CH94443A - Verfahren und Vorrichtung zum Versand, Aufbewahren und Abgeben von aus Luft hergestellten Gasen. - Google Patents

Description

  Verfahren und Vorrichtung zum Versand, Aufbewahren und Abgeben von aus Luft  hergestellten Gasen.    Vorliegende Erfindung bezieht sich auf  ein Verfahren zur Versorgung der Industrie       anit        grossen    Mengen von Gasen von mehreren  Atmosphären Betriebsdruck durch Aufbewah  ren und Versand derselben in flüssigem Zu  stande, durch Abgabe von Gasen unter Druck  aus explosionssicheren Druckgefässen, ohne  dass die Gase in Gasbehältern gesammelt,  mit Abfüllkompressoren in -     Stahlflaschen        ge-          presst    und in diesen transportiert werden, so  wie auf eine Vorrichtung zur Ausübung des  Verfahrens.

   Im Nachfolgenden ist das Ver  fahren und die Vorrichtung beispielsweise auf       Sauerstoff    bezogen beschrieben.  



  Bei dem bisherigen Verfahren der Ver  sorgung der Industrie mit     Sauerstoffgas    er  folgte dessen Transport in     Stahlflaschen    mit  komprimiertem Gas,     was    bekanntlich viele  Nachteile aufweist, die den Preis des     Sauer-          stoffes    auf das Mehrfache erhöhen. Denn  a) in der     Sauerstoff-Fabrik    sind ausser der  eigentlichen     Lufttrennungsanlage    bisher immer  noch grosse Gasbehälter, Sauerstoffkompres-         soren,    Abfüllstationen und ein grosser Bestand  an     Stahlflaschen    nötig.  



  b) Die Kosten der Kompression des Sauer  stoffes sind ebenso hoch und teilweise noch  höher als die Kosten der     Sauerstoffherstellung.     



  c) Auf dem Transport der Stahlflaschen  besteht ein grosses     Missverhältnis    zwischen  dem Gewicht     beziehungsweise    dem Volumen  der     Gasfüllung    und dem Eigengewicht der  Stahlflasche; um zum Beispiel 6     cbm    gleich  8,4 kg     Sauerstoff    als komprimiertes Gas zu  versenden, ist eine Stahlflasche von     7"0-80    kg  Eigengewicht erforderlich. Hierzu kommen  noch die     unverbältnismässig    grosse Raum  beanspruchung der Stahlflaschen und der  Rücktransport der leeren Flaschen.  



  Diese hohen, zu dem Erzeugungspreis des       Sauerstoffes    hinzutretenden Kosten werden  durch Anwendung des Verfahrens und der  Vorrichtung nach vorliegender     Erfindung    zum  grössten Teil gespart.  



  Das Verfahren zum Versand, zur Auf  bewahrung und zur Abgabe von grossen Mengen           Sauerstoffes    besteht darin, dass man den in  den     Lufttrennuogsanlagen    gewonnenen flüssi  gen     Sauerstoff    nicht vergast, sondern ihn  flüssig in grosse, mindestens 1 cbm fassende,  einen Überdruck von mindestens 10 At  mosphären aushaltende     Druckgefässe    herüber  drückt, in diesen zu der Verbrauchsstelle  transportiert, ihn erst dort ohne Abfüllkom  pressoren in dem Transportgefäss je nach Be  darf in     Druckgas    verwandelt und als Druck  gas von dem nötigen Betriebsdruck abgibt,  wobei das verwendete Gefäss derart     beschaffen     ist,

   dass während der Entnahme von Druck  gas sowohl die Menge des     entnommenen     Druckgases in weiten Grenzen geregelt, als  auch der Betriebsdruck von schwachem Über  druck bis wenigstens zu 10     Atmosphären    ge  steigert werden kann. Die bei Aufbewahrung  und Transport entstehenden     Verdampfungs-          verluste    betragen nur wenige Prozente des  flüssigen     Sauerstoffes,    können also entweder  vernachlässigt oder in kleinen Gasbehältern  aus Ballonstoff aufgefangen und verbraucht  werden.  



  Es ist zwar bekannt, flüssigen     Sauerstoff     zu transportieren, aber alle bisher bekannten  Transportgefässe hielten höchstens einen Über  druck von 0,5 Atmosphären aus; sind also  zur Entwicklung von Druckgas bei Anwen  dung von mehreren     Atmosphären    Druck voll  kommen unbrauchbar.  



