PL191693B1 - Sposób i urządzenie do zasilania użytkownika gazem oraz odzyskiwania gazu pozostającego u użytkownika - Google Patents

Abstract

1. Sposób zasilania uzytkownika gazem oraz odzyskiwa- nia gazu pozostajacego u uzytkownika, polegajacy na maga- zynowaniu gazu pod cisnieniem przynajmniej w jednym zbiorniku magazynowym oraz przesylaniu gazu w czasie zasilania z tego zbiornika magazynowego do uzytkownika, korzystnie za posrednictwem przetwornika cisnienia, a takze przesylaniu pozostajacego u uzytkownika gazu, korzystnie równiez za posrednictwem przetwornika cisnienia, do innego zbiornika magazynowego, znamienny tym, ze miedzy zbior- nikiem magazynowym, a zbiornikiem uzytkownika stosuje sie zespól kilku cisnieniowych zbiorników buforowych, tworza- cych kaskadowy uklad cisnienia, przy czym zasilanie uzyt- kownika rozpoczyna sie od polaczenia zbiornika wzglednie urzadzenia technologicznego uzytkownika ze zbiornikiem o najmniejszym cisnieniu, a nastepnie - po zamknieciu tego polaczenia - laczeniu go kolejno ze zbiornikami o wyzszym cisnieniu, az do uzyskania zadanego cisnienia gazu u uzyt- kownika, natomiast przy odzyskiwaniu gazu stosuje sie laczenie zbiornika wzglednie urzadzenia technologicznego uzytkownika z zespolem zbiorników buforowych w odwrotnej kolejnosci. PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób zasilania użytkownika gazem oraz odzyskiwania gazu pozostającego u użytkownika, polegający na magazynowaniu gazu pod ciśnieniem przynajmniej wjednym zbiorniku magazynowym oraz przesyłaniu gazu w czasie zasilania z tego zbiornika magazynowego do użytkownika, korzystnie za pośrednictwem przetwornika ciśnienia, a także przesyłaniu pozostającego u użytkownika gazu, korzystnie również za pośrednictwem przetwornika ciśnienia, do innego zbiornika magazynowego.

Przedmiotem wynalazku jest również urządzenie do zasilania użytkownika gazem oraz do odzyskiwania gazu pozostającego u użytkownika wyposażone przynajmniej w jeden zbiornik magazynowy, w którym magazynowany jest gaz pod ciśnieniem, oraz w przetwornik ciśnienia, za pośrednictwem, którego zbiornik magazynowy jest połączony układem przewodów zaopatrzonych w sterowane zawory z użytkownikiem oraz winny zbiornik magazynowy, przeznaczony do odzyskiwania gazu pozostającego u użytkownika i połączony z nim układem przewodów wyposażonych w sterowane zawory, za pośrednictwem innego przetwornika ciśnienia.

Z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych AP nr US 5 676 180 znane jest urządzenie do magazynowania i sprężania gazu w stacji napełniania gazem ziemnym zbiorników pojazdów, wyposażone w stalowe zbiorniki ciśnieniowe, w których wnętrzu umieszczone są elastyczne pęcherze z tworzywa sztucznego, przylegające do wewnętrznej powierzchni tych zbiorników, przy czym wnętrze tych pęcherzy jest napełniane gazem o niskim ciśnieniu. Między pęcherzami i wewnętrzną powierzchnią zbiorników znajduje się płyn hydrauliczny, który po uruchomieniu pompy zwiększa parcie na powierzchnię pęcherzy, powodując zmniejszenie ich objętości i sprężenie zawartego wnich gazu do żądanej wartości ciśnienia, umożliwiającego zasilanie zbiorników pojazdów. Urządzenie umożliwia zastąpienie drogich w eksploatacji sprężarek gazu ekonomiczniejszymi pompami hydraulicznymi. Zespół sterowania powoduje selektywne doprowadzanie gazu do zbiornika pojazdu z jednego lub z kilku zbiorników ciśnieniowych.

