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HIntergrund
der Erfindung
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Diese Erfindung bezieht sich auf
die Steuerung der Strömungsgeschwindigkeit
bzw. Strömungsrate
der Verfahrensströme
für Fluid,
das in der Flüssigphase
gespeichert wird und für
die Anwendung in die Gasphase umgewandelt wird. Die Regelung geschieht
durch eine Strömungssteuerungsvorrichtung,
die in der Flüssigphase
gelegen ist, d.h. sie wird durch eine Steuereinheit gesteuert, die
die Bedingungen der Fluidströmung
in der Gasphase fühlt. Die
Steuereinheit leitet die Energie aus dem Fluid für ihre Betätigung und die Betätigung eines
Stromregelventil ab.
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Es ist in der Industrie üblich, viele
Fluidi (welche in der Gasphase bei atmosphärischen Bedingungen sind) in
flüssiger
bzw. verflüssigter
Form zu lagern. Derartige Fluidi enthalten verflüssigte Kohlenwasserstoffe wie
Propan, Butan und kryogene Gase wie Argon, Sauerstoff, Kohlendioxid,
Stickstoff, Helium und Wasserstoff. Viele verflüssigte Gase werden bei kalten
Temperaturen bewahrt, um die Notwendigkeit für hohe Behälterdrücke zu verringern, wobei derartige
Gase als kryogene bzw. Tieftemperaturgase bezeichnet werden. Viele
verflüssigte
Gase können
bei angemessenen Drücken
bewahrt und gelagert werden, die nicht sehr verringerte Temperaturen erfordern,
ein derartiges Gas ist Propan. Vor der Verwendung des Fluides wird
das verflüssigte
Gas erwärmt
und/oder bekommt seinen Druck verringert, um es von seiner Flüssigphase
in seine Gasphase umzuwandeln. Derartige Umwandlung zu Dampf wird
durch das Erwärmen
und/oder die Ausdehnung erreicht, welche typischerweise in einem
Verdampfer oder Leitung stromabwärts
eines Ventils ausgeführt wird
oder in einem Ausdehnungsventil allein oder in beiden ausgeführt werden
kann. Die Strömungsgeschwindigkeit
bzw. Strömungsrate
des Fluides sowohl in seiner Flüssigphase
als auch in seiner Gasphase kann für eine geeignete Strömung durch
den Verdampfer geregelt werden, so dass er nicht bei einem Überkapazitätszustand
und bei dem Punkt oder Punkten der Fluidverwendung stromabwärts des Speichertanks
betätigt
wird.
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Einige derartige Gasliefersysteme
sind für den
prinzipiellen Zweck der Unterstützung
an einem primären
Gasliefersystem vorhanden. Derartige duale Systeme sind üblicherweise
in Industrien zu finden, wo das Gas als ein chemischer Rohstoff
für ein
Herstellungsverfahren verwendet wird (z.B. Papierfabrikation, petrochemisches
und chemisches Raffinieren, Gewinnung von Bodenschätzen, Wasseraufbereitung
usw.) oder als ein Verbrennungsmittel verwendet wird (z.B. Stahlerzeugung,
Glasherstellung, Zementherstellung, Nichteisenmetallverhüttung usw.)
oder zum Steuern der Zusammensetzung einer Atmosphäre bei einem
Verfahren (z.B. Nahrungsmittel, Glas, Metalle, Elektronik, Krankenhäuser (für Patientenanwendung
zwischen anderen Anwendungen), usw.). Oft ist die kontinuierliche
Bereitstellung von Gas entscheidend für die Standzeit oder Sicherheit
des Verfahrens oder der Vermeidung von großen wirtschaftlichen Verlusten – ungeachtet
des Vorhandenseins von Energie zum Betätigen eines Steuerungssystems.
