[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sauerstoffreduzierungsanlage sowie ein Verfahren
zum Betreiben einer solchen Anlage.
[0002] Eine Sauerstoffreduzierungsanlage der erfindungsgemäßen Art dient insbesondere zum
geregelten Reduzieren des Sauerstoffgehalts in der Atmosphäre eines umschlossenen
Bereiches. Hierzu weist die Sauerstoffreduzierungsanlage ein Gasseparationssystem
zum Bereitstellen eines sauerstoffreduzierten Gasgemisches bzw. eines Inertgases und
ein Leitungssystem auf, welches mit dem Gasseparationssystem und mit dem umschlossenen
Bereich strömungsmäßig verbunden oder verbindbar ist, um bedarfsweise mindestens einen
Teil des von dem Gasseparationssystem bereitgestellten Gasgemisches bzw. Gases dem
umschlossenen Bereich zuzuführen.
[0003] Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Anlage dient beispielsweise
zur Minderung des Risikos und zum Löschen von Bränden in einem zu überwachenden Schutzraum,
wobei zur Brandverhütung bzw. zur Brandbekämpfung der umschlossene Raum auch auf unterschiedlichen
Absenkungsniveaus dauerinertisiert wird bzw. dauerinertisierbar ist.
[0004] Dem Grundprinzip der Inertisierungstechnik zur Brandverhütung liegt die Erkenntnis
zugrunde, dass in umschlossenen Räumen, die nur gelegentlich von Mensch oder Tier
betreten werden und deren Einrichtung sensibel auf Wassereinwirkung reagiert, der
Brandgefahr dadurch begegnet werden kann, dass die Sauerstoffkonzentration in dem
betroffenen Bereich auf einen Wert von beispielsweise etwa 15 Vol.-% abgesenkt wird.
Bei einer solchen (reduzierten) Sauerstoffkonzentration können sich die meisten brennbaren
Materialien nicht mehr entzünden. Haupteinsatzgebiet dieser Inertisierungstechnik
zur Brandverhütung sind dementsprechend auch EDV-Bereiche, elektrische Schalt- und
Verteilerräume, umschlossene Einrichtungen sowie Lagerbereiche mit besonders hochwertigen
Wirtschaftsgütern.
[0005] Die bei diesem Verfahren resultierende Brandverhütungswirkung beruht auf dem Prinzip
der Sauerstoffverdrängung. Normale Umgebungsluft besteht bekanntlich zu 21 Vol.-%
aus Sauerstoff, zu 78 Vol.-% aus Stickstoff und zu 1 Vol.-% aus sonstigen Gasen. Zur
Brandverhütung wird durch Einleiten eines sauerstoffverdrängenden Gases, wie beispielsweise
Stickstoff, der Sauerstoffanteil in der Raumatmosphäre des umschlossenen Raumes verringert.
Es ist bekannt, dass eine Brandverhütungswirkung bereits dann einsetzt, wenn der Sauerstoffanteil
unter den Sauerstoffanteil in der normalen Umgebungsluft sinkt. Abhängig von den in
dem Schutzraum vorhandenen brennbaren Materialien kann ein weiteres Absenken des Sauerstoffgehalts
auf beispielsweise 12 Vol.-% erforderlich sein.
[0006] Als weiteres Anwendungsbeispiel für die erfindungsgemäße Sauerstoffreduzierungsanlage
bzw. das erfindungsgemäße Verfahren sei das Bereitstellen von Trainingsbedingungen
zum Hypoxietraining in einem umschlossenen Raum genannt, bei dem der Sauerstoffgehalt
reduziert ist. In solch einem Raum ist ein Training unter künstlich hergestellten
Höhenbedingungen möglich, welches auch als "normobares Hypoxietraining" bezeichnet
wird.
[0007] Weiter sei als Anwendungsbeispiel die Lagerung von Gegenständen, insbesondere Lebensmitteln
vorzugsweise Kernobst, unter einer sogenannten "Controlled Atmosphere (CA)" genannt,
in der unter anderem der prozentuale anteilige Luftsauerstoff geregelt wird, um den
Alterungsprozess leicht verderblicher Waren zu verlangsamen.
[0008] Eine Sauerstoffreduzierungsanlage der eingangs genannten Art ist dem Prinzip nach
aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise wird in der Druckschrift
DE 198 11 851 A1 eine Inertisierungsanlage beschrieben, welche ausgelegt ist, den Sauerstoffgehalt
in einem umschlossenen Raum auf bestimmtes Grundinertisierungsniveau abzusenken, und
im Falle eines Brandes den Sauerstoffgehalt rasch auf ein bestimmtes Vollinertisierungsniveau
weiter abzusenken. Eine andere Sauerstoffreduzierungsanlage ist aus dem Dokument
EP 2 233 175 A1 bekannt.
[0009] Unter dem hierin verwendeten Begriff "Grundinertisierungsniveau" ist eine im Vergleich
zum Sauerstoffgehalt der normalen Umgebungsluft reduzierter Sauerstoffgehalt zu verstehen,
wobei allerdings dieser reduzierte Sauerstoffgehalt noch keinerlei Gefährdung von
Personen oder Tieren bedeutet, so dass diese - zumindest kurzzeitig - den dauerinertisierten
Bereich noch problemlos, d.h. ohne besondere Schutzmaßnahmen, wie beispielsweise Sauerstoffmasken,
betreten könnten. Das Grundinertisierungsniveau entspricht beispielsweise einem Sauerstoffgehalt
in dem umschlossenen Bereich von 15 bis 17 Vol.-%.
[0010] Hingegen ist unter dem Begriff "Vollinertisierungsniveau" ein im Vergleich zum Sauerstoffgehalt
des Grundinertisierungsniveaus weiter reduzierter Sauerstoffgehalt zu verstehen, bei
welchem die Entflammbarkeit der meisten Materialien bereits soweit herabgesetzt ist,
dass sich diese nicht mehr entzünden können. Abhängig von der in dem betroffenen Bereich
vorhandenen Brandlast liegt das Vollinertisierungsniveau in der Regel bei etwa 12
bis 14 Vol.-% Sauerstoffkonzentration.
