VERFAHREN ZUM BEFÜLLEN, REINIGEN UND ENTLEEREN VON GROSSVOLUMIGEN GASBEHÄLTERN, INSBESONDERE LUFTSCHIFFEN

申请号 EP00951401.9 申请日 2000-07-18 公开(公告)号 EP1206381A1 公开(公告)日 2002-05-22
申请人 Linde Aktiengesellschaft; 发明人 SILLAT, Diethard; SAUER, Thomas, C.;
摘要 The invention relates to a method that makes it possible to economically fill large volume gas containers (1), for instance airships, having a gas volumetric capacity of, for instance 400,000 m3, with a process gas and to empty said gas. Helium shall henceforth be referred to as an example for a process gas. In order to fill the gas container (1), said container is initially filled completely with an auxiliary gas, the density of said gas differing from that of the process gas. Air will henceforth be referred to as an example for auxiliary gas. The helium is then gently introduced into the upper area (2) of the gas container (1) in such a way that no substantial mixing with the air occurs while air is simultaneously being suctioned out in the lower area (18) of the gas container (1). In order to clean the gas container, cleaned or new pure helium is gently introduced into the upper area (2) of the gas container (1) in such a way that no substantial mixing with the contaminated helium located in the gas container (1) occurs while the contaminated helium in the lower area (18) of the gas container (1) is simultaneously being suctioned out. To empty the gas container (1), the process described above is inversely carried out, that is, in the upper area (2) of the gas container (1), helium is suctioned out while air is being gently introduced into the gas container (1) in the lower area (18) in such a way that no substantial mixing with the helium occurs. In order to rapidly change the filling of the gas container (1), the gas is preferably stored in several compressed gas tanks (5, 6, 7, 8, 9).
权利要求
Patentansprüche
Verfahren zum Befullen von großvolumigen Gasbehältern, insbesondere Luftschiffen mit einem Prozeßgas, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasbehälter (1) zunächst mit einem Hilfsgas, welches eine höhere oder geringere Dichte als das Prozeßgas aufweist, gefüllt wird und anschließend das eigentlich zu befullen- de Prozeßgas derart beruhigt in den Gasbehälter (1) eingebracht wird, daß keine wesentliche Vermischung mit dem Hilfsgas erfolgt, wobei im Falle einer geringeren Dichte des Prozeßgases gegenüber dem Hilfsgas das Prozeßgas im oberen Bereich (2) des Gasbehälters (1) eingebracht und gleichzeitig im unteren Bereich (18) des Gasbehälters (1) das Hilfsgas oder ein Gemisch aus Hilfsgas und Prozeßgas abgesaugt wird wahrend umgekehrt im Falle einer höheren Dichte des Prozeßgases gegenüber dem Hilfsgas das Prozeßgas im unteren Bereich (18) des Gas- behalters (1) eingebracht und gleichzeitig im oberen Bereich (2) des Gasbehälters (1) das Hilfsgas oder ein Gemisch aus Hilfsgas und Prozeßgas abgesaugt wird
Verfahren zum Reinigen des in einem großvolumigen Gasbehälter, insbesondere Luftschiff, enthaltenen Prozeßgases, dadurch gekennzeichnet, daß Prozeßgas mit einer höheren Reinheit als das im Gasbehälter bereits enthaltene Prozeßgas derart beruhigt in den Gasbehälter (1) eingebracht wird, daß keine wesentliche Ver- mischung mit dem im Gasbehälter (1) befindlichen verunreinigten Prozeßgas erfolgt, wobei im Falle einer zu einer Dichteerhohung des Prozeßgases fuhrenden Verunreinigung des Prozeßgases das Prozeßgas mit der höheren Reinheit im oberen Bereich (2) des Gasbehälters (1) eingebracht und gleichzeitig im unteren Bereich (18) des