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Verschiedene Formen der Regelungsvorrichtungen
der Strömungsgeschwindigkeit
bzw. Strömungsrate
werden verwendet, um die Fluidströmungsgeschwindigkeit bzw. Fluidströmungsrate
zu steuern. Eine Vorrichtung ist in 1 dargestellt,
welche ein Strömungssteuerungsventil
V1 und die Steuereinheit C1 verwendet, die dafür in der Auslaufleitung OC1
des Verdampfers VP1 verbunden sind. Die Steuereinheit empfängt Signale
von einem Temperatursensor TS1 und Drucksensor PS1. Das Ventil und die
Sensoren sind in der Gasphase gelegen. Verflüssigtes Gas wird an den Verdampfer
VP1 von dem Speichertank ST1 über
eine Einlaufleitung IC1 geliefert. Ein Problem mit einer derartigen
Anordnung ist das Vorwärtsdrängen, insbesondere
bei niedriger arbeitenden Drücken.
Ein anderes Problem mit einem derartigen System besteht darin, dass
die Ventile, die erforderlich sind, um den Fluidstrom zu bewältigen, wenn
das Fluid in der Gasphase ist, viel größer und teurer sind, als Ventile,
die für
eine gleichwertige Massenströmungsgeschwindigkeit
bzw. Massenströmungsrate
verwendet werden, wenn das Fluid in der Flüssigphase ist. Ein derartiges
Ventil und Steuerungsbauteile sind von Kaye & MacDonald, ein Geschäftsbereich
von Cashco aus Elsworth, Kansas, erhältlich.
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Eine andere derartige Vorrichtung
des Standes der Technik in 2 dargestellt,
wo das Stromregelventil V2 und die Steuereinheit C2 beide in der Einlaufleitung
IC2 positioniert sind, die den Speichertank ST2 für verflüssigtes
Gas bzw. Flüssiggas
mit einem Hauptver dampfer VP2 verbindet. Der Hauptverdampfer wird
verwendet, um unter Druck gesetztes Fluid in der Gasphase zurück zu dem
Speichertank durch eine Leitung CN2 zur Verfügung zu stellen, um den Tank
unter Druck gesetzt zu halten. Das Ventil ist betätigbar,
um die Strömungsgeschwindigkeit
bzw. Strömungsrate
von verflüssigtem
Gas da hindurch zu regeln, und folglich kehrt der Druck der Gasphase
zu dem Tank zurück.
Ein zweiter Verdampfer VP2' ist
mit der Leitung IC2 und dem Ventil verbunden, um ein Drucksignal
für das
Ventil zur Verfügung
zu stellen, um seine Druckregelfunktion zu bewirken. Verflüssigtes
Gas wird aus dem Tank für
die Verwendung über einer
Auslaufleitung OC2 ausgestoßen.
Ein derartiges System wird ausschließlich verwendet, um den Speichertankdruck
zu steuern.
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Eine andere Anordnung, die im Stand
der Technik verwendet wird, ist in 3 dargestellt.
Ein Speichertank ST3 ist über
eine Einlaufleitung IC3 mit einem Verdampfer VP3 verbunden. Ein
Stromregelventil V3 ist in der Einlaufleitung IC3 verbunden und wird
durch eine elektronische Steuereinheit EC3 gesteuert, die mit Betätigungsanweisungen
programmiert ist. Die elektronische Steuereinheit erhält Informationen
von der Auslaufleitung OC3 des Verdampfers VP3, der die Eigenschaften
der Gasphase des Fluides mit einem Temperatursensor TS3 und einem Drucksensor
PS3 fühlt.
Ein derartiges System ist komplex und kostspielig. Ferner erfordert
seine Betätigung
Energie von einer entfernten Quelle, welche Anlaß für Betriebsstörung ist.
Ohne elektrische Energie kann ein derartiges Steuerungssystem Funktionsstörungen haben,
wobei stromabwärts
möglicherweise
katastrophale Ergebnisse erzeugt werden. Um derartige Möglichkeiten
zu überwinden,
werden Sicherungsenergiesysteme zur Verfügung gestellt, wobei derartige
Sicherungssysteme ununterbrechbare Energiezuführungen (UPS) enthalten können, Sicherungsgeneratoren
oder beides. Derartige Sicherungsenergiesysteme können ziemlich
kostspielig sein. Ein pneumatisches Steuerungssystem kann ebenfalls
zur Verfügung
gestellt werden, um das Vertrauen in Energiezuführungen zu umgehen, aber in der
Vergangenheit haben diese insgesamt eine externe Quelle des Gerätegases
erfordert, um die Steuervorrichtung zu betätigen.
