DE1261457B

DE1261457B - Verfahren und Vorrichtung zur Selbstregelung des Drucks eines eingeschlossenen Druckmittels

Info

Publication number: DE1261457B
Application number: DET28714A
Authority: DE
Inventors: Jean Alleaume; Saint Cloud
Original assignee: Technigaz
Current assignee: Technigaz
Priority date: 1964-06-01
Filing date: 1965-05-28
Publication date: 1968-02-22
Also published as: ES313544A1; GB1107662A; US3379208A; NL6506766A; FR1435773A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

G05d

Deutsche Kl.: 4 c - 37

Nummer: 1261457

Aktenzeichen: T28714X/4c

Anmeldetag: 28. Mai 1965

Auslegetag: 22. Februar 1968

Gegenstände der Erfindung sind ein Selbstregelungsverfahren, um den relativen Druck eines dehnbaren Druckmittels, welches sich in einer Kammer mit praktisch unveränderlichem Rauminhalt befindet, auf einem praktisch konstanten Wert zu halten, gegebenenfalls mit einer bestimmten Toleranz, sowie eine Vorrichtung zur Ausübung dieses Verfahrens.

Die bekannten Verfahren, welche zwischen bestimmten Grenzen den Druck eines Druckmittels, z. B. eines Gases oder eines Dampfes, konstanthalten, welches sich in einer Kammer mit praktisch konstantem Innenvolumen befindet, bestehen darin, diese Kammer mit einem Sicherheitsventil zu versehen, welches so eingestellt ist, daß es sich automatisch öffnet, wenn der Innendruck des Druckmittels den vorbestimmten oberen Grenzwert erreicht, so daß ein Teil dieses Druckmittels frei aus der Kammer entweichen kann, bis der Innendruck in dieser bis unter den oberen Grenzwert wieder auf seinen Sollwert gefallen ist, was die Schließung des Sicherheitsventils bewirkt. Außerdem ist die Kammer mit einer Druckmittelquelle zum Ausgleich der Verluste z. B. über einen Druckminderer verbunden, welcher die Kammer mit Druckmittel speist, wenn der Innendruck derselben unter den vorbestimmten unteren Grenzwert fällt, bis der Druck von neuem seinen zwischen den beiden oberen Grenzen liegenden Sollwert erreicht. Diese Methode besitzt den Nachteil, daß sie beim Überdruck Verluste an Druckmittel verursacht, welche im Fall eines Unterdrucks durch Zufuhr von zusätzlichem Druckmittel ausgeglichen werden müssen, so daß die Anlage wenn auch nicht ständig, so doch wenigstens periodisch Druckmittel verausgabt.

Die Aufgabe der Regelung des Drucks eines Druckmittels tritt insbesondere bei einer Aufbewahrung von flüssigen oder gasförmigen Druckmitteln auf, welche Gefahrenquellen infolge ihrer besonderen chemischen Eigenschaften oder ihrer durch ihren physikalischen Aufbewahrungszustand bedingten kritischen Kenngrößen bilden können. Dies ist z. B. bei einer Aufbewahrung von verflüssigten Gasen, insbesondere bei niedriger Temperatur, der Fall, z. B. bei Methan, welche sich im allgemeinen in Behältern mit doppelten Wänden befinden, welche zwischen sich einen geschlossenen isolierenden Raum abgrenzen, welcher mit einem vorzugsweise indifferenten Gas gefüllt wird, welches gegenüber dem umgebenden Atmosphärendruck unter einem gewissen Überdruck steht.

Dieses unter einem Überdruck stehende Gaspolster soll das Eindringen von Luft oder eines Sauerstoffträgergases von außen verhindern, welches bei einem zufälligen Austritt des in dem Behälter enthaltenen

Verfahren und Vorrichtung zur Selbstregelung
des Drucks eines eingeschlossenen Druckmittels

Anmelder:

Fa. TECHNIGAZ, Paris

Vertreter:

Dipl.-Ing. A. Schürhoff, Patentanwalt,

4630 Bochum-Weitmar,

Am Waldschlößchen 11 A

Als Erfinder benannt:

Jean Alleaume,

Saint Cloud, Seine-et-Oise (Frankreich)

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 1. Juni 1964 (976 687)

Druckmittels zusammen mit diesem ein explosives Gemisch bilden könnte, wenn das Druckmittel brennbar ist. Das unter einem relativen Überdruck stehende indifferente Gas soll ferner jedes Eintreten von Feuchtigkeit in Form von Dämpfen in den isolierenden Raum verhindern, da die Gefahr besteht, daß diese bei Berührung mit den durch das verflüssigte Gas stark gekühlten Wänden des Behälters sich niederschlagen oder erstarren, was eine Verminderung des Isoliervermögens: der eine primäre Schranke für das verflüssigte Gas bildenden, den Behälter umgebenden Schicht zur Folge haben würde.

