DE102021112339A1 - Process, inerting device and inert gas box for producing an inert gas atmosphere - Google Patents

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Abstract

Ein Verfahren zur Herstellung einer Inertgasatmosphäre in einer Inertgasbox 100 umfasst die Schritte Bereitstellung der Inertgasbox 100, die mit einem Gas gefüllt ist, das durch ein Inertgas ersetzt werden soll, und Zufuhr des Inertgases in die Inertgasbox 100, bis das zu ersetzende Gas aus der Inertgasbox 100 entfernt und die Inertgasbox 100 mit dem Inertgas gefüllt ist, wobei die Zufuhr des Inertgases mit einem derart hohen, über eine Querschnittsfläche der Inertgasbox 100 verteilten Volumenstrom erfolgt, dass eine gerichtete Verdrängungsströmung 1 des Inertgases erzeugt wird, die das zu ersetzende Gas aus der Inertgasbox 100 verdrängt. Es werden auch eine Inertisierungsvorrichtung 200, die zur Herstellung einer Inertgasatmosphäre in einer Inertgasbox 100 konfiguriert ist, und eine mit der Inertisierungsvorrichtung 200 ausgestattete Inertgasbox beschrieben.A method for creating an inert gas atmosphere in an inert gas box 100 comprises the steps of providing the inert gas box 100 filled with a gas to be replaced with an inert gas, and supplying the inert gas into the inert gas box 100 until the gas to be replaced is discharged from the inert gas box 100 is removed and the inert gas box 100 is filled with the inert gas, the inert gas being supplied with such a high volume flow distributed over a cross-sectional area of the inert gas box 100 that a directed displacement flow 1 of the inert gas is generated, which forces the gas to be replaced out of the inert gas box 100 displaced. An inerting device 200 configured to create an inert gas atmosphere in an inert gas box 100 and an inert gas box equipped with the inerting device 200 are also described.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Inertgasatmosphäre in einer Inertgasbox, wie z. B. einer Laminarflowbox oder einer Reingaseinhausung. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Inertisierungsvorrichtung zur Herstellung einer Inertgasatmosphäre in einer Inertgasbox (Inertisierung) und eine Inertgasbox, die mit der Inertisierungsvorrichtung ausgestattet ist. Anwendungen der Erfindung sind in der Verfahrenstechnik und/oder Produktionstechnik unter Verwendung von Inertgas gegeben.The invention relates to a method for producing an inert gas atmosphere in an inert gas box, such as. B. a laminar flow box or a clean gas housing. Furthermore, the invention relates to an inerting device for producing an inert gas atmosphere in an inert gas box (inerting) and an inert gas box that is equipped with the inerting device. The invention is used in process engineering and/or production engineering using inert gas.

Die Verwendung von Inertgasboxen zur Schaffung einer lokalen Atmosphäre eines Inertgases (inertes Arbeitsgas) ist allgemein bekannt. Das Inertgas ist für bestimmte Anwendungen oder Prozesse erforderlich, um die Verarbeitungsgüter vor schädlichen Einflüssen z. B. von Sauerstoff oder Wasserdampf, zu schützen. Nach der Montage, einer Wartung oder einem anderweitigen Zugriff auf eine Inertgasbox ist diese zunächst mit einem nicht-inerten Gas, wie z. B. Umgebungsluft gefüllt. Vor der Inbetriebnahme der Inertgasbox muss dieses vorhandene Gas durch das gewünschte Inertgas ersetzt werden. Hierzu ist aus der Praxis bekannt, vor der Inbetriebnahme die Inertgasbox mit dem Inertgas (Arbeits- oder Spülgas, typischerweise Stickstoff oder Argon) zu spülen. Die Spülung wirkt als Verdünnungsprozess, bei dem fortlaufend die Konzentration des anfänglich vorhandenen, nicht-inerten Gases reduziert und die Konzentration des Inertgases erhöht wird. Dabei wird das Inertgas auf einer Seite in die Inertgasbox eingeströmt und Gas aus der Inertgasbox an einer möglichst weit entfernten Position wieder in eine Abgasleitung entlassen. Diese Spülung wird über eine derart lange Zeit mit einem möglichst hohen Volumenstrom durchgeführt, bis die Konzentration der Restgasverunreinigung im Inertgas ausreichend reduziert ist, um die gewünschten Prozesse, welche Inertgas benötigen, ablaufen zu lassen oder die Atmosphäre in der Inertgasbox mit weiteren Mitteln, wie z.B. Gasreinigungssystemen, weiter zu reinigen.The use of inert gas boxes to create a local atmosphere of an inert gas (inert working gas) is well known. The inert gas is required for certain applications or processes in order to protect the processed goods from harmful influences, e.g. B. from oxygen or water vapor to protect. After assembly, maintenance or any other access to an inert gas box, this is initially filled with a non-inert gas, such as e.g. B. filled with ambient air. Before the inert gas box is put into operation, this existing gas must be replaced with the desired inert gas. For this purpose, it is known from practice to flush the inert gas box with the inert gas (working or flushing gas, typically nitrogen or argon) before putting it into operation. The purge acts as a dilution process, progressively reducing the concentration of the initially present non-inert gas and increasing the concentration of the inert gas. The inert gas flows into the inert gas box on one side and gas is discharged from the inert gas box into an exhaust pipe at a position that is as far away as possible. This flushing is carried out over such a long period of time with the highest possible volume flow until the concentration of the residual gas contamination in the inert gas is sufficiently reduced to allow the desired processes that require inert gas to take place or the atmosphere in the inert gas box with other means, such as e.g. Gas purification systems to further purify.

Die herkömmliche Inertisierung mittels Spülung hat mehrere Nachteile. Erstens dauert die Inertisierung, abhängig vom Inertgas-Volumenstrom, dem Boxvolumen und der Geometrie der Box und ihren Einbauten, typischerweise mehrere Stunden, so dass sich z. B. bei Wartungsarbeiten lange Stillstandszeiten der Inertgasbox ergeben. Die Dauer der Inertisierung hat nicht nur Auswirkungen auf die Verfügbarkeit der einzelnen Inertgasbox, sondern in den meisten Fällen auch auf die Stillstandszeit einer gesamten Fertigungslinie, in welche die Inertgasbox integriert ist und die einen beträchtlichen Investitionswert darstellt. Lange Inertisierungs- und/oder Stillstandszeiten führen zu einem hohen Verlust an Produktivität mit entsprechenden Kosten.Conventional inerting by flushing has several disadvantages. Firstly, inerting typically takes several hours, depending on the inert gas volume flow, the box volume and the geometry of the box and its internals. B. result in long downtimes of the inert gas box during maintenance work. The duration of the inerting not only affects the availability of the individual inert gas box, but in most cases also the downtime of an entire production line in which the inert gas box is integrated and which represents a considerable investment value. Long inerting and/or downtimes lead to a high loss of productivity with corresponding costs.

Des Weiteren erfordert die herkömmliche Inertisierung typischerweise ein großes Inertgas-Volumen für die Spülung, das etwa gleich dem 10- bis 15-fachen Boxvolumen oder mehr sein kann. Das benötigte Inertgas-Volumen verursacht direkt weitere hohe Kosten der Inertisierung. Eine weitere Beschränkung ergibt sich daraus, dass der für die herkömmliche Inertisierung erforderliche Volumenstrom medienseitig beim Anwender nicht oder nur begrenzt erzeugt werden kann.Furthermore, conventional inerting typically requires a large volume of inert gas for flushing, which can be about 10 to 15 times the box volume or more. The required volume of inert gas causes additional high costs for inerting. A further restriction results from the fact that the volume flow required for conventional inerting cannot be generated on the media side by the user, or can only be generated to a limited extent.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung einer Inertgasatmosphäre in einer Inertgasbox, eine verbesserte Inertisierungsvorrichtung und/oder eine verbesserte Inertgasbox bereitzustellen, wobei Nachteile herkömmlicher Techniken vermieden werden. Das Inertisierungsverfahren, die Inertisierungsvorrichtung und/oder die Inertgasbox sollen insbesondere eine verkürzte Inertisierungsdauer, einen verringerten Inertgasverbrauch, verringerte Kosten und/oder vereinfachte Anforderungen an die Infrastruktur beim Betrieb der Inertgasbox ermöglichen.The object of the invention is to provide an improved method for producing an inert gas atmosphere in an inert gas box, an improved inerting device and/or an improved inert gas box, the disadvantages of conventional techniques being avoided. The inerting method, the inerting device and/or the inert gas box should in particular enable a shorter inerting period, reduced inert gas consumption, reduced costs and/or simplified requirements for the infrastructure when operating the inert gas box.

Diese Aufgabe wird in ihren verschiedenen Gesichtspunkten jeweils durch ein Verfahren zur Herstellung einer Inertgasatmosphäre, eine Inertisierungsvorrichtung und/oder eine Inertgasbox gelöst, welche die Merkmale der unabhängigen Ansprüche aufweisen. Bevorzugte Ausführungsformen und Anwendungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.This object is achieved in its various aspects by a method for producing an inert gas atmosphere, an inerting device and/or an inert gas box, which have the features of the independent claims. Preferred embodiments and applications of the invention result from the dependent claims.

Gemäß einem ersten allgemeinen Gesichtspunkt der Erfindung wird die obige Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung einer Inertgasatmosphäre in einer Inertgasbox gelöst, das die Schritte Bereitstellung der Inertgasbox, die mit einem zu Gas gefüllt ist, das durch ein Inertgas ersetzt werden soll, und Zufuhr des Inertgases in die Inertgasbox umfasst, bis das zu ersetzende Gas aus der Inertgasbox entfernt und die Inertgasbox mit dem Inertgas gefüllt ist. Gemäß der Erfindung erfolgt die Zufuhr des Inertgases mit einem derart hohen, über eine Querschnittsfläche der Inertgasbox verteilten Volumenstrom, dass eine gerichtete Verdrängungsströmung des Inertgases erzeugt wird, die das zu ersetzende Gas aus der Inertgasbox verdrängt.According to a first general aspect of the invention, the above object is achieved by a method for producing an inert gas atmosphere in an inert gas box, which comprises the steps of providing the inert gas box filled with a gas to be replaced by an inert gas and supplying the inert gas into the inert gas box until the gas to be replaced is removed from the inert gas box and the inert gas box is filled with the inert gas. According to the invention, the inert gas is supplied with such a high volume flow distributed over a cross-sectional area of the inert gas box that a directed displacement flow of the inert gas is generated, which forces the gas to be replaced out of the inert gas box.