  Der Gedanke, aus dem flüssig transpor  tierten     Sauerstoff    an der Betriebsstelle Druck  gas von mehreren Atmosphären zu entwickeln  und je nach Bedarf die Menge und den     Druck     des entwickelten Gases zu     verändern,    ist bis  her noch niemals ausgesprochen und in die       Technik    eingeführt worden.

   Der technische  Fortschritt, den das Verfahren für die     Sauer-          stoffindustrie    bietet, liegt in ,folgendem  In der     Sauerstoff-Fabrik    wird nicht mehr  gasförmiger, sondern nur noch flüssiger Sauer  stoff erzeugt, in grossen, mindestens 1     cbin     fassenden     Druckgefässen    auf beliebig weite       Entfernung    transportiert und an der Ver  brauchsstelle als Druckgas von mehreren At  mosphären zum Beispiel     zum        Schweissen    und  Schneiden verbraucht.

       Hierdurch    werden die    hohen, in Gasbehältern,     Abfüllkompressoren     und Stahlflaschen festgelegten     Anschaffungs-          kosten    gespart,     und    die laufenden Transport  kosten betragen infolge der grossen     Raum-          und    Gewichtsersparnis weniger als ein Sechstel  des bisherigen     Stahlflaschentranspörtes.    Nach  diesem Verfahren können Fabriken, die keine  eigene     Sauerstoffanlage        besitzen,    trotzdem       Sauerstoffdruckgas    in grossen Mengen, zum  Beispiel 500-1000 cbm täglich, verbrauchen,

    da sie von einer zentralgelegenen grossen Sauer  stoffanlage bis zu mehreren hundert Kilometern  Entfernung mit flüssigem     Sauerstoff    durch  Auswechseln von leeren     gegen    volle Behälter       versorgt    werden und in dem genannten Druck  behälter eine dauernd betriebsfertige Anlage  zur Erzeugung von     Sauerstoffdruckgas    be  sitzen.  



  Das Verfahren wird zweckmässig so aus  geführt, dass der im Innern des     Druckgefässes     durch die Verdampfung des     Sauerstoffes    selbst  tätig     entstehendeÜberdruck    durch Geschlossen  halten der Ventile so weit gesteigert wird, dass  er den     notwendigen        Betriebsdruck    erreicht,  worauf dann dieser Druck dauernd innege  halten wird.  



       Ausserdem    bietet das Verfahren den Vor  teil, dass man aus     demselben    Druckgefäss für       mehrere    Betriebsstellen, zum Beispiel für  mehrere autogene Schweiss- und Schneid  brenner Betriebsgas von verschiedenem Druck  und in verschiedener     Menge    entnehmen     kann.     



  Die     Vorrichtung   <B>zur</B> Ausübung des Ver  fahrens ist. beispielsweise wie folgt     beschaffen     Ein     Metallgefäss    von     zweckmässig    zylindrischer  Form mit gewölbtem Boden mit grossem In  halt, mindestens 1 cbm, welches einen Über  druck von mindestens 10 Atmosphären aus  hält, ist umgeben von einer einzigen Isolier  schicht, um welche sich ein äusserer Schutz  mantel befindet. Die Isolierschicht muss so  dick sein (30-40 cm), dass der flüssige     Sauer-          stoff    genügend gegen     Wä        rmeaufnabme    von  aussen geschützt ist.

   Das zur Entnahme     von          Sauerstoffdruckgas    dienende Rohr wird in  einfacher oder mehrfacher Spirale durch die  Isolierschicht oder     aussen    (im dieselbe herum  geführt, damit die bei der Verdampfung des      flüssigen     Sauerstoffes    entstehende Kälte in  der Isolierschicht aufgespeichert wird.

   Denn  der flüssige.     Sauerstoff    steigt durch den Über  druck zunächst flüssig in diese Spirale; da  er hierbei in immer wärmere Zonen gelangt,  muss .er     verdampfen;    er gibt dann seine     Ver-          dampfungskälte    ab, und am Ende der Spirale  ist er in Druckgas verwandelt und hat eine  Temperatur, die bei genügender Länge der  Spirale ungefähr gleich der Aussentempera  tur ist.  