Gasbehälters (1) verunreinigtes Prozeßgas abgesaugt wird, wah- reπd umgekehrt im Falle einer zu einer Dichteemiedπgung des Prozeßgases fuhrenden Verunreinigung des Prozeßgases das Prozeßgas mit der höheren Reinheit im unteren Bereich (18) des Gasbehälters (1) eingebracht und gleichzeitig im oberen Bereich (2) des Gasbehälters verunreinigtes Prozeßgas abgesaugt wird Verfahren zum Entleeren von mit Prozeßgas gefüllten großvolumigen Gasbehältern, insbesondere Luftschiffen, dadurch gekennzeichnet, daß das Prozeßgas aus dem Gasbehälter (1) abgesaugt wird und gleichzeitig Hilfsgas mit höherer oder geringerer Dichte als das Prozeßgas derart beruhigt in den Gasbehälter (1 ) einge- bracht wird, daß keine wesentliche Vermischung mit dem Prozeßgas erfolgt, wobei im Falle einer geringeren Dichte des Prozeßgases gegenüber dem Hilfsgas das Prozeßgas im oberen Bereich (2) des Gasbehälters (1) abgesaugt und gleichzeitig im unteren Bereich (18) des Gasbehälters (1) das Hilfsgas eingebracht wird, wahrend umgekehrt im Falle einer höheren Dichte des Prozeßgases gegenüber dem Hilfsgas das Prozeßgas im unteren Bereich (18) des Gasbehälters (1) abgesaugt und gleichzeitig im oberen Bereich (2) des Gasbehälters (1) das Hilfsgas eingebracht wird
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Prozeßgas verteilt mit geringer Stromungsgeschwindigkeit eingebracht wird
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Hilfsgas verteilt mit geringer Strömungsgeschwindigkeit eingebracht wird
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Gas- behalter (1 ) mit einem Gasvolumen von mehr als 50 000 m 3 eingesetzt werden
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß beim Befullen des Gas- behalters (1) das Prozeßgas mit einem Volumenstrom von mindestens 500 m 3 n /h in den Gasbehälter (1) eingebracht wird
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß beim Reinigen des im Gasbehälter (1) enthaltenen Prozeßgases das Prozeßgas mit der höheren Reinheit mit einem Volumenstrom von mindestens 500 m 3 n /h in den Gasbehälter (1) eingebracht wird
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Dichten des Hilfsgases und des Prozeßgases eine Differenz von mindestens 15 % besteht Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet daß als Prozeßgas ein Gas oder Gasgemisch mit geringerer Dichte als Luft, insbesondere Helium Wasserstoff oder ein Helium-Wasserstoff-Gemisch eingesetzt wird, wahrend als Hilfsgas ein Gas oder Gasgemisch mit gleicher oder höherer Dichte als Luft insbesondere Luft, eingesetzt wird
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Prozeßgas in Gasdruckspeichern (5, 6, 7, 8, 9) zwischengelagert wird so daß für ein schnelles Befullen des Gasbehälters ausreichende Prozeßgasmengen zur Ver- fugung stehen
Verfahren nach Anspruch 11 dadurch gekennzeichnet, daß beim Reinigen des im Gasbehälter (1) enthaltenen Prozeßgases mindestens zwei Gasdruckspeicher (5, 6 7 8 und 9) verwendet werden, von denen jeweils mindestens einer (9) mit ver- uπreinigtem Prozeßgas aus dem Gasbehälter (1) oder aus einem Gasflaschen- transportfahrzeug (28) gefüllt wird, wahrend aus mindestens einem anderen (5, 6, 7, 8) gereinigtes Prozeßgas zur Befullung des Gasbehälters (1) entnommen wird
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das in den Gas- druckspeichern (5, 6 7, 8, 9) zwischengelagerte verunreinigte Prozeßgas mittels
Adsorption Rektifikation oder Membranfiltration gereinigt wird und als gereinigtes Prozeßgas wieder in den Gasdruckspeichern (5 6 7 8, 9) zwischengelagert wird
说明书全文