Gemäß einem zweiten allgemeinen Gesichtspunkt der Erfindung wird die obige Aufgabe durch eine Inertisierungsvorrichtung gelöst, die zur Herstellung einer Inertgasatmosphäre in einer Inertgasbox konfiguriert ist und eine Inertgas-Zufuhreinrichtung, die zur Bereitstellung eines Inertgases in der Inertgasbox eingerichtet ist, durch das ein vorab in der Inertgasbox enthaltenes Gas ersetzbar ist, und eine Ableitungseinrichtung umfasst, mit der das zu ersetzende Gas aus der Inertgasbox ausleitbar ist. Gemäß der Erfindung ist die Inertgas-Zufuhreinrichtung zur Zufuhr des Inertgases mit einem derart hohen, über eine Querschnittsfläche der Inertgasbox verteilten Volumenstrom eingerichtet, dass eine gerichtete Verdrängungsströmung des Inertgases erzeugbar ist, die geeignet ist, das zu ersetzende Gas aus der Inertgasbox zu verdrängen. Vorzugsweise ist die Inertisierungsvorrichtung oder eine ihrer Ausführungsformen zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem ersten allgemeinen Gesichtspunkt der Erfindung oder einer seiner Ausführungsformen eingerichtet.According to a second general aspect of the invention, the above object is achieved by an inerting device that is configured to produce an inert gas atmosphere in an inert gas box and an inert gas supply device that is set up to provide an inert gas in the inert gas box by means of which a previously in the inert gas box contained gas is replaceable, and includes a discharge device with which the gas to be replaced can be discharged from the inert gas box. According to the invention, the inert gas supply device is set up to supply the inert gas with such a high volume flow distributed over a cross-sectional area of the inert gas box that a directed displacement flow of the inert gas can be generated, which is suitable for displacing the gas to be replaced from the inert gas box. The inerting device or one of its embodiments is preferably set up to carry out the method according to the first general aspect of the invention or one of its embodiments.

Gemäß einem dritten allgemeinen Gesichtspunkt der Erfindung wird die obige Aufgabe durch eine Inertgasbox gelöst, die mit der Inertisierungsvorrichtung gemäß dem zweiten allgemeinen Gesichtspunkt der Erfindung oder einer ihrer Ausführungsformen ausgestattet ist.According to a third general aspect of the invention, the above object is achieved by an inert gas box equipped with the inerting device according to the second general aspect of the invention or one of its embodiments.

Vorteilhafterweise wird die o. g. Aufgabe gelöst, indem das zu ersetzende Gas mittels der Verdrängungsströmung durch den Innenraum der Inertgasbox geschoben und aus der Inertgasbox abgeleitet wird. Der Begriff „Verdrängungsströmung“ bezieht sich, insbesondere wie in der Lüftungstechnik gebräuchlich, auf eine Strömung, die wie ein Kolben oder Schieber auf das zu ersetzende Gas wirkt und dieses durch die Inertgasbox bis zu der Ableitungseinrichtung schiebt. Damit unterscheidet sich die erfindungsgemäße Technik von der herkömmlichen Inertisierung mittels Spülung, bei der durch die Zufuhr von Inertgas allmählich durch Vermischung von Inertgas und zu ersetzendem Gas der Inertgas-Partialdruck erhöht und der Partialdruck des zu ersetzenden Gases verringert wird.Advantageously, the above Task solved by pushing the gas to be replaced through the interior of the inert gas box by means of the displacement flow and deriving it from the inert gas box. The term "displacement flow" refers, in particular as is customary in ventilation technology, to a flow that acts like a piston or slide on the gas to be replaced and pushes it through the inert gas box to the discharge device. The technique according to the invention thus differs from the conventional inerting by means of flushing, in which the inert gas partial pressure is gradually increased and the partial pressure of the gas to be replaced is reduced by the supply of inert gas by mixing inert gas and gas to be replaced.

Hierzu wird in einem ersten Bereich der Inertgasbox, in dem sich die Inertgas-Zufuhreinrichtung befindet, das Inertgas zugeführt und die Form der Verdrängungsströmung derart erzeugt, dass der über die Querschnittsfläche der Inertgasbox verteilte, vorzugsweise gleichmäßig verteilte, Volumenstrom gebildet wird. Die Querschnittsfläche der Inertgasbox ist die Fläche des Innenraums der Inertgasbox senkrecht zu einer Raumrichtung von der Inertgas-Zufuhreinrichtung hin zu einem zweiten Bereich der Inertgasbox, in dem sich die Ableitungseinrichtung befindet. Der in Bezug auf die Querschnittsfläche der Inertgasbox verteilte Volumenstrom zeichnet sich dadurch aus, dass Strömungslinien der Verdrängungsströmung die gesamte Querschnittsfläche gleichzeitig, vorzugsweise mit gleichen lokalen Volumenstromanteilen, durchlaufen. Dabei sind auch Fälle eingeschlossen, bei denen lokale begrenzte Abschnitte der Querschnittsfläche, z. B. aufgrund von Einbauten in der Inertgasbox, nicht oder vermindert durchströmt werden, soweit dies keine oder nur eine vernachlässigbar geringe Beeinträchtigung der Verdrängungswirkung zur Folge hat.For this purpose, the inert gas is supplied in a first area of the inert gas box, in which the inert gas supply device is located, and the shape of the displacement flow is generated in such a way that the volume flow distributed, preferably evenly distributed, over the cross-sectional area of the inert gas box is formed. The cross-sectional area of the inert gas box is the area of the interior of the inert gas box perpendicular to a spatial direction from the inert gas supply device to a second area of the inert gas box in which the discharge device is located. The volume flow distributed in relation to the cross-sectional area of the inert gas box is characterized in that flow lines of the displacement flow run through the entire cross-sectional area at the same time, preferably with the same local volume flow components. This also includes cases where local limited sections of the cross-sectional area, z. B. due to installations in the inert gas box, flow through is reduced or not at all, insofar as this has no or only a negligibly small impairment of the displacement effect.

Der vorzugsweise gleichmäßig verteilte Volumenstrom wird durch die Gestaltung der Inertgas-Zufuhreinrichtung geformt. Der Begriff „gleichmäßig verteilter Volumenstrom“ bezieht sich auf die gleichmäßige Verdrängungswirkung des Inertgases und umfasst Ausführungsvarianten, in denen alle lokale Volumenstromanteile gleich sind, oder alternativ Ausführungsvarianten, in denen lokale Volumenstromanteile z. B. aufgrund von Komponenten der Inertisierungsvorrichtung und/ oder der Inertgasbox variieren, wobei ihre Verdrängungswirkung erhalten bleibt.The preferably evenly distributed volume flow is shaped by the design of the inert gas supply device. The term "uniformly distributed volume flow" refers to the uniform displacement effect of the inert gas and includes design variants in which all local volume flow components are the same, or alternatively design variants in which local volume flow components, e.g. B. vary due to components of the inerting device and / or the inert gas box, while their displacement effect is retained.

Der Volumenstrom der Verdrängungsströmung wird durch eine Einstellung des pro Zeiteinheit zugeführten Inertgasvolumens derart erzeugt, dass eine Rückströmung des zu ersetzenden Gases in der Inertgasbox unterbunden wird. Im konkreten Anwendungsfall kann der Volumenstrom durch Tests und/oder Strömungssimulationen ermittelt werden.The volume flow of the displacement flow is generated by adjusting the inert gas volume supplied per unit of time in such a way that a backflow of the gas to be replaced in the inert gas box is prevented. In a specific application, the volume flow can be determined by tests and/or flow simulations.

Das zu ersetzende Gas (allgemein: erstes Gas) ist ein in der Inertgasbox vorhandenes Gas (einschließlich ein Dampf), das zum Beispiel ein Umgebungsgas, insbesondere Luft, oder ein anderes, für eine Anwendung der Inertgasbox nicht inertes Gas (auch als unreines Gas bezeichnet) umfasst. Das Inertgas (allgemein: zweites Gas) ist ein Gas, das für eine Anwendung in die Inertgasbox gefüllt werden soll und bei der Anwendung für die verwendeten Komponenten und/oder Substanzen inert (reaktionsfrei oder reaktionsarm) ist. Die zu erzeugende Inertgasatmosphäre besteht vollständig aus dem Inertgas, oder sie kann Reste von zu ersetzendem Gas enthalten, soweit diese im Rahmen der Anwendung der Inertgasbox tolerierbar sind.The gas to be replaced (generally: first gas) is a gas present in the inert gas box (including a vapour) which, for example, is an ambient gas, in particular air, or another gas that is not inert for an application of the inert gas box (also referred to as impure gas ) includes. The inert gas (generally: second gas) is a gas that is to be filled into the inert gas box for an application and is inert (non-reactive or low-reactive) for the components and/or substances used during the application. The inert gas atmosphere to be generated consists entirely of the inert gas, or it can contain residues of gas to be replaced, insofar as these are tolerable within the scope of the use of the inert gas box.