Z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych AP nr US 5 479 966 znany jest sposób szybkiego napełniania zbiornika pojazdu gazem ziemnym pod wysokim ciśnieniem ze zbiornika magazynowego, polegający na tym, że dzięki instalacji zasilającej wyposażonej w pompę, parownik i zbiornik pośredni, wymiennik ciepła i zespół dozujący ciśnienie doprowadzanego gazu nie przekracza nominalnego ciśnienia w zbiorniku pojazdu, a równocześnie końcowa temperatura gazu w zbiorniku pojazdu nie przekracza temperatury otoczenia. Uzyskuje się to przez adiabatyczne sprężanie gazu w zbiorniku pojazdu, przy czym wzrost temperatury jest automatycznie kompensowany dzięki zastosowaniu w instalacji zbiornika pośredniego i wymiennika ciepła.

Z francuskiego opisu patentowego nr FR 797 690 znany jest sposób i urządzenie do zasilania pojazdów określoną objętością ciekłego gazu zawierającego ponadto, wskutek wymiany ciepła, fazę gazową, wytworzoną podczas przepływu gazu do zbiornika użytkownika.

Urządzenie to jest wyposażone w zbiornik magazynowy o niskim ciśnieniu gazu, w usytuowane szeregowo albo równolegle zbiorniki pośrednie oraz w parownik, wytwarzający gaz o ciśnieniu żądanym przez użytkownika. Faza gazowa wytwarzająca się w zbiorniku połączonym z parownikiem jest zawracana ze zbiornika wstępnego i skrapla się wnim, zaś faza gazowa wytwarzająca się w parowniku jest zawracana do połączonego z nim zbiornika, w którym częściowo skrapla się, a częściowo odprowadzana jest do zbiornika wstępnego, w którym dopiero następuje skroplenie. Dzięki temu do użytkownika jest dostarczana faza ciekła o odpowiednio wysokim ciśnieniu, oddzielona od fazy gazowej.

Z publikacji międzynarodowego zgłoszenia PCT nr WO 88/01708 znany jest sposób i urządzenie do zasilania stanowiska technologicznego gazem dostarczanym ze zbiorników o stosunkowo niskim ciśnieniu. Urządzenie pełniące również funkcję reduktora ciśnienia gazu jest wyposażone w zbiornik magazynowy gazu o wysokim ciśnieniu, połączony ze stanowiskiem technologicznym za pośrednictwem instalacji gazowej wyposażonej w ejektor, którego przewód ssący łączy się wybiórczo, za pomocą odpowiednio sterowanych zaworów, ze zbiornikami o ciśnieniu równym lub niższym od ciśnienia użytkowego. Początkowo, gdy gaz jest doprowadzany bezpośrednio ze zbiornika magazynowego o wysokim ciśnieniu, otwiera się zawór łączący przewód ssący ejektora ze zbiornikiem o najniższym ciśnieniu i gaz z tego zbiornika jest zasysany przez ejektor, uzupełniając strumień gazu płynący do użytkownika ze zbiornika magazynowego. Po odpowiednim zmniejszeniu się ciśnienia w zbiorniku magazynowym, następuje odcięcie zbiornika o najniższym ciśnieniu i otwarcie zaworu

PL 191 693 B1 zbiornika o wyższym ciśnieniu, z którego kolejno zasysany jest gaz, uzupełniając strumień gazu pod wysokim ciśnieniem, płynący ze zbiornika magazynowego. Ta sama procedura jest kontynuowana dla następnych zbiorników o coraz niższym ciśnieniu. Celem urządzenia jest więc zasilanie gazem stanowiska technologicznego ze zbiorników o ciśnieniu niższym od ciśnienia użytkowego, bez potrzeby stosowania sprężarek gazu.

Zarówno sposób, jak i urządzenie do zasilania użytkownika gazem stosowane są w przemyśle do zasilania urządzeń do gorącego, izostatycznego wytłaczania oraz do urządzeń do wysokociśnieniowego oziębiania, zwłaszcza w procesach obróbki cieplnej metali.