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Folglich besteht ein Erfordernis
für eine
verbesserte geregelte Strömungssteuerungsvorrichtung für die Verwendung
mit Fluidsystemen, wobei das Fluid als ein verflüssigtes Gas bzw. Flüssiggas
gespeichert wird und als ein Dampf bzw. Gas verwendet wird.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Zwischen den verschiedenen Zielen
und Merkmalen der vorliegenden Erfindung können das Vorsehen einer Vorrichtung,
die die Strömungsgeschwindigkeit
bzw. Strömungsrate
des Fluides aus einer Quelle von verflüssigtem Gas zu einem Punkt der
Verwendung regeln wird, wo das Fluid in der Gasphase ist; das Vorsehen
einer derartigen Vorrichtung, die nicht eine externe Energiequelle
erfordert, um die Betätigung
eines Stromregelventils zu steuern; das Vorsehen einer derartigen
Vorrichtung, wo das Stromregelventil die Strömung des verflüssigten
Gases da hindurch regelt; das Vorsehen einer derartigen Vorrichtung,
die die Bedingungen der Dampfphase des Fluides stromabwärts überwacht,
um Informationen zum Regeln der Strömung der Flüssigphase zur Verfügung zu
stellen; das Vorsehen eines Verfahrens, das die Strömung des
Fluides von einer Quelle regelt, wo es in Flüssigphase gespeichert ist,
zu einem Punkt der Verwendung, wo das Fluid in Gasphase verwendet
wird; das Vorsehen eines Verfahrens des Regelns der Strömung des
Fluides, wodurch die Fluidströmung
an einem Punkt geregelt wird, wo das Fluid in flüssiger Form ist und die Regelung
als Antwort auf die Eigenschaften des Fluides bewirkt wird, wenn
es in seiner Gasphase stromabwärts
des Punktes der Strömungsregelung
ist; und das Vorsehen einer Vorrichtung und eines Verfahrens besonders
erwähnt
werden, die wirtschaftlich auszuführen und effektiv bei der Strömungsregelung
sind.
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Die vorliegende Erfindung betrifft
das Vorsehen eines Systems zum Liefern eines Fluides aus einer Flüssiggasquelle
bzw. einer Quelle von verflüssigtem
Gas. Das System enthält
eine Quelle, die das Fluid als Flüssiggas speichert. Eine Leitung
ist mit der Quelle in Strömungsverbindung
verbunden und zum Ausströmen-Lassen
des Fluides aus der Quelle betriebsbereit. Ein Stromregelventil
ist in der Leitung strömungsweise
stromabwärts
der Quelle verbunden und trennt die Leitung in einen Einlaufleitungsabschnitt
und einen Auslaufleitungsabschnitt, wobei sich der Auslaufleitungsabschnitt
strömungsweise stromabwärts des
Einlaufleitungsabschnittes befindet. Das Stromregelventil ist betriebsbereit,
um Fluid in Flüssigphase
aufzunehmen und den Fluß des
Fluides in Flüssigphase
aus der Quelle zu dem Auslaufleitungsabschnitt zu regeln. Eine Steuereinheit
ist betriebsbereit mit dem Stromregelventil verbunden, und ist betriebsbereit,
um das Strömen
des Fluides aus der Quelle in Flüssigphase
zumindest teilweise durch das Stromregelventil und zu dem Auslaufleitungsabschnitt
als Reaktion auf das Strömen
des Fluides in seiner Gasphase in den Auslaufleitungsabschnitt zu steuern.
Die Steuereinheit wird vollständig
mit Energie aus dem Fluid in seiner Gasphase angetrieben.