[0011] Um einen umschlossenen Bereich mit einer Sauerstoffreduzierungsanlage auszurüsten,
ist zum einen eine entsprechende Inertgasquelle vorzusehen, um das in den umschlossenen
Raum einzuleitende, sauerstoffreduzierte Gasgemisch bzw. Inertgas bereitstellen zu
können. Die Abgabekapazität der Inertgasquelle, d.h. die pro Zeiteinheit von der Inertgasquelle
bereitstellbare Menge an Inertgas, sollte dabei an Eigenschaften des umschlossenen
Bereiches, insbesondere an das Raumvolumen und/oder die Luftdichtigkeit des umschlossenen
Bereiches, ausgelegt sein.
[0012] Kommt die Sauerstoffreduzierungsanlage als (präventive) Brandschutzmaßnahme zum Einsatz,
ist insbesondere sicherzustellen, dass im Brandfall innerhalb kürzester Zeit eine
hinreichende Menge an Inertgas in die Raumatmosphäre des umschlossenen Bereiches eingeleitet
werden kann, damit möglichst zügig eine Löschwirkung eintritt.
[0013] Zwar könnte das im Bedarfsfall in den umschlossenen Bereich einzuleitende, sauerstoffreduzierte
Gasgemisch bzw. Inertgas in einer Hochdruckflaschenbatterie oder dergleichen Druckgasspeicher
gelagert werden, allerdings hat es sich in der Praxis durchgesetzt, zumindest einen
Teil des von der Inertgasquelle bereitzustellenden, sauerstoffreduzierten Gasgemisches
"vor Ort zu produzieren", insbesondere deshalb, weil die Lagerung von Inertgas in
Gasflaschenbatterien oder dergleichen Druckgasspeichern besondere bauliche Maßnahmen
erfordert.
[0014] Um zumindest einen Teil des von der Inertgasquelle bereitzustellenden, sauerstoffreduzierten
Gasgemisches bzw. Inertgases vor Ort "produzieren" zu können, weist die Inertgasquelle
in der Regel - zusätzlich zu einer Hochdruckflaschenbatterie oder dergleichen Druckgasspeicher
- ein Gasseparationssystem auf, in welchem zumindest ein Teil eines in einem dem Gasseparationssystem
zugeführten Anfangsgasgemisch enthaltenen Sauerstoffs abgetrennt wird, so dass an
einem Auslass des Gasseparationssystems ein sauerstoffreduziertes Gasgemisch bereitgestellt
wird.
[0015] Unter dem hierin verwendeten Begriff "Anfangsgasgemisch" ist allgemein ein Gasgemisch
zu verstehen, welches neben dem Bestandteil Sauerstoff insbesondere noch Stickstoff
und gegebenenfalls noch weitere Gase (beispielsweise Edelgase) aufweist. Als Anfangsgasgemisch
kommt beispielsweise normale Umgebungsluft infrage, d.h. ein Gasgemisch, welches zu
21 Vol.-% aus Sauerstoff und zu 78 Vol.-% aus Stickstoff und zu 1 Vol.-% aus sonstigen
Gasen besteht. Denkbar ist allerdings auch, dass ein Teil der in dem umschlossenen
Bereich enthaltenen Raumluft als Anfangsgasgemisch verwendet wird, wobei diesem Raumluftanteil
vorzugsweise noch Frischluft beigemischt ist.
[0016] Das Gasseparationssystem dient insbesondere dazu, einen in der Raumatmosphäre eines
umschlossenen Raumes reduzierten Sauerstoffgehalt auf dem entsprechenden Niveau zu
halten. Demnach ist die Abgabekapazität des Gasseparationssystems, d.h. die pro Zeiteinheit
am Auslass des Gasseparationssystems bereitstellbare Menge des sauerstoffreduzierten
Gasgemisches, insbesondere an die Dichtigkeit der Raumhülle des umschlossenen Bereiches
angepasst, so dass über das Gasseparationssystem ein entsprechendes Haltefluten realisiert
werden kann.
[0017] Hingegen ist es anlagentechnisch von Vorteil, zur Erstabsenkung des Sauerstoffgehaltes
in der Raumatmosphäre des umschlossenen Bereiches nicht oder nicht nur das Gasseparationssystem
heranzuziehen, da für eine Erstabsenkung pro Zeiteinheit eine relativ große Menge
an Inertgas bzw. sauerstoffreduziertem Gas von Nöten ist. Um dies allein mit einem
Gasseparationssystem realisieren zu können, müsste das Gasseparationssystem entsprechend
groß ausgelegt sein, was im Hinblick auf Investitionskosten in der Regel nicht umsetzbar
ist.
[0018] Von daher sind die üblichen Sauerstoffreduzierungsanlagen in der Regel zusätzlich
zu dem Gasseparationssystem mit einem Druckgasspeicher versehen, in welchem ein sauerstoffreduziertes
Gasgemisch oder Inertgas in komprimierter Form gespeichert ist. Das in diesem Druckgasspeicher
gespeicherte Gasgemisch bzw. Inertgas dient insbesondere der Schnellabsenkung des
Sauerstoffgehaltes in dem entsprechenden umschlossenen Bereich, um im Falle eines
Brandes die Sauerstoffkonzentration rasch zu senken. Denkbar ist allerdings auch,
das in dem Druckgasspeicher gespeicherte Gasgemisch bzw. Inertgas für eine Erstabsenkung
des Sauerstoffgehaltes in dem entsprechenden umschlossenen Bereich einzusetzen, d.h.
zum anfänglichen Reduzieren des Sauerstoffgehaltes auf ein bestimmtes Inertisierungsniveau.
[0019] Der vorliegenden Erfindung liegt die Problemstellung zugrunde, dass nach dem Auslösen
einer herkömmlichen Sauerstoffreduzierungsanlage, d.h. dann, wenn das in dem Druckgasspeicher
in komprimierter Form gespeicherte, sauerstoffreduzierte Gasgemisch bzw. Inertgas
zur Schnell- oder Erstabsenkung in den umschlossenen Raum eingeleitet wurde, ein Austausch
des dann entleerten bzw. teilentleerten Druckgasspeichers mit einem vollen Druckgasspeicher
unumgänglich ist, um sicherzustellen, dass mit der Sauerstoffreduzierungsanlage auch
wieder zu einem späteren Zeitpunkt erneut eine Schnellabsenkung gemäß einem vorgegebenen
Ereignisablauf realisierbar ist.