W procesie znanego gorącego, izostatycznego wytłaczania stosowany jest gaz, najczęściej argon względnie azot pod ciśnieniem. w urządzeniu do wytłaczania wysokie ciśnienie gazu uzyskuje się w następujący sposób. Gaz magazynowany w stanie ciekłym w zbiorku pod ciśnieniem wynoszącym około 1,8x10⁴ Pa odparowuje się w wysokociśnieniowym parowniku i przesyła do zbiornika magazynowego. w zależności od wymaganego ciśnienia i żądanej temperatury gazu w urządzeniu, przesyła się z parownika gaz w stanie gazowym pod ciśnieniem do 300x10⁵ Pa do urządzenia do gorącego, izostatycznego wytłaczania, przy czym w przypadku, gdy ciśnienie gazu w urządzeniu do wytłaczania jest zbyt niskie, dodatkowo doprowadzany jest w odpowiedniej ilości gaz pod ciśnieniem ze zbiornika buforowego za pośrednictwem przetwornika ciśnienia. Następnie w piecu zintegrowanym z urządzeniem wytłaczającym gaz jest ogrzewany do wysokiej temperatury, na przykład 1000°C, wskutek czego jego ciśnienie wzrasta do wartości około 1000x10⁵ Pa. Jeżeli podczas postoju urządzenia wytłaczającego dojdzie do obniżenia ciśnienia gazu, to może on zostać dodatkowo doprowadzony za pośrednictwem przetwornika ciśnienia.

Po zakończeniu procesu technologicznego przez urządzenie wytłaczające, następuje odciążenie ciśnienia i odprowadzenie nadmiaru gazu do zbiornika buforowego, aż do wyrównania ciśnienia, przy czym pozostała w urządzeniu wytłaczającym reszta gazu zostaje za pośrednictwem przetwornika ciśnienia odprowadzona do atmosfery.

Przed powtórnym rozpoczęciem procesu technologicznego winna zostać doprowadzona do urządzenia wytłaczającego ilość gazu równa ilości gazu odprowadzonego do atmosfery pod ciśnieniem w przybliżeniu równym ciśnieniu w zbiorniku buforowym.

Innym przykładem zasilania gazem użytkownika są procesy wysokociśnieniowego oziębiania. w procesach tych materiały wyżarzone względnie ogrzane, zwłaszcza stal, oziębia się szybko za pomocą sprężonego gazu, powodując ich zahartowanie, a następnie, w kolejnym etapie obróbki cieplnej, poddaje się je ulepszaniu cieplnemu względnie odpuszczaniu. W tym celu zasila się gazem ze zbiornika magazynowego zbiornik ciśnieniowy użytkownika, aż do uzyskania ciśnienia roboczego, zaś po zakończeniu procesu resztę gazu zawartego w zbiorniku ciśnieniowym użytkownika rozpręża się przez połączenie go z atmosferą.

W obydwu omówionych wyżej przypadkach zastosowań zasilania gazem występują niedogodności polegające na tym, że energia zgromadzona w sprężonym gazie nie zostaje w dostatecznym stopniu wykorzystana względnie nie zostaje odzyskana, powodując znaczne straty gazu.

Celem wynalazku jest opracowanie takiego sposobu zasilania gazem, który wyeliminuje niedogodności znanych dotychczas sposobów zasilania, umożliwiając maksymalne zmniejszenie zużycia gazu i dostarczanej wraz z nim energii.

Cel ten zrealizowano w sposobie zasilania użytkownika gazem oraz odzyskiwania gazu pozostającego u użytkownika, który charakteryzuje się tym, że między zbiornikiem magazynowym a zbiornikiem użytkownika stosuje się zespół kilku ciśnieniowych zbiorników buforowych, tworzących kaskadowy układ ciśnienia, przy czym zasilanie użytkownika rozpoczyna się od połączenia zbiornika względnie urządzenia technologicznego użytkownika ze zbiornikiem o najmniejszym ciśnieniu, a następnie -po zamknięciu tego połączenia - łączeniu go kolejno ze zbiornikami o wyższym ciśnieniu, aż do uzyskania żądanego ciśnienia gazu u użytkownika, natomiast przy odzyskiwaniu gazu stosuje się łączenie zbiornika względnie urządzenia technologicznego użytkownika z zespołem zbiorników buforowych w odwrotnej kolejności.

Do przepływu gazu między zespołem zbiorników buforowych, a użytkownikiem stosuje się różnicę ciśnień oraz ewentualnie różnicę temperatur między łączonymi zbiornikami.