Beschreibung

Verfahren zum Befullen Reinigen und Entleeren von qroßvolumiqen Gasbehältern, insbesondere Luftschiffen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Befullen von großvolumigen Gasbehältern, insbesondere Luftschiffen, mit einem Prozeßgas sowie ein Verfahren zum Reinigen des in einem solchen Gasbehälter enthaltenen Prozeßgases und ein Verfahren zum Entleeren solcher Gasbehälter

In j üngster Zeit wird die in den letzten Jahren in Vergessenheit geratene Luftschiffahrt wieder aktuell Dabei werden vor allem mit Helium gefüllte Luftschiffe vorgeschlagen, die für vielfaltige Einsatzmoglichkeiten, insbesondere auch zum Transport von schweren Lasten eingesetzt werden sollen Selbstverständlich müssen solche Luftschiffe zunächst mit dem für den Auftrieb sorgenden Gas, z B Helium, gefüllt werden In der vorliegenden Patentanmeldung wird dieses für die Befullung des Gasbehälters vorge- sehene Gas als Prozeßgas bezeichnet Nach einer gewissen Betriebsdauer treten in dem im Luftschiff vorhandenen Prozeßgas Verunreinigungen auf, die eine Verminderung des Auftriebs bewirken Beispielsweise entspricht eine Verunreinigung der Heliumfullung mit einem 5 %ιgen Anteil an Luft einen um 5 % geringeren Auftrieb gegenüber einer Füllung mit nahezu 100 % reinem Helium Deshalb muß die Prozeß- gasfüllung des Luftschiffs von Zeit zu Zeit gereinigt werden Schließlich muß das Luftschiff z B zu Wartungsarbeiten auch entleert werden Bei kleinen und mittelgroßen Luftschiffen mit bis ca 6 000 m 3 Gasfassungsvermogen erfolgt die Füllung oder Wie- derbefullung üblicherweise aus Gasflaschentransportfahrzeugen, sog Flaschentrailem Für Großluftschiffe mit einem Gasfassungsvermogen von über 6 000 im 3 (z B 400 000 m 3 ) ist es bisher unmöglich, diese Gasmenge in vertretbar kurzer Zeit zur Verfugung zu stellen Zu lange Standzeiten für das Füllen, Reinigen und Wiederbefullen des Luftschiffs wurden aber die Wirtschaftlichkeit dieses Transportsystems möglicherweise in Frage stellen

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Methode zum Füllen Reinigen und Entleeren von Gasbehältern zur Verfugung zu stellen mit der auch sehr große Gasbehälter in wirtschaftlich vertretbarer Zeit befullt, gereinigt und entleert werden können Diese Aufgabe wird bezuglich der Befulluπg des Gasbehälters dadurch gelost, daß der Gasbehälter zunächst mit einem Hilfsgas, welches eine höhere oder geringere Dichte als das Prozeßgas aufweist, gefüllt wird und anschließend das eigentlich zu befullende Prozeßgas derart beruhigt in den Gasbehälter eingebracht wird, daß keine wesentliche Vermischung mit dem Hilfsgas erfolgt, wobei im Falle einer geringeren Dichte des Prozeßgases gegenüber dem Hilfsgas das Prozeßgas im oberen Bereich des Gasbehälters eingebracht und gleichzeitig im unteren Bereich des Gasbehälters das Hilfsgas oder ein Gemisch aus Hilfsgas und Prozeßgas abgesaugt wird, wahrend umgekehrt im Falle einer höheren Dichte des Prozeßgases gegenüber dem Hilfsgas das Prozeßgas im unteren Bereich des Gasbehälters eingebracht und gleichzeitig im oberen Bereich des Gasbehälters das Hilfsgas oder ein Gemisch aus Hilfsgas und Prozeßgas abgesaugt wird

Wie bereits in der Beschreibungseinleitung erwähnt, wird in der vorliegenden Patent- anmeldung das eigentlich zur Befullung des Gasbehälters vorgesehene Gas als

Prozeßgas bezeichnet Insbesondere für den Einsatz in Luftschiffen wird als Prozeßgas ein Gas oder Gasgemisch mit geringerer Dichte als Luft, vorzugsweise Helium, Wasserstoff oder ein Helium-Wasserstoff-Gemisch verwendet

Von diesem Prozeßgas ist das Hilfsgas zu unterscheiden, das lediglich den Befull- oder Eπtleervorgang unterstutzt Grundsätzlich wird ein Hilfsgas verwendet, das eine höhere oder niedrigere Dichte als das Prozeßgas aufweist, wobei die Differenz der Dichten von Hilfsgas und Prozeßgas vorzugsweise mindestens 15 % betragt Insbesondere beim Befullen oder Entleeren von Luftschiffen wird als Hilfsgas ein Gas oder Gasgemisch mit gleicher oder höherer Dichte als Luft verwendet Im einfachsten Fall besteht das Hilfsgas aus Luft Zweckmaßigerweise wird der Gasbehälter mit dem Hilfsgas vollständig gefüllt, bevor das Prozeßgas eingebracht wird