[0020] In vielen Fällen ist der Austausch bzw. Wechsel des Druckgasspeichers jedoch nur
unter erhöhtem Aufwand realisierbar, da der Druckgasspeicher einer Sauerstoffreduzierungsanlage
häufig nicht frei zugänglich angeordnet ist. Dieser Umstand führt unter anderem auch
dazu, dass die laufenden Betriebskosten einer Sauerstoffreduzierungsanlage oft verhältnismäßig
hoch sind.
[0021] Auf Grundlage dieser Problemstellung liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe
zugrunde, eine Sauerstoffreduzierungsanlage der eingangs genannten Art dahingehend
weiterzubilden, dass die laufenden Betriebskosten beim Betreiben der Sauerstoffreduzierungsanlage
weiter reduziert werden können, ohne dass die Wirksamkeit oder Effizienz der Sauerstoffreduzierungsanlage
beeinträchtigt wird.
[0022] Diese Aufgabe wird durch eine Sauerstoffreduzierungsanlage gemäß dem unabhängigen
Patentanspruch 1 und durch ein Verfahren zum Betreiben einer Sauerstoffreduzierungsanlage
gemäß dem Patentanspruch 14 gelöst, wobei vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen
Sauerstoffreduzierungsanlage in den abhängigen Patentansprüchen angegeben sind.
[0023] Demgemäß wird insbesondere eine Sauerstoffreduzierungsanlage vorgeschlagen, welche
wenigstens ein Gasseparationssystem zum bedarfsweisen Bereitstellen eines sauerstoffreduzierten
Gasgemisches an einem Auslass des Gasseparationssystems und einen Druckgasspeicher
zum Speichern eines sauerstoffreduzierten Gasgemisches oder Inertgases in komprimierter
Form aufweist. Der Druckgasspeicher ist über ein Leitungssystem mit mindestens einem
umschlossenen Bereich strömungsmäßig verbunden oder verbindbar, um bedarfsweise mindestens
einen Teil des in dem Druckgasspeicher gespeicherten Gasgemisches bzw. Inertgases
dem mindestens einen umschlossenen Bereich zuzuführen. Andererseits ist der Auslass
des Gasseparationssystems wahlweise mit einem Einlass des Druckgasspeichers oder mit
dem mindestens einen umschlossenen Raum strömungsmäßig verbunden oder verbindbar,
um bedarfsweise das am Auslass des Gasseparationssystems bereitgestellte Gasgemisch
dem Druckgasspeicher und/oder dem mindestens einen umschlossenen Bereich zuzuführen.
[0024] Die mit der erfindungsgemäßen Lösung erzielbaren Vorteile liegen auf der Hand: dadurch,
dass bei der erfindungsgemäßen Sauerstoffreduzierungsanlage der Auslass des Gasseparationssystems
wahlweise mit einem Einlass des Druckgasspeichers und/oder mit dem mindestens einen
umschlossenen Raum strömungsmäßig verbindbar ist, kommt dem Gasseparationssystem eine
Doppelfunktion zu. Zum einen dient das Gasseparationssystem dazu, ein sauerstoffreduziertes
Gasgemisch der Raumatmosphäre des umschlossenen Bereiches zuzuführen, um in der Raumatmosphäre
des umschlossenen Bereiches die Sauerstoffkonzentration abzusenken (= Schnell- oder
Erstabsenkung) oder die Sauerstoffkonzentration auf einem bereits abgesenkten Niveau
zu halten. Zum anderen dient das Gasseparationssystem bei Bedarf zum Wiederbefüllen
des Druckgasspeichers. Dies ist beispielsweise dann erforderlich, wenn zumindest ein
Teil des in dem Druckgasspeicher in komprimierter Form gespeicherten sauerstoffreduzierten
Gasgemisches bzw. Inertgases zuvor in die Raumatmosphäre des umschlossenen Bereiches
eingeleitet wurde, um beispielsweise dort die Sauerstoffkonzentration rasch auf ein
bestimmtes Inertisierungsniveau abzusenken. Ein solches rasches Absenken durch "Einschießen"
eines sauerstoffreduzierten Gasgemisches bzw. Inertgases in die Raumatmosphäre des
umschlossenen Raumes ist insbesondere dann notwendig, wenn im Falle eines Brandes
oder zum Zwecke einer Erstabsenkung die Sauerstoffkonzentration in dem umschlossenen
Raum möglichst rasch gesenkt werden muss.
[0025] Dadurch, dass mit Hilfe des Gasseparationssystems anschließend der Druckgasspeicher
wieder mit einem sauerstoffreduzierten Gasgemisch befüllt werden kann, ist es nicht
mehr erforderlich, den Druckgasspeicher auszutauschen oder gar mit Hilfe einer externen
Anlage wieder zu befüllen. Insbesondere eignet sich somit die erfindungsgemäße Lösung
auch für umschlossene Bereiche, die nur schwer zugänglich sind, wie beispielsweise
in abseits gelegenen Gebieten.
[0026] Um die Kapazität des Gasseparationssystems, d.h. die pro Zeiteinheit bereitstellbare
Menge eines sauerstoffreduzierten Gasgemisches, optimieren und an die entsprechende
Anwendung anpassen zu können, ist es von Vorteil, wenn dem Gasseparationssystem ein
Kompressorsystem vorgeschaltet ist, über welches ein dem Gasseparationssystem zuzuführendes
Anfangsgasgemisch entsprechend komprimiert wird. Je nach Betriebsart (VPSA oder PSA)
liegt dabei der Grad der Komprimierung des Anfangsgasgemisches bei 1 bis 2 bar bzw.
8 bis 10 bar. Selbstverständlich sind aber auch andere Komprimierungen denkbar.
[0027] Insbesondere ist das Gasseparationssystem ausgelegt, von dem zugeführten Anfangsgasgemisch
mindestens einen Teil des in diesem Gasgemisch enthaltenen Sauerstoffs abzutrennen.
[0028] In vorteilhafter Weise ist das Gasseparationssystem ausgelegt, wahlweise in einer
VPSA-Betriebsart oder in einer PSA-Betriebsart betrieben zu werden.
