DE1088876B - Method and device for generating inert atmospheres in storage containers - Google Patents

Description

Verfahren und Einrichtung zur Erzeugung inerter Atmosphären in Speicherbehältern Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Erzeugung inerter Atmosphären in Speicherbehältern für potentiell gefährliche Flüssigkeiten, wie z. B. flüssige Kohlenwasserstoffe. Die Erfindung kann beispielsweise dazu angewandt werden, um Kraftstoffbehälter von Flugzeugen mit inertem Gas zu beschicken, wodurch einerseits der Brand- und Explosionsgefahr vorgebeugt und andererseits in dem betreffenden Kraftstoffbehälter ein Überdruck mit Bezug auf den Umgebungsdruck geschaffen wird, welcher ein Einbeulen des Behälters verhindert.Method and device for generating inert atmospheres in storage containers The invention relates to a method and a device for producing inert ones Atmospheres in storage tanks for potentially hazardous liquids, such as B. liquid hydrocarbons. The invention can be applied to this, for example be used to fill aircraft fuel tanks with inert gas, whereby on the one hand the risk of fire and explosion is prevented and on the other hand in the relevant An overpressure with respect to the ambient pressure is created in the fuel tank, which prevents denting of the container.

Es ist bereits bekannt, inerte Gase in Form augenblicklicher Druckladungen unter der Steuerung lichtempfindlicher oder druckempfindlicher Apparate in Kraftstoffbehälter von Flugzeugen einzuleiten bzw. diese Gase kontinuierlich aus Druckflaschen zuzuführen. Es ist auch bekannt, inerte Gase in flüssiger Form zu lagern, diese zu verdampfen und sodann in die Kraftstoffbehälter von Flugzeugen einzuleiten.It is already known to use inert gases in the form of instantaneous pressurized charges under the control of photosensitive or pressure-sensitive apparatus in fuel tanks from aircraft or to supply these gases continuously from pressure cylinders. It is also known to store inert gases in liquid form and to vaporize them and then to be discharged into the fuel tanks of aircraft.

Der Nachteil des erstgenannten Verfahrens liegt darin, daß die eine jeweilige Druckladung liefernde Gasquelle jeweils ausgewechselt bzw. aufgefüllt werden muß, bvor eine jeweils weitere Druckladung eingeführt werden kann, und der Nachteil der beiden letztgenannten Verfahren. liegt darin, daß räumlich und gewichtsmäßig umfangreiche Apparaturen im Flugzeug mitgefü rt werden müssen, die jedoch gerade im Hinblick )auf die bei Flugzeugen allgemein beschränkten Raum- und Gewichtsverhältnisse vermieden werden sollen.The disadvantage of the former method is that the one The gas source delivering the respective pressure charge is replaced or topped up must be before a further pressure charge can be introduced, and the Disadvantage of the latter two methods. lies in that spatial and weight-wise extensive equipment must be carried in the aircraft, but it is with regard to the generally limited space and weight conditions in aircraft should be avoided.

Nach der Erfindung sollen die Nachteile der bekannten Verfahren dadurch vermieden werden, daß ein Verfahren zur Erzeugung inerter Atmosphären in Speicherbehältern für potentiell gefährliche Flüssigkeiten, z. B. flüssige Kohlenwasserstoffe, durch Zuführung von unter Druck stehendem verflüssigtem Gas aus .einem wärmeisolierten Druckbehälter zur Anwendung kommt, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß das verflüssigte Gas durch Feinzerstäubung innerhalb der potentiell gefährlichen Flüssigkeit in dieser dispergiert und anschließend durch Wärmeaustausch mit der Flüssigkeit verdampft wird.According to the invention, the disadvantages of the known methods should thereby Avoid the need for a process for creating inert atmospheres in storage vessels for potentially dangerous liquids, e.g. B. liquid hydrocarbons, by Supply of liquefied gas under pressure from .ein a thermally insulated Pressure vessel is used, which is characterized in that the liquefied Gas by fine atomization within the potentially dangerous liquid in this dispersed and then evaporated by heat exchange with the liquid will.

Es soll somit darauf ankommen, daß der inerte Stoff nicht in Dampfform, sondern in flüssiger Form in den Speicherbehäfter eingeführt wird, und zwar dort nicht in den von der Speicherflüssigkeit freien Raum, sondern in die Speicherflüssigkeit selbst, wobei das Einbringen in die Speicherflüssigkeit in feindispergierter Form erfolgen soll. Erst anschließend soll dann die Verdampfung erfolgen.It should therefore be important that the inert substance is not in vapor form, but is introduced into the storage container in liquid form, namely there not into the space free from the storage fluid, but into the storage fluid itself, the introduction into the storage liquid in finely dispersed form should take place. Only then should the evaporation take place.

