Verfahren und Vorrichtung zum Umfüllen von hochgespannten Gasen unter Verwendung von Umfüllpumpen. Gegenstand der Erfindung ist ein Ver fahren und eine Vorrichtung zum Umfüllen von hochgespannten Gasen unter Verwen dung von Umfüllpumpen, z. B. von Pumpen zum Umfüllen von Sauerstoff aus grossen Vorratsbehältern in kleinere Verbrauchs behälter, wie sie beispielsweise bei frei trag baren Atmungsgeräten Verwendung finden.
Die Aufspeicherung von Sauerstoff er folgt handelsüblich in Flaschen, die 40 bis 50 Liter Inhalt haben und in denen der Sauerstoff unter einem Druck von 150 atü steht, während die Gebrauchsflaschen nur etwa 1 bis 2 Liter Inhalt haben und mit Sauerstoff der gleichen Spannung gefüllt werden müs sen. Die für diesen Zweck verwendeten sta tionären oder transportablen Einrichtungen bestehen meist aus einer Vorratsbatterie von 3 oder mehr Flaschen und einer Pumpe, an die sowohl die Vorratsbatterie, wie die zu füllenden Gebrauchsflaschen, angeschlossen werden können.
Im allgemeinen wird bei der Füllung der Verbrauchsflaschen so vorgegan gen, dass nacheinander aus drei Vorratsfla schen aufgefüllt wird, die nach mehrfacher Entnahme von Sauerstoff verschiedenen Druck aufweisen, wobei man zuerst aus der Flasche mit der niedrigsten Druckstufe auf füllt.
Während bei von Hand bedienten Um füllpumpen eine Gefahr, dass in der Ver brauchsflasche ein Druck über<B>150</B> atü er zeugt wird, kaum besteht, da der die Pumpe Bedienende durch einen Druckanzeiger und den wachsenden Pumpenwiderstand auf die beendete Füllung aufmerksam gemacht wird, muss bei mechanisch angetriebenen Umfüll- pumpen durch Einschaltung eines Überdruck ventils Vorsorge gegen Überlastung getroffen werden.
Da es bei derartigen, mechanisch angetrie benen Umfüllpumpen vorkommen kann, dass der die Pumpe Bedienende nicht ständig bei der Pumpe bleibt, so wird bei Erreichung des beabsichtigten Höchstdruckes zwar das hierfür voreingestellte Sicherheitsventil durch selbsttätiges Öffnen eine Überschreitung des Höchstdruckes vermeiden; da aber die bisher üblichen Sicherheitsventile so eingerichtet sind, dass sie ins Freie abblasen, so wird dabei in kurzer Zeit ein grosser Teil des Sauerstoffes der Vorratsflasche, aus der die Pumpe ständig weiterfördert, verloren gehen.
hm diesen mit der Zeit recht kostspielig werdenden Gasverlust zu vermeiden, wird nach dem Verfahren gemäss der Erfindung bei Entstehen von Überdruck in dem zu fül lenden Behälter die abzulassende Gasmenge in den Vorratsbehälter zurückgeleitet.
Für Kesselanlagen ist es zwar bekannt, den Abdampf der Maschine bezw. das Kon densat wieder in den Kessel zurückzuleiten. Hier bestehen aber gänzlich andere Verhält nisse als bei dem vorliegenden Sondergebiet, bei dem die Pumpe, wie vorstehend dar gelegt, aus Behältern fördern muss, deren Druck sich dauernd ändert und in die das bei Höchstdrucküberschreitung abzublasende Gas wieder zurückfliessen kann.
Zur Durchführung des Verfahrens kann eine Vorrichtung verwendet werden, bei der hinter der Pumpe eine Kammer angeschlos sen ist, die einerseits mit dem zu füllenden Behälter in Verbindung steht und anderseits eine durch ein Ventil abgeschlossene Rück leitung zum Vorratsbehälter, gegebenenfalls über die Saugleitung der Pumpe, aufweist. Dieses Rückleitungsventil wird durch Druck übertragungsorgane von einem durch eine Membran gesteuerten Ventil betätigt; die Membran steht auf der einen Seite unter Gasdruckbelastung, während sie auf der an dern Seite einer mechanischen Belastung, z. B. dem Druck einer einstellbaren Feder, unterliegt.