Im Vergleich zur herkömmlichen Inertisierung mittels Spülung kann die Dauer der Inertisierung erheblich verringert werden, wobei auch der Inertgasverbrauch verringert wird, was insbesondere bei einer großen Inertgasbox, z. B. in einer Produktionsanlage von Vorteil ist und die Betriebskosten der Inertgasbox und der gesamten Produktionsanlage reduziert. Beispielsweise kann Inertgas mit einem 1,5- bis 2-fachen Innenvolumen der Inertgasbox ausreichend sein, um aus der Inertgasbox das zu ersetzende Gas zu verdrängen, während bei Anwendung der herkömmlichen Spülung Inertgas mit dem 10- bis 15-fachen Innenvolumen erforderlich ist.Compared to conventional inerting by means of flushing, the duration of inerting can be significantly reduced, with the consumption of inert gas also being reduced, which is particularly important in the case of a large inert gas box, e.g. B. is advantageous in a production plant and reduces the operating costs of the inert gas box and the entire production plant. For example, inert gas with 1.5 to 2 times the internal volume of the inert gas box may be sufficient to displace the gas to be replaced from the inert gas box, while using conventional purging requires inert gas with 10 to 15 times the internal volume.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Zufuhr des Inertgases eine Einleitung von verflüssigtem Inertgas an einer ersten Innenwandfläche der Inertgasbox, eine Verdampfung des verflüssigten Inertgases mittels einer Heizeinrichtung, die sich über die erste Innenwandfläche der Inertgasbox erstreckt, so dass das Inertgas an der ersten Innenwandfläche verteilt im gasförmigen Zustand freigesetzt wird, wodurch die Verdrängungsströmung des Inertgases im gasförmigen Zustand durch die Inertgasbox hin zu einer zweiten Innenwandfläche der Inertgasbox mit einem Abstand von der ersten Innenwandfläche erzeugt wird, und eine Ausleitung von verdrängtem, zu ersetzenden Gas an der zweiten Innenwandfläche. Die Innenwandflächen umfassen z. B. Boden- und Deckenflächen oder Seitenwände der Inertgasbox. In Abhängigkeit von der Boxgeometrie kann auch eine der Innenwandflächen eine Boden- oder Deckenfläche und eine andere der Innenwandflächen eine Seitenwand der Inertgasbox umfassen.According to a preferred embodiment of the invention, the supply of the inert gas includes introducing liquefied inert gas on a first inner wall surface of the inert gas box, evaporating the liquefied inert gas by means of a heating device which extends over the first inner wall surface of the inert gas box so that the inert gas is released in the gaseous state distributed on the first inner wall surface, thereby generating the displacement flow of the inert gas in the gaseous state through the inert gas box toward a second inner wall surface of the inert gas box at a distance from the first inner wall surface, and an outlet of displaced gas to be replaced on the second inner wall surface. The inner wall surfaces include z. B. floor and ceiling surfaces or side walls of the inert gas box. Depending on the geometry of the box, one of the inner wall surfaces can also comprise a floor or ceiling surface and another of the inner wall surfaces can comprise a side wall of the inert gas box.

Vorrichtungsbezogen ist die Inertgas-Zufuhreinrichtung vorzugsweise zur Einleitung von verflüssigtem Inertgas an der ersten Innenwandfläche der Inertgasbox eingerichtet und mit einer Heizeinrichtung ausgestattet, die sich über die erste Innenwandfläche der Inertgasbox erstreckt und zur Verdampfung und an der ersten Innenwandfläche verteilten Freisetzung des Inertgases angeordnet ist. Die Ableitungseinrichtung ist zur Ausleitung von verdrängtem Gas an einer zweiten Innenwandfläche der Inertgasbox mit einem Abstand von der ersten Innenwandfläche, z. B. in Bezug auf den Innenraum zur ersten Innenwandfläche gegenüber liegend, angeordnet. Die Ableitungseinrichtung kann sich über die gesamte zweite Innenwandfläche oder einen Teil von dieser erstrecken.In relation to the device, the inert gas supply device is preferably set up for introducing liquefied inert gas on the first inner wall surface of the inert gas box and equipped with a heating device which extends over the first inner wall surface of the inert gas box and is arranged for evaporation and release of the inert gas distributed on the first inner wall surface. The discharge device is designed for discharging displaced gas on a second inner wall surface of the inert gas box at a distance from the first inner wall surface, e.g. B. arranged opposite to the first inner wall surface in relation to the inner space. The drain means may extend over all or part of the second inner wall surface.

Die Freisetzung des Inertgases an der ersten Innenwandfläche bedeutet, dass das Inertgas auf der zum Inneren der Inertgasbox weisenden Seite der Innenwandfläche, insbesondere an der zum Inneren der Inertgasbox weisenden Seite der an der Innenwandfläche angeordneten Heizeinrichtung freigesetzt wird. Vorteilhafterweise erfolgt eine Verdampfung des verflüssigten Inertgases mittels der Heizeinrichtung. Die Verdampfung resultiert in einer schnellen Volumenvergrößerung des Inertgases, wodurch der Volumenstrom der Verdrängungsströmung erzeugt und die Verdrängungsströmung getrieben wird. In Abhängigkeit von der Größe der Inertgasbox kann das zu ersetzende Gas in dieser in Sekunden oder wenigen Minuten verdrängt werden. Da die Verdrängungsströmung durch die Verdampfung getrieben wird, ist ein Gebläse zum Treiben der Verdrängungsströmung nicht erforderlich.The release of the inert gas on the first inner wall surface means that the inert gas is released on the side of the inner wall surface facing the inside of the inert gas box, in particular on the side of the heating device arranged on the inner wall surface facing the inside of the inert gas box. Advantageously, the liquefied inert gas is evaporated by means of the heating device. The evaporation results in a rapid increase in volume of the inert gas, which generates the volumetric flow of the displacement flow and drives the displacement flow. Depending on the size of the inert gas box, the gas to be replaced can be displaced within seconds or a few minutes. Because the displacement flow is driven by evaporation, a fan for driving the displacement flow is not required.

Vorzugsweise umfasst die Heizeinrichtung eine Wärmetauschereinrichtung, die mit einem flüssigen Arbeitsmedium betrieben wird. Das flüssige Arbeitsmedium, das zum Beispiel Wasser oder ein anderes Wärmeträgermedium umfasst, wird in einem Tank bereitgestellt und mit einer Pumpe und/oder unter der Wirkung eines Innendrucks im Tank zu einer Wärmetauschereinheit befördert. Die Wärmetauschereinheit hat bevorzugt eine wirksame Arbeitsfläche, die einerseits mit dem Arbeitsmedium und andererseits mit dem verflüssigten Inertgas beaufschlagt wird und sich großflächig, d. h. über mindestens die Hälfte der Innenwand der Inertgasbox erstreckt. Die Wärmetauschereinrichtung umfasst besonders bevorzugt einen Plattenwärmetauscher, z. B. aus Kupfer und/oder Aluminium.The heating device preferably comprises a heat exchanger device which is operated with a liquid working medium. The liquid working medium, which comprises water or another heat transfer medium, for example, is provided in a tank and conveyed to a heat exchanger unit with a pump and/or under the effect of an internal pressure in the tank. The heat exchanger unit preferably has an effective working surface, which is acted upon on the one hand by the working medium and on the other hand by the liquefied inert gas and extends over a large area, d. H. extends over at least half of the inner wall of the inert gas box. The heat exchanger device particularly preferably comprises a plate heat exchanger, e.g. B. made of copper and / or aluminum.

Die Verwendung der Wärmetauschereinrichtung hat mehrere Vorteile in Bezug auf eine schnelle Verdampfung von Inertgas und den Betrieb der Inertgasbox. Das Arbeitsmedium kann mit einem an die gewünschte Verdampfungsleistung angepassten Volumen (bzw. einer entsprechenden Wärmekapazität) auf eine Arbeitstemperatur, z. B. 80°C, vorgeheizt werden. Da das Vorheizen vor der Inertisierung erfolgt, ist die Dauer des Vorheizens unkritisch, wobei die Umwandlung verflüssigten Inertgases in den dampfförmigen Zustand mit der Wärmetauschereinrichtung mit hoher Geschwindigkeit erfolgen kann. Die Verwendung des optional vorgesehenen Plattenwärmetauschers hat den zusätzlichen Vorteil, dass dieser eine flächig ausgedehnte Quelle der Verdrängungsströmung bildet und selbst Wärme speichert, wodurch die Verdampfung zusätzlich unterstützt wird. Im Betrieb der Inertgasbox nach der Inertisierung kann die Wärmetauschereinrichtung zur Temperierung (wahlweise Heizung und/oder Kühlung) des Innenraums der Inertgasbox verwendet werden. Vorteilhafterweise kann ein in der Inertgasbox für deren Arbeitsfunktion bereits vorhandener Wärmetauscher als Wärmetauschereinrichtung zur Erzeugung der Verdrängungsströmung verwendet werden.The use of the heat exchanger device has several advantages with regard to rapid vaporization of inert gas and the operation of the inert gas box. The working medium can be brought to a working temperature, e.g. B. 80 ° C, are preheated. Since the preheating takes place before the inerting, the duration of the preheating is not critical, and the conversion of liquefied inert gas into the vapor state can take place with the heat exchanger device at high speed. The use of the optionally provided plate heat exchanger has the additional advantage that it forms an extensive source of the displacement flow and itself stores heat, which additionally supports the evaporation. During operation of the inert gas box after inerting, the heat exchanger device can be used to control the temperature (optionally heating and/or cooling) of the interior of the inert gas box. Advantageously, a heat exchanger already present in the inert gas box for its work function can be used as a heat exchanger device for generating the displacement flow.

Die Konfiguration der Heizeinrichtung mit einer Wärmetauschereinrichtung ist nicht zwingend vorgesehen. Bei passender Dimensionierung der Inertgasbox, insbesondere bei einem ausreichend kleinen Innenvolumen der Inertgasbox, kann eine direkte elektrische Beheizung zur Verdampfung flüssigen Inertgases vorgesehen sein.The configuration of the heating device with a heat exchanger device is not mandatory. With suitable dimensioning of the inert gas box, in particular with a sufficiently small internal volume of the inert gas box, direct electrical heating can be provided for the vaporization of liquid inert gas.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das verflüssigte Inertgas in Form von Tröpfchen flächig mit der Wärmetauschereinrichtung in Kontakt gebracht wird. Die Tröpfchen werden über die Arbeitsfläche der Wärmetauschereinheit verteilt zugeführt. Hierzu ist vorzugsweise die Inertgas-Zufuhreinrichtung zur flächigen Aufbringung des verflüssigten Inertgases in Form der Tröpfchen auf der Wärmetauschereinrichtung angeordnet. Die Applikation von Tröpfchen bedeutet vorzugsweise, dass das verflüssigte Inertgas als verteiltes Aerosol mit der Wärmetauschereinheit in Kontakt gebracht wird, so dass vorteilhafterweise eine gleichmäßige Verdampfung gefördert und unerwünschte Effekte durch das Leidenfrost-Phänomen vermieden werden.According to a further preferred embodiment of the invention, the liquefied inert gas in the form of droplets is brought into planar contact with the heat exchanger device. The droplets are distributed over the working surface of the heat exchanger unit. For this purpose, the inert gas supply device for applying the liquefied inert gas to the surface in the form of droplets is preferably arranged on the heat exchanger device. The application of droplets preferably means that the liquefied inert gas is brought into contact with the heat exchanger unit as a distributed aerosol, so that advantageously uniform evaporation is promoted and undesirable effects caused by the Leidenfrost phenomenon are avoided.