Jako gaz stosuje się gaz obojętny, zwłaszcza argon, hel oraz ewentualnie azot, względnie mieszaninę gazów obojętnych, albo też gaz reaktywny, zwłaszcza wodór oraz ewentualnie dwutlenek węgla, względnie mieszaninę gazów reaktywnych.

PL 191 693B1

Zbiorniki buforowe, przynajmniej podczas ich pierwszego napełniania, napełnia się z dodatkowego zbiornika, zawierającego gaz w stanie ciekłym.

Sposób zasilania gazem użytkownika oraz odzyskiwania gazu pozostającego u użytkownika, według wynalazku, jest szczególnie przystosowany do zasilania urządzeń do technologii gorącego, izostatycznego wytłaczania względnie urządzeń do wysokociśnieniowego oziębiania gazowego, zwłaszcza w procesach obróbki cieplnej metali.

Celem wynalazku jest również opracowanie urządzenia do zasilania użytkownika gazem oraz do odzyskiwania gazu pozostającego u użytkownika, które zapewni bezawaryjne zasilanie urządzeń technologicznych użytkownika, a równocześnie wyeliminuje niedogodności znanych dotychczas urządzeń tego rodzaju.

Cel ten zrealizowano w urządzeniu do zasilania użytkownika gazem oraz odzyskiwania pozostającego u użytkownika gazu, które charakteryzuje się tym, że zbiornik magazynowy, zawierający gaz pod ciśnieniem, jest połączony z użytkownikiem za pośrednictwem zespołu zbiorników buforowych, tworzących kaskadowy układ ciśnienia, które spełniają równocześnie rolę zbiorników gazu odzyskiwanego od użytkownika, przy czym zbiorniki buforowe, tworzące kaskadowy układ ciśnienia, mają różną pojemność.

₅

Zbiorniki te stanowią zbiorniki ciśnieniowe o ciśnieniu roboczym wynoszącym od 40x10⁵ Pa do 300x10⁵ Pa, przy czym każdy z nich jest zaopatrzony w przewód wylotowy, wyposażony w zawór odcinający, w zawór zwrotny, w zawór bezpieczeństwa oraz w czujnik ciśnienia.

Ponadto urządzenie jest wyposażone przynajmniej w jeden dodatkowy zbiornik, napełniony gazem w stanie ciekłym i służący do pierwszego napełniania zbiorników buforowych.

Zespół zbiorników buforowych, tworzących kaskadowy układ ciśnienia, jest ponadto wyposażony we włączoną w przewodzie łączącym ten zespół z użytkownikiem sprężarkę, połączoną wybiórczo z poszczególnymi zbiornikami buforowymi.

Urządzenie według wynalazku jest ponadto wyposażone w komputer do nadzorowania, sterowania oraz ewentualnie optymalizowania procesu zasilania gazem użytkownika, oraz odzyskiwania gazu pozostającego u użytkownika.

Badania eksploatacyjne urządzenia według wynalazku wykazały, że zapewnia ono bezawaryjne, ciągłe zasilanie w gaz zbiornika względnie urządzeń technologicznych użytkownika, zapewniając ponad dziewięćdziesięcioprocentową oszczędność gazu i energii w porównaniu do znanych dotychczas sposobów i urządzeń do ich stosowania.

Urządzenie do zasilania gazem użytkownika oraz odzyskiwania gazu pozostającego u użytkownika, według wynalazku, jest uwidocznione w przykładowym rozwiązaniu konstrukcyjnym na rysunku przedstawiającym schemat tego urządzenia.

Urządzenie przedstawione na rysunku składa się ze zbiornika magazynowego 7, połączonego przewodem -za pośrednictwem sprężarki 14 -z wysokociśnieniowym parownikiem 8, zaopatrzonym w czujnik 13 ciśnienia. Przewód wylotowy wysokociśnieniowego parownika 8 jest połączony, za pomocą układu równoległych przewodów, z których każdy jest zaopatrzony w zawór odcinający 11, zawór zwrotny 10 oraz zawór bezpieczeństwa 12, z zespołem 6 zbiorników buforowych 1, 2, 3, 4, 5, tworzących kaskadowy układ ciśnienia, po czym przedłużenie tego przewodu jest doprowadzone, za pośrednictwem rozgałęzionego, równoległego układu przewodów 15 ze zbiornikiem względnie bezpośrednio z urządzeniem technologicznym użytkownika 9. W dwa przewody równoległego układu przewodów 15 włączona jest sprężarka 14, przy czym przewody te po obydwu stronach włączonej sprężarki 14 są zaopatrzone w zawory odcinające 11.

