriebenen
Elemente haben dieselben Ziffern. Die Vorrichtung nach Fig.
2 umfaßt in der Zufuhrleitung 4 für Inertgas unmittelbar
oberhalb des Eingangs des Versorgungsventils 2 ein Ventil
10 zur Durchflußregelung, das eine manuelle Regelung des
maximalen Durchflusses der Strömung zur Inertisierung zum
Speicher hin erlaubt. Vorteilhafterweise hat die
Zufuhrleitung 4 bei der Verzweigung zu den Speichervorrichtungen für
das Inertgas ein Hochdruckmanometer 11, das die Überwachung
des Druckes in der Leitung 4 erlaubt. Parallel zu den
Eingängen des Steuerventils 1 und Versorungsventils 2 zweigt
eine Niederdruckversorgungsleitung 12 des Steuerventils von
der Leitung 4 ab. Diese Leitung 12 hat einen Filter 13,
einen Druckminderer 14 und ein Niederdruckmanometer 15 und
ist anschließend mit einem Eingang des Steuerventils 1
verbunden. In der Ausführungsform nach Fig. 2 ist das
Steuerventil ein Ventil mit pneumatischer Steuerung mit
Verstärker, das die Versorgung mit Druckgas niedrigen Druckes
erfordert. Diese Versorgung erfolgt durch die
Niederdruckversorgungsleitung 12. Das Niederdruckmanometer 15 erlaubt die
Überwachung des Druckes am Versorgungseingang des
pneumatischen Steuerungsventils 1. Die Versorgung des Steuerventils
über die Niederdruckversorgungsleitung 12 erlaubt außerdem
eine permanente Entlüftung bei niedrigem Durchsatz in der
Leitung 3 zur Druckaufnahme. Auf diese Art vermeidet man
jede Verstopfung der Leitung 3.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 kann man
vorteilhafterweise als Steuerventil 1 eine pneumatische Steuerung mit
Verstärker verwenden, die mit einem Anpassungsmodul
gekoppelt ist, so wie sie z.B. von der Firma FESTO vertrieben
werden. Die Wahl eines solchen Typs als Ventil sichert
einerseits die Funktion unterhalb eines minimalen
Versorgungsdruckes beim Inertgas in der Ordnung von 2 b;
andererseits
erlaubt dies, eine Prazision in der Ordnung von
0,5 mb zu erzielen und eine korrekte Inertisierung selbst
in einem Druckbereich von 0,5 bis 1 mb sicherzustellen.
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Das schnell schaltende Versorgungsventil 2 wird in
Abhängigkeit von dem gewünschten Durchfluß zur Inertisierung
gewählt, wobei sich von selbst versteht, daß der Maximalwert
des Durchflusses zur Inertisierung durch Betätigung des
manuellen Ventils 9 zur Regelung des Durchflusses geregelt
werden kann. Das schnell schaltende Versorgungsventil 2
besteht z.B. aus einem Ventil, das von der Firma Jouvel et
Cordier vertrieben wird, oder außerdem aus einem Ventil vom
Typ Minimatic der Firma Klein. Die Wahl des
Versorgungsventils 2 erlaubt es, den maximalen Durchsatz zur
Inertisierung in Abhängigkeit von dem verwendeten Ventil
festzulegen. Der Durchsatz kann bis zu 1700 Nm³/h bei einem Ventil
mit Nominaldurchmesser 1 1/4" und einem Versorgungsdruck
von 7 b reichen.
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Fig. 3 zeigt ein Schema der erfindungsgemäßen Vorrichtung
mit einem Speicher, an welchem sie montiert ist. Die
erfindungsgemäße Vorrichtung 20 ist mit dem Speicher 21 über die
Leitungen 3 zur Druckaufnahme und 6 zur Zufuhr von Inertgas
verbunden. Vorteilhafterweise münden die Leitungen 3 und 6
in den oberen Teil des Speichers und liegen um mehr als 1 m
auseinander, um eine gleichmäßige Druckerzeugung im
Speicher sicherzustellen. Die Vorrichtung 20 ist außerdem über
eine Zufuhrleitung für Inertgas 4 mit einem Druckbehälter
für Inertgas verbunden. Der Speicher 21 hat u.a. ein
Doppelwirkventil 22, das einen mechanischen Schutz darstellt,
und ein Evakuierungsventil 23, das die Evakuierung von Gas
unter Druck zuläßt. Das Ventil 23 ist so ausgelegt, daß es
sich nicht öffnet, wenn der Druck im Speicher 21 größer als
der Druck zur Inertisierung ist, der durch die
erfindungsgemäße Vorrichtung 20 sichergestellt ist, und genauer
öffnet sich das Ventil 23 nicht bei einem Druck, der oberhalb
des zweiten gespeicherten Wertes liegt, der oben erwähnt
wurde. Das Doppelwirkventil 22 ist auf ähnliche Art
ausgelegt.
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Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf
die beschriebenen und dargestellten Ausführungsformen
beschränkt, sondern sie kann in vielfältigen Varianten
ausgeführt werden, die für den Fachmann denkbar sind, ohne daß
man von der Idee der Erfindung abwiche.