Die Zufuhr des durch Druck innerhalb der Flüssigkeit feinzuzerstäubenden verflüssigten Gases kann nach dem Merkmal einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in Abhängigkeit von dem Druckunterschied geregelt werden, der zwischen dem im Inneren des Speicherbehälters und dem in der Umgebung des Behälters herrschenden Druck besteht.The supply of the atomized by pressure within the liquid Liquefied gas can according to the feature of a preferred embodiment of the Invention can be regulated as a function of the pressure difference between that in the interior of the storage container and that prevailing in the vicinity of the container There is pressure.

Die gemäß der Erfindung vorgesehene Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens nach der Erfindung ist durch einen unterhalb des Flüssigkeitsspiegels des Speichwerbehälters angeordneten Feinzerstäuber gekennzeichnet, der in an sich bekannter Weise über eine Druckleitung mit einem verflüssigtes Gas enthaltenden Druckbehälter Verbindung hat. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hat dieser Feinzerstäuber die Form eines Rohres mit feinen Umfangsbohrungen. Dadurch wird erreicht, daß das innerhalb der im Speicherbehälter befindlichen Flüssigkeit feinzuzerstäubende verflüssigte Gas, welches unter erheblichem Überdruck zugeführt wird, vollständig in dieser Flüssigkeit dispergiert, ohne daß zu diesem Zweck besondere Düsen vorgesehen sein müssen.The device provided according to the invention for performing this Method according to the invention is by one below the liquid level of the storage advertising container arranged fine atomizer characterized in itself known manner via a pressure line with a liquefied gas containing Has pressure vessel connection. According to a preferred embodiment of the invention this fine atomizer has the shape of a tube with fine circumferential bores. Through this it is achieved that the liquid contained in the storage container finely atomized liquefied gas which is supplied under considerable excess pressure is completely dispersed in this liquid without any special purpose Nozzles must be provided.