[0029] Wie bereits angedeutet, ist unter dem hierin verwendeten Begriff "Anfangsgasgemisch"
allgemein ein Gasgemisch zu verstehen, welches neben dem Bestandteil Sauerstoff insbesondere
noch Stickstoff und gegebenenfalls noch weitere Gase, wie beispielsweise Edelgase
aufweist. Als Anfangsgasgemisch kommt beispielsweise normale Umgebungsluft infrage,
d.h. ein Gasgemisch, welches zu 21 Vol.-% aus Sauerstoff, 78 Vol.-% aus Stickstoff
und zu 1 Vol.-% aus sonstigen Gasen besteht. Denkbar ist allerdings auch, dass als
Anfangsgasgemisch ein Teil der in dem umschlossenen Bereich enthaltenen Raumluft verwendet
wird, wobei diesem Raumluftanteil vorzugsweise noch Frischluft beigemischt ist.
[0030] Unter einem in einer VPSA-Betriebsart betriebenen Gasseparationssystem ist allgemein
eine nach dem Vakuum-Druckwechselabsorptions-Prinzip (engl.: vacuum pressure swing
absorption - VPSA) arbeitende Anlage zur Bereitstellung von mit Stickstoff angereicherter
Luft zu verstehen. Erfindungsgemäß kommt in der Sauerstoffreduzierungsanlage als Gasseparationssystem
vorzugsweise eine derartige VPSA-Anlage zum Einsatz, die allerdings im Bedarfsfall
in einer PSA-Betriebsart betrieben wird. Die Abkürzung "PSA" steht für "pressure swing
absorption", was üblicherweise als Druckwechselabsorptionstechnik bezeichnet wird.
[0031] Um die Betriebsart des Gasseparationssystems von VPSA auf PSA umschalten zu können,
ist es in einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung vorgesehen, dass der Grad
der von dem dem Gasseparationssystem vorgeschalteten Kompressorsystem bewirkten Komprimierung
des Anfangsgasgemisches entsprechend erhöht wird. Insbesondere ist vorgesehen, dass
dann, wenn die pro Zeiteinheit am Auslass des Gasseparationssystem bereitzustellende
Menge eines sauerstoffreduzierten Gasgemisches erhöht werden muss, der Grad der Komprimierung
erhöht wird, insbesondere auf einen Wert, der von der pro Zeiteinheit bereitzustellenden
Menge des sauerstoffreduzierten Gasgemisches abhängt.
[0032] Die Erhöhung der durch das Kompressorsystem durchgeführten Komprimierung des Anfangsgasgemisches
erfolgt insbesondere in einem Brandfall, d.h. dann, wenn beispielsweise in der Raumatmosphäre
des umschlossenen Bereiches eine Brandkenngröße detektiert wird, oder wenn aus einem
anderen Grund kurzfristig der Sauerstoffgehalt in der Raumatmosphäre des umschlossenen
Bereiches im Vergleich zu einem zuvor eingestellten bzw. gehaltenen Sauerstoffgehalt
weiter zu reduzieren ist. Andererseits erfolgt die Erhöhung der durch das Kompressorsystem
durchgeführten Komprimierung beispielsweise auch dann, wenn der Druckgasspeicher mit
einem sauerstoffreduzierten Gasgemisch wiederbefüllt werden muss.
[0033] Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Kompressorsystem zwischen
dem Auslass des Gasseparationssystems und dem Einlass des Druckgasspeichers vorgesehen,
um bedarfsweise das am Auslass des Gasseparationssystems bereitgestellte und dem Druckgasspeicher
zuzuführende sauerstoffreduzierte Gasgemisch zu komprimieren. Eine derartige Komprimierung
ist beispielsweise dann erforderlich, wenn der Druck des am Auslass des Gasseparationssystems
bereitgestellten Gasgemisches nicht ausreicht, um die für die Lagerung des Gasgemisches
in dem Druckgasspeicher gewünschte Komprimierung zu erreichen.
[0034] Das Kompressorsystem, welches bedarfsweise vorgesehen ist, um das am Auslass des
Gasseparationssystems bereitgestellte und dem Druckgasspeicher zuzuführende sauerstoffreduzierte
Gasgemisch entsprechend weiter zu komprimieren, ist vorzugsweise als ein mobiles System
ausgeführt, welches bedarfsweise und insbesondere dann, wenn eine Befüllung des Druckgasspeichers
nicht erforderlich ist bzw. nicht durchgeführt wird, auch gänzlich von der Sauerstoffreduzierungsanlage
entfernt werden kann.
[0035] In diesem Zusammenhang wäre beispielsweise denkbar, dass das als mobiles System ausgeführte
Kompressorsystem auf einer Transportpalette oder dergleichen mit einem Flurfördergerät,
z.B. Hubwagen oder Gabelstaplern, beweg- und/oder verladebaren Konstruktion montiert
oder montierbar ist, um ein möglichst einfaches Entfernen des Kompressors von der
Sauerstoffreduzierungsanlage zu ermöglichen. Da in der Praxis häufig eine Befüllung
des Druckgasspeichers nur gelegentlich erforderlich ist, erlaubt es die Ausführung
des Kompressorsystems als mobiles System, dass dieses Kompressorsystem bei unterschiedlichen,
ggf. auch entfernt voneinander angeordneten Sauerstoffreduzierungsanlagen eingesetzt
wird, um dort bedarfsweise das einem zu befüllenden Druckgasspeicher zuzuführende
sauerstoffreduzierte Gasgemisch entsprechend zu komprimieren.
[0036] Hierbei ist zu betonen, dass gemäß einem Erfindungsgedanken zum Wiederbefüllen des
Druckgasspeichers das sauerstoffreduzierte Gasgemisch insbesondere von einem Gasseparationssystem
bereitgestellt wird, wobei es sich bei dem Druckgasspeicher insbesondere um eine Druckgasflasche
oder eine Druckgasflaschenbatterie handelt. Des Weiteren ist es gleichfalls möglich,
dass der Druckgasspeicher eine beliebige Außenform unter Berücksichtigung der räumlichen
Bedingungen vor Ort aufweist und somit eine optimale Ausnutzung des zur Verfügung
stehenden Raumvolumens gewährleistet ist.
[0037] Selbstverständlich ist es in diesem Zusammenhang auch denkbar und von Vorteil, wenn
auch das Gasseparationssystem oder nur das Gasseparationssystem als mobiles System
ausgeführt ist, welches bedarfsweise von der Sauerstoffreduzierungsanlage (örtlich)
entfernt werden kann.