       Eingehende'Untersuchungen        haben    ergeben,  dass     grof,)e    Transportbehälter, die wegen ihrer  Grösse nicht durch ein Vakuum geschützt  werden können, durch diese eine Schicht von       Isoliermaterial    genügend gegen Wärmeauf  nahme von aussen geschützt sind und eine  so geringe Verdampfung des     flüssigen    Sauer  stoffes aufweisen, dass der Transport grosser       Mengen    flüssigen     Sauerstoffes        durchaus    wirt  schaftlich ist.  



  Es ist bisher auch nicht darauf hinge  wiesen worden, dass bei Behältern für, flüssi  gen     Sauerstoff        Explosionen    nur dann mit  Sicherheit vermieden     werden    können. wenn  als Kälteschutz nur     unverbrennlichesMaterial     verwendet wird, also kein Kork, Seide, Wolle,  Jute, Filz, Federn, Papier usw., sondern As  best, Bimsstein,     Kieselgur,    Magnesia,     Schlak-          kenwolle,    Tuffstein usw.  



  Durch umfassende vergleichende Versuche  wurde festgestellt,     däss    die Isolierfähigkeit  von verschiedenen Materialien gegen Tem  peraturdifferenzen bei<I>tiefen</I> Temperaturen eine  andere ist als bei     holten    Temperaturen, und  dass von den     unverbrennlichen    Isolierstoffen  gerade     Schlackenwolle    die grösste     Isolierfähig-          keit    gegen Tieftemperatur besitzt.  



  Derartig konstruierte Behälter halten einen  sehr hohen innern Überdruck aus, der im all  gemeinen mit 10-1b Atmosphären ausreicht,  aber für spezielle Zwecke können die Gefässe  auch noch gegen höheren Druck druckfest  gebaut werden.  



  Das Druckgefäss kann an dem äussern  Schutzmantel noch mit einem System von  Ventilen versehen     seit),    durch welche bei ge-    eigneten Stellung nicht nur Druckgas, sondern  auch flüssiger Sauerstoff und auch Sauerstoff  gas mit ganz geringem Überdruck entnommen  werden kann. Man ist dann in der Lage, das  Gefäss mit flüssigem Sauerstoff zu füllen,  ebenso flüssigen Sauerstoff aus diesem Druck  gefäss in ein anderes     überzufüllen    und ausser  dem bei anderer Stellung der Ventile Druck  sauerstoff zu entnehmen. Ferner kann man  in den Betriebspausen auch druckloses Gas  in einen Gasbehälter einleiten.  



  In der Zeichnung ist ein Ausführungs  beispiel eines solchen Druckgefässes angegeben.  Es besteht aus einem Behälter     h    aus Metall,  in den der flüssige     Sauerstoff    aus den Luft  trennungsapparaten durch das     Einlassventil        b          herübergedrückt    wird, wobei die Ventile d  und     ca        geöffnet    sein müssen. Der Behälter     h     ist in der Mitte des äussern Mantelgefässes     d     befestigt. Der Raum zwischen     h.    und     l    ist  mit einer explosionssicheren Isoliermasse  (Schlackenwolle) ausgefüllt.

   Durch das Ventil a  kann flüssiges Gas entnommen und durch  das Ventil     b    flüssiges Gas hineingedrückt  werden. Wenn Druckgas erzeugt werden soll,  so werden die Ventile     a,        b    und<I>d</I> geschlossen  und die Ventile c und e ganz oder teilweise  geöffnet. Das flüssige Gas steigt dann durch  das im Behälter .befindliche Steigrohr nach  dem Ventil c, fliesst nach der Spirale i und  verdampft in dieser; es kann dann gasförmig  durch das Ventil e mit dem gewünschten  Arbeitsdruck entnommen werden.

   Dadurch,       dasszwei    Ventile     c    und e in dergleichen Strom  richtung hintereinander geschaltet sind, wobei  durch c hauptsächlich Flüssigkeit und durch     e     nur Gas durchströmt, lässt sich der Betriebs  druck leicht einstellen und auf der gleichen  Höhe halten.  