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Die vorliegende Erfindung betrifft
ferner das Vorsehen eines Verfahrens des Beförderns des Fluides aus einer
Quelle, die das Fluid als ein Flüssiggas bzw.
ein verflüssigtes
Gas speichert, zu zumindest einem Anwendungspunkt, wo das Fluid
in seiner Gasphase ist. Das Verfahren enthält das Befördern des Fluides aus einer
Quelle des Fluides in der Form von Flüssiggas bzw. verflüssigtem
Gas zu einem Stromregelventil. Die Strömungsgeschwindigkeit bzw. Strömungsrate
des verflüssigten
Gases bzw. Flüssiggases
aus der Quelle wird mit dem Stromregelventil geregelt, das verflüssigte Gas
bzw. Flüssiggas
strömt zumindest
teilweise durch das Ventil. Das Fluid wird von verflüssigtem
Gas bzw. Flüssiggas
in eine Gasphase stromabwärts
von zumindest einem Abschnitt des Stromregelventils umgewandelt.
Zumindest eine Eigenschaft der Gasphase wird überwacht und die Strömungsgeschwindigkeit
bzw. Strömungsrate
des verflüssigten
Gases bzw. Flüssiggases
wird in Reaktion auf zumindest eine Eigenschaft der Gasphase geregelt.
Die Energie, die benötigt
wird, um die Strömungsgeschwindigkeit
bzw. Strömungsrate
des verflüssigten
Gases bzw. Flüssiggases
aus der Quelle zu regeln, stammt von der Gasphase des Fluides ab.
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Andere Ziele und Merkmale werden
teilweise ersichtlich und teilweise nachstehend gezeigt.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine schematische Darstellung einer Vorrichtung des Standes der
Technik, die verwendet wird, um die Strömung des Fluides in einer Vorrichtung
zu regeln, wobei das Fluid von einer Flüssigphase in eine Gasphase
wechselt.
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2 ist
eine schematische Darstellung einer anderen Vorrichtung des Standes
der Technik, die verwendet wird, um eine derartige Fluidströmung zu
regeln.
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3 ist
eine schematische Darstellung von noch einer anderen Vorrichtung
des Standes der Technik, die verwendet wird, um eine derartige Fluidströmung zu
regeln.
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4 ist
eine schematische Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zum Regeln der Fluidströmung
von einer Quelle des verflüssigten
Gases bzw. Flüssiggases.
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Entsprechende Bezugszeichen bezeichnen entsprechende
Teile durch die verschiedenen Ansichten der Zeichnungen.
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Ausführliche
Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels
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4 stellt
die Vorrichtung zum Regeln der Strömung des Fluides aus einer
Quelle 11 dar, wo das Fluid in Flüssigphase als ein verflüssigtes
Gas gespeichert ist. Derartige Fluidi enthalten Kohlenwasserstoffe,
derart wie Propan, Butan, Erdgas usw. kryogene Gase, derart wie
Argon, Sauerstoff, Stickstoff, Helium, Wasserstoff, Kohlendioxid
usw. und haben spezielle Anwendung bei kryogenen Gashandhabungssystemen.
Die Quelle 11 ist in Strömungsverbindung mit stromabwertiger
Ausrüstung
verbunden, die im Allgemeinen als 15 bezeichnet wird, wobei
die Ausrüstung
vieler Formen einnehmen kann, derart wie Verfahrensausrüstung in
Betrieben und Laboren, Gasverteilungssysteme, z.B.: Krankenhausgassysteme
usw. In dem Fall der kryogenen Gase ist die Quelle 11 in
Strömungsverbindung
mit einem Einlaß 17 eines
Verdampfers bzw. Zerstäubers 19 über eine
Leitung 21 verbunden, welche als eine Einlaufleitung (relativ
zu dem Verdampfer bzw. Zerstäuber)
bezeichnet wird. Ein Verdampfer bzw. Zerstäuber ist grundlegend ein Wärmetauscher,
um eine Wärmeeingabe
an das Fluid vorzusehen, das da hindurch fließt, um die Umwandlung des Fluides
von der Flüssigphase
in die Gasphase zu unterstützen. Eine
Leitung 23 ist in Strömungsverbindung
mit einem Auslass 27 des Verdampfers 19 verbunden
und verbindet den Verdampfer mit der stromabwärtigen Ausrüstung. Die Leitung 23 ist
eine Auslauffördereinrichtung
(relativ zu dem Verdampfer). Der Verdampfer 19 ist betätigbar,
um zu helfen, die Ausdehnung des verflüssigten Gases von der Quelle 11 zu
bewirken und dadurch in eine Gasphase zu wechseln. Derartige Verdampfer
sind im Stand der Technik gut bekannt. Wenn das Fluid nicht kryonisch
ist oder es nicht wesentlich ist, dass das Fluid schnell in die
Gasphase umgewandelt werden muß,
kann auf die Verwendung eines separaten Verdampfers verzichtet werden.