[0038] Wie bereits im Zusammenhang mit dem Kompressorsystem ausgeführt, wird hierin unter
dem Begriff "mobiles System" insbesondere eine Komponente verstanden, welche derart
in der Sauerstoffreduzierungsanlage integriert ist, dass diese Komponente ohne größeren
Aufwand von der Anlage entfernt werden kann. Insbesondere bietet es sich hierbei an,
die Komponente derart auszuführen, dass sie mit einem Flurfördergerät oder dergleichen
bewegt werden kann.
[0039] In einer bevorzugten Realisierung der erfindungsgemäßen Sauerstoffreduzierungsanlage
weist diese ein Ventilsystem mit einer ersten, einer zweiten und einer dritten Ventilanordnung
auf. Die erste Ventilanordnung ist dabei ausgebildet, zwischen dem Auslass des Gasseparationssystems
und dem Einlass des Druckgasspeichers bedarfsweise eine strömungsmäßige Verbindung
auszubilden bzw. zu trennen. Die zweite Ventilanordnung des Ventilsystems ist ausgebildet,
um zwischen dem Auslass des Druckgasspeichers und dem mindestens einen umschlossenen
Bereich bedarfsweise eine strömungsmäßige Verbindung auszubilden bzw. zu trennen,
während die dritte Ventilanordnung ausgebildet ist, um bedarfsweise eine strömungsmäßige
Verbindung zwischen dem Auslass des Gasseparationssystems und dem mindestens einen
umschlossenen Bereich auszubilden bzw. zu trennen.
[0040] In einer besonders leicht zu realisierenden aber dennoch effektiven Weise ist dabei
vorzugsweise vorgesehen, dass der Einlass des Druckgasspeichers und der Auslass des
Druckgasspeichers über ein vorzugsweise gemeinsames Verbinderstück, insbesondere in
Gestalt eines T- oder Y-Stückes, mit dem Inneren des Druckgasspeichers verbunden sind.
[0041] Zum koordinierten Ansteuern der einzelnen Ventilanordnungen des Ventilsystems weist
die erfindungsgemäße Sauerstoffreduzierungsanlage vorzugsweise eine Steuereinrichtung
auf. Diese Steuereinrichtung ist insbesondere ausgebildet, die einzelnen Ventilanordnungen
des Ventilsystems derart anzusteuern, dass der Auslass des Gasseparationssystems nur
dann mit dem Einlass des Druckgasspeichers strömungsmäßig verbunden ist, wenn keine
strömungsmäßige Verbindung zwischen dem Auslass des Druckgasspeichers und dem mindestens
einen umschlossenen Bereich vorliegt und/oder wenn keine strömungsmäßige Verbindung
zwischen dem Auslass des Gasseparationssystems und dem mindestens einen umschlossenen
Bereich vorliegt. Selbstverständlich ist es in diesem Zusammenhang aber auch denkbar,
eine andere Priorität zu setzen.
[0042] Gemäß einem weiteren Aspekt der erfindungsgemäßen Sauerstoffreduzierungsanlage ist
vorgesehen, dass der Steuereinrichtung eine Sensoreinheit zugeordnet ist. Vorzugsweise
ist die Sensoreinheit mit mindestens einem Drucksensor und/oder mindestens einem Temperatursensor
ausgebildet. Insbesondere ist vorgesehen, dass mit dem Drucksensor und/oder dem Temperatursensor
der Zustand, insbesondere der Füllzustand bzw. Füllgrad, des Druckgasspeichers messbar
ist. Bei der Wiederbefüllung mit sauerstoffreduziertem Gasgemisch kann eine Temperaturerhöhung
im Druckgasspeicher auftreten, woraus infolge einer anschließenden Temperaturabnahme
nach der Wiederbefüllung und einer damit einhergehender Druckabnahme eine unvollständige
Befüllung des Druckgasspeichers mit sauerstoffreduziertem Gasgemisch resultiert.
[0043] Vorteilhafterweise ist es anhand des mindestens einen Drucksensors und/oder des mindestens
einen Temperatursensors, insbesondere vorgesehen in und/oder an dem Druckgasspeicher,
möglich, temperaturabhängige Druckbedingungen z.B. bei der vorzugsweise automatischen
Wiederbefüllung des Druckgasspeichers mit sauerstoffreduziertem Gasgemisch durch die
Steuereinrichtung zu berücksichtigen. Diesbezüglich ist es ebenfalls vorstellbar,
dass bei einer temperaturabhängigen Druckerhöhung in dem Druckgasspeicher die Steuereinrichtung
das Ablassen von sauerstoffreduziertem Gasgemisch aus dem Druckgasspeicher steuert,
so dass einer Beschädigung des Druckgasspeichers vorgebeugt wird.
[0044] In einer bevorzugten Form der erfindungsgemäßen Sauerstoffreduzierungsanlage weist
das wenigstens eine Gasseparationssystem und/oder das vorgeschaltete Kompressorsystem
einen ersten Betriebsmodus und einen zweiten Betriebsmodus auf, um bedarfsweise sauerstoffreduziertes
Gasgemisch dem Druckgasspeicher und/oder dem wenigstens einen umschlossenen Bereich
zuzuführen. Vorzugsweise ist es weiterhin vorstellbar, pro Betriebsmodus jeweils ein
eigenständiges Gasseparationssystem vorzusehen. Somit sind der erste und zweite Betriebsmodus
jeweils einzeln oder beide Betriebsmodi gleichzeitig mittels eines eigenen Gasseparationssystems
ausführbar. Das Gasseparationssystem bzw. der Betriebsmodus des wenigstens einen Gasseparationssystems
und/oder des vorgeschalteten Kompressorsystems ist hierbei vorzugsweise durch die
Steuereinrichtung, insbesondere automatisch, steuerbar. Diesbezüglich ist zu beachten,
dass die Befüllung des Druckgasspeichers mit sauerstoffreduziertem Gasgemisch üblicherweise
mit einer höheren Stickstoff-Konzentration des sauerstoffreduzierten Gasgemisches
erfolgt, als es für das sauerstoffreduzierte Gasgemisch, welches dem umschlossenen
Bereich zugeführt wird, notwendig ist.