Der zur Zuführung des verflüssigten Gases zum Feinzerstäuber erforderliche Druck kann dadurch erzeugt werden, daß eine Teilmenge verflüssigten Gases innerhalb des dieses Gas enthaltenden Druckbehälters verdampft wird, so da,ß der dadurch entstehende Überdruck das noch verflüssigte Gas über die Druckleitung in den Feinzerstäuber drückt. Die zuzuführende Menge des innerhalb der potentiell gefährlichen Flüssigkeit feinzuzerstäubenden verflüssigten Gases kann durch einen einerseits an den Speicherbehälter und andererseits an die Außenatmosphäre angeschlossenen Differentialdruckmesser gesteuert werden, welcher wirkungsmäßig mit einem in der Druckleitung angeordneten Regelventil derart gekoppelt ist, daß das Regelventil die Zufuhr des verflüssigten Gases zum Speicherbehälter so reguliert, daß in diesem ein bestimmter Mindestüberdruck gegenüber der Außenatmosphäre gehalten wird.The one required to supply the liquefied gas to the fine atomizer Pressure can be generated by having a partial amount of liquefied gas within of the pressure vessel containing this gas is evaporated, so that ß the resulting Overpressure the still liquefied gas via the pressure line in the fine atomizer presses. The amount of the potentially hazardous liquid to be added can be finely atomized liquefied gas through one on the one hand connected to the storage tank and on the other hand to the outside atmosphere Differential pressure gauges are controlled, which is effective with one in the Pressure line arranged control valve is coupled such that the control valve the supply of liquefied gas to the storage container is regulated so that in this a certain minimum overpressure compared to the outside atmosphere is maintained.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird nunmehr mit Bezug auf die Zeichnung beispielsweise beschrieben, welche schematisch die Anwendung der Erfindung auf die Beschickung eines Kraftstoffbehälters für Flugzeuge mit inertem Gas zeigt.An embodiment of the invention will now be described with reference to FIGS Drawing, for example, describes which schematically shows the application of the invention shows the filling of an aircraft fuel tank with inert gas.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist ein Feinzerstäuber in Form eines Rohres 10 mit einer Vielzahl feiner Umfangsöffnungen 11 im unteren Teil eines Flugzeugkraftstoffbehälters 12 so angeordnet, daß er sich normalerweise unterhalb des Flüssigkeitsspiegels 15 im Behälter befindet. Ein mit einer Wärmeisolation. umgebenes Druckrohr 13 führt vom Inneren eines wärmeisolierten Druckbehälters 16 zum Feinzerstäuber 10. Das in dem Druckbehälter 16 enthaltene verflüssigte inerte Gas, dessen Flüssigkeitsspiegel mit 17 bezeichnet ist, kann beispielsweise Stickstoff sein. Die Mündung des Druckrohres 13 innerhalb des Druckbehälters 16 ist nahe dieses Druckbehälters angeordnet, derart, daß sie sich normalerweise stets unterhalb des Flüssigkeitsspiegels 17 befindet. Der Druckbehälter 16 ist weiterhin mit einer verschließbaren Füllöffnung 18, einem Druckmesser 19 und einem Sicherheitsventil 20 ausgestattet, wobei das Sicherheitsventil 20 auf einen mittelhohen Druck (beispielsweise 9 bis 1f?,5 kg/cm2) eingestellt sein kann und welches einen infolge überschneller Verdampfung des im Druckgefäß enthaltenen verflüssigten Gases etwa entstehenden Überdruck über diesen Grenzwert hinaus abblasen läßt. Die Verdampfung des im Druckbehälter 16 enthaltenen verflüssigten Gaseis kann entweder mittels der auf natürlichem Wege von außen in den Druckbehälter 16 einziehenden Wärme oder aber durch einen in dien Druckbehälter eingebauten Heizkörper 21 erfolgen, der entweder als elektrischer Heizkörper oder als Heizschlange, durch welche ein Heizmedium hindurchgeführt wird, ausgebildet sein kann.As can be seen from the drawing, a fine atomizer in the form of a tube 10 with a plurality of fine circumferential openings 11 is arranged in the lower part of an aircraft fuel tank 12 so that it is normally below the liquid level 15 in the tank. One with thermal insulation. Surrounded pressure pipe 13 leads from the inside of a thermally insulated pressure vessel 16 to the fine atomizer 10. The liquefied inert gas contained in the pressure vessel 16 , the liquid level of which is denoted by 17, can be nitrogen, for example. The mouth of the pressure pipe 13 within the pressure vessel 16 is arranged near this pressure vessel in such a way that it is normally always below the liquid level 17. The pressure vessel 16 is also equipped with a closable filling opening 18, a pressure gauge 19 and a safety valve 20, whereby the safety valve 20 can be set to a medium-high pressure (for example 9 to 1f?, 5 kg / cm2) and which is a result of rapid evaporation of the Liquefied gas contained in the pressure vessel can be blown off any excess pressure above this limit value. The evaporation of the liquefied gas ice contained in the pressure vessel 16 can take place either by means of the heat naturally drawn in from the outside into the pressure vessel 16 or by a heating element 21 built into the pressure vessel, which is either an electric heater or a heating coil through which a heating medium is passed is, can be formed.

Es hat sich gezeigt, daß, wenn das verflüssigte Gas mit dem erwähnten mittelhohen Druck dem unterhalb des Flüssigkeitsspiegels 15 angeordneten Feinzerstäuber 10 zugeführt wird, es genügt, wenn dieser Feinzerstäuber die Form eines gewöhnlichen Rohres mit einfachen Umfangsbohrungen 11 hat, da das zugeführte verflüssigte Gas sofort nach Austritt durch diese öffnung infolge des plötzlichen Druckabfalls auf den Druck der im Behälter befindlichen Flüssigkeit verdampft.It has been shown that when the liquefied gas with the mentioned medium-high pressure the fine atomizer arranged below the liquid level 15 10 is supplied, it is sufficient if this fine atomizer has the shape of an ordinary Tube with simple circumferential bores 11 has, as the supplied liquefied gas immediately after exiting through this opening due to the sudden drop in pressure the pressure of the liquid in the container evaporates.

Die Kühlung des .im Behälter 12 befindlichen Kraftstoffs 15 infolge der Verdampfung des verflüssigten Gases und infolge des sich daran anschließenden Wärmeaustausches dieses Gases mit dem Kraftstoff ist so gering, daß sie vernachlässigt werden kann. Infolge der langgestreckten Form des Feinzerstäubers 10 wird ohnehin einer übergroßen örtlichen. Abkühlung vorgebeugt. Diese langgestreckte Form des Feinverdampfers 10 trägt auchwesentlichzurvollständigen Dispersion des verdampfenden Gases im Kraftstoff bei.The cooling of the fuel 15 located in the container 12 as a result the evaporation of the liquefied gas and as a result of the subsequent The heat exchange between this gas and the fuel is so small that it is neglected can be. Due to the elongated shape of the fine atomizer 10 is anyway an oversized local. Prevented cooling. This elongated shape of the Fine vaporizer 10 also contributes significantly to the complete dispersion of the vaporizing Gas in the fuel.