In der Zeichnung sind zwei beispielsweise Ausführungsformen der Vorrichtung nach der Erfindung im Schnitt dargestellt, und zwar zeigt: Fig. 1 die einfachere Ausführungsweise mit nur durch eine Einstellfeder belastetem Rückleitungsventil, Fig. 2 die spezielle Ausführungsform mit durch eine Einstellfeder und eine Hilfssteue rung belastetem Rüekleitungsventil.
In Fig. 1 ist das die Kammer 3 aufwei sende Gehäuse 1 mittels eines Leitungsstut zens 2 an die Druckleitung der Pumpe an geschlossen. Diese Kammer 3 ist ferner über ein Ventil 4 tim folgenden Ablassventil ge nannt) durch den Leitungsstutzen 5 an den Vorratsbehälter bezw. über die Saugleitung der Pumpe an diesen angeschlossen. Das Ab lassventil 4 wird gegen den Druck der Feder 6 durch das Verschlussstück 7 geschlossen gehalten. Auf das Verschlussstüek 7 wirkt der lange Arm des Hebels 8 ein, der bei 20 sehwenkbar gelagert ist und einen kurzen Arm 8' aufweist.
Dieser kurze Arm 8' steht über ein Druckstück 10 unter Einwirkung einer Membran 9. Auf der andern Seite die ser Mernbra.n 9 ist ein Druckstück 13 an geordnet, das über den bei 21 schwenkbar gelagerten, einarmigen Hebel 12 unter dem Druck einer starken, auf verschiedene Drücke einstellbaren Feder 11 steht.
Die Funktion dieser Vorrichtung ist wie folgt: Wenn in der Kammer 3 ein bestimm ter Umfülldruck erreicht ist, so wirkt dieser auf die Membran 9 derart ein, dass sich diese nach der Seite des Druckstizekes 13 ausbiegt. Dadurch wird der Hebel 12 gehoben und die Feder 1.1 zusammengedrückt. Auf der an dern Seite der 3lembran 9 wird die durch Druckstück 10 über die Hebelarme 8' und 8 bewirkte Festhaltung des Druckstückes 7 aufgehoben, so dass infolge des Druckes der Feder 6 das Druckstück 7 niedergedrückt und dadurch das Ablassventil 4 geöffnet wird.
Das überschüssige Gas entweicht durch den Leitungsstutzen 5 in den Vorrats behälter bezw. in die Saugleitung der Pumpe. 'enn der Überdruck in der Kammer 3 unter die bei Einstellung der Feder 11 vorgesehene Belastungsgrenze sinkt, kehrt die Membran 9 in ihre Ausgangsstellung zurück, wobei durch Entspannung der Feder 11 der Hebel 12 niedergedrückt wird.
Dieser Druck über trägt sich auf das Druckstück 13, das eben falls in seine Ausgangsstellung zurückkehrt. Durch die rückgängige Bewegung der Mem bran 9 wird durch das Druckstück 10 der kurze Hebelarm 8' niedergedrückt, wodurch über den langen Hebelarm 8 unter erneuter Spannung der Feder 6 durch das Druck stück 7 das Ablassventil 4 geschlossen wird, so lange, bis der zur Erzielung des gewünsch ten Druckes in dem Verbrauchsbehälter er forderliche Überdruck in der Kammer 3 ent steht.
In Fig. 2 ist eine weitere Ausführungs form der Vorrichtung dargestellt, bei der neben dem Ablassventil 4 und der aus den Teilen 10, 9, 13 bestehenden Steuerung eine in einer weiteren Kammer 15 angeordnete Hilfssteuerung 14 und 17 vorgesehen ist.
Die Kammer 15 ist durch die Leitung 16 an die im Leitungsstutzen 5 einmündende Saug leitung der Pumpe angeschlossen und wird durch eine Membran 14 abgeschlossen: Auf dieser Membran 14 ruht ein Druckstück 17, das auf den bei 22 schwenkbar gelagerten, einarmigen Hebel 18 einwirkt, der seinerseits den kurzen Arm 19 des im Gegensatz zu Fig. 1 doppelarmig ausgebildeten Hebels 12 beeinflusst.