[0045] Auf diese Weise kann das im ersten Betriebsmodus des Gasseparationssystems erzeugte,
sauerstoffreduzierte Gasgemisch mit hoher Stickstoff-Konzentration, vorzugsweise mit
einer Stickstoff-Konzentration von 99,5 Vol.-%, sowohl für die Wiederbefüllung des
Druckgasspeichers als auch gleichzeitig zur bedarfsweisen Versorgung des umschlossenen
Bereiches mit sauerstoffreduziertem Gasgemisch, welches zu diesem Zweck auf eine hinreichende
Stickstoff-Konzentration, insbesondere eine Stickstoff-Konzentration von 95 Vol.-%,
verdünnbar ist, eingesetzt werden. Weiterhin bietet die Steuereinrichtung die Möglichkeit
das Gasseparationssystem in einem zweiten Betriebsmodus zu betreiben, wobei sauerstoffreduziertes
Gasgemisch mit einer hinreichenden Stickstoff-Konzentration, vorzugsweise einer Stickstoff-Konzentration
von 95 Vol-%, für die Zuleitung in den umschlossenen Bereich zur Verfügung gestellt
wird.
[0046] So ist es vorstellbar, dass bei der Wiederbefüllung des Druckgasspeichers mit einer
hohen Stickstoff-Konzentration ein Teil des generierten sauerstoffreduzierten Gasgemisches
über einen Bypass dem umschlossenen Bereich zugeführt wird. Demnach kann beispielsweise
die strömungsmäßige Verbindung zwischen dem Ausgang des Gasseparationssystems und
dem umschlossenen Bereich in Verbindung mit der dritten Ventilanordnung als Bypass
eingesetzt werden. Hierbei umfasst der Bypass vorzugsweise eine zweckmäßige Blende,
um die Stickstoff-Konzentration des in den umschlossenen Bereich einzuleitenden sauerstoffreduzierten
Gasgemisches auf ein hinreichendes Niveau, beispielsweise durch die Vermischung mit
Anfangsgasgemisch, zu reduzieren. Durch die vorteilhafte Steuerung des Gasseparationssystems,
vorzugsweise automatisch durch die Steuereinrichtung, kann das Gasseparationssystem
effizient betrieben und das sauerstoffreduzierte Gasgemisch in Abhängigkeit von der
zur Verfügung gestellten Konzentration optimal eingesetzt werden.
[0047] Im Weiteren ist es bei Einsatz von zwei Gasseparationssystemen möglich, ein Gasseparationssystem
in einem ersten Betriebsmodus zur Wiederbefüllung der Druckgasspeicher einzusetzen
und insbesondere parallel mittels des anderen Gasseparationssystems in einem zweiten
Betriebsmodus, sauerstoffreduziertes Gasgemisch, welches eine zweckmäßige, hinreichende
Stickstoffkonzentration aufweist, einem umschlossenen Bereich zuzuführen. Im Sinne
der vorliegenden Erfindung kann hierbei bedarfsweise für mehrere Gasseparationssysteme
ein gemeinsames oder jeweils ein vorgeschaltetes Kompressorsystem vorgesehen sein.
[0048] Gemäß einem weiteren Aspekt der erfindungsgemäßen Sauerstoffreduzierungsanlage ist
vorgesehen, dass der Druckgasspeicher eine Mehrzahl von räumlich voneinander getrennten,
parallel zueinander geschalteten Druckgasbehältern mit mindestens einem, vorzugsweise
jeweils einem Behälterventil aufweist. Zusätzlich sind eine erste sowie eine zweite
Sammelleitung vorgesehen. Dabei ist der Auslass des Gasseparationssystems über ein
Ventil mit der ersten Sammelleitung verbunden oder verbindbar, während für vorzugsweise
jeden der Mehrzahl von Druckgasbehältern ein erster Leitungsabschnitt vorgesehen ist,
über den das jeweilige Behälterventil des einen oder mehrerer Druckgasbehälter mit
der ersten Sammelleitung strömungsmäßig verbunden ist. Das Behälterventil eines vorzugsweise
jeden der Mehrzahl von Druckgasbehältern ist ferner jeweils über einen zweiten Leitungsabschnitt
mit der bereits genannten zweiten Sammelleitung strömungsmäßig verbunden. Die zweite
Sammelleitung selber ist über ein Ventil, insbesondere Bereichsventil, mit dem mindestens
einen umschlossenen Bereich strömungsmäßig verbunden oder verbindbar.
[0049] Bei dieser Ausführungsform bildet das Ventil, über welches der Auslass des Gasseparationssystems
mit der ersten Sammelleitung verbunden oder verbindbar ist, die zuvor genannte erste
Ventilanordnung aus. Andererseits ist das Ventil, über welches die zweite Sammelleitung
mit dem mindestens einen umschlossenen Bereich strömungsmäßig verbunden oder verbindbar
ist, ein Teil der zweiten Ventilanordnung, wenn die Sauerstoffreduzierungsanlage mehreren
umschlossenen Bereichen zugeordnet ist. Wenn hingegen die Sauerstoffreduzierungsanlage
nur einem einzigen umschlossenen Bereich zugeordnet ist, bildet das Ventil, über welches
die zweite Sammelleitung mit dem mindestens einen umschlossenen Bereich strömungsmäßig
verbunden oder verbindbar ist, die zweite Ventilanordnung aus.
[0050] Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass mehrere Druckgasbehälter in Form von Druckgasflaschen
oder mit beliebiger geometrischer Außenform beispielsweise über flexible Schlauchverbindungen
oder starre Verbindungen, wie z.B. Rohrverbindungen, strömungsmäßig miteinander verbunden
sind, wobei pro Zusammenschluss mehrerer Druckgasbehälter zu einer Einheit ein gemeinsames
Behälterventil vorgesehen ist. Insbesondere bei Druckgasbehältern mit beliebiger und
an die jeweiligen räumlichen Bedingungen angepassten Außenform, ergibt sich auf diese
Weise die Möglichkeit zur optimalen Ausnutzung des individuell verfügbaren Raumvolumens,
wobei die Anzahl zu steuernder Behälterventile bedarfsweise reduzierbar ist.