Der Kraftstoffbehälter 12 ist mit einem Sicherheitsventil 22 ausgestattet, welches dann abzublasen beginnt, wenn die Druckdifferenz zwischen dem im Inneren des Kraftstoffbehälters herrschenden. Druck und dem Umgebungsdruck über einen bestimmten Wert ansteigt. Ein solches Abblasen wird im allgemeinen immer nur während des Aufstiegs des Flugzeugs stattfinden.The fuel tank 12 is equipped with a safety valve 22, which then begins to blow off when the pressure difference between the inside of the fuel tank prevailing. Pressure and the ambient pressure above a certain Value increases. Such blow-off will generally only occur during the ascent of the aircraft.

In derDruckleitung 13 ist ein Regelventil 23 angeordnet, welches mittels eines am Kraftstoffbehälter 12 angeordneten Differentialdruckmessers selbsttätig gesteuert wird. Der Differentialdruckmesser 24 tritt dann in Tätigkeit, wenn die Druckdifferenz zwischen dem im Kraftstoffbehälter 12 herrschenden Druck und dem Druck der Außenatmosphäre unter einen bestimmten Wert abfällt. Der diesbezügliche Regelimpuls wird über eine Übertragungsleitung 25 auf das Regelventil 23 übertragen, welches im Fall einer Abnahme des erwähnten Differenzdruckes den Durchtritt des verflüssigten Gases vom Druckbehälter 16 zum Feinzerstäuber 10 erhöht. Hierdurch wird der Innendruck im Kraftstoffbehälter selbsttätig und unabhängig vom Druck der Außenatmosphäre auf einem bestimmten Wert oberhalb dieses Druckes gehalten, wodurch ausgeschlossen wird, daß die Außenatmosphäre in den Kraftstoffbehälter eindringen kann, und wodurch außerdem erreicht wird, daß der Kraftstoffbehälter, falls das Flugzeug seine Flughöhe ändert, nicht durch den Druck der Außenatmosphäre zusammengedrückt werden kann.In the pressure line 13 a control valve 23 is arranged, which by means of a differential pressure gauge arranged on the fuel tank 12 automatically is controlled. The differential pressure meter 24 then comes into operation when the Pressure difference between the pressure prevailing in the fuel tank 12 and the Pressure of the external atmosphere drops below a certain value. The related The control pulse is transmitted to the control valve 23 via a transmission line 25, which in the event of a decrease in the differential pressure mentioned, the passage of the liquefied gas from the pressure vessel 16 to the fine atomizer 10 increased. Through this the internal pressure in the fuel tank is automatic and independent of the pressure of the The outside atmosphere is kept at a certain value above this pressure, whereby it is excluded that the outside atmosphere penetrates into the fuel tank can, and what is also achieved that the fuel tank, if the Aircraft changes altitude, not squeezed by the pressure of the outside atmosphere can be.

Außer bei Kraftstoffbehältern für Flugzeuge kann die beschriebene Vorrichtung auch bei Kraftstoffbehältern in anderem Anwendungsbereich verwendet werden; es ist auch die Anwendung eines anderen inerten Gases als Stickstoff möglich, z. B. bei Anwendung in einem anderen Bereich. Die Wahl des jeweiligen verflüssigten Gases hängt jeweils von der Art der potentiell gefährlichen Flüssigkeit ab, in welcher das betreffende Gas fein zerstäubt und dispergiert werden soll.Except for fuel tanks for aircraft, the described Device also used in fuel tanks in other areas of application will; it is also possible to use an inert gas other than nitrogen, z. B. when used in another area. The choice of each liquefied Gas depends on the type of potentially dangerous liquid in which the gas in question is to be finely atomized and dispersed.

Die im Zusammenhang mit dem zur Beschreibung der Erfindung gewählten Beispiel erwähnten Ventile wurden im einzelnen nicht beschrieben und in der Zeichnung nur schematisch angedeutet, da sie keinen Teil der Erfindung bilden und an sich von einer in der Drucktechnik allgemein bekannten Bauart sind.Those chosen in connection with the description of the invention The valves mentioned in the example were not described in detail and in the drawing only indicated schematically, since they do not form part of the invention and per se are of a type well known in the printing industry.