Każdy ze zbiorników buforowych 1, 2, 3, 4, 5 zespołu 6 może mieć różną pojemność względnie, w zależności od potrzeb, składać się z układu kilku szeregowo połączonych zbiorników stanowiących sekcję instalacji, przy czym zbiornik 1ma najmniejsze ciśnienie robocze, zaś zbiornik 5 - największe. Ciśnienie robocze w poszczególnych zbiornikach buforowych 1, 2, 3, 4, 5 zespołu 6 winno być następujące:

zbiornik 1 -od 10x10⁵ Pa do 50x10⁵ Pa, zbiornik 2 -od 10x10⁵ Pa do 100x10⁵ Pa, zbiornik 3 -od 10x10⁵ Pa do 200x10⁵ Pa, zbiornik 4 -od 10x10⁵ Pa do 250x10⁵ Pa, zbiornik 5 -od 10x10⁵ Pa do 300x10⁵ Pa.

PL 191 693 B1

Urządzenie według wynalazku jest ponadto korzystnie wyposażone przynajmniej w jeden dodatkowy zbiornik (nieuwidoczniony na rysunku), napełniony gazem w stanie ciekłym i służący do pierwszego napełniania zbiorników buforowych 1, 2, 3, 4, 5 zespołu 6.

Przebieg zasilania użytkownika gazem polega na tym, że najpierw łączy się ze zbiornikiem lub urządzeniem technologicznym użytkownika zbiornik buforowy 1, aż do uzyskania mierzonego czujnikiem spadku ciśnienia do wartości pierwszego progu. Czujnik sprzężony zaworem odcinającym 11, powoduje wówczas zamknięcie zbiornika buforowego 1 i otwarcie zbiornika buforowego 2, z którego kontynuuje zasilanie, aż do osiągnięcia mierzonego przez czujnik 13 tego zbiornika - drugiego progu ciśnienia. Sygnał czujnika powoduje wówczas zamknięcie zbiornika buforowego 2 i otwarcie następnego zbiornika buforowego 3. Postępowanie to jest powtarzane aż do uzyskania żądanego ciśnienia roboczego gazu w zbiorniku względnie w urządzeniu technologicznym użytkownika.

Podczas opróżnienia zbiornika użytkownika, po zakończeniu operacji technologicznej, z resztek pozostałego gazu, czynności otwierania i zamykania poszczególnych zbiorników buforowych 5 do 1 dokonywane są w odwrotnej kolejności, to znaczy najpierw dokonywany jest odpływ gazu ze zbiornika względnie z urządzenia technologicznego użytkownika do zbiornika buforowego 5, o najwyższym ciśnieniu roboczym gazu, a następnie kolejno do zbiorników: 4, 3, 2, 1, o odpowiednio niższym ciśnieniu roboczym. Jednakże po rozprężeniu gazu z pierwszej sekcji może nastąpić również odpływ reszty gazu do atmosfery albo też reszta ta, po poddaniu jej oczyszczeniu i filtrowaniu, może być użyta, w przypadku, gdy gazem tym jest na przykład wodór, do spalania w instalacji grzewczej.

Przed nowym cyklem napełniania i opróżniania ciśnienie w zbiornikach buforowych 1do 5 doprowadzone zostaje za pomocą sprężarki 14, włączonej w równoległy układ przewodów 15, do wartości ciśnienia początkowego. Ilość gazu potrzebna do napełnienia zbiorników buforowych zespołu 6 jest znacznie mniejsza od ilości gazu, którą trzeba doprowadzić w instalacjach znanych ze stanu techniki. Przy zastosowaniu sposobu zasilania użytkownika gazem i odzyskiwania gazu pozostającego u użytkownika, według wynalazku, można zaoszczędzić do 90% gazu i 90% energii potrzebnej do jego sprężania.

Do zasilania użytkownika gazem stosuje się, w zależności od stosowanego przez użytkownika procesu technologicznego, albo gaz obojętny, zwłaszcza argon, hel lub azot, względnie mieszaninę tych gazów, albo też gaz reaktywny, zwłaszcza wodór, oraz ewentualnie dwutlenek węgla względnie mieszaninę tych gazów.

Źródłem energii powodującej przepływ gazu w urządzeniu zasilającym według wynalazku jest różnica stanu fizycznego gazu, zwłaszcza zaś różnica ciśnień i różnica temperatury gazu zawartego w zbiornikach buforowych oraz w zbiorniku względnie w urządzeniu technologicznym użytkownika.

Zastosowanie w urządzeniu według wynalazku sprężarki 14 umożliwia przekazywanie energii sprężonego gazu do zbiornika buforowego bez konieczności mieszania go z gazem zawartym już wtym zbiorniku. Jeżeli gaz zużyty nie jest wtórnie stosowany w procesie technologicznym, to ciśnienie gazu pozostającego u użytkownika może być wykorzystane przy użyciu sprężarki do wstępnego sprężania w zbiorniku buforowym za pomocą balonu umieszczonego wtym zbiorniku, względnie też za pomocą odpowiedniej przekładni pneumatycznej.

Pierwsze napełnienie zbiorników buforowych, przed rozpoczęciem zasilania gazem użytkownika, następuje za pomocą nieuwidocznionego na rysunku dodatkowego zbiornika, zawierającego gaz w postaci ciekłej.

Urządzenie według wynalazku jest ponadto korzystnie wyposażone w komputer służący do sterowania, nadzorowania oraz ewentualnie optymalizowania przebiegu procesu zasilania gazem użytkownika.

W innym rozwiązaniu konstrukcyjnym urządzenia według wynalazku jako zbiorniki buforowe mogą mieć również zastosowanie zespoły butli gazowych, oraz zbiornik magazynowy gazu płynnego, wtym przypadku zarówno butle, jak i zbiorniki muszą być dostosowane do wyższych ciśnień, na przykład 400x10⁵ Pa.

Przykład 1

Urządzenie do izostatycznego wytłaczania przy użyciu gazu zasilane jest za pomocą urządzenia przedstawionego na rysunku. Ciśnienie robocze w poszczególnych zbiornikach buforowych 1do 5 zespołu 6 ma następujące wartości maksymalne:

zbiornik 1 - 50x10⁵ Pa, zbiornik 4 - 250x10⁵ Pa, zbiornik 2 - 100x10⁵ Pa, zbiornik 5 - 300x10⁵ Pa.

zbiornik 3 - 200x10⁵ Pa,

PL 191 693B1

Zasilanie gazem odbywa się w sposób następujący: Najpierw pobiera się gaz ze zbiornika buforowego 1, wnioskując na podstawie wskazań czujników 13, kiedy winien zostać pobrany gaz ze zbiornika buforowego 2, przy czym wartość ciśnienia, przy którym ma nastąpić przełączenie zbiorników określa się w dowolny sposób. Następnie zostają analogicznie włączone zbiorniki buforowe 3, 4 i 5.

Dzięki takiemu sposobowi zasilanie gazem urządzenia wytłaczającego następuje, praktycznie bez użycia energii zewnętrznej, przy stałej objętości gazu w zbiornikach buforowych i przy tej samej wartości ciśnień roboczych, przy czym do urządzenia można doprowadzać większą ilość gazu niż za pomocą instalacji znanych ze stanu techniki. Doprowadzenie dodatkowej ilości gazu, przy użyciu nie pokazanych na rysunku przetworników ciśnienia, przeważnie nie jest jednak konieczne, chociaż jest ono korzystne, zwłaszcza w przypadku braku szczelności urządzenia wytłaczającego.