Besonders bevorzugt weist die Inertgas-Zufuhreinrichtung eine Düseneinrichtung auf, die zum Aufsprühen des verflüssigten Inertgases auf die Wärmetauschereinrichtung angeordnet ist. Wenn das verflüssigte Inertgas mit der Düseneinrichtung auf die Wärmetauschereinrichtung aufgesprüht wird, ergeben sich Vorteile für die Verteilung des Inertgases auf der Wärmetauschereinheit. Die Düseneinrichtung kann eine Vielzahl von Düsen umfassen, die über die Arbeitsfläche der Wärmetauschereinheit verteilt angeordnet sind. Alternativ kann eine einzelne Düse vorgesehen sein, die ein Sprühprofil aufweist, welches die Arbeitsfläche der Wärmetauschereinheit abdeckt. Gemäß einer weiteren Alternative kann ein anderes Depositionsmittel zum Auftragen und Verdampfen des flüssigen Inertgases auf der Wärmetauschereinheit vorgesehen sein.The inert gas supply device particularly preferably has a nozzle device which is arranged for spraying the liquefied inert gas onto the heat exchanger device. If the liquefied inert gas is sprayed onto the heat exchanger device with the nozzle device, there are advantages for the distribution of the inert gas on the heat exchanger unit. The nozzle device can comprise a plurality of nozzles which are distributed over the working surface of the heat exchanger unit. Alternatively, a single nozzle may be provided having a spray profile covering the working surface of the heat exchanger unit. According to a further alternative, a different deposition means can be provided for applying and evaporating the liquid inert gas on the heat exchanger unit.

Gemäß einer weiteren Variante der Erfindung wird die Wärmetauschereinrichtung so dimensioniert und das flüssige Arbeitsmedium vor der Einleitung des verflüssigten Inertgases in die Inertgasbox auf eine derartige Temperatur vorgeheizt, dass die Verdampfung des verflüssigten Inertgases, das auf die Wärmetauschereinrichtung, insbesondere die Wärmetauschereinheit, trifft, instantan erfolgt und die Temperatur des Inertgases im gasförmigen Zustand an die Temperatur des zu ersetzenden Gases in der Inertgasbox, z. B. an Raumtemperatur, angenähert ist. Die Annäherung (oder: Anpassung) der Temperatur bedeutet, dass die Temperatur des Inertgases im gasförmigen Zustand gleich oder nahezu gleich der Temperatur des zu ersetzenden Gases ist, wodurch vorteilhafterweise unerwünschte Strömungseffekte, wie z. B. Turbulenzen und Rückströmungen, beim Kontakt des verdrängenden Inertgases und des zu ersetzenden Gases sowie eine unerwünschte Abkühlung der in der Box befindlichen Geräte und Maschinen vermieden werden.According to a further variant of the invention, the heat exchanger device is dimensioned in such a way and the liquid working medium is preheated to such a temperature before the liquefied inert gas is introduced into the inert gas box that the evaporation of the liquefied inert gas that hits the heat exchanger device, in particular the heat exchanger unit, takes place instantaneously and the temperature of the inert gas in the gaseous state to the temperature of the gas to be replaced in the inert gas box, e.g. B. to room temperature, is approximated. The approximation (or: adaptation) of the temperature means that the temperature of the inert gas in the gaseous state is equal or almost equal to the temperature of the gas to be replaced, which advantageously eliminates undesirable flow effects, such as e.g. B. turbulence and backflow, the contact of the displacing inert gas and the gas to be replaced as well as an undesirable cooling of the equipment and machines in the box can be avoided.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird das im gasförmigen Zustand freigesetzte Inertgas mittels einer Verteilereinrichtung über die Querschnittsfläche der Inertgasbox verteilt, wobei die Verteilereinrichtung an die Heizeinrichtung angrenzend und flächig, sich über die Querschnittsfläche der Inertgasbox erstreckend angeordnet ist. Vorrichtungsbezogen ist vorzugsweise eine Verteilereinrichtung zur Verteilung des im gasförmigen Zustand freigesetzten Inertgases über die Querschnittsfläche der Inertgasbox angeordnet, wobei sich die Verteilereinrichtung an die Heizeinrichtung angrenzend über die Querschnittsfläche der Inertgasbox erstreckt.In a further advantageous embodiment of the invention, the inert gas released in the gaseous state is distributed over the cross-sectional area of the inert gas box by means of a distributor device, the distributor device being arranged adjacent to the heating device and extending over the entire cross-section of the inert gas box. A distribution device for distributing the inert gas released in the gaseous state over the cross-sectional area of the inert gas box is preferably arranged in relation to the device, with the distribution device extending adjacent to the heating device over the cross-sectional area of the inert gas box.

Die Verteilereinrichtung ist an der zum Innenraum der Inertgasbox weisenden Seite der Heizeinrichtung, insbesondere hin zum Innenraum vor der Wärmetauschereinrichtung, positioniert. Das an der Heizeinrichtung verdampfte Inertgas breitet sich besonders bevorzugt in einem Abstand zwischen der Heizeinrichtung und der Verteilereinrichtung aus und tritt durch die Verteilereinrichtung in den Innenraum der Inertgasbox ein. Die Verteilereinrichtung weist eine gasdurchlässige, sich über die Querschnittsfläche der Inertgasbox erstreckende, ein- oder mehrlagige Wand, wie z. B eine Lochplatte, ein Lochblech, eine Membran und/oder einen Filter, auf. Neben der Förderung einer gleichmäßigen Verdrängungsströmung kann die Verteilereinrichtung vorteilhafterweise auch eine Filterfunktion erfüllen, indem mit dem verdampften Inertgas beförderte Partikel, wie z. B. Verunreinigungen und/oder Fremdstoffe, zurückgehalten werden.The distribution device is positioned on the side of the heating device that faces the interior of the inert gas box, in particular towards the interior in front of the heat exchanger device. The inert gas vaporized at the heating device particularly preferably spreads out in a distance between the heating device and the distributor device and enters the interior of the inert gas box through the distributor device. The distributor device has a gas-permeable, single-layer or multi-layer wall, such as e.g. B a perforated plate, a perforated metal sheet, a membrane and/or a filter. In addition to promoting a uniform displacement flow, the distributor device can advantageously also fulfill a filter function, in that particles transported with the evaporated inert gas, such as e.g. As impurities and / or foreign matter are retained.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Verdrängungsströmung eine laminare Strömung sein. Vorteilhafterweise werden damit die Verdrängungswirkung unterstützt und Rückströmungen des zu ersetzenden Gases minimiert. Die Inertgas-Zufuhreinrichtung kann mit einer Ventilatoreinrichtung, wie z. B. mindestens einem Gebläse, und optional strömungsformenden Elementen, ausgestattet sein, die zur Erzeugung der laminaren Strömung des Inertgases angeordnet ist. Beispielsweise kann gemäß einer weiteren Variante der Erfindung die Inertisierungsvorrichtung Teil einer Vorrichtung zur Bereitstellung einer permanenten laminaren Strömung für die Gewährleistung einer partikelarmen Atmosphäre sein.According to a further embodiment of the invention, the displacement flow can be a laminar flow. Advantageously, this supports the displacement effect and minimizes backflow of the gas to be replaced. The inert gas supply device can be equipped with a fan device, such as. B. at least one fan, and optionally flow-shaping elements, which is arranged to generate the laminar flow of the inert gas. For example, according to a further variant of the invention, the inerting device can be part of a device for providing a permanent laminar flow to ensure a particle-poor atmosphere.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Richtung der Verdrängungsströmung frei wählbar ist und insbesondere an die Innenform der Inertgasbox und/oder die Form von ggf. vorhandenen Einbauten angepasst werden kann. Gemäß einer ersten Variante kann die Verdrängungsströmung in Gravitationsrichtung, d. h. senkrecht zur Horizontalrichtung von einem Deckenbereich zu einem Bodenbereich der Inertgasbox ausgerichtet sein. Vorteilhafterweise wird in diesem Fall die Verdrängungswirkung des Inertgases durch dessen Gewicht unterstützt. Gemäß einer weiteren Variante kann die Verdrängungsströmung in Horizontalrichtung ausgerichtet sein, was insbesondere bei Inertgasboxen mit großer horizontaler oder vertikaler Ausdehnung, insbesondere Inertgasboxen, die sich vorrangig in einer vorbestimmten Längsrichtung erstrecken von Vorteil ist. Bei einer weiteren Alternative kann die Verdrängungsströmung entgegen der Gravitationsrichtung ausgerichtet sein, wobei ein Abtropfen von noch flüssigem Inertgas vermieden und ein schnelles Einschießen von gerade erst verdampftem Inertgas bei niedriger Temperatur vermieden werden kann. Gemäß weiteren Alternativen kann auch eine relativ zur Horizontalrichtung geneigte, nicht-vertikale Verdrängungsströmung vorgesehen sein.A further advantage of the invention is that the direction of the displacement flow can be freely selected and in particular can be adapted to the internal shape of the inert gas box and/or the shape of any built-in components that may be present. According to a first variant, the displacement flow in the gravitational direction, i. H. be aligned perpendicular to the horizontal direction from a ceiling area to a floor area of the inert gas box. In this case, the displacement effect of the inert gas is advantageously supported by its weight. According to a further variant, the displacement flow can be aligned in the horizontal direction, which is particularly advantageous in the case of inert gas boxes with a large horizontal or vertical extent, in particular inert gas boxes which primarily extend in a predetermined longitudinal direction. In a further alternative, the displacement flow can be aligned counter to the direction of gravity, in which case dripping of inert gas that is still liquid can be avoided and rapid injection of inert gas that has just vaporized at low temperature can be avoided. According to further alternatives, a non-vertical displacement flow inclined relative to the horizontal direction can also be provided.