Die Wirtschaftlichkeit der beschriebenen Einrichtung und des Verfahrens nach der Erfindung macht ihre Anwendung insbesondere für das Flugwesen wertvoll, indem durch die Anwendung der Erfindung sowohl an Gewicht als auch an Raum gespart wird. In diesem Zusammenhang kann es von Vorteil sein, den Behälter für das verflüssigte Gas innerhalb des Kraftstoffbehälters unterzubringen, ohne da.ß das Kraftstoffaufnahmevermögen des Kraftstoffbehälters wesentlich vermindert wird.The economic viability of the device and the method described according to the invention makes their application particularly valuable for aviation, in that the application of the invention saves both weight and space will. In this context it can be advantageous to use the container for the liquefied To accommodate gas within the fuel tank without da.ß the fuel absorption capacity the fuel tank is significantly reduced.

Claims (7)

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zum Erzeugen inerter Atmosphären in Speicherbehältern für potentiell gefährliche Flüssigkeiten, z. B. flüssige Kohlenwasserstoffe, durch Zuführen von unter Druck stehendem verflüssigtem Gas aus einem wärmeisolierten Druckbehälter, dadurch gekennzeichnet, daß das verflüssigte Gas durch Feinzerstäubung innerhalb der potentiell gefährlichen Flüssigkeit in dieser dispergiert und anschließend durch Wärmeaustausch mit dieser Flüssigkeit verdampft wird. PATENT CLAIMS: 1. Method for creating inert atmospheres in storage containers for potentially hazardous liquids, e.g. B. liquid hydrocarbons, by supplying pressurized liquefied gas from a thermally insulated pressure vessel, characterized in that the liquefied gas is dispersed by fine atomization within the potentially dangerous liquid in this and then evaporated by heat exchange with this liquid. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhr des durch Druck innerhalb der Flüssigkeit feinzuzerstäubenden verflüssigten Gases in Abhängigkeit von dem Druckunterschied geregelt wird, der zwischen dem im Inneren des Speicherbehälters und dem in der Umgebung des Behälters herrschenden Druck besteht. 2. The method according to claim 1, characterized in that the supply of the pressure within the liquid finely atomized liquefied gas depending on the pressure difference is regulated between the inside of the storage tank and that in the Surroundings the pressure prevailing in the container. 3. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen unterhalb des Flüssigkeitsspiegels (15) des Speicherbehälters (12) angeordneten Feinzerstäuber (10), der in an sich bekannter Weise über eine Druckleitung (13) mit einem verflüssigtes Gas enthaltenden Druckbehälter (16) Verbindung hat. 3. Facility for carrying out the procedure according to claim 1, characterized by a below the liquid level (15) of the storage container (12) arranged fine atomizer (10), which is known per se Way via a pressure line (13) with a pressure vessel containing liquefied gas (16) has connection. 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Feinzerstäuber die Form eines Rohres (10) mit feinen Umfangsbohrungen (11) hat. 4. Device according to claim 3, characterized in that the fine atomizer has the shape of a tube (10) with fine circumferential bores (11). 5. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4 zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen einerseits an dem Speicherbehälter (12) und andererseits an die Außenatmosphäre angeschlossenen Differentialdruckmesser (24), welcher wirkungsmäßig mit einem in der Druckleitung (13) angeordneten Regelventil (23) derart gekoppelt (25) ist, daß das Regelventil (23) die Zufuhr des verflüssigten Gases zum Speicherbehälter so reguliert, daß in diesem ein bestimmter Mindestüberdruck gegenüber der Außenatmosphäre gehalten wird. 5. Device according to claim 3 or 4 for carrying out the method according to claim 2, characterized by one on the one hand on the storage container (12) and on the other hand differential pressure meter (24) connected to the outside atmosphere, which in terms of effect coupled in such a way to a control valve (23) arranged in the pressure line (13) (25) is that the control valve (23) controls the supply of the liquefied gas to the storage container regulated so that in this a certain minimum overpressure compared to the outside atmosphere is held. 6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, gekennzeichnet durch eine im Druckbehälter (16) für das verflüssigte Gas angeordnete Wärmequelle (21) mit regelbarer Wärmeabgabe. 6. Device according to one of claims 3 to 5, characterized by a heat source (21) arranged in the pressure vessel (16) for the liquefied gas with adjustable heat output. 7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckbehälter (16) für das unter Druck stehende inerte Gas innerhalb des die potentiell gefährliche Flüssigkeit enthaltenden Behälters (12) angeordnet ist. In Betracht gezogene Druckschriften: österreichische Patentschrift Nr. 105 430. In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsches Patent Nr. 1047 631.7. Device according to one of claims 3 to 6, characterized in that the pressure vessel (16) for the pressurized inert gas is arranged within the container (12) containing the potentially dangerous liquid. Documents considered: Austrian patent specification No. 105,430. Older patents considered: German patent No. 1 047 631.