Podczas opróżniania urządzenia wytłaczającego, po zakończonym procesie technologicznym, z resztek pozostającego gazu wykorzystuje się różnicę temperatur w urządzeniu i w zbiornikach, napełniając najpierw ostatni zbiornik buforowy 5, aż do uzyskania maksymalnego ciśnienia, a następnie napełnia się kolejne zbiorniki buforowe 4 do 1, aż do wyrównania ciśnienia z ciśnieniem panującym wewnątrz urządzenia. Dzięki temu zbiorniki mogą być wciąż napełniane tylko gazem pozostającym w urządzeniu wytłaczającym, a nie za pomocą przetwornika ciśnienia. Ilość gazu utracona w czasie cyklu produkcyjnego zostaje zrekompensowana ilością gazu doprowadzanego z butli z gazem ciekłym o ciśnieniu wynoszącym przykładowo 36x10⁵ Pa - do pierwszego zbiornika buforowego 1 przez połączenie tej butli ze zbiornikiem 1, aż do wyrównania ciśnienia. Po pierwszym napełnieniu nie jest zwykle konieczne doprowadzenie do wszystkich zbiorników buforowych gazu z butli lub z przetwornika ciśnienia w celu podwyższenia ciśnienia w tych zbiornikach.

Przykład 2

W urządzeniu do obróbki cieplnej stali, zamiast stosowanej powszechnie kąpieli olejowej, oziębia się wsad rozżarzony do temperatury wyżarzania za pomocą wysokociśnieniowego urządzenia gazowego, znanego pod nazwą „zimnej komory”. Wsad przemieszcza się przy tym bezpośrednio z pieca do zimnej komory, którą następnie zamyka się i napełnia gazem pod ciśnieniem, na przykład wodorem, helem, azotem lub dwutlenkiem węgla, którego ciśnienie wynosi około 20x10⁵ Pa.W znanej obecnie technologii urządzenie jest zasilane z jednego zbiornika magazynowego przy odpowiedniej różnicy ciśnienia, przy czym wcelu odzyskania gazu jest on odprowadzany po zakończeniu cyklu technologicznego do drugiego zbiornika magazynowego, a następnie sprężany za pomocą sprężarki do pierwszego zbiornika magazynowego. Pozostałość gazu w zimnej komorze stanowi stratę i jest odprowadzana do atmosfery.

W rozwiązaniu według wynalazku zasilający użytkownika zbiornik magazynowy zostaje zastąpiony przez kilka, na przykład przynajmniej dwa zbiorniki buforowe, przy czym pierwszy z nich ma ciśnienie robocze 20x10⁵ Pa, a drugi ciśnienie 35x10⁵ Pa. Zasilanie gazem zimnej komory następuje dwustopniowo, naprzód z pierwszego, a następnie z drugiego zbiornika buforowego, i jest sterowane za pomocą komputera, aż do osiągnięcia ciśnienia eksploatacyjnego. Ponieważ wtym przypadku, odmiennie niż w przykładzie 1, nie występuje różnica temperatury między zbiornikiem gazu u użytkownika i zbiornikiem buforowym, możliwe jest jednostopniowe opróżnianie zimnej komory do pierwszego zbiornika buforowego, eliminując konieczność instalowania oddzielnego zbiornika po stronie jej opróżniania. Utrata pewnej ilości gazu i spowodowana tym strata ciśnienia są wtym przypadku skompensowane dopływem gazu z butli wysokociśnieniowej bezpośrednio do drugiego zbiornika buforowego.

W przypadku szczególnie drogich gazów, na przykład helu, okazało się korzystne stałe przepompowywanie gazu z pierwszego zbiornika buforowego do drugiego za pomocą sprężarki pracującej w sposób ciągły. Rozwiązanie to wymaga, co prawda dodatkowej energii dla napędu sprężarki, ale umożliwia oszczędność gazu i stanowi w przypadku drogich gazów korzystne ekonomicznie uzupełnienie procesu technologicznego.

Claims (12)