Gemäß einem weiteren vorteilhaften Merkmal der Erfindung hat die Verdrängungsströmung vorzugsweise eine Strömungsgeschwindigkeit in einem Bereich von 0,05 m/s bis 5 m/s. Bei geringeren Strömungsgeschwindigkeiten kann die Verdrängungswirkung des Inertgases zu gering sein, während bei höheren Strömungsgeschwindigkeiten unerwünschte Turbulenzen auftreten können.According to a further advantageous feature of the invention, the displacement flow preferably has a flow velocity in a range from 0.05 m/s to 5 m/s. At lower flow velocities, the displacement effect of the inert gas may be too low, while at higher flow velocities, undesired turbulence may occur.

Vorzugsweise hat das für die Inertisierung zugeführte Inertgas ein Gas-Volumen in einem Bereich vom einfachen bis fünffachen Boxvolumen der Inertgasbox. Die Erfinder haben festgestellt, dass für die Inertisierung vorteilhafterweise bereits mit dem einfachen Boxvolumen ein ausreichender Gasaustausch in der Inertgasbox erreicht werden kann und ein mehr als fünffaches Boxvolumen nicht erforderlich ist.The inert gas supplied for the inerting preferably has a gas volume in a range from one to five times the box volume of the inert gas box. The inventors have found that for inerting, a sufficient gas exchange can advantageously be achieved in the inert gas box even with the simple box volume and that more than five times the box volume is not required.

Das Inertgas umfasst vorzugsweise Stickstoff und/oder Argon, was aufgrund der Verfügbarkeit dieser Gase im flüssigen Zustand und der Eignung als reaktionsfreie oder reaktionsarme in den meisten Anwendungen von Inertgasboxen von besonderem Vorteil ist. Das zu ersetzende Gas enthält vorzugsweise mindestens einen Anteil von Sauerstoff und/oder Wasserdampf.The inert gas preferably comprises nitrogen and/or argon, which is of particular advantage in most inert gas box applications due to the availability of these gases in the liquid state and suitability as non-reactive or non-reactive. The gas to be replaced preferably contains at least a portion of oxygen and/or water vapor.

Vorteilhafterweise ist die Erfindung mit verschiedenen Typen, Bauformen und/oder Größen von Inertgasboxen mit oder ohne Einbauten anwendbar. Die Inertgasbox kann z. B. eine Laminarflowbox, insbesondere für chemische, biochemische oder biologische Anwendungen, umfassen. Alternativ kann die Laminarflowbox eine Reingaseinhausung einer Produktionsanlage, insbesondere mit einem Volumen von 1 bis 200 m3, umfassen.The invention can advantageously be used with different types, designs and/or sizes of inert gas boxes with or without internals. The inert gas box can e.g. B. include a laminar flow box, in particular for chemical, biochemical or biological applications. Alternatively, the laminar flow box can include a clean gas housing of a production plant, in particular with a volume of 1 to 200 m 3 .

Die in Zusammenhang mit der Inertisierungsvorrichtung und ihren Ausführungsformen offenbarten Merkmale stellen ebenfalls bevorzugte Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens dar und umgekehrt. Die genannten Aspekte und erfinderischen und bevorzugten Merkmale, insbesondere hinsichtlich des Aufbaus der Inertisierungsvorrichtung und der Inertgasbox sowie der Abmessungen und Zusammensetzungen der einzelnen Komponenten, die in Zusammenhang mit den Vorrichtungen beschrieben werden, gelten daher auch für das Inertisierungsverfahren. Die beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen, Varianten und Merkmale der Erfindung sind miteinander kombinierbar.The features disclosed in connection with the inerting device and its embodiments also represent preferred features of the method according to the invention and vice versa. The aspects and inventive and preferred features mentioned, in particular with regard to the structure of the inerting device and the inert gas box and the dimensions and compositions of the individual components, which are described in connection with the devices, therefore also apply to the inerting process. The preferred embodiments, variants and features of the invention described can be combined with one another.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im Folgenden unter Bezug auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Diese zeigt schematisch in:

  • 1: Merkmale bevorzugter Ausführungsformen einer Inertisierungsvorrichtung und einer Inertgasbox gemäß der Erfindung und deren Anwendung.
Further details and advantages of the invention are described below with reference to the attached drawing. This shows schematically in:
  • 1 : Features of preferred embodiments of an inerting device and an inert gas box according to the invention and their application.

Merkmale von Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden beispielhaft unter Bezug auf eine Inertisierungsvorrichtung in einer Inertgasbox beschrieben, die eine so genannte Glove-Box umfasst, in der zur Inertisierung eine vertikal fallende Inertgas-Verdrängungsströmung erzeugt wird. Einzelheiten der Glove-Box und ihrer Anwendung werden nicht beschrieben, soweit diese an sich aus dem Stand der Technik bekannt sind. Es wird betont, dass die Umsetzung der Erfindung in der Praxis nicht auf dieses Beispiel beschränkt ist, sondern entsprechend auch mit anderen Typen und Größen von Inertgasboxen und anderen Richtungen der Verdrängungsströmung möglich ist. Die erfindungsgemäße Inertisierung kann mit einer nachträglich ausgeführten Spülung und/oder Gasreinigung kombiniert werden, um Reste von zu ersetzendem Gas oder Verunreinigungen zu entfernen.Features of embodiments of the invention are described below by way of example with reference to an inerting device in an inert gas box, which comprises a so-called glove box in which a vertically falling inert gas displacement flow is generated for inerting. Details of the glove box and its application are not described insofar as they are known from the prior art. It is emphasized that the implementation of the invention in practice is not limited to this example, but is correspondingly also possible with other types and sizes of inert gas boxes and other directions of displacement flow. The inerting according to the invention can be combined with subsequent flushing and/or gas purification in order to remove residues of gas to be replaced or impurities.

1 zeigt schematisch eine Inertgasbox 100, die mit einer Inertisierungsvorrichtung 200 ausgestattet ist. Die Inertgasbox 100 umfasst in an sich bekannter Weise einen geschlossenen Kasten (Gehäuse), z. B. in Gestalt eines Quaders, mit Seitenwänden, einer Bodenwand und einer Deckenwand, die zumindest teilweise aus einem transparenten Material, z. B. aus Kunststoff oder Glas, hergestellt sind. Die zum Inneren der Inertgasbox 100 weisenden Seiten dieser Wände werden hier als Innenwandflächen bezeichnet. An einer ersten Innenwandfläche 101 (beim gezeigten Beispiel an der Deckenwand) ist die Inertisierungsvorrichtung 200 mit einer Inertgas-Zufuhreinrichtung 210 zur Zufuhr von Inertgas und mit den weiteren, unten beschriebenen Komponenten angeordnet. 1 shows schematically an inert gas box 100, which is equipped with an inerting device 200. In a manner known per se, the inert gas box 100 comprises a closed box (housing), e.g. B. in the shape of a parallelepiped, with side walls, a bottom wall and a top wall, which are at least partially made of a transparent material, z. B. made of plastic or glass. The sides of these walls pointing towards the inside of the inert gas box 100 are referred to here as inner wall surfaces. The inerting device 200 with an inert gas supply device 210 for the supply of inert gas and with the further components described below is arranged on a first inner wall surface 101 (in the example shown on the ceiling wall).

An einer zweiten Innenwandfläche 102 (beim gezeigten Beispiel an der Bodenwand) ist eine Ableitungseinrichtung 250 (mit Gasrückführung) zur Ausleitung von verdrängtem Gas aus der Inertgasbox 100 angeordnet. Um eine große Menge verdrängter Luft und verdampften Inertgases abführen zu können, wird der Gasauslass der Ableitungseinrichtung 250 geeignet dimensioniert und positioniert. Die Position des Gasauslasses wird vorzugsweise so gewählt, dass möglichst das komplette Innenvolumen der Inertgasbox 100 und besonders bevorzugt auch das Volumen der angeschlossenen Gaskanäle ausgetauscht werden können und keine Toträume entstehen.A discharge device 250 (with gas recirculation) for discharging displaced gas from the inert gas box 100 is arranged on a second inner wall surface 102 (on the bottom wall in the example shown). In order to be able to discharge a large amount of displaced air and evaporated inert gas, the gas outlet of the discharge device 250 is suitably dimensioned and positioned. The position of the gas outlet is preferably chosen so that as far as possible the entire internal volume of the inert gas box 100 and particularly preferably also the volume of the connected gas channels can be exchanged and no dead spaces arise.

In einem unteren Arbeitsbereich der Inertgasbox 100 sind Arbeitshandschuhe 103 aus einem gasdichten, flexiblen Material, z. B. Gummi, angeordnet, die für einen manuellen Zugriff auf den Innenraum der Inertgasbox 100 vorgesehen sind und zugleich den Innenraum gasdicht von der Umgebung der Inertgasbox 100 trennen. Zur Kopplung der Inertgasbox 100 mit einer weiteren Inertgasbox (nicht dargestellt) und/oder einem Transportweg, der zu einer weiteren Inertgasbox oder einer Schleuse führt, ist optional eine Kopplungseinrichtung 104 vorgesehen.In a lower working area of the inert gas box 100 are work gloves 103 made of a gas-tight, flexible material, e.g. B. rubber, which are provided for manual access to the interior of the inert gas box 100 and at the same time the interior gas-tight from the environment of the inert gas box 100. A coupling device 104 is optionally provided for coupling the inert gas box 100 to a further inert gas box (not shown) and/or a transport route which leads to a further inert gas box or a lock.

Zur Zufuhr von Inertgas mit einem über die Querschnittsfläche der Inertgasbox 100 verteilten Volumenstrom, so dass hin zu der Ableitungseinrichtung 250 eine gerichtete Verdrängungsströmung 1 des Inertgases erzeugt wird und ein zu ersetzendes Gas aus der Inertgasbox 100 verdrängt, umfasst die Inertisierungsvorrichtung 200 an der Inertgas-Zufuhreinrichtung 210 eine Düseneinrichtung 220, als Heizeinrichtung eine Wärmetauschereinrichtung 230 und eine Verteilereinrichtung 240.In order to supply inert gas with a volume flow distributed over the cross-sectional area of the inert gas box 100, so that a directed displacement flow 1 of the inert gas is generated towards the discharge device 250 and a gas to be replaced is displaced from the inert gas box 100, the inerting device 200 comprises the inert gas supply device 210 a nozzle device 220, as a heating device a heat exchanger device 230 and a distributor device 240.