Unter beruhigtem Einbringen des Prozeßgases ist zu verstehen, daß durch die Gas- einleitung möglichst keine oder nur geringe turbulente Gasstromungen im Gasbehälter erzeugt werden die eine zusätzlich Vermischung des eingeleiteten Prozeßgases mit dem im Gasbehälter bereits vorhandenen Gas bewirken wurden Stromungsgeschwindigkeit Einstromquerschnitt und Eintragsort werden so abgestimmt, daß eine Verwir- belung des eingetragenen Prozeßgases weitgehend ausgeschlossen werden kann Es wird lediglich die beispielsweise im unteren Bereich des Gasbehälters abgezogene Menge an Hilfsgas durch Zufuhr von Prozeßgas beispielsweise im oberen Bereich des Gasbehälters wieder ersetzt

Bevorzugt erfolgt der Gasaustausch möglichst schnell, damit die Diffusion der beiden Medien nur unbedeutend bleibt Zweckmaßigerweise dauert der Gasaustausch weniger als 20 Stunden

Durch das Einbringen des Prozeßgases in den Gasbehälter bildet sich durch physikalische Effekte (z B Diffusion, Konvektion) eine Mischzone aus, in der Prozeßgas und Hilfsgas mit einem Konzentrationsgefalle innerhalb der Mischzone vermischt sind In dem Fall, daß das Prozeßgas eine geringere Dichte als das Hilfsgas aufweist, wandert diese Mischzone mit zunehmendem Befullfortschπtt nach unten, bis die Mischzone schließlich in den unteren Bereich des Gasbehälters gelangt Im umgekehrten Fall wandert die Mischzoπe nach oben Das Gasgemisch Prozeßgas/ Hilfsgas kann ab einer Mindesprozeßgaskonzentration von 50 % einer Reinigungsanlage zugeführt werden

Da thermische Effekte die Vermischung von Prozeßgas und Hilfsgas beeinflussen können, sollten Temperaturunterschiede zwischen Prozeßgas und Hilfsgas beachtet werden Dabei können Temperaturdiffereπzen entweder vermieden werden, um zusätzliche Einflüsse auszuschalten, oder gezielt eingesetzt werden, um bewußt Dichteunterschiede aufgrund der Temperaturunterschiede zwischen Prozeßgas und Hilfsgas zu erzeugen

Nachdem der Befullvorgang beendet ist und der Betrieb des Gasbehälters aufgenommen wurde, kann mit zunehmender Zeit eine Verunreinigung des Heliums erfolgen, z B durch Diffusion von Luft durch die Wandung des Behalters Zum Reinigen des in dem Gasbehälter befindlichen Prozeßgases wird gereinigtes oder frisches Prozeßgas mit einer höheren Reinheit als das im Gasbehälter bereits enthaltene Prozeßgas derart beruhigt in den Gasbehälter eingebracht, daß keine wesentliche Vermischung mit dem im Gasbehälter befindlichen verunreinigten Prozeßgas erfolgt Dabei wird im Falle einer zu einer Dichteerhohung des Prozeßgases fuhrenden Verunreinigung des Prozeßgases das gereinigte Prozeßgas oder frische Prozeßgas im oberen Bereich des Gas- behalters eingebracht und gleichzeitig im unteren Bereich des Gasbehälters verunrei- nigtes Prozeßgas abgesaugt Umgekehrt wird im Falle einer zu einer Dichteerniedπ- gung des Prozeßgases fuhrenden Verunreinigung des Prozeßgases das gereinigte Prozeßgas oder frisches Prozeßgas im unteren Bereich des Gasbehälters eingebracht und gleichzeitig im oberen Bereich des Gasbehälters verunreinigtes Prozeßgas abgesaugt

Schließlich wird zum Entleeren des mit Prozeßgas gefüllten Gasbehälters das Prozeßgas aus dem Gasbehälter abgesaugt und gleichzeitig Hilfsgas mit geringerer oder höherer Dichte als das Prozeßgas derart beruhigt in den Gasbehälter eingebracht, daß keine wesentliche Vermischung mit dem Prozeßgas erfolgt

Dabei wird im Falle einer geringeren Dichte des Prozeßgases gegenüber dem Hilfsgas das Prozeßgas im oberen Bereich des Gasbehälters abgesaugt und gleichzeitig im unteren Bereich des Gasbehälters das Hilfsgas eingebracht Umgekehrt wird im Falle einer höheren Dichte des Prozeßgases gegenüber dem Hilfsgas das Prozeßgas im unteren Bereich des Gasbehälters abgesaugt und gleichzeitig im oberen Bereich des Gasbehälters das Hilfsgas eingebracht