Der relative Überdruck des Gases in dem Isolierenden Raum muß praktisch konstant bleiben, zumindest zwischen gewissen Grenzen. Er darf nämlich nicht bis auf den äußeren Atmosphärendruck abnehmen, was den Eintritt von feuchter Luft ermöglichen würde, und auch nicht einen oberen Grenzdruck überschreiten, oberhalb welchem die Gefahr besteht, daß die durch diesen Druck auf die Wände des Behälters ausgeübten Beanspruchungen die Wände verformen.

Der Gasdruck in dem isolierenden Raum kann die Neigung haben, sich unter der Einwirkung verschiedener Erscheinungen zu verändern, insbesondere einer Temperaturänderung (welche z. B. von der Abkühlung des zur Aufnahme des verflüssigten Gases bei niedriger Temperatur bestimmten Behälters herrührt) und auch einer Änderung des umgebenden Atmosphärendrucks. Bei einer Drucksenkung muß

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daher eine gewisse Gasmenge in den isolierenden wirkenden Druckkräfte in die Kammer zurückge-

Raum eingeführt werden, während bei einer Druck- drückt, bis der gewünschte Nromaldruck in dieser

erhöhung Gas entnommen und wenn möglich zurück- wiederhergestellt ist.

gewonnen werden muß, insbesondere z.B. in dem Falls jedoch die Tasche nur von der Außenluft

Fall des Transports des. verflüssigten Gases zu Wasser 5 umgeben ist, ist sie im allgemeinen nicht in der Lage,

oder zu Land. So ist z. B. beim Transport von ver- allein die obige Aufgabe zu erfüllen. Ihre Wand-

flüssigtem Methan auf dem Wasserwege der Methan- stärke, welche durch die erforderliche mechanische

tanker mit einer Anlage zur Aufbewahrung von Stick- Festigkeit bedingt ist, ist nämlich häufig zu groß, so

stoff zur Speisung des die Methanbehälter umgeben¹- daß die Tasche zu starr wird, um sich bei dem im

den isolierenden Raums mit einem indifferenten Gas ίο allgemeinen kleinen Wert des Drucks des gespeicher-

ausgerüstet, so daß es sehr wichtig ist, diesen Stick- ten Druckmittels mit einer genügenden Leichtigkeit

stoff bei Druckschwankungen in dem isolierenden elastisch zu verformen, d. h. sich aufzuweiten oder

Raum wiedergewinnen zu können, da eine Neuver- zusammenzuziehen.

sorgung mit indifferentem Gas während der Reise Um diesem Nachteil abzuhelfen, ist gemäß einem

ungewiß sein kann. 15 weiteren Kennzeichen der Erfindung diese Tasche in

Die Erfindung bezweckt, den obigen Nachteilen einer Isolierkammer angeordnet, in welcher ein prak-

abzuhelfen, und das erfindungsgemäße Verfahren, bei tisch konstanter, den Außendruck bildender Druck

welchem der das Druckmittel enthaltenden Kammer aufrechterhalten wird und in welcher sich die Tasche

bei einem Überdruck eine gewisse Druckmittehnenge unter der Wirkung dieses Außendrucks aufweiten

entzogen und bei einem Unterdruck zugeführt wird, 20 oder abplatten kann.

ist insbesondere dadurch bemerkenswert, daß prak- Diese Isolierkammer ist mit einem Hilf sdruckmittel

tisch kontinuierlich, wenigstens ein Teil des Volumens gefüllt, z. B. einem Gas, welches z. B. durch Luft ge-

des Druckmittels durch Entspannung oder Ausdeh- bildet wird und zweckmäßig unter einem relativen

nung und durch Zusammendrückung verändert wird, Überdruck steht, d. h. einem Druck, welcher höher

welche durch den praktisch konstant gehaltenen 25 als der außerhalb der Isolierkammer herrschende

Druck eines äußeren Umhüllungsmittels bedingt wer- Atmosphärendruck ist, so daß dieser Überdruck die

den, wobei vorzugsweise praktisch die benutzte Ge- Verformungen der Tasche begünstigt, welche sich so

samtmasse des Druckmittels dadurch konstant gehal- ausdehnen kann, bis sie praktisch den ganzen in der

ten wird, daß der bei einem Überdruck in der Kam- Isolierkammer verfügbaren Innenraum einnimmt oder

mer abgeführte Teil des Druckmittels aufgefangen 30 durch diesen Überdruck abgeplattet werden kann,

wird, um eine ständig verfügbare Reserve zu bilden, Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme

welche wenigstens teilweise automatisch durch Zu- auf die Zeichnung beispielshalber erläutert, deren

rückdrücken in die Kammer unter der Wirkung des einzige Abbildung schematisch eine Anwendung der