Die Düseneinrichtung 220 umfasst eine Anordnung von Düsen 221, die mit einem Abstand über der Wärmetauschereinrichtung 230 angeordnet und über eine Inertgas-Zufuhrleitung 222, die mindestens ein steuerbares Inertgas-Stellelement 223 (Ventil) enthält, mit einem Inertgas-Tank 224 verbunden sind. Die Düsen 221 umfassen tieftemperaturbeständige Düsen, z. B. aus Edelstahl. Der Inertgas-Tank 224 enthält z. B. flüssigen Stickstoff. Als Inertgas-Tank 224 kann ein geschlossenes Gefäß (doppelwandiger Kryobehälter) verwendet werden, in dem ein Dampfdruck durch eine Verdampfung in dem Gefäß bei Freigabe des Inertgas-Stellelements 223 einen Transport des flüssigen Stickstoffs über die Inertgas-Zufuhrleitung 222 zu den Düsen 221 bewirkt. Von den Düsen 221 wird der flüssige Stickstoff auf die Wärmetauschereinrichtung 230 aufgesprüht.The nozzle device 220 comprises an arrangement of nozzles 221 which are arranged at a distance above the heat exchanger device 230 and are connected to an inert gas tank 224 via an inert gas supply line 222 which contains at least one controllable inert gas adjusting element 223 (valve). The nozzles 221 comprise cryogenic nozzles, e.g. B. made of stainless steel. The inert gas tank 224 contains z. B. liquid nitrogen. A closed vessel (double-walled cryogenic vessel) can be used as the inert gas tank 224, in which vapor pressure causes the liquid nitrogen to be transported via the inert gas supply line 222 to the nozzles 221 by evaporation in the vessel when the inert gas adjusting element 223 is released. The liquid nitrogen is sprayed onto the heat exchanger device 230 from the nozzles 221 .

Die Wärmetauschereinrichtung 230 umfasst eine Wärmetauschereinheit 231 (Plattenwärmetauscher), die über eine Arbeitsmedium-Zufuhrleitung 232A, eine Arbeitsmedium-Abfuhrleitung 232B, mindestens ein Arbeitsmedium-Stellelement 233A, 233B und eine Zirkulationspumpe 234 mit einem Arbeitsmedium-Tank 235 verbunden ist. Als Arbeitsmedium wird z. B. Wasser verwendet. Der Arbeitsmedium-Tank 235, der ein Volumen von z. B. 200 I aufweist, ist mit einer elektrischen Heizung 236 und für eine optional vorgesehene Temperaturregelung mit einem Temperatursensor 237 ausgestattet. Mit der Heizung 236 ist das Arbeitsmedium im Arbeitsmedium-Tank 235 auf eine Temperatur von z. B. 80 °C heizbar.Heat exchanger device 230 comprises a heat exchanger unit 231 (plate heat exchanger), which is connected to a working medium tank 235 via a working medium supply line 232A, a working medium discharge line 232B, at least one working medium adjusting element 233A, 233B and a circulation pump 234. As a working medium z. B. water used. The working medium tank 235, which has a volume of z. B. 200 I, is equipped with an electric heater 236 and for an optionally provided temperature control with a temperature sensor 237. With the heater 236, the working medium in the working medium tank 235 is at a temperature of z. B. 80 °C heatable.

Die Verteilereinrichtung 240 hat einen zweilagigen Aufbau mit einem Filter 241 (Verteilermatte, Membran) und einem Diffusor 242, die sich über die Querschnittsfläche des Innenraums der Inertgasbox 100 erstrecken. Der Filter 241 beinhaltet z. B. ein HEPA Partikelfiltermaterial aus Polyester, und der Diffusor 242 umfasst z. B. eine Polyester-Membran. Durch die Verdampfung des flüssigen Inertgases an der Wärmetauschereinrichtung 230 entsteht eine Gasmenge des Inertgases, die bei der Verdampfung von 1 Liter flüssigen Stickstoffs ungefähr 645 Liter gasförmiger Stickstoff bei Atmosphärendruck beträgt. Im begrenzten Volumen zwischen der Wärmetauschereinrichtung 230 und der Verteilereinrichtung 240 baut sich ein erhöhter Druck auf, unter dessen Wirkung eine durch die Verteilereinrichtung 240 tretende Strömung als die Verdrängungsströmung 1 erzeugt wird, welche das zu ersetzende Inertgas in der Inertgasbox 100 zu der Ableitungseinrichtung 250 schiebt. Dabei wirkt die Verteilereinrichtung 240 so, dass die Verdrängungsströmung 1 über die Querschnittsfläche des Innenraumes der Inertgasbox 100 gleichförmig erzeugt wird und wie ein Stempel das zu ersetzende Gas vor sich hertreibt.The distribution device 240 has a two-layer structure with a filter 241 (distribution mat, membrane) and a diffuser 242, which extend over the cross-sectional area of the interior of the inert gas box 100. The filter 241 includes z. B. a HEPA particle filter material made of polyester, and the diffuser 242 comprises z. B. a polyester membrane. The vaporization of the liquid inert gas at the heat exchanger device 230 results in an amount of inert gas which, when 1 liter of liquid nitrogen is vaporized, is approximately 645 liters of gaseous nitrogen at atmospheric pressure. An increased pressure builds up in the limited volume between the heat exchanger device 230 and the distributor device 240, under the effect of which a flow passing through the distributor device 240 is generated as the displacement flow 1, which pushes the inert gas to be replaced in the inert gas box 100 to the discharge device 250. The distribution device 240 acts in such a way that the displacement flow 1 is generated uniformly over the cross-sectional area of the interior of the inert gas box 100 and drives the gas to be replaced in front of it like a stamp.

Die Ableitungseinrichtung 250 wird durch eine perforierte Platte 251 und einen unter dieser vorgesehenen Sammelraum 252 mit einer Abfuhrleitung 253 gebildet. Die perforierte Platte 251 erstreckt sich über die Querschnittsfläche des Innenraums der Inertgasbox 100, so dass unter der Wirkung der Verdrängungsströmung 1 das zu ersetzende Gas über die gesamte Querschnittsfläche verteilt in den Sammelraum 252 geschoben werden kann. Vorzugsweise bildet die perforierte Platte 251 zugleich eine Arbeitsfläche zur manuellen Tätigkeit, z. B. zur Prozessierung von Proben, in der Inertgasbox 100. Optional ist der Sammelraum 252 mit einer Gasreinigungseinrichtung 270 verbunden, die zur Filterung von Gas im Sammelraum 252 eingerichtet und über eine Ringleitung 271 mit dem Sammelraum 252 verbunden ist.The discharge device 250 is formed by a perforated plate 251 and a collection space 252 provided below this with a discharge line 253 . The perforated plate 251 extends over the cross-sectional area of the interior of the inert gas box 100 so that under the effect of the displacement flow 1 the gas to be replaced can be pushed into the collection space 252 distributed over the entire cross-sectional area. Preferably, the perforated plate 251 also forms a work surface for manual work, e.g. B. for processing samples, in the inert gas box 100. The collection space 252 is optionally connected to a gas cleaning device 270, which is set up for filtering gas in the collection space 252 and is connected to the collection space 252 via a ring line 271.

Optional kann zwischen der Wärmetauschereinrichtung 230 und der Verteilereinrichtung 240 eine Ventilatoreinrichtung 260 vorgesehen sein, welche die Bildung der Verdrängungsströmung 1 unterstützt und/oder nach der Inertisierung zur Bildung einer laminaren Strömung von Inertgas durch die Inertgasbox 100 eingerichtet ist.Optionally, a fan device 260 can be provided between the heat exchanger device 230 and the distributor device 240, which supports the formation of the displacement flow 1 and/or is set up to form a laminar flow of inert gas through the inert gas box 100 after inerting.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Inertgasatmosphäre in der Inertgasbox geschaffen, indem das Inertgas, wie z. B. Stickstoff, innerhalb kurzer Zeit über einen großflächigen, möglichst vollflächigen Strömungsquerschnitt mit einer hohen Strömungsgeschwindigkeit (z. B. 0,1 bis 5 m/s) durch die Inertgasbox 100 geströmt wird. Es wird die Verdrängungsströmung 1 erzeugt, welche das zu ersetzende Gas, wie z. B. Luft, vor sich herschiebt und aus der Inertgasbox 100 befördert. Die Inertisierung der Inertgasbox 100 umfasst die im Folgenden beschriebenen Arbeitsschritte.With the method of the invention, the inert gas atmosphere is created in the inert gas box by the inert gas, such as. B. nitrogen, is flowed through the inert gas box 100 within a short time over a large area, if possible over the entire flow cross section, at a high flow rate (e.g. 0.1 to 5 m/s). It is the displacement flow 1 is generated, which the gas to be replaced, such. B. air, in front of him and transported from the inert gas box 100. The inerting of the inert gas box 100 includes the work steps described below.

In einem ersten Schritt wird, bevor die Inertgasbox 100 mit verdampftem Stickstoff inertisiert werden kann, der Arbeitsmedium-Tank 235 aufgeheizt, welcher die Wärmetauschereinheit 231 mit Wärme beaufschlagt. Die auf die Wärmetauschereinheit 231 zu übertragende Wärme wird so dimensioniert, dass mit der Wärmetauschereinheit 231 das gewünschte Gas-Volumen aus verdampften Stickstoff bereitgestellt und möglichst auf die oder nahe der Innenraum-Temperatur der Inertgasbox 100 aufgeheizt werden kann.In a first step, before the inert gas box 100 can be made inert with vaporized nitrogen, the working medium tank 235 is heated, which also includes the heat exchanger unit 231 applied heat. The heat to be transferred to the heat exchanger unit 231 is dimensioned in such a way that the heat exchanger unit 231 can provide the desired gas volume of evaporated nitrogen and can be heated to the interior temperature of the inert gas box 100 or close to it if possible.