Die Ausdehnung und das Erwärmen
des Fluides können
in der Leitung ausgeführt
werden.
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Ein Stromregelventil 31 ist
in Strömungsverbindung
in der Leitung 21 strömungsweise
zwischen dem Verdampfer 19 und der Quelle 11 verbunden, wodurch
das Fluid, das von der Quelle 11 zu dem Verdampfer 19 fließt, durch
das Ventil fließt.
Ein bevorzugtes Ventil ist ein gesteuert betätigtes Ventil, derart wie das
Do-All-Serienventil von Kaye & MacDonald.
Derartige Ventile sind für
die Regelung der Fluidströmungsgeschwindigkeit
bzw. Fluidströmungsrate
gut bekannt. Derartige Ventile können
sowohl zum Regeln der Strömung
als auch zum Bewirken einer Ausdehnung des verflüssigten Gases verwendet werden,
um den Phasenwechsel des Fluides von der Flüssigphase zu der Gasphase zu
ermöglichen.
Das Ventil 31 enthält
einen Einlass 33 und einen Auslass 35, wobei beide
mit der Einlaufleitung 21 verbunden sind. Das Ventilelement 37 wird
in dem Ventil montiert und ändert
wahlweise die Größe der Strömungsöffnung 39,
um die Menge des Fluides zu ändern,
das da hindurch strömen
kann. Das Ventilelement 37 ist bis zu einem Öffnungsgrad
durch eine Membran bzw. ein Diaphragma 45 vorgespannt.
Bevorzugt ist das Ventil ein Proportional-Regelventil, das ebenfalls vollständig geschlossen
werden kann, wenn der Druck der stromabwärtigen Seite oberhalb eines
vorherbestimmten Minimaldruckes ist. Alternativ kann das Ventil 37 ebenfalls
ein federvorgespanntes membran- bzw. diaphragmabetätigtes Ventil
sein. Die Vorspannung der Feder kann bei einem derartigen Ventil
variabel sein, wie dies bekannt ist. Das Ventil 31 wird
gesteuert geregelt. Die Membran bzw. das Diaphragma 45 und
die Abdeckung 46 bilden eine Kammer 47. Ein Einlass 49 stellt
einen Strömungsweg
zu der Kammer 47 zum Aufnehmen von unter Druck gesetztem
gesteuertem Fluid zur Verfügung,
das beim Verändern
der Position des Ventilelementes 37 unterstützen wird,
und folglich ist der Grad des Ventils 31 geöffnet oder
geschlossen. Wie dies gezeigt ist, wird eine Erhöhung des Druckes in der Kammer 47 das
Ventil weiter öffnen
und eine Verringerung des Druckes wird das Ventil weiter schließen, wobei
folglich die Regelung der Strömungsgeschwindigkeit
bzw. Strömungsrate
des Fluides durch das Ventil 31 ermöglicht wird.
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Das Ventil 31 wird durch
eine analoge Steuereinheit gesteuert, die im allgemeinen als 71 bezeichnet
wird. Die Steuereinheit ist von einem Typ, der die Energie, die
für die
Regelung der Strömungsgeschwindigkeit
bzw. Strömungsrate
des Ventils 31 und für
diese selbst benötigt
wird, aus dem Fluid ableitet, wobei keine zusätzliche Energiequelle, z.B. elektrischer Strom
oder ein Gerätegas
zum Betätigen,
erforderlich ist. Dies ermöglicht,
die geregelte Strömung
beizubehalten, ohne die Notwendigkeit für eine Energiequelle außerhalb
der Energie, die in dem unteren Druck gesetzten Fluid enthalten
ist.