Drucks des Umhüllungsmittels bei einem Unterdruck Erfindung auf eine Anlage mit einem ein verflüssigtes

in dieser Kammer wieder abgegeben wird. 35 Gas, ζ. Β. flüssiges Methan, enthaltenden Behälter

Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur zeigt.

Ausübung des obigen Verfahrens, welche insbeson- Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel bedere dadurch bemerkenswert ist, daß sie wenigstens zeichnet ganz allgemein 1 einen Behälter zur Aufeinen geschlossenen Hilfsraum mit nachgiebigen und nähme von flüssigem Methan. Dieser Behälter bevorzugsweise elastisch verformbaren Wänden auf- 40 steht zweckmäßig aus einem Innenbehälter 2, welcher weist, welcher eine Tasche veränderlichen Raum- eine primäre, für Flüssigkeiten und Gase dichte inhalts bildet und ständig durch wenigstens eine Lei- Schranke bildet, und einem Außenmantel 3, welcher tang mit der Kammer in Verbindung steht und unter den Innenbehälter 2 vollständig in einem gewissen einem bestimmten, praktisch konstanten, von einem Abstand umgibt und eine sekundäre, ebenfalls für umgebenden Mittel gelieferten Außendruck steht. 45 Flüssigkeiten und Gase dichte Schranke bildet. Diese Tasche kann insbesondere durch eine Art Der Zwischenraum 4 zwischen der Außenwandung Blase, ζ. B. aus Gummi oder einem gleichwertigen des Behälters 2 und der Innenwand des Mantels 3 Elastomer gebildet werden, deren Wandstärke aus- kann gegebenenfalls, wenn auch nicht unbedingt erreicht, um die Absohleifwirkung und die verschiede- forderlich, mit einem Wärmeschutzmittel ausgefüllt men Betriebsbeanspruchungen auszuhalten. 5° sein. Der Isolierraum 4 enthält ein indifferentes Gas, Diese Tasche ist außerhalb der Kammer angeord- z. B. Stickstoff, welches unter einem Überdruck genet, welche das Druckmittel enthält, dessen Druck genüber dem umgebenden Druck gehalten wird. Hiergeregelt werden soll, und ihre Arbeitsweise ist äußerst für ist der Isolierraum 4 mittels wenigstens einer Leieinfach und wirksam, da bei einem Überdruck in rung 5 mit einer Quelle 6 für ein indifferentes Gas dieser Kammer ein gewisser Teil des in ihr enthalte- 55 (Stickstoff) verbunden, welche indifferentes Gas unter nen Druckmittels frei in die elastische Tasche strömt einem genügenden Druck über einen Druckminde- und diese aufbläst, indem es einerseits die von den rer 7 liefert,

aufweitbaren Wänden der Tasche ausgeübte elastische Eine elastisch verformbare Tasche 8 steht ständig Kraft und andererseits den Druck des die Tasche um- mit dem Isolierraum 4 über eine Leitung 9 in Vergebenden Mittels, z. B. der Außenluft, überwindet, ⁶° bindung. Hierfür kann die Tasche unmittelbar durch Diese Überführung eines Teils des Druckmittels aus die Leitung 9 mit dem Isolierraum 4 verbunden sein, der Kammer in die Tasche erfolgt, bis ein Gleich- oder die Leitung 9 kann, wie dargestellt, an die Speisegewichtszustand erreicht wird, in welchem der in der leitung 5 hinter dem Druckminderer 7 angeschlossen Kammer herrschende Druck auf seinen gewünschten werden, d. h. an einer zwischen dem Druckminderer 7 Normalwert gesunken ist. Umgekehrt wird bei einem ⁶5 und dem Behälter 1 liegenden Stelle. Die Tasche 8 Unterdruck in der Kammer wenigstens ein Teil des befindet sich in einer Hilfsisolierkammer 10, welche in der Tasche enthaltenen Druckmittels durch die auf vollständig geschlossen, für Flüssigkeiten und Gase das in der Tasche enthaltene Druckmittelvolumen dicht und mittels einer Leitung 11 über einen Druck-

minderer 12 an eine Quelle 13 für ein Hilfsdruckmittel, z. B. Luft, angeschlossen ist.