  Die bei der Vergasung freiwerdende Kälte  wird durch die Schlange i auf der Isolations  masse und den Aussenmantel     d    übertragen,  so dass während der     Druckgaserzeugungs-          periode    in der Isoliermasse Kälte aufgespei  chert wird. Dadurch wird die Vergasung des  flüssigen     Sauerstoffes    während der später  folgenden Betriebsruhe wesentlich vermindert.  Ein     Manometer    f und ein     Sicherheitsventil        g         stehen mit dem über der Flüssigkeit ruhen  den Gasraum in Verbindung.  



  Das Druckgefäss wird an der Betriebsstelle  an die gasverbrauchenden Apparate; zum Bei  spiel an die Schweiss- und Schneidbrenner  der autogenen Metallbearbeitung, angeschlos  sen. Das Ventil e wird erst dann     geöffnet,     wenn durch die selbsttätige Vergasung des  flüssigen Sauerstoffes im Behälter ein dem  gewünschten Betriebsdruck entsprechender  Überdruck entstanden ist. Dieser Überdruck  wird dann durch geeignete Einstellung der  Ventile c und e dauernd auf dem Betriebs  druck erhalten. Wenn für mehrere Betriebs  stellen aus demselben Druckgefäss gleichzeitig  Gas von verschiedenem Druck entnommen  werden soll, so werden hinter das Ventil e  in die     Druckverteilungsleitung    eine entspre  chende Anzahl von     Reduzierventilen    einge  schaltet.  



  Die Leistungsfähigkeit dieses Druckbehäl  ters ist sehr gross, weil aus 1 Liter flüssigen  Sauerstoffes 800 Liter     Sauerstoffgas    entstehen;  ein Druckgefäss von 2000 Liter Inhalt, mit  flüssigem     Sauerstoff    gefüllt, erzeugt also 1600  cbm Sauerstoffgas.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH I: Verfahren zur Versorgung der Industrie mit grossen Mengen aus Luft hergestellter Gase, da durch gekennzeichnet, dass man zwecks Vermei dung des Stahlflaschentransportes den in Luft trennungsanlagen in flüssigem Zustande gewon nenen Stoff nicht vergast, sondern ihn flüssig in einen Überdruck von mindestens 10 Atmosphä ren aushaltende Druckgefässe mit wenigstens 1 cbm Inhalt herüberdrückt, in diesen zu der Verbrauchsstelle transportiert, ihn erst dort ohne Abfüllkompressoren in dem Transportge fäss je nach Bedarf in Druckgas verwandelt und als Druckgas von dem nötigen Betriebsdruck verbraucht, wobei das verwendete Gefäss der art beschaffen ist,

   dass während der Entnahme von Druckgas sowohl die Menge des ent nommenen Druckgases in weiten Grenzen geregelt, als auch der Betriebsdruck von schwachem Überdruck bis wenigstens zu -10 Atmosphären gesteigert werden kann. PATENTTANTSPRUCH TI:

   Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass ein Metallgefäss mit wenigstens 1 cbm Inhalt ohne Vakuummantel nur durch eine<I>einzige</I> Schicht eines unverbrenn- lichen Isoliermaterials gegen Wärmeübertra gung geschützt und von einem äussern Schutz mantel umgeben ist und dass das zur Gas entnahme dienende Rohr in Spiralfarm wenig stens um einen Teil der Isoliermasse herum geführt ist, damit die Verdampfungskälte des flüssigen Gases in der Isolierschicht aufge speichert wird: UNTERANSPRÜCHE 1.

   Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass der im Innern des Druckgefässes selbsttätig entstehende Über druck bis zur Höhe des notwendigen Be triebsdruckes gesteigert und dann dauernd auf diesem Betriebsdruck gehalten wird. 2. Verfahren nach Patentanspruch IundUnter- anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass gleichzeitig aus demselben Gefäss für mehrere Betriebsstellen Druckgas von ver schiedenem Druck und in verschiedener Menge entnommen wird. 3. Vorrichtung nach Patentanspruch II, da durch gekennzeichnet; dass das zur Auf nahme der Flüssigkeit dienende Gefäss einen innern Überdruck von mindestens 15 Atmosphären aushält. 4.

   Vorrichtung nach Patentanspruch II Lind Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet. dass der Druckbehälter ein System von Ventilen trägt, mittelst deren sowohl flüs siges Gas, als auch druckloses Gas, als auch Druckgas von mehreren Atmosphären Betriebsdruck entnommen werden kann.