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Die Energie, die benötigt wird,
um das Ventil 31 und die Steuereinheit 71 zu betätigen, wird
von dem Fluid abgeleitet. Dies wird durch das Verwenden von Differenzdrücken innerhalb
des Systems ausgeführt.
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Wie in 4 gezeigt
ist, enthält
die Steuereinheit eine Steuerventilbaugruppe 75 mit einer Drucköffnung 77,
die in Strömungsverbindung
mit der Leitung 23 verbunden ist, und zwar durch eine Leitung 79,
so das die federvorgespannte Membran bzw. das Diaphragma 85 dem
Druck in der Leitung 23 an einem Punkt stromabwärts des
Verdampfers ausgesetzt ist, wo das Fluid in der Gasphase ist, und
betriebsbereit ist, als ein Fluiddrucksensor für die Steuereinheit 71 zu
funktionieren. Ein derartiges Steuerventil ist als Modell 135 erhältlich,
das ebenfalls von Kaye & MacDonald
erhältlich
ist. Ein Ventilelement 87, welches in Kombination mit dem
Ventilsitz 88 ein Ventil ausbildet, ist durch die Membran
bzw. das Diaphragma 85, welches als der Drucksensor funktioniert,
ebenso gut wie die Feder 86 zwischen offener und geschlossener
Position bewegbar. Die Ventilbaugruppe 75 funktioniert
als ein Schmalband-Proportionalregler bzw. eine Schmalband-Proportionalsteuereinzeit,
um mehr oder weniger Gas von der Hochdruckleitung 89 in
die dazwischen liegende Druckleitung 99 einzuführen, und
zwar als Antwort auf ein Ändern
des Druckes an dem Druckanschluss 77. Eine Hochdruckleitung 89 ist
in Strömungsverbindung
mit einem Anschluss 91 der Ventilbaugruppe 75 verbunden,
und ist ebenfalls mit einer Quelle von Hochdruckfluid, derart wie
Gas, verbunden. Wie dies dargestellt ist, ist die Leitung 89 mit
einem Anschluss 93 an der stromaufwärtigen Seite des Ventils 31 verbunden
und enthält
einen Verdampfer 95, um das verflüssigte Gas für die Strömung zu
und durch die Ventilbaugruppe 75 in seine Gasphase umzuwandeln,
wie dies nachstehend beschrieben wird. Alternativ könnte das
Hochdruckgas der Quelle 11 durch eine direkte Verbindung
(gezeigt durch die gestrichelte Linie 96) zur Verfügung gestellt
werden. Wenn das Ventilelement 87 offen ist, kann Gas aus
der Leitung 89 durch die Ventilbaugruppe 75 und
aus einem Auslassanschluss 97 in eine Leitung 99 strömen, die
mit dem Anschluss 97 verbunden ist. Der Druck in der Leitung 99 ist
geringer als der Druck des Gases in der Leitung 89 für das Strömen des
Gases aus der Leitung 89 in die Leitung 99. Der
Druck in der Leitung 99 wird als ein Zwischendruck (niedriger
relativ zu dem Hochdruck in Leitung 89) bezeichnet.
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Die Leitung 99 verbindet
den Anschluss 97 mit der Leitung 23 bevorzugt
an der stromabwärtigen Seite
des Ventils 31 und stromauf des Verdampfers 19.
Eine Drosselöffnung 101 ist
in der Leitung 99 gelegen und stellt einen variablen Gegendruck
in der Leitung 99 zwischen der Drosselöffnung und dem Ventilanschluss 97 zur
Verfügung,
wobei dem Fluid in der Leitung 99 ermöglicht wird, daraus in die
Leitung 23 auszuströmen.
Alternativ könnte
die Leitung 99 in Strömungsverbindung
mit der Leitung 79 (gezeigt durch die gestrichelte Linie 102)
verbunden werden, um dem Fluid in der Leitung 99 zu ermöglichen,
auszuströmen.
Der Druck in diesem Abschnitt 99A der Leitung 99 ist
kleiner als der Druck in der Leitung 89 und größer als
der Druck an dem Anschluss 77, wenn eine Strömung da
hindurch vorhanden ist. Wenn keine Strömung in der Leitung 99 ist,
sind der Zwischendruck und der niedrige Druck an dem Anschluss 77 im
Wesentlichen gleich. Das Ändern
des Druckes in der Leitung 99 ändert den Druck in der Kammer 47, und
die Bewegung des Ventilelementes 37 zu steuern, und dadurch
die Strömung
des Fluides da hindurch zu regeln.
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Die Leitung 99 ist in Strömungsverbindung mit
der Kammer 47 über
eine Leitung 103 verbunden. Ein variables Nadelventil bzw.
Kegelventil 107 ist in der Leitung 103 gelegen,
um die Strömungsgeschwindigkeit
bzw. Strömungsrate
des Fluides aus der Leitung 99 in die Kammer 47 zu
regeln, um die Geschwindigkeit der Betätigung des Ventilelementes 37 zu
steuern.
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Mit einigen kryogenen Gasen bei einigen Verteilungssystemen
ist es wesentlich, ihre Temperaturen oberhalb eines bestimmten Minimums
beizubehalten, um die Beschädigung
der Leitungen und anderer Ausrüstung
zu vermeiden. Eine Einrichtung wird zur Verfügung gestellt, um zu verhindern,
dass die Temperatur der Gasphase zu kalt ist. Ein Temperatursensor 115 ist
in Strömungsverbindung
mit der Leitung 103 verbunden. Der Sensor 115 ist
ebenfalls mit der Leitung 23 verbunden und ist betriebsbereit, um
die Temperatur des Gases in der Leitung 23 zu fühlen. Ein
bevorzugter Sensor ist ein Kapillartypsensor, der eine Flüssigkeit
enthält,
deren Viskosität
mit dem Verringern der Temperatur erhöht wird. Ein derartiger Sensor
ist als Niedrigtemperaturventil des Modells 135 von Kaye & MacDonald erhältlich.
Wenn das Gas in der Leitung 23 kälter als eine vorherbestimmte
Temperatur ist, enthält
der Sensor 115 ein Ventil 116, das geöffnet wird
und Gas durch den Auslass 117 freigibt, um dadurch den
Druck in der Leitung 103 zu verringern, um das Ventilelement 37 zu schließen und
dadurch die Temperatur des Gases in der Leitung 23 zu verringern.
Es ist zu verstehen, dass der Sensor 115 die Temperatur
des Fluides in der Leitung 23 direkt fühlen kann, und zwar durch in Kontakt
sein damit oder indem er die Temperatur des Fluides indirekt fühlen kann,
z.B. durch Fühlen
der Temperatur der Leitung 23, welche auf die Fluidtemperatur
hinweisend ist.
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Um die vorstehend beschriebene Vorrichtung
besser zu verstehen, wird ihre Betätigung nachstehend beschrieben.
Wenn Gas für
die Ausrüstung 15 benötigt wird,
z.B. wenn das Gas nicht ausreichend von einer Primärquelle 121 erhältlich ist,
oder die Primärquelle
versagt, wird die Strömung
von verflüssigtem
Gas durch die Leitung 21 aus der Quelle 11 geleitet.
Dies kann einfach ausgeführt
werden, nachdem ein Druckstrom abwärts der Steuerventilbaugruppe 75 unterhalb
eines Minimumdruckes fällt, der
durch die Federkraft an einer Seite der Membran bzw. des Diaphragmas 85 vorbestimmt
ist. Der gefallene Druck in der Leitung 23 bewirkt eine
Verringerung des Druckes in dem Anschluss 77. Die Federkraft
wird den Gasdruck aus Anschluss 77 an der Membran bzw.
dem Diaphragma überwinden
und das Steuerventilelement 87 wird geöffnet. Dies hat eine Strömung von
Hochdruckgas aus der Leitung 89 zur Folge, das an dem Ventilelement 87 vorbeiströmt, und
zwar in die Zwischendruckleitung 99, wodurch der Zwischendruck
erhöht
wird. Dieser erhöhte
Druck wird in der Haube des Steuerventils 31 über die
Leitung 103 gefühlt.