Die Hilfssteuerung nach Fig. 2 hat fol gende Bedeutung: Die Steuerung des Ablassventils muss so beschaffen sein, dass die aus den grossen Vor ratsflaschen aufzufüllenden Verbrauchsfla schen von 1 bis 2 Liter Inhalt stets auf einen Druck von 150 atü aufgefüllt werden, das heisst, das Ablassventil 4 darf nur abblasen, wenn dieser Druck auch in der Kammer 3 erreicht ist.
Nun steht aber bei den beiden beschriebenen Ausführungsformen das Ab lassventil 4 auf der in die Leitung 5 mün denden Seite unter der Einwirkung des in der gerade angeschlossenen Vorratsflasche herrschenden Gegendruckes, der das Ablass- ventil zu öffnen sucht.
Da aber der Gegen druck der Vorratsflaschen, wie schon zu An fang erwähnt, ständig verschieden ist und dauernd abnimmt, so würde - eine be stimmte Einstellung der Ventilfeder 11 vor ausgesetzt - bei der Anordnung nach Fig. 1 bei hohem Gegendruck in der Vorratsflasche bezw. in der Leitung 5 das Ablassventil frü her abblasen als bei geringem Gegendruck, das heisst, man würde, um trotzdem einen Flaschendruck von 150 atü im Verbrauchs behälter zu erreichen, die Belastungsfeder 11 je nach den Druckverhältnissen in den Vor ratsflaschen verstellen müssen.
Um nun ein Nachstellen der Feder 11 zu vermeiden, ist beim Beispiel nach Fig. 2 die Hilfssteuerung 14, 15 vorgesehen, die ausser der konstanten Belastung des Ventils 4 durch die Feder 11 mittels des Druckstückes 17 und des Hebels 18 eine zusätzliche variable Belastung des Ventils 4 herbeiführt. Da auf die Membran 14 der gleiche Druck, der auf das Ventil 4 entlastend wirkt, in belastendem Sinne einwirkt, so wird dadurch unabhängig von dem in der Vorratsflasche herrschenden Druck erreicht, dass das Ventil 4 gerade bei 150 atü in. der Kammer 3 ohne Änderung der Spannung der Ventilfeder 11 abbläst.
Method and device for transferring high-tension gases using transfer pumps. The invention relates to a Ver drive and a device for transferring high-tension gases using transfer pumps such. B. pumps for transferring oxygen from large storage containers into smaller consumption containers, such as those found in free portable breathing devices.
Oxygen is usually stored in bottles with a volume of 40 to 50 liters and in which the oxygen is under a pressure of 150 atmospheres, while the use bottles only have a volume of around 1 to 2 liters and must be filled with oxygen of the same voltage sen. The sta tionary or portable devices used for this purpose usually consist of a storage battery of 3 or more bottles and a pump to which both the storage battery and the bottles to be filled can be connected.
In general, when filling the consumable bottles, the procedure is such that one after the other is filled from three Vorratsfla's which have different pressures after multiple withdrawals of oxygen, whereby the bottle with the lowest pressure level is first filled.
While with manually operated transfer pumps there is hardly any risk of a pressure of <B> 150 </B> atmospheres being generated in the consumption bottle, since the person operating the pump indicates the completed filling with a pressure indicator and the increasing pump resistance attention is drawn to mechanically driven transfer pumps, precautions against overloading must be taken by switching on a pressure relief valve.
Since it can happen with such mechanically driven transfer pumps that the person operating the pump does not stay with the pump all the time, when the intended maximum pressure is reached, the pre-set safety valve will prevent the maximum pressure from being exceeded by automatically opening; but since the safety valves that have been customary up to now are set up in such a way that they blow off into the open, a large part of the oxygen in the supply bottle, from which the pump continues to deliver, will be lost in a short time.
In order to avoid this gas loss, which becomes quite expensive over time, the amount of gas to be drained is returned to the storage container according to the method according to the invention when excess pressure arises in the container to be filled.
For boiler systems, it is known to BEZW the exhaust steam from the machine. to return the condensate to the boiler. Here, however, there are completely different conditions than in the present special area, in which the pump, as explained above, has to deliver from containers whose pressure changes continuously and into which the gas to be blown off when the maximum pressure is exceeded can flow back.