Um das Prozeßgas beruhigt in den Gasbehälter einbringen zu können, wird es bevorzugt über den Querschnitt des Gasbehälters oder an der oberen und unteren Wandung verteilt mit geringer Stromungsgeschwindigkeit eingebracht Hierzu sind zB sog Plat- tenbelufter oder Siebrohre vorgesehen, die sich über einen Großteil des Gasbehalter- querschnitts oder der Gasbehalteriaπge erstrecken Bevorzugt ist die zweckmaßiger- weise rund oder flachig ausgebildete Gaseintragseinrichtung an der höchsten bzw niedrigsten Stelle des Gasbehälters in dessen Inπenraum angebracht Es sind aber auch nicht flachig ausgebildete Gaseintragseinnchtungen denkbar Entsprechend wird beim Entleeren des Gasbehälters auch das Hilfsgas vorzugsweise über den Querschnitt des Gasbehälters verteilt, mit geringer Stromungsgeschwindigkeit eingebracht Ebenso wird beim Abzug des Prozeßgases darauf geachtet, daß keine Verwirbelung des im Gasbehälter befindlichen Prozeßgases stattfindet

Die Erfindung ist insbesondere für sehr große Gasbehälter, z B Luftschiffe, mit einem Gasvolumen von mehr als 6 000 m 3 vorzugsweise mehr als 50 000, insbesondere 50 000 bis 2 000 000 m 3 (z B 400 000 m 3 ), vorgesehen Beim Befullen derartiger Gas- behalter wird das Prozeßgas vorzugsweise in ca 10 bis 100 Stunden mit einem Volu- menstrom von mindestens 500 m 3 π /h in den Gasbehälter eingebracht Beim Reinigen des im Gasbehälter enthaltenen Prozeßgases wird das gereinigte Prozeßgas vorteil- hafterweise mit einem Volumenstrom von mindestens 500 m 3 π /h in den Gasbehälter eingeleitet und verunreinigtes Prozeßgas abgesaugt

Da bei sehr großen Gasbehältern mit Gasfassungsvermogen von z B 400 000 m 3 die für die Befullung des Gasbehälters benotigte Gasmenge nicht mehr unmittelbar mittels Gastransportfahrzeugen, z B Flaschentrailem bereitgestellt werden kann, ist gemäß einer Weiterentwicklung des Erfindungsgedankens vorgesehen, das Prozeßgas in Gasdruckspeichern zwischenzulagern, welche nach und nach aus Gastransportfahr- zeugen befullt werden können Auf diese Weise können über einen längeren Zeitraum verteilt Gastransportfahrzeuge das Prozeßgas anliefern, das mittels Hochdruckkompressoren auf einen Druck von z B 80 bar komprimiert wird und in den Gasdruckspeichern gelagert wird Dadurch steht die für die Befullung des Gasbehälters notwendige Gasmeπge jederzeit zur Verfügung Somit können auch großvolumige Gas- behalter innerhalb kürzester Zeit mit großen Mengen an Prozeßgas befullt werden

Beim Reinigen des im Gasbehälter enthaltenen Prozeßgases werden vorzugsweise mindestens zwei Gasdruckspeicher verwendet, von denen jeweils mindestens einer mit verunreinigtem Prozeßgas aus dem Gasbehälter gefüllt wird, wahrend aus mindestens einem anderen Gasdruckspeicher gereinigtes Prozeßgas zur Befullung des Gasbehälters entnommen wird Dabei wird das im Gasdruckspeicher zwischengelagerte verunreinigte Prozeßgas zweckmäßiger Weise mittels einer Membranreinigungsaπlage gereinigt und als gereinigtes Prozeßgas wieder im Gasdruckspeicher zwischengelagert Die Reinigung des Prozeßgases kann auch z B durch Adsorptions- oder Rektifika- tionsverfahren erfolgen

Insgesamt wird durch die Verwendung von Gasdruckspeichern die für das Befullen, Reinigen und Entleeren von großvolumigen Gasbehältern, insbesondere Luftschiffen, benötigte Zeit minimiert Dies hat bei Luftschiffen zur Folge, daß deren Standzeiten auf eine wirtschaftlich vertretbare Dauer begrenzt werden können