1. Sposób zasilania użytkownika gazem oraz odzyskiwania gazu pozostającego u użytkownika, polegający na magazynowaniu gazu pod ciśnieniem przynajmniej w jednym zbiorniku magazynowym oraz przesyłaniu gazu w czasie zasilania z tego zbiornika magazynowego do użytkownika, korzystnie za pośrednictwem przetwornika ciśnienia, a także przesyłaniu pozostającego u użytkownika gazu, korzystnie również za pośrednictwem przetwornika ciśnienia, do innego zbiornika magazynowego, znamienny tym, że między zbiornikiem magazynowym, a zbiornikiem użytkownika stosuje się zespół kilku ciśnieniowych zbiorników buforowych, tworzących kaskadowy układ ciśnienia, przy czym zasilanie użytkownika rozpoczyna się od połączenia zbiornika względnie urządzenia technologicznego użytkownika ze zbiornikiem o najmniejszym ciśnieniu, a następnie - po zamknięciu tego połączenia łączeniu go kolejno ze zbiornikami o wyższym ciśnieniu, aż do uzyskania żądanego ciśnienia gazu u użytkownika, natomiast przy odzyskiwaniu gazu stosuje się łączenie zbiornika względnie urządzenia technologicznego użytkownika z zespołem zbiorników buforowych w odwrotnej kolejności.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że do przepływu gazu ze zbiorników buforowych do zbiornika względnie urządzenia technologicznego użytkownika stosuje się różnicę ciśnień oraz ewentualnie różnicę temperatur między łączonymi zbiornikami.

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako gaz stosuje się gaz obojętny, zwłaszcza argon, hel oraz ewentualnie azot, względnie mieszaninę gazów obojętnych, albo też gaz reaktywny, zwłaszcza wodór oraz ewentualnie dwutlenek węgla, względnie mieszaninę gazów reaktywnych.

4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że zbiorniki buforowe, przynajmniej podczas ich pierwszego napełniania, napełnia się z dodatkowego zbiornika, zawierającego gaz w stanie ciekłym.

5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jest przystosowany do zasilania urządzeń do technologii gorącego, izostatycznego wytłaczania względnie urządzeń do wysokociśnieniowego oziębiania gazowego, zwłaszcza w procesach obróbki cieplnej metali.

6. Urządzenie do zasilania użytkownika gazem oraz do odzyskiwania gazu pozostającego u użytkownika wyposażone przynajmniej w jeden zbiornik magazynowy, w którym magazynowany jest gaz pod ciśnieniem, połączonego z wysokociśnieniowym parownikiem, oraz w przetwornik ciśnienia, za pośrednictwem którego zbiornik magazynowy jest połączony układem przewodów zaopatrzonych w sterowane zawory z użytkownikiem oraz w inny zbiornik magazynowy, przeznaczony do odzyskiwania gazu pozostającego u użytkownika i połączony z nim układem przewodów wyposażonych w sterowane zawory, za pośrednictwem innego przetwornika ciśnienia, znamienne tym, że zbiornik magazynowy (7), zawierający gaz pod ciśnieniem, jest połączony z użytkownikiem za pośrednictwem zespołu (6) zbiorników buforowych, tworzących kaskadowy układ ciśnienia, które spełniają równocześnie rolę zbiorników gazu odzyskiwanego od użytkownika.

7. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że zbiorniki buforowe (1, 2, 3, 4, 5), tworzące kaskadowy układ ciśnienia, mają różną pojemność.

8. Urządzenie według zastrz. 7, znamienne tym, że zbiorniki buforowe (1, 2, 3, 4, 5), tworzące kaskadowy układ ciśnienia, stanowią zbiorniki ciśnieniowe o ciśnieniu roboczym wynoszącym od 40x10⁵ Pado 300x10⁵ Pa.

9. Urządzenie według zastrz. 6 albo 7, albo 8, znamienne tym, że każdy ze zbiorników buforowych (1, 2, 3, 4, 5) zespołu (6) jest zaopatrzony w przewód wylotowy, wyposażony w zawór odcinający (11), w zawór zwrotny (10), w zawór bezpieczeństwa (12) oraz w czujnik ciśnienia (13).

10. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że jest wyposażone przynajmniej w jeden dodatkowy zbiornik, napełniony gazem w stanie ciekłym i służący do pierwszego napełniania zbiorników buforowych (1, 2, 3, 4, 5).

11. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że zespół (6) zbiorników buforowych (1, 2, 3, 4, 5), tworzących kaskadowy układ ciśnienia, jest wyposażony we włączoną w przewodzie łączącym ten zespół (6) z użytkownikiem (9) sprężarkę (14), połączoną wybiórczo z poszczególnymi zbiornikami buforowymi (1, 2, 3, 4, 5).

12. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że jest wyposażone w komputer do nadzorowania, sterowania oraz ewentualnie optymalizowania procesu zasilania gazem użytkownika, oraz odzyskiwania gazu pozostającego u użytkownika.