Der erhöhte
Druck veranlaßt
das Ventilelement 37, sich weg von seinem Sitz zu bewegen
und eine Strömung
der Flüssigkeit
durch den Anschluss 39 zu starten. Das Fluid dehnt sich
aus und leitet die Phasenänderung
in seine Gasphase ein. Das Fluid strömt dann durch die Leitung 17 zu
dem Verdampfer 19, wo die Phasenänderung in Gas im Allgemeinen
vervollständigt
wird, und das Gas kann sich erwärmen,
wenn dies vor dem Strömen
zu seinem Verwendungspunkt, z.B. der Ausrüstung 15, notwendig
ist. Dieses Einströmen
des Gases wird den Druck in der Leitung 23 erhöhen. Wenn
der Druck stromabwärts
des Verdampfers zu hoch ansteigt (zu viel Gasströmung), wird der Druck in der Steuerventilbaugruppe 75 bei
dem Anschluss 77 erhöht
werden und die Federvorspannkraft außer Kraft setzen und das Ventil,
das durch das Ventilelement 87 und den Ventilsitz 88 ausgebildet
wird, völlig schließen. Weil
der Druck in der Leitung 99 infolge der abgeleiteten Strömung durch
die Drosselöffnung 101 fällt, wird
der Druck in der Kammer 47 ebenfalls fallen, was dem Ventilelement 37 ermöglicht,
sich weiter zu schließen
und dadurch die Fluidströmung durch
das Ventil 31 zu verringern. Durch das Absenken der Geschwindigkeit
bzw. der Rate, bei welcher das Fluid in die Leitung 23 eingeführt wird,
wird der Auslassdruck darin als ein Ergebnis fallen, und die Strömung wird
wieder im Gleichgewicht sein. Sollte der Druck in der Leitung 23 fallen,
was auf eine verringerte Gasströmung
hinweist, wird das Steuerventil dann geöffnet, wobei der Druck in der
Leitung 99 und folglich in der Kammer 47 ansteigt,
um dadurch das Ventilelement 37 weiter zu öffnen und
höhere
Fluidströmung
zur Verfügung
zu stellen, um das System wieder ins Gleichgewicht zu bringen.
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Sollte die Temperatur zu niedrig
werden, wie dies vorstehend beschrieben ist, wird das Gas in den Leitungen 99, 103 und
der Kammer 47 durch den Auslass 117 abgelassen
und dadurch die Betätigung des
Steuerventils 75 außer
Kraft gesetzt, um das Ventil 31 weiter oder vollständig zu
schließen,
bis die Temperatur genug erhöht
ist, um das Ventil bei dem Sensor 115 zu schließen, bei
welchem Punkt die normale Betätigung
wieder eingeleitet werden kann. Die Energie, die erforderlich ist,
um die Steuereinheit 71 und das Ventil 31 zu betätigen, wird
aus den Fluid, bevorzugt der Gasphase des Fluides, abgeleitet, wie dies
vorstehend beschrieben ist.
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Wenn Elemente der vorliegenden Erfindung oder
ihres bevorzugten Ausführungsbeispieles
oder ihrer bevorzugten Ausführungsbeispiele
eingeführt werden,
wird bei den Artikeln "ein", "eine", und "der", "die", "das" beabsichtigt, aussagen
zu wollen, das es ein oder mehrere der Elemente gibt. Die Begriffe "aufweisen", "enthalten" und "haben" sind beabsichtigt,
um eingeschlossen zu sein und bedeuten, dass es zusätzliche
Elemente geben kann, die anders als die verzeichneten Elemente sind.
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Angesichts des Vorstehenden wird
es gesehen werden, das die verschiedenen Ziele der Erfindung erreicht
werden und andere vorteilhafte Ergebnisse erzielt werden.
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Weil verschiedene Änderungen
bei dem vorstehenden Aufbau gemacht werden können, ohne von dem Schutzbereich
der Erfindung abzuweichen, ist es beabsichtigt, das alle Gegenstände, die
in der vorstehenden Beschreibung enthalten sind oder in den beigefügten Zeich nungen
gezeigt sind, als veranschaulichend und nicht in einem beschränkenden Sinn
interpretiert werden sollen.