Das vorgeschlagene Verfahren eignet sich für alle denkbaren Gase, für den Einsatz in Luftschiffen ist insbesondere die Verwendung von Helium oder Wasserstoff oder einem Helium-Wasserstoff-Gemisch vorgesehen Die Erfindung kann aber auch z B für mit Wasserstoff gefüllte Ballone oder für mit Helium Wasserstoff oder anderen Gasen befullten Großtanks Gasometer usw verwendet werden Beim Einsatz in Großtanks und Gasometern wird zweckmaßigerweise als Hilfsgas anstelle der sonst bevorzugten Luft bevorzugt Stickstoff verwendet

Die Erfindung bietet eine ganze Reihe von Vorteilen Beispielsweise ergibt sich als Folge der erfiπdungsgemaßen Vorgeheπsweise, daß der Gasbehälter, insbesondere das Luftschiff, immer prall gefüllt bleibt, so daß Spannungsanderungen in der Gasbehalter- hulle minimiert werden Der wesentliche Vorteil der Erfindung besteht jedoch darin, daß das Befullen, Reinigen und Entleeren des Gasbehälters sehr schnell erfolgen kann Dadurch wird erst bei großvolumigen Luftschiffen die Wirtschaftlichkeit dieses Transportsystems ermöglicht, da notwendige Standzeiten minimiert werden können

Im folgenden soll die Erfindung anhand eines in der Figur schematisch dargestellten Ausfuhrungsbeispiels naher erläutert werden

Das nachstehende Ausfuhrungsbeispiel betrifft das Befullen, Reinigen und Entleeren von großvolumigen Luftschiffen mit einem Gasfassungsvermogen von 400 000 m 3 n

Im vorliegenden Fall wird als Prozeßgas Helium und als Hilfsgas Luft verwendet Bevor das Luftschiff 1 mit Helium gefüllt wird, wird es zunächst mit Luft vollständig gefüllt

Hierzu wird bei A Luft angesaugt und über ein oder mehrere Luftgeblase 21 sowie über Leitungen 26, 20 und 19 in das Luftschiff 1 eingebracht Erst nach vollständiger Füllung des Luftschiffs mit Luft wird über eine oder mehrere Gasverteιleιnπchtung(en) 2 Helium in das Luftschiff 1 eingeleitet. Gleichzeitig wird über eine oder mehrere Gasverteilein- πchtung(en) 18 und die Leitungen 19, 20 und 27 mittels eines oder mehrerer Geblase (21) die Luft aus dem Luftschiff 1 abgezogen Da das Luftschiff 1 somit immer kontrolliert prall gefüllt bleibt, sind Spannungsanderungen in der Hülle des Luftschiffs minimiert