[0051] Die erfindungsgemäße Sauerstoffreduzierungsanlage eignet sich insbesondere, um bei
mehreren räumlich voneinander getrennten Bereichen den Sauerstoffgehalt in der Raumatmosphäre
zu reduzieren bzw. auf einem reduzierten Wert zu halten. Von daher ist gemäß einer
Weiterbildung der vorliegenden Erfindung die Sauerstoffreduzierungsanlage einer Mehrzahl
von räumlich voneinander getrennten Bereichen zugeordnet, wobei die bereits genannte
zweite Ventilanordnung für jeden der Mehrzahl von Bereichen ein zugeordnetes Ventil
(insbesondere Bereichsventil) aufweist, über welches die zweite Sammelleitung mit
dem entsprechenden Bereich strömungsmäßig verbunden oder verbindbar ist, um bedarfsweise
ein sauerstoffreduziertes Gasgemisch bzw. Inertgas diesem Bereich zuzuführen.
[0052] Für eine weitere bevorzugte Form der erfindungsgemäßen Sauerstoffreduzierungsanlage
ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung die einzelnen Ventilanordnungen derart
koordiniert steuert, dass der Ausgang des wenigstens einen Gasseparationssystems mit
dem Einlass wenigstens eines Druckgasbehälters strömungsmäßig verbindbar ist, wenn
der Auslass wenigstens eines weiteren, anderen Druckgasbehälters mit dem mindestens
einen umschlossenen Bereich strömungsmäßig verbunden ist. Folglich ist die Steuereinrichtung,
insbesondere in Verbindung mit der Sensoreinheit, dazu ausgelegt, selektiv Druckgasbehälter
mit sauerstoffreduziertem Gasgemisch zu befüllen während dem wenigstens einen umschlossenen
Bereich sauerstoffreduziertes Gasgemisch aus weiteren Druckgasbehältern zuführbar
ist.
[0053] Vorteilhafterweise kann hierdurch eine ressourcenfreundliche und zeitoptimierte Wiederbefüllung
der Druckgasbehälter mit sauerstoffreduziertem Gasgemisch sichergestellt werden, während
gleichzeitig eine Konzentration bzw. ein Konzentrationsregelbereich von sauerstoffreduziertem
Gasgemisch in dem umschlossenen Bereich gehalten werden kann. Des Weiteren ist durch
die selektive Befüllung und Steuerung der Druckgasbehälter durch die Steuereinrichtung
gleichfalls eine verbesserte Ausfallsicherheit der Sauerstoffreduzierungsanlage gegeben.
[0054] In einer bevorzugten Realisierung der erfindungsgemäßen Sauerstoffreduzierungsanlage
ist die Steuereinrichtung derart ausgebildet, dass bei Detektion eines zuvor bestimmbaren
Minimaldrucks und/oder Unterschreiten eines zuvor bestimmbaren Minimaldrucks in wenigstens
einem der Mehrzahl von Druckgasbehältern bzw. dem Druckgasspeicher selektiv eine strömungsmäßige
Verbindung zwischen dem Auslass des Gasseparationssystems und dem betroffenen Druckgasbehälter
bzw. dem Druckgasspeicher vorliegt bzw. herstellbar ist. Der Minimaldruck ist frei
wählbar und dient dazu, die wenigstens teilweise oder vollständige Entleerung eines
Druckgasbehälters zu kennzeichnen. So kann die Steuereinrichtung einen benutzerdefinierten
Status bzw. Schwellwert zur Wiederbefüllung eines Druckgasbehälters bzw. des Druckgasspeichers
anhand des Minimaldrucks ermitteln und gegebenenfalls eine entsprechende Wiederbefüllung
einleiten. In der Folge ist eine ressourcenschonende Wiederbefüllung der Druckgasbehälter
bzw. des Druckgasspeichers sichergestellt. Des Weiteren ist es auf diese Weise möglich,
Leckagen z.B. des Druckgasspeichers festzustellen, wenn die Steuereinrichtung einen
Minimaldruck bzw. dessen Unterschreitung in wenigstens einem der Druckgasbehälter
anhand der Sensoreinheit erfasst und eine Wiederbefüllung des Druckgasbehälters mit
sauerstoffreduziertem Gasgemisch durch die Steuereinrichtung vorzugsweise automatisch
startet.
[0055] Die Erfindung ist nicht nur auf eine Sauerstoffreduzierungsanlage beschränkt, sondern
betrifft auch ein Verfahren zum Betreiben einer Sauerstoffreduzierungsanlage, insbesondere
einer Sauerstoffreduzierungsanlage der zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Art.
Bei dem Verfahren ist vorgesehen, dass zunächst in einen Druckgasspeicher ein sauerstoffreduziertes
Gasgemisch oder Inertgas in komprimierter Form gespeichert wird. Zum raschen Reduzieren
des Sauerstoffgehalts in der Raumatmosphäre eines umschlossenen Bereiches wird dann
zumindest ein Teil des in dem Druckgasspeicher in komprimierter Form gespeicherten
Gasgemisches bzw. Inertgas dem umschlossenen Bereich zugeführt und zwar indem der
Druckgasspeicher mit dem umschlossenen Bereich strömungsmäßig verbunden wird. Um einen
reduzierten Sauerstoffgehalt in der Raumatmosphäre des umschlossenen Bereiches zu
halten und/oder um den Sauerstoffgehalt in der Raumatmosphäre des umschlossenen Bereiches
weiter zu reduzieren, wird ein an einem Auslass eines Gasseparationssystems bereitgestelltes,
sauerstoffreduziertes Gasgemisch in geregelter Weise dem umschlossenen Bereich zugeführt,
und zwar indem der Auslass des Gasseparationssystems mit dem umschlossenen Bereich
strömungsmäßig verbunden wird.
[0056] Bei dem erfindungsgemäßen Betriebsverfahren ist insbesondere vorgesehen, dass nach
der Erstabsenkung oder einer Schnellabsenkung des Sauerstoffgehaltes in dem umschlossenen
Bereich durch das Zuführen des in dem Druckgasspeicher komprimierten Gasgemisches
bzw. Inertgases zumindest teilweise eine Wiederbefüllung des Druckgasspeichers stattfindet,
und zwar indem der Auslass des Gasseparationssystems mit dem Druckgasspeicher strömungsmäßig
verbunden wird.