Wenn der Arbeitsmedium-Tank 235 auf Betriebstemperatur aufgeheizt ist, wird das Arbeitsmedium-Stellelement 233A geöffnet und das vorgeheizte Arbeitsmedium, wie z. B. Wasser, in einem geschlossenen Kreislauf durch die Wärmetauschereinheit 231 gepumpt, um die Wärmetauschereinheit 231 aufzuheizen. Das Wasser im Arbeitsmedium-Tank 235 wird fortlaufend weiter beheizt, so dass die Wassertemperatur möglichst nahe einem vorgegebenen Sollwert ist. Das Aufheizen der Wärmetauschereinheit 231 erfolgt vorzugsweise unmittelbar vor Beginn der Zufuhr des flüssigen Stickstoffs, um eine unerwünschte Aufheizung der Inertgasbox 100 zu vermeiden.When the working medium tank 235 is heated to the operating temperature, the working medium adjusting element 233A is opened and the preheated working medium, such as e.g. water, is pumped through the heat exchanger unit 231 in a closed loop to heat the heat exchanger unit 231 . The water in the working medium tank 235 is continuously further heated, so that the water temperature is as close as possible to a specified setpoint. The heating of the heat exchanger unit 231 preferably takes place immediately before the start of the supply of the liquid nitrogen, in order to prevent the inert gas box 100 from heating up undesirably.

Anschließend werden Klappen (nicht dargestellt) zum Abtrennen des Laminarflowbereichs geschlossen. Ziel ist es, dem verdampften Stickstoff eine gerichtete Strömung nach unten aufzuzwingen, um die Verdrängungsströmung 1 zu bilden. Die Klappen sind zur Beeinflussung des Gaswegs derart angeordnet, dass das durch Verdampfung freigesetzte Inertgas in die Richtung der Inertgasbox geleitet wird und nicht entgegen der Strömungsrichtung entweichen kann. Erst nach Abschluss der Inertisierung werden die Klappen geöffnet und geben den Gasweg für eine Zirkulationsströmung z. B. für die Gasreinigung oder einen permanenten Laminarflowbetrieb frei.Flaps (not shown) are then closed to separate the laminar flow area. The aim is to impose a directed flow downwards on the vaporized nitrogen in order to form displacement flow 1. To influence the gas path, the flaps are arranged in such a way that the inert gas released by evaporation is directed in the direction of the inert gas box and cannot escape against the direction of flow. Only after completion of the inerting are the flaps opened and give the gas path for a circulation flow z. B. for gas cleaning or permanent laminar flow operation.

Der flüssige Stickstoff wird aus dem Inertgas-Tank 224 über die Inertgas-Zufuhrleitung 222 zu den Düsen 221 gefördert und homogen auf die Arbeitsfläche der Wärmetauschereinheit 231 gesprüht, wo der flüssige Stickstoff verdampft. Mit der Verteilereinrichtung 240 wird die gleichmäßig auf die Querschnittsfläche der Inertgasbox 100 verteilte, gerichtete Verdrängungsströmung 1 erzeugt, welche die Luft nach unten aus der Inertgasbox 100 verdrängt. Der gasförmige Stickstoff verdrängt und schiebt die zuvor in der Inertgasbox 100 enthaltene Luft nach unten und in die Ableitungseinrichtung 250. Die von der Wärmetauschereinheit 231 an den Stickstoff abgegebene Wärmeenergie wird laufend weiter zugeführt, um weiteren flüssigen Stickstoff zu verdampfen und eine übermäßige Abkühlung der Inertgasbox 100 und ihrer Einbauten zu vermeiden.The liquid nitrogen is conveyed from the inert gas tank 224 via the inert gas supply line 222 to the nozzles 221 and is sprayed homogeneously onto the working surface of the heat exchanger unit 231, where the liquid nitrogen is vaporized. The distribution device 240 generates the directed displacement flow 1 which is uniformly distributed over the cross-sectional area of the inert gas box 100 and which forces the air downwards out of the inert gas box 100 . The gaseous nitrogen displaces and pushes the air previously contained in the inert gas box 100 down and into the discharge device 250. The heat energy given off by the heat exchanger unit 231 to the nitrogen is continuously supplied in order to evaporate further liquid nitrogen and to prevent excessive cooling of the inert gas box 100 and avoid their built-in components.

Die Zufuhr flüssigen Stickstoffs und die Verdampfung werden fortgesetzt, bis die zuvor enthaltene Luft aus der Inertgasbox 100 vollständig oder nahezu entfernt ist und der Sauerstoff- und Feuchtewert unter einem vorgegeben Schwellwert liegen. In diesem Zustand ist die gewünschte Inertgasatmosphäre in der Inertgasbox 100 erzeugt. Die Dauer dieses Verfahrensschrittes kann in Abhängigkeit von Betriebsparametern der Inertisierungsvorrichtung 200, wie z. B. dem eingebrachten Stickstoffvolumen, das vorzugsweise etwa dem einfachen bis dreifachen des Inertgasboxvolumens entspricht, der Strömungsgeschwindigkeit, der Größe der Inertgasbox 100, der Länge des durchströmten Weges durch die Inertgasbox 100 und der tolerierten Restgasverunreinigung, vorgegeben werden und z. B. zwischen wenigen Sekunden bis ca. 5 Minuten betragen. Alternativ kann eine Regelung der Zufuhr des flüssigen Stickstoffs in Abhängigkeit von einer mit einem Gassensor erfassten Inertgaskonzentration in der Inertgasbox 100 vorgesehen sein.The supply of liquid nitrogen and the evaporation are continued until the previously contained air is completely or almost completely removed from the inert gas box 100 and the oxygen and humidity values are below a predetermined threshold value. In this state, the desired inert gas atmosphere is created in the inert gas box 100 . The duration of this step can vary depending on the operating parameters of the inerting device 200, such as. B. the introduced volume of nitrogen, which preferably corresponds to about one to three times the volume of the inert gas box, the flow rate, the size of the inert gas box 100, the length of the flow path through the inert gas box 100 and the tolerated residual gas contamination, and z. B. between a few seconds to about 5 minutes. Alternatively, the supply of liquid nitrogen can be regulated as a function of an inert gas concentration in the inert gas box 100 that is detected using a gas sensor.

Nach dem Abschluss der Inertisierung der Inertgasbox werden die Klappen zum Abtrennen des Laminarflowbereichs geöffnet und es wird für eine kurze Zeit (z. B. wenige Sekunden) weiter flüssiger Stickstoff zugegeben um eventuell enthaltene Totvolumina in angeschlossenen Bereichen zu spülen.After completing the inerting of the inert gas box, the flaps for separating the laminar flow area are opened and liquid nitrogen is added for a short time (e.g. a few seconds) to flush any dead volumes in connected areas.

Danach wird das Inertgas-Stellelement 223 zur flüssigen Stickstoffversorgung geschlossen, so dass kein weiterer flüssiger Stickstoff zugeführt wird. Gleichzeitig oder leicht verzögert wird der Gasauslass der Ableitungseinrichtung 250 geschlossen, so dass der restliche verdampfende Stickstoff den Innenddruck in der Inertgasbox 100 nicht in unerwünschter Weise erhöht.Thereafter, the inert gas adjusting element 223 for supplying liquid nitrogen is closed, so that no further liquid nitrogen is supplied. At the same time or with a slight delay, the gas outlet of the discharge device 250 is closed, so that the remaining evaporating nitrogen does not undesirably increase the internal pressure in the inert gas box 100 .

Der an sich bekannte Laminarflow wird durch Einschalten der Ventilatoreinrichtung 260 erzeugt, und das Innenvolumen der Inertgasbox 100 kann optional mit herkömmlichem Spülen und/oder mit der Gasreinigungseinrichtung 270 weiter von Verunreinigungen gereinigt werden. Im Ergebnis ist, sobald die gewünschte Gasreinheit erreicht ist, die Inertgasbox 100 betriebsbereit.The laminar flow, which is known per se, is generated by switching on the fan device 260 , and the interior volume of the inert gas box 100 can optionally be further cleaned of impurities with conventional flushing and/or with the gas cleaning device 270 . As a result, as soon as the desired gas purity is achieved, the inert gas box 100 is ready for operation.

Die in der vorstehenden Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in Kombination oder Unterkombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein.The features of the invention disclosed in the above description, the drawings and the claims can be important both individually and in combination or sub-combination for the realization of the invention in its various configurations.

Claims (16)