Zur Befullung des Luftschiffs 1 mit Helium muß zunächst die notwendige Heliumgas- menge zur Verfugung gestellt werden Hierfür sind Hehumdruckspeicher 5, 6, 7 und 8 vorgesehen, die nach und nach mit Helium, das mittels Heliumtraπsportfahrzeugen angeliefert wird, aufgefüllt werden Ein zusätzlicher Hehumdruckspeicher 9 bleibt für die weiter unten beschriebene Aufnahme von verunreinigtem Helium welches vom Luftschiff 1 zu Reinigungszwecken abgezogen wird, frei Für die Anlieferung des Heliums sind im vorliegenden Ausfuhrungsbeispiel vorzugsweise Lastkraftwagen vorgesehen, die Flussigheliumcontainer 10 mit einem Fassungsvermögen von 40 000 I (11 000 US Gallonen) aufweisen Bei jeder Lieferung wird der Flussigheliumcontainer 10 entleert und das flussige Helium über einen Verdampfer 11 geleitet, worauf hin das gasformige Helium mittels Leitungen 12 und 13 Niederdruckkompressoren 14 zugeführt wird, die das gasformige Helium auf einen Druck von mindestens 500 kPa verdichten Mit einem Fordervolumenstrom von mindestens 100 m 3 π /h wird das gasformige Helium mittels einer Leitung 15 Hochdruckkompressoren 16 zuge- fuhrt, die das Helium weiter auf einen Druck von mindestens 1 MPa komprimieren Schließlich wird das hochverdichtete Helium über Leitung 17 einem der Hehumdruckspeicher 5, 6, 7 oder 8 zugeführt, welcher noch über freie Kapazität verfugt Alternativ kann die Anlieferung von Helium in Gasflaschentransportfahrzeugen (sog "Tube Trailern") (28) erfolgen, die üblicherweise einen Anheferdruck von 2 bis 3 MPa auf- weisen, das Helium wird dann über Leitung 34 ggf über einen Druckminderer 29 auf das Druckniveau der dahinter hegenden Leitung 17 gedrosselt, und das Helium wird entsprechend der angelieferten Remheitsklasse einem der Hehumdruckspeicher 5, 6, 7 oder 8 zugeführt, welcher noch über freie Kapazität für die angelieferte Remheitsklasse verfugt Sobald der Druck aus dem Gasflaschentransportfahrzeug dem Druck in der Druckleitung entspricht, wird über ein Ventil umgeschaltet, so daß dann das Helium über Leitungen 34 und 32 sowie ein Druckregelventil 33 vor den Kompressor 16 gefuhrt wird Jeder der Hehumdruckspeicher weist ein Gasfassungsvermogen von mindestens 50 000 m 3 n auf Das Hehumgas wird in dem Hehumdruckspeicher bei einem Druck von mindestens 1 MPa gelagert Zur Befullung des Luftschiffs 1 mit einem Gasfassungsvermogen von 400 000 m 3 n müssen die Hehumdruckspeicher 5, 6, 7 und 8 ausreichend mit Helium gefüllt werden, damit die Befullung schnell vonstatten gehen kann Ggf können die Hehumdruckspeicher auch durch Flussigheliumcontainer und/oder Gasflaschentransportfahrzeuge ergänzt werden

Wahrend die Befullung der Hehumdruckspeicher aus Flussighe umcontaiπern oder Gasflaschentransportfahrzeugen über einen längeren Zeitraum erfolgen kann, steht nach der Befullung der Hehumdruckspeicher die für die Befullung des Luftschiffes notwendige Hehumgasmenge sofort zur Verfugung Über Leitungen 4 13 und 3 wird das Helium von den Hehumdruckspeichern 5 6, 7 und 8 einer Gasverteileinnchtung 2 die im oberen Bereich des Luftschiffs 1 im inneren des Luftschiffs 1 angeordnet ist zugeführt Die Gasverteileinnchtung 2 besteht z B aus Siebrohren die z B ca 40 % der oberen Huilenlange des Luftschiffs 1 abdecken Über die Gasverteileinnchtung 2 wird das Helium beruhigt in das Luftschiff eingeleitet Dabei wird darauf geachtet daß es möglichst zu keinen oder nur geringen turbulenten Gasstromungen im Inneren des Luftschiffs 1 kommt Gleichzeitig wird über eine Gasverteileinnchtung 18 im Luftschiff befindliches Gas (Luft, Helium oder ein Hehum-Luft- Gemisch aus der Mischzone) aus dem unteren Bereich des Luftschiffs 1 abgezogen, wobei ebenfalls darauf geachtet wird, daß es möglichst zu keiner oder nur zu geringer Verwirbelung im Gasvolumen des Luftschiffs 1 kommt und das Luftschiff 1 prall bleibt Die über die Gasverteileinnchtung 18 abgezogene Gasmenge wird über die durch Gasverteileinnchtung 2 eingebrachte Hehummenge ersetzt, ohne daß eine wesentliche Vermischung des zugefuhrten Heliums mit dem im Luftschiff 1 befindlichen Gas eintritt Abgezogene Gasmengen, die überwiegend Luft oder Luft-Hehum-Gemische enthalten, die aufgrund niedriger Hehumkonzentration nicht über die Membranreinigungsanlage 24 gefahren werden können, werden über Gasverteileinnchtung 18, Leitungen 19, 20, Luftgeblase 21 und Leitung 27 in die Atmosphäre abgeblasen Abgezogene Gasmengen die eine für den Reinigungsprozeß ausreichende Hehumkonzentration ent- halten, können der direkten (über Gasverteileinnchtung 18, Leitungen 19, 22, Kompressor 14 Leitung 25, Reiniger 24, Leitung 23, Kompressoren 14, Leitung 15, Kompressor 16 Leitung 17 in einen der freien Druckspeicher für reines Helium 5-9) oder über den Umweg der Hehumdruckspeicher einer indirekten Reinigung (über Gasverteileinnchtung 18, Leitungen 19, 22, Kompressor 14, Leitung 15, Kompressor 16, Leitung 17 in einen freien Druckspeicher für unreines Helium 5-9, dann über Leitung 4, 30, Druckminderer 31 , Leitung 25, Reiniger 24, Leitung 23, Kompressoren 14, Leitung 15, Kompressor 16, Leitung 17 in einen der freien Druckspeicher für reines Helium 5-9) zugeführt werden