To carry out the method, a device can be used in which a chamber is connected behind the pump, which is connected on the one hand to the container to be filled and on the other hand a return line closed by a valve to the storage container, possibly via the suction line of the pump, having. This return valve is actuated by pressure transmission elements from a valve controlled by a membrane; the membrane is on one side under gas pressure load, while on the other side a mechanical load, z. B. the pressure of an adjustable spring is subject.
In the drawing, two exemplary embodiments of the device according to the invention are shown in section, namely: Fig. 1 shows the simpler embodiment with a return valve loaded only by an adjusting spring, Fig. 2 the special embodiment with a return valve loaded by an adjusting spring and an auxiliary control .
In Fig. 1, the chamber 3 aufwei sending housing 1 is closed by means of a line stub zens 2 to the pressure line of the pump. This chamber 3 is also called GE via a valve 4 tim the following drain valve) through the pipe socket 5 to the reservoir respectively. connected to the pump via the suction line. The release valve 4 is held closed against the pressure of the spring 6 by the closure piece 7. The long arm of the lever 8, which is mounted so as to be pivotable at 20 and has a short arm 8 ', acts on the locking piece 7.
This short arm 8 'stands over a pressure piece 10 under the action of a membrane 9. On the other side of the ser Mernbra.n 9, a pressure piece 13 is arranged, which via the one-armed lever 12 pivoted at 21 under the pressure of a strong, Spring 11 adjustable to different pressures is available.
The function of this device is as follows: When a certain transfer pressure is reached in the chamber 3, this acts on the membrane 9 in such a way that it bends out towards the side of the pressure die core 13. This lifts the lever 12 and compresses the spring 1.1. On the other side of the 3-membrane 9, the retention of the pressure piece 7 caused by the pressure piece 10 via the lever arms 8 'and 8 is canceled, so that the pressure of the spring 6 depresses the pressure piece 7 and thereby the drain valve 4 is opened.
The excess gas escapes through the pipe socket 5 respectively into the storage container. into the suction line of the pump. When the overpressure in the chamber 3 falls below the load limit provided when the spring 11 is set, the membrane 9 returns to its starting position, the lever 12 being depressed by releasing the spring 11.
This pressure is transferred to the pressure piece 13, which just if it returns to its original position. Due to the retrograde movement of the mem brane 9, the short lever arm 8 'is depressed by the pressure piece 10, whereby the drain valve 4 is closed over the long lever arm 8 under renewed tension of the spring 6 through the pressure piece 7, until the to achieve the desired pressure in the consumption container he required overpressure in the chamber 3 is ent.
In Fig. 2 a further embodiment of the device is shown in which, in addition to the drain valve 4 and the control consisting of the parts 10, 9, 13, an auxiliary control 14 and 17 arranged in a further chamber 15 is provided.
The chamber 15 is connected through the line 16 to the suction line of the pump opening into the line socket 5 and is closed off by a membrane 14: A pressure piece 17 rests on this membrane 14, which acts on the one-armed lever 18 pivoted at 22 in turn influences the short arm 19 of the lever 12, which in contrast to FIG.
The auxiliary control according to Fig. 2 has the following meaning: The control of the drain valve must be designed in such a way that the consumption bottles of 1 to 2 liters to be filled from the large storage bottles are always filled to a pressure of 150 atmospheres, that is Drain valve 4 may only blow off if this pressure has also been reached in chamber 3.
In the two described embodiments, however, the discharge valve 4 is on the side opening into the line 5 under the action of the counterpressure prevailing in the supply bottle that is just connected, which tries to open the discharge valve.
But since the back pressure of the storage bottles, as already mentioned at the beginning, is constantly different and constantly decreasing, so would - a certain setting of the valve spring 11 exposed before - in the arrangement of FIG. 1 at high back pressure in the storage bottle BEZW. Blow off the drain valve in line 5 earlier than at low back pressure, which means that in order to still achieve a bottle pressure of 150 atmospheres in the consumption container, the loading spring 11 would have to be adjusted depending on the pressure conditions in the supply bottles.
In order to avoid readjusting the spring 11, the auxiliary control 14, 15 is provided in the example of FIG 4 brings about. Since the same pressure, which has a relieving effect on the valve 4, acts on the membrane 14 in a stressful sense, this means that regardless of the pressure prevailing in the storage bottle, the valve 4 is in the chamber 3 without any change at 150 atmospheres the tension of the valve spring 11 blows off.