Verfahren zur Herstellung einer Inertgasatmosphäre in einer Inertgasbox (100), umfassend die Schritte - Bereitstellung der Inertgasbox (100), die mit einem Gas gefüllt ist, das durch ein Inertgas ersetzt werden soll, und - Zufuhr des Inertgases in die Inertgasbox (100), bis das zu ersetzende Gas aus der Inertgasbox (100) entfernt und die Inertgasbox (100) mit dem Inertgas gefüllt ist, dadurch gekennzeichnet, dass - die Zufuhr des Inertgases mit einem derart hohen, über eine Querschnittsfläche der Inertgasbox (100) verteilten Volumenstrom erfolgt, dass eine gerichtete Verdrängungsströmung (1) des Inertgases erzeugt wird, die das zu ersetzende Gas aus der Inertgasbox (100) verdrängt.Method for producing an inert gas atmosphere in an inert gas box (100), comprising the steps - providing the inert gas box (100) which is filled with a gas which is to be replaced by an inert gas, and - supplying the inert gas into the inert gas box (100), until the gas to be replaced is removed from the inert gas box (100) and the inert gas box (100) is filled with the inert gas, characterized in that - the inert gas is supplied with such a high volume flow distributed over a cross-sectional area of the inert gas box (100) that a directed displacement flow (1) of the inert gas is generated, which forces the gas to be replaced out of the inert gas box (100). Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem die Zufuhr des Inertgases umfasst - eine Einleitung von verflüssigtem Inertgas an einer ersten Innenwandfläche (101) der Inertgasbox (100), - eine Verdampfung des verflüssigten Inertgases mittels einer Heizeinrichtung, die sich über die erste Innenwandfläche der Inertgasbox (100) erstreckt, so dass das Inertgas an der ersten Innenwandfläche (101) verteilt im gasförmigen Zustand freigesetzt wird, wodurch die Verdrängungsströmung (1) des Inertgases im gasförmigen Zustand durch die Inertgasbox (100) hin zu einer zweiten Innenwandfläche (102) der Inertgasbox (100) mit einem Abstand von der ersten Innenwandfläche (101) erzeugt wird, und - eine Ausleitung von verdrängtem, zu ersetzendem Gas an der zweiten Innenwandfläche (102).procedure according to claim 1 , in which the supply of the inert gas comprises - introducing liquefied inert gas on a first inner wall surface (101) of the inert gas box (100), - evaporating the liquefied inert gas by means of a heating device which extends over the first inner wall surface of the inert gas box (100), so that the inert gas is released distributed in the gaseous state on the first inner wall surface (101), whereby the displacement flow (1) of the inert gas in the gaseous state through the inert gas box (100) towards a second inner wall surface (102) of the inert gas box (100) with a distance from the first inner wall surface (101) is generated, and - a discharge of displaced gas to be replaced at the second inner wall surface (102). Verfahren gemäß Anspruch 2, bei dem - die Heizeinrichtung eine Wärmetauschereinrichtung (230) umfasst, die mit einem flüssigen Arbeitsmedium betrieben wird.procedure according to claim 2 , in which - the heating device comprises a heat exchanger device (230) which is operated with a liquid working medium. Verfahren gemäß Anspruch 3, bei dem - das verflüssigte Inertgas in Form von Tröpfchen flächig mit der Wärmetauschereinrichtung (230) in Kontakt gebracht wird.procedure according to claim 3 , in which - the liquefied inert gas in the form of droplets is brought into surface contact with the heat exchanger device (230). Verfahren gemäß Anspruch 4, bei dem - das verflüssigte Inertgas mit einer Düseneinrichtung (220) auf die Wärmetauschereinrichtung (230) aufgesprüht wird.procedure according to claim 4 , in which - the liquefied inert gas is sprayed onto the heat exchanger device (230) with a nozzle device (220). Verfahren gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5, bei dem - die Wärmetauschereinrichtung (230) so dimensioniert und das flüssige Arbeitsmedium vor der Einleitung des verflüssigten Inertgases in die Inertgasbox (100) auf eine derartige Temperatur vorgeheizt wird, dass die Verdampfung des verflüssigten Inertgases, das auf die Wärmetauschereinrichtung (230) trifft, instantan erfolgt und die Temperatur des Inertgases im gasförmigen Zustand an die Temperatur des zu ersetzenden Gases in der Inertgasbox (100) angenähert ist.Method according to one of claims 3 until 5 , in which - the heat exchanger device (230) is dimensioned in such a way and the liquid working medium is preheated to such a temperature before the liquefied inert gas is introduced into the inert gas box (100) that the evaporation of the liquefied inert gas that hits the heat exchanger device (230), takes place instantaneously and the temperature of the inert gas in the gaseous state approaches the temperature of the gas to be replaced in the inert gas box (100). Verfahren gemäß einem der Ansprüche 2 bis 6, bei dem - das im gasförmigen Zustand freigesetzte Inertgas mittels einer Verteilereinrichtung (240) über die Querschnittsfläche der Inertgasbox (100) verteilt wird, wobei die Verteilereinrichtung (240) an die Heizeinrichtung angrenzend und flächig, sich über die Querschnittsfläche der Inertgasbox (100) erstreckend angeordnet ist.Method according to one of claims 2 until 6 , in which - the inert gas released in the gaseous state is distributed over the cross-sectional area of the inert gas box (100) by means of a distributor device (240), the distributor device (240) adjoining the heating device and extending flatly over the cross-sectional area of the inert gas box (100). is arranged. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, mit mindestens einem der Merkmale - die Verdrängungsströmung (1) ist eine laminare Strömung, - die Verdrängungsströmung (1) ist in Gravitationsrichtung ausgerichtet, - die Verdrängungsströmung (1) ist in Horizontalrichtung ausgerichtet, - die Verdrängungsströmung (1) ist entgegen der Gravitationsrichtung ausgerichtet, - die Verdrängungsströmung (1) hat eine Strömungsgeschwindigkeit in einem Bereich von 0,05 m/s bis 5 m/s, - das zugeführte Inertgas hat ein Gas-Volumen in einem Bereich vom einfachen bis fünffachen Boxvolumen der Inertgasbox (100), - das Inertgas umfasst Stickstoff oder Argon, - das zu ersetzende Gas enthält mindestens einen Anteil von Sauerstoff und/oder Wasserdampf, und - die Inertgasbox (100) umfasst eine Laminarflowbox oder eine Reingaseinhausung einer Produktionsanlage, insbesondere mit einem Volumen von 1 bis 200 m3.Method according to one of the preceding claims, with at least one of the features - the displacement flow (1) is a laminar flow, - the displacement flow (1) is aligned in the gravitational direction, - the displacement flow (1) is aligned in the horizontal direction, - the displacement flow (1 ) is aligned against the direction of gravity, - the displacement flow (1) has a flow velocity in a range from 0.05 m/s to 5 m/s, - the supplied inert gas has a gas volume in a range from one to five times the box volume of Inert gas box (100), - the inert gas comprises nitrogen or argon, - the gas to be replaced contains at least a proportion of oxygen and/or steam, and - the inert gas box (100) comprises a laminar flow box or a clean gas housing of a production plant, in particular with a volume of 1 to 200m3 . Inertisierungsvorrichtung (200), die zur Herstellung einer Inertgasatmosphäre in einer Inertgasbox (100) konfiguriert ist, umfassend - eine Inertgas-Zufuhreinrichtung (210), die zur Bereitstellung eines Inertgases in der Inertgasbox (100) eingerichtet ist, durch das ein vorab in der Inertgasbox (100) enthaltenes Gas ersetzbar ist, und - eine Ableitungseinrichtung (250), mit der das zu ersetzende Gas aus der Inertgasbox (100) ausleitbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass - die Inertgas-Zufuhreinrichtung (210) zur Zufuhr des Inertgases mit einem derart hohen, über eine Querschnittsfläche der Inertgasbox (100) verteilten Volumenstrom eingerichtet ist, dass eine gerichtete Verdrängungsströmung (1) des Inertgases erzeugbar ist, die geeignet ist, das zu ersetzende Gas aus der Inertgasbox (100) zu verdrängen.Inerting device (200) which is configured to produce an inert gas atmosphere in an inert gas box (100), comprising - an inert gas supply device (210) which is set up to provide an inert gas in the inert gas box (100) by means of which a previously in the inert gas box (100) gas contained can be replaced, and - a discharge device (250) with which the gas to be replaced can be discharged from the inert gas box (100), characterized in that - the inert gas supply device (210) for supplying the inert gas with such a high volume flow distributed over a cross-sectional area of the inert gas box (100) is set up such that a directed displacement flow (1) of the inert gas can be generated, which is suitable for displacing the gas to be replaced from the inert gas box (100). Inertisierungsvorrichtung gemäß Anspruch 9, bei der - die Inertgas-Zufuhreinrichtung (210) zur Einleitung von verflüssigtem Inertgas an einer ersten Innenwandfläche (101) der Inertgasbox (100) eingerichtet ist und eine Heizeinrichtung umfasst, die sich über die erste Innenwandfläche (101) der Inertgasbox (100) erstreckt und zur Verdampfung und an der ersten Innenwandfläche (101) verteilten Freisetzung des Inertgases angeordnet ist, und - die Ableitungseinrichtung (250) zur Ausleitung von verdrängtem Gas an einer zweiten Innenwandfläche (102) der Inertgasbox (100) mit einem Abstand von der ersten Innenwandfläche (101) angeordnet ist.Inerting device according to claim 9 , in which - the inert gas supply device (210) is set up for introducing liquefied inert gas on a first inner wall surface (101) of the inert gas box (100) and comprises a heating device which extends over the first inner wall surface (101) of the inert gas box (100). and arranged for vaporization and release of the inert gas distributed on the first inner wall surface (101), and - The discharge device (250) for discharging displaced gas is arranged on a second inner wall surface (102) of the inert gas box (100) at a distance from the first inner wall surface (101). Inertisierungsvorrichtung gemäß Anspruch 10, bei der - die Heizeinrichtung eine Wärmetauschereinrichtung (230) mit einem flüssigen Arbeitsmedium umfasst.Inerting device according to claim 10 , in which - the heating device comprises a heat exchanger device (230) with a liquid working medium. Inertisierungsvorrichtung gemäß Anspruch 11, bei der - die Inertgas-Zufuhreinrichtung (210) zur flächigen Aufbringung des verflüssigten Inertgases in Form von Tröpfchen auf die Wärmetauschereinrichtung (230) angeordnet ist.Inerting device according to claim 11 , in which - the inert gas supply device (210) is arranged for the planar application of the liquefied inert gas in the form of droplets to the heat exchanger device (230). Inertisierungsvorrichtung gemäß Anspruch 12, bei der - die Inertgas-Zufuhreinrichtung (210) eine Düseneinrichtung (220) aufweist, die zum Aufsprühen des verflüssigten Inertgases auf die Wärmetauschereinrichtung (230) angeordnet ist.Inerting device according to claim 12 , in which - the inert gas supply device (210) has a nozzle device (220) which is arranged for spraying the liquefied inert gas onto the heat exchanger device (230). Inertisierungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 11 bis 13, bei der - die Inertgas-Zufuhreinrichtung (210) eine Verteilereinrichtung (240) aufweist, die zur Verteilung des im gasförmigen Zustand freigesetzten Inertgases über die Querschnittsfläche der Inertgasbox (100) angeordnet ist, wobei sich die Verteilereinrichtung (240) an die Heizeinrichtung angrenzend über die Querschnittsfläche der Inertgasbox (100) erstreckt.Inerting device according to one of Claims 11 until 13 , in which - the inert gas supply device (210) has a distributor device (240) which is arranged to distribute the inert gas released in the gaseous state over the cross-sectional area of the inert gas box (100), the distributor device (240) adjoining the heating device via extends the cross-sectional area of the inert gas box (100). Inertisierungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 10 bis 14, bei der - die Inertgas-Zufuhreinrichtung (210) eine Ventilatoreinrichtung (260) aufweist, die zur Erzeugung einer permanenten Laminarströmung des Inertgases angeordnet ist.Inerting device according to one of Claims 10 until 14 , in which - the inert gas supply device (210) has a fan device (260) which is arranged to generate a permanent laminar flow of the inert gas. Inertgasbox (100), die mit einer Inertisierungsvorrichtung (200) gemäß einem der Ansprüche 10 bis 15 ausgestattet ist.Inert gas box (100) with an inerting device (200) according to one of Claims 10 until 15 Is provided.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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