Im Laufe des Betriebs eines Luftschiffs tritt unter anderem durch Diffusionsvorgange eine Verunreinigung des Prozeßgases ein, die eine unerwünschte Auftnebsvermin- derung bewirkt Bei Erreichen einer maximalen Luftverunreinigung von z B 5 % in der He umfullung des Luftschiffs 1 was einer 5 %ιgen Verringerung des Auftriebs entspricht muß eine Reinigung des Gasinhalts des Luftschiffs 1 auf z B mindestens 98 % Helium erfolgen Hierzu wird Helium ausreichender Reinheit aus einem der Helium- druckspeicher 5, 6 7 oder 8 mit z B bis zu 40 000 m n /h über die Leitungen 4, 13 und 3 sowie die Gasverteileinnchtung 2 beruhigt im oberen Teil des Luftschiffs 1 eingefüllt und gleichzeitig verunreinigtes Helium über die Gasverteileinnchtung 18 und Leitungen 19 und 22 vom unteren Teil des Luftschiffs 1 mittels der Kompressoren 14 und 16 ab- gesaugt und in einem leeren Hehumdruckspeicher 9 zwischengelagert Die Hehumdruckspeicher 5 6, 7 und 8 werden nach und nach zur Befullung des Luftschiffs 1 entleert und die Hehumdruckspeicher 9, 8, 7 und 6 werden wieder mit verunreinigtem Helium aus dem Luftschiff 1 befullt Auf diese Weise wird der Gasinhalt des Luftschiffs 1 vollständig ausgetauscht, so daß am Ende das Luftschiff 1 völlig mit Helium aus- reichender Reinheit gefüllt ist, wahrend vier der Hehumdruckspeicher mit verunreinigtem Helium gefüllt sind und ein Hehumdruckspeicher wieder leer bleibt Es erfolgt so ein Schnellaustausch der Gasfüllung des Luftschiffs 1 , wahrend die eigentliche Reinigung des Heliums durchgeführt werden kann, wenn das Luftschiff 1 wieder im be- stimmungsgemaßen Betrieb ist

Zur Reinigung des Heliums wird das verunreinigte Helium den Hehumdruckspeichem entnommen und über Leitungen 4 und 13 sowie dem Kompressor 14 und Leitung 25 einer Membranreinigungsanlage 24 zugeführt Die Membranreinigungsanlage ist so ausgelegt, daß sie bei einem Durchsatz von mindestens 100 m 3 n /h das Helium von einem Reinheitsgrad von mindestens 50 % auf mindestens 95 % reinigen kann Das so gereinigte Helium wird über Leitung 23 den Kompressoren 14 und weiter über Leitung 15 den Kompressoren 16 zugeführt, wo es auf einen Druck von mindestens 1 MPa komprimiert wird und schließlich über Leitung 17 in einen freien Hehumdruckspeicher 5, 6, 7 oder 8 eingeleitet wird Auf diese Weise werden nach und nach die mit veruπ- reinigtem Helium gefüllten Druckspeicher 6, 7, 8 und 9 entleert, das Helium in der Membranreinigungsanlage 24 gereinigt und die Hehumdruckspeicher 5, 6, 7 und 8 wieder mit gereinigtem Helium befullt Am Ende enthalten vier der Hehumdruckspeicher gereinigtes Helium, wahrend einer wieder leer ist

Falls der Gasinhalt des Luftschiffs 1 beispielsweise für Wartungsarbeiten völlig entleert werden soll wird umgekehrt zu der vorgenannten Vorgeheπsweise das Helium oben über die Gasverteileinnchtung 2 abgesaugt und gleichzeitig unten über die Gasverteileinnchtung 18 Luft eingespeist Das über Leitung 3 und die Kompressoren 14 und 16 abgesaugte Helium wird in den Hehumdruckspeichem zwischengelagert

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