Die Kammer 10 und der Mantel 3 sind zweckmäßig mit einem Sicherheitsventil 14 bzw. 15 versehen.

Wenn ρ den in dem Isolierraum 4 aufrechtzuerhaltenden Druck, p₀ den äußeren Atmosphärendruck, P₁ den von dem Druckminderer 7 gelieferten Stiokstoffdruck, p₂ den von dem Druckminderer 12 gelieferten Luftdruck, ρ_Ά und p₅ die Öffnungsdrücke der Sicherheitsventile 14 bzw. 15 und p_i den in der Kammer 10 außerhalb der Tasche 8 herrschenden Luftdruck bezeichnen, muß der Druck ρ zwischen den Drücken P₁ und p₃ liegen, während der Druck p₄ zwischen den Drücken p₂ und p_s liegen muß. Diese Bedingungen können mathematisch durch folgende Ungleichungen ausgedrückt werden.

P₀<Pi<P <P₃<P₅,

Pq < Pi < Pz ^ Pi ^ P3 < Ps-

Alle diese Drücke sind Relativdrücke, d. h., sie sind durch den Überdruck über den Atmosphärendruck p₀ ausgedrückt.

Die obigen Relativdrücke können z. B. folgende Werte haben:

P₁ = 2 g/cm²,
P₂ = 4 g/cm²,

P₃ = 6 g/cm².

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Das Innenvolumen der die elastische Tasche 8 enthaltenden Kammer 10 stellt einen bestimmten Bruchteil, z.B. etwa 8,5°/o des Volumens des den Behälter 2 umgebenden Isolierraum dar, z. B. die äußersten barometrischen Schwankungen zu berücksichtir gen, welche bei einem Methantanker bei der Seefahrt zwischen den Lade- und Entladehäfen oder auch bei Landanlagen auftreten können.

Die Form der Tasche 8 ist vollausgezogen in einem Zwischenzustand und strichpunktiert bei größter Aufweitung dargestellt. Der in die Tasche 8 mündende, innerhalb der Kammer 10 befindliche Abschnitt 9 a der Leitung 9 besteht zweckmäßig aus einem biegsamen Schlauch oder auch aus einer z. B. durch einen Balgen gebildeten verformbaren Leitung, um unbehindert den Verformungen der elastischen Tasche 8 folgen zu können.

Die Erfindung ist natürlich auch auf jeden beliebigen Behälter 3 anwendbar, welcher vollständig z. B.

mit einem beliebigen Druckmittel gefüllt ist und insbesondere keinen Innenbehälter besitzt.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Selbstregelung des Drucks eines eingeschlossenen Druckmittels, welches den relativen Druck eines ausdehnungsfähigen Druckmittels, welches sich in einer Kammer mit praktisch unveränderlichem Rauminhalt befindet, auf einem praktisch konstanten Wert hält, gegebenenfalls mit einer bestimmten Toleranz, bei welchem der das Druckmittel enthaltenden Kammer bei einem Überdruck eine gewisse Druckmittelmenge entzogen und bei einem Unterdruck zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß praktisch kontinuierlich wenigstens ein Teil des Volumens des Druckmittels durch Entspannung oder Ausdehnung und durch Zusammendrückung verändert wird, welche durch den praktisch kon^ stant gehaltenen Druck eines äußeren Umhüllungsmittels bedingt werden, wobei vorzugsweise praktisch die benutzte Gesamtmasse des Druckmittels konstant gehalten wird, daß der bei einem Überdruck der Kammer abgeführte Teil des Druckmittels aufgefangen wird, um eine ständig verfügbare Reserve zu bilden, welche wenigstens teilweise automatisch durch Zurückdrücken in die Kammer unter der Wirkung des Drucks des· Umhüllungsmittels bei einem Unterdruck in dieser Kammer wieder abgegeben wird.

2. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch wenigstens einen geschlossenen Hilfsraum mit nachgiebigen und vorzugsweise elastisch verformbaren Wänden, welcher eine Tasche (8) veränderlichen Rauminhalts bildet und ständig durch wenigstens eine Leitung (5) mit der Kammer (2) in Verbindung steht und unter einem bestimmten, praktisch konstanten, von einem umgebenden Mittel gelieferten Außendruck steht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Tasche (8) in einer Isolierkammer (10) angeordnet ist, in welcher ein praktisch konstanter, den Außendruck bildender Druck aufrechterhalten wird und in welcher sich die Tasche durch Aufblasen aufweiten oder unter der Wirkung dieses Außendrucks abplatten kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen