DE903936C - Verfahren zum Komprimieren von tiefsiedenden verfluessigten Gasen - Google Patents

Description

• Verfahren zum Komprimieren von tiefsiedenden verflüssigten Gasen Beim Komprimieren von tiefsiedenden verflüssigten Gasen, wie beispielsweise flüssigem Sauerstoff, treten während der Füllung des Pumpenzylinders sowie während der Kompression Verdampfungsverluste auf, die an sich unvermeidlich sind, deren Umfang man jedoch auf ein Mindestmaß zu beschränken bestrebt ist. Dies ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn keine Möglichkeit besteht, die entstandenen Gase in einem besonderen Gasbehälter aufzufangen.
• Es ist zu diesem Zweck bereits bekannt, das aus einem unter Druck stehenden Stand- oder Transporttank der Pumpe zugeführte Flüssiggas zuvor, beispielsweise über ein Schwimmerventil zu entspannen und alsdann drucklos dem Pumpenzylinder zuzuleiten. Indessen treten auch hier an der Drosselstelle des Schwimmerventils sowie an den Laufflächen des Kolbens Gasverluste auf, die vielfach ein erhebliches Ausmaß annehmen. Es ist auch schon vorgeschlagen worden, den Pumpenzylinder innerhalb des Flüssiggastanks, zweckmäßig an dessen tiefster Stelle, anzuordnen, um auf diese Weise den Pumpvorgang in eine möglichst kühle Umgebung zu verlegen und so Verdampfungsverluste weitgehend auszuschalten; dem Vorteil geringerer Verdampfung stehen in diesem Fall jedoch wesentliche bauliche und betriebliche Nachteile gegenüber, die eine derartige Anordnung für die Praxis unzweckmäßig machen.
• Gemäß vorliegender Erfindung werden die Mängel und Unzulänglichkeiten der bekannten Verfahren und Einrichtungen zum Komprimieren von tiefsiedenden verflüssigten Gasen dadurch in überraschend einfacher und zuverlässiger Weise behoben, und es wird ein mit nur ganz geringen Verdampfungsverlusten verbundener Pumpvorgang dadurch ermöglicht, daß die im Bereich der Pumpe entstehenden Dämpfe durch Mischung mit überschüssigem, nicht siedendem Flüssiggas ganz oder teilweise rückkondensiert und zusammen mit diesem wieder in den Vorratsbehälter eingeleitet werden. Vorteilhaft wird dies in der Weise erreicht, daß dem Pumpenzylinder zu diesem Zweck eine das Fassungsvermögen des Kompressionsraumes übersteigende Flüssiggasmenge zugeleitet und der überschüssige Teil des Flüssiggases vor Beginn des eigentlichen Kompressionsvorganges durch den Kolben in eine zugleich die Dämpfe aufnehmende, in den Vorratsbehälter führende Leitung zurückgedrückt wird.
• Durch ein derartiges Verfahren wird es ermöglicht, die beim Verpumpen entstehenden Dämpfe mit nicht im Siedezustand befindlichem Flüssiggas, das nicht komprimiert, sondern dem Vorratsbehälter wieder zugeleitet wird, derart zu durchmischen, daß sie zum größten Teil, wenn nicht sogar völlig, wieder kondensiert werden. Verpumpt man beispielsweise flüssigen Sauerstoff, so genügen im Hinblick auf die kleine Verdampfungswärme dieses Gases nur geringe Temperaturunterschiede zwischen Dampf und Flüssigkeit, um die gewünschte Kondensationswirkung zu erreichen. Die Wiederverflüssigung eines großen Teiles der Abgase geschieht somit durch Mischkondensation in der Rücklaufleitung, die vom Pumpenzylinder zum Vorratsbehälter führt und in der das Dampf-Flüssigkeits-Gemisch bzw., nach erfolgter gänzlicher oder nahezu gänzlicher Rückkondensation der Dämpfe, die gesamte überschüssige Flüssiggasmenge mit den etwa noch vorhandenen geringen Dampfmengen dem Behälter wieder zugeleitet wird. Die Verdampfungsverluste können auf diese Weise in besonders engen und somit durchaus tragbaren Grenzen gehalten werden, so daß .die Rückkondensation sich auch in wirtschaftlicher Hinsicht vorteilhaft auswirkt.
• Zur Erreichung der angestrebten Durchmischung der entstehenden Dämpfe mit überschüssigem Flüssiggas wird zweckmäßig in der @i'eise vorgegangen, daß man die Länge der in den Pumpenzylinder einmündenden Eintrittsschlitze für das Flüssiggas über das zum Füllen des Kompressionsraumes erforderliche Maß hinaus vergrößert. Die Schlitzlängen werden dabei so bemessen, daß durch sie das Volumen der überschüssigen Flüssiggasmenge bestimmt wird, das so groß sein muß, daß die Rückkondensation der entstandenen Dämpfe bis zur thermodynamischen Grenze vonstatten geht. Diese überschüssige Flüssiggasmenge, die bei der Freigabe der Schlitze in den Zylinder gelangt, wird dann beim Beginn des Kompressionshubes zusammen mit den Dämpfen wieder aus dem Zylinder herausgedrückt, wobei die Dämpfe durch Mischkondensation rückverflüssigt werden. Die Schlitzlängen richten sich also nach der sogenannten überschüssigen Flüssiggasmenge.
• Um je nach den Erfordernissen des Einzelfalles mehr oder weniger überschüssiges Flüssiggas in den Zylinder leiten zu können, kann die Länge der Eintrittsschlitze veränderbar gemacht werden. In der Regel geschieht dies dadurch, daß die wirksame Schlitzlänge durch Veränderung des Kolbenhubes verkleinert oder vergrößert wird.
• Die überschüssige Flüssiggasmenge kann gegebenenfalls auch in der Weise in den Zylinder gebracht «erden, daß die Stirnfläche des Kolbens nicht, wie üblich, in dessen Totpunktlage zu Beginn des Kompressionshubes unmittelbar mit den Kanten der in diesem Fall normale Länge aufweisenden Eintrittsschlitze abschließt, sondern sich in dieser Stellung in einem gewissen Abstand von den Schlitzen befindet. Auch hier kann durch Veränderung des Kolbenhubes und damit durch Vergrößerung oder Verkleinerung des Abstandes der Kolbenstirnfläche von den Schlitzen die Menge des aufzunehmenden überschüssigen Flüssiggases je nach Bedarf geregelt werden.
• In beiden Fällen wird durch die geschilderten :Maßnahmen im Zylinder ein zusätzlicher Raum geschaffen, der über das Fassungsvermögen des eigentlichen Kompressionraumes hinaus das zur Rückkondensation der Dämpfe bestimmte überschüssige Flüssiggas aufnimmt. Dabei ist es im übrigen für die angestrebte Wirkung ohne Bedeutung, ob das Flüssiggas der Pumpe mit natürlichem Gefälle aus dem Vorratsbehälter zuläuft oder ob die Pumpe sich die erforderliche Flüssiggasmenge selbst ansaugt.
• Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht weiterhin darin, daß die Leistung der Pumpe vom Druck auf der Zulaufseite unabhängig ist. Die Pumpe ist infolgedessen in: der Lage, unter jedem beliebigen Zulaufdruck zu arbeiten. Dieser Umstand kann dazu benutzt werden, die Siedetemperatur der Flüssigkeit mit dem Druck während des Verpumpens zu erhöhen. Nach längerem Stehen im Vorratsbehälter hat nämlich das Flüssiggas stets Siedezustand, d. h. es erwärmt sich bis zu der Temperatur, die zugleich Siedetemperatur bei dem eingestellten Druck ist. Erhöht man nun während des Verpumpens durch an. sich bekannte Maßnahmen, beispielsweise mit Hilfe eines Druckzusatzverdampfers, den Druck, so ändert sich damit auch die Siedetemperatur und die Flüssigkeit befindet sich nicht mehr im Siedezustand. Bilden sich dann in der Pumpe Dämpfe, so kondensieren diese zum größten Teil wieder bei der Durchmischung mit der Flüssigkeit in der Rücklaufleitung, da gegenüber der kälteren Flüssigkeit stets ein Temperaturunterschied besteht.
• Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel einer für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bestimmten Pumpenanordnung in schematischer Darstellung.
• Das zu komprimierende verflüssigte Gas ist in dem gegen Wärmeleitung isolierten kugelförmigen Vorratsbehälter i untergebracht, der oberhalb der Arbeitsachse der Pumpe 2 aufgestellt ist, so daß das Flüssiggas am tiefsten Punkt des Behälters i abgenommen wird und über die Leitung 3 mit natürlichem Gefälle der Pumpe zuläuft. Der eigentliche Pumpenzylinder 4 ist von einem Mantelraum 3 umgeben, der dauernd mit Flüssigkeit angefüllt ist, so daß der Außenluft der unmittelbare Zutritt zum Pumpenzylinder,. verwehrt ist und auf diese Weise etwaige durch Wärmeeinstrahlung hervorgerufenen Verdampfungsverluste auf ein Mindestmaß beschränkt werden.
• Das Flüssiggas tritt durch die Schlitze 6 im Zylinder .4 in den Kompressionsraum 7 ein. Die Schlitze 6 sind dabei in ihrer Länge so bemessen, daß zwischen ihrer vorderen Begrenzung 8 und der Stirnfläche 9 des Kolbens io in dessen hinterer Totpunktlage ein verhältnismäßig großer Raum entsteht, der zur Aufnahme der sogenannten überschüssigen Flüssiggasmenge bestimmt ist. Bei der Vorwärtsbewegung des Kolbens io werden daher, bis zur Überdeckung der Schlitze 6, die im Zylinder entstandenen Dämpfe zusammen mit dem verdrängten überschüssigen, d. h. nicht in den Kompressionsraum 7 gelangenden Flüssiggas über die Rücklaufleitung i i in den Behälter i gedrückt und dabei infolge ihrer Durchmischung mit der kälteren Flüssigkeit zu einem erheblichen Teil rückkondensiert. Die Abgasverluste können auf diese Weise in außerordentlich kleinen Grenzen gehalten werden.
• Etwa noch verbleibende geringe Gasreste trennen sich im oberen Bereich des Behälters i von der Flüssigkeit und gelangen über das Abgasventil 12 ins Freie, während das Flüssiggas wieder verpumpt wird. Das Abgasventil 12 dient gleichzeitig in bekannter '%'eise zum Einstellen des im Behälter i herrschenden Druckes. Das durch die Pumpe komprimierte Flüssiggas wird über das federbelastete Druckventil 13 und die Hochdruckleitung 14 einem Verdampfer od. dgl. zugeführt.
• Die Erfindung läßt sich sinngemäß in der verschiedensten Weise verwirklichen und ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbespiel beschränkt. So sind Anordnung, Bauform und Arbeitsweise der Pumpe ebenso wie auch die Ausbildung und Formgebung des Vorratsbehälters durchaus beliebig und richten sich ausschließlich nach den jeweiligen Erfordernissen der Praxis. Wesentlich ist in allen Fällen nur, daß dem Pumpenzylinder mehr Flüssiggas zugeführt wird, als der Kompressionsraum aufzunehmen vermag, und daß diese überschüssige, nicht verpumpte Flüssigkeitsmenge sich mit den entstehenden Dämpfen mischt und das Gemisch zum Zweck der mindestens teilweisen Rückkondensation der Dämpfe dem Vorratsbehälter wieder zugeleitet wird.

Claims (1)

1. PATENTAI\SPRIJCHE: i. Verfahren zum Komprimieren von tiefsiedenden verflüssigten Gasen, dadurch gekennzeichnet, daß die im Bereich der Pumpe entstehenden Dämpfe durch Mischung mit überschüssigem, nicht siedendem Flüssiggas ganz oder teilweise rückkondensiert und zusammen mit diesem wieder in den Vorratsbehälter eingeleitet werden. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß dem Pumpenzylinder (q.) eine das Fassungsvermögen des Kompressionsraumes (7) übersteigende Flüssiggasmenge zugeleitet und der überschüssige Teil des Flüssiggases vor Beginn des eigentlichen Kompressionsvorganges durch den Kolben (9) in eine zugleich die Dämpfe aufnehmende, in den Vorratsbehälter (i) führende Leitung (ii) zurückgedrückt wird. 3. Flüssiggaspumpe zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der in den Pumpenzylinder (q.) mündenden Eintrittsschlitze (6) für das Flüssiggas über das zum Füllen des Kompressionsraumes (7) erforderliche Maß hinaus vergrößert ist. Flüssiggaspumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Schlitze (6) veränderbar ist. 5. Flüssiggaspumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die wirksame Schlitzlänge durch Verkleinerung oder Vergrößerung ,des Hubes des Kolbens (io) verändert wird. 6. Flüssiggaspumpe zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Stirnfläche des Kolbens in dessen Totpunktlage zu Beginn des Kompressionshubes in einem gegebenenfalls einstellbaren Abstand von den Eintrittsschlitzen für das Flüssiggas befindet. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 705 531, 612 7o9.