[0057] Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Steuereinrichtung
vorgesehen, welche insbesondere ausgebildet ist, das Füllen des Druckgasspeichers
zu koordinieren bzw. regelnd zu überwachen. Die wenigstens teilweise Wiederbefüllung
des Druckgasspeichers kann insbesondere auch erfolgen, während parallel der reduzierte
Sauerstoffgehalt in dem umschlossenen Bereiches gehalten und/oder der Sauerstoffgehalt
in dem umschlossenen Bereich weiter reduziert wird. Dabei liegt diesem Erfindungsaspekt
die Erkenntnis zugrunde, dass beim Füllen des Druckgasspeichers, insbesondere wenn
dieser in Gestalt einer Druckgasflaschenbatterie ausgeführt ist, verschiedene Bedingungen
erfüllt werden müssen, um die einzelnen Druckgasflaschen der Flaschenbatterie richtig
und sicher mit dem von dem Gasseparationssystem bereitgestellten Gas zu füllen.
[0058] Nur als Beispiel sei in diesem Zusammenhang genannt, dass es verschiedene Flaschenfülldrücke
für Druckgasflaschen gibt. Wenn eine Druckgasflasche mit dem falschen Druck gefüllt
wird, wird die Flasche nicht ganz gefüllt, oder es entsteht ein Überdruck, der die
Druckgasflasche beschädigen kann (beispielsweise kann dann eine Überdruckscheibe der
Flasche zerbrechen).
[0059] Nachfolgend werden exemplarische Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Sauerstoffreduzierungsanlage
anhand der beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben.
[0060] Es zeigen:
- FIG. 1
- schematisch eine erste exemplarische Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sauerstoffreduzierungsanlage;
- FIG. 2
- schematisch eine zweite exemplarische Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sauerstoffreduzierungsanlage;
- FIG. 3
- schematisch eine Behälterventilanordnung, über welche bei den exemplarischen Ausführungsformen
die jeweiligen Druckgasbehälter mit der ersten und zweiten Sammelleitung der Sauerstoffreduzierungsanlage
verbunden bzw. verbindbar sind; und
- FIG. 4
- schematisch eine dritte exemplarische Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sauerstoffreduzierungsanlage.
[0061] Die in FIG. 1 schematisch dargestellte erste exemplarische Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Sauerstoffreduzierungsanlage 100 zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass diese
ein Gasseparationssystem 102 und zusätzlich hierzu einen Druckgasspeicher 105 aufweist.
Das Gasseparationssystem 102 und der Druckgasspeicher 105 bilden zusammen die "Inertgasquelle"
der Sauerstoffreduzierungsanlage 100.
[0062] Dem Gasseparationssystem 102 ist ein Kompressorsystem 101 vorgeschaltet, um das dem
Gasseparationssystem 102 zuzuführende Anfangsgasgemisch entsprechend zu komprimieren.
Durch eine entsprechende Variation von Druck und Volumenstrom des dem Gasseparationssystem
102 zugeführten Anfangsgasgemisches lässt sich das Gasseparationssystem 102 auf eine
geforderte Stickstoff-Reinheit und nötige Menge an sauerstoffreduziertem Gas einstellen.
[0063] An dieser Stelle ist jedoch zu betonen, dass es nicht zwangsläufig erforderlich ist,
dem Gasseparationssystem 102 ein entsprechendes Kompressorsystem 101 vorzuschalten.
[0064] Der Auslass des Gasseparationssystems 102, d.h. der Ausgang des Gasseparationssystems
102, an welchem das sauerstoffreduzierte Gasgemisch bzw. mit Stickstoff angereicherte
Gasgemisch bereitgestellt wird, ist über ein erstes Leitungssystem mit einem umschlossenen
Raum 107 strömungsmäßig verbunden bzw. verbindbar und über ein zusätzliches, zweites
Leitungssystem mit dem bereits genannten Druckgasspeicher 105 verbunden bzw. verbindbar.
Hierzu ist eine erste Ventilanordnung in dem zweiten Leitungssystem vorgesehen, d.h.
in dem Leitungssystem, welches den Auslass des Gasseparationssystems 102 mit dem Druckgasspeicher
105 verbindet. Eine weitere Ventilanordnung 109 ist in dem Leitungssystem vorgesehen,
welches den Auslass des Gasseparationssystems 102 mit dem umschlossenen Raum 107 strömungsmäßig
verbindet. Noch eine Ventilanordnung 106 ist in einem Leitungssystem angeordnet, welches
den Druckgasspeicher 105 mit dem umschlossenen Bereich 107 verbindet. Auf diese Weise
kann bei Bedarf der Druckgasspeicher 105 strömungsmäßig mit dem umschlossenen Bereich
107 verbunden werden.
[0065] Der erfindungsgemäßen Sauerstoffreduzierungsanlage 100 ist vorzugsweise eine Steuereinrichtung
10 zugeordnet, um die einzelnen Ventilanordnungen 104, 106 und 109 koordiniert ansteuern
zu können. Dabei ist der Steuereinrichtung 10 vorzugsweise ferner eine Sensoreinheit
mit mindestens einem Drucksensor und/oder mindestens einem Temperatursensor zugeordnet,
die insbesondere in und/oder an dem Druckgasspeicher vorgesehen sind. Der Übersichtlichkeit
halber wird auf die Darstellung der Sensoreinheit in den FIG. 1 bis 4 verzichtet.
[0066] Im Einzelnen ist bei der dargestellten exemplarischen Ausführungsform vorgesehen,
dass die Steuereinrichtung 10 ausgebildet ist, die einzelnen Ventilanordnungen 104,
106 und 109 derart anzusteuern, dass der Auslass des Gasseparationssystems 102 mit
dem Einlass des Druckgasspeichers 105 vorzugsweise nur dann strömungsmäßig verbunden
bzw. verbindbar ist, wenn keine strömungsmäßige Verbindung zwischen dem Auslass des
Druckgasspeichers 105 und dem mindestens einen umschlossenen Bereich 107 vorliegt,
d.h. wenn die dritte Ventilanordnung 106 geschlossen ist. Darüber hinaus ist die Steuereinrichtung
10 derart ausgebildet, dass vorzugsweise nur dann der Auslass des Gasseparationssystems
102 über die erste Ventilanordnung 104 mit dem Druckgasspeicher 105 strömungsmäßig
verbunden bzw. verbindbar ist, wenn keine strömungsmäßige Verbindung zwischen dem
Auslass des Gasseparationssystems 102 und dem umschlossenen Bereich 107 vorliegt,
also dann, wenn die zweite Ventilanordnung 109 geschlossen ist.
[0067] Alternativ ist es gleichfalls möglich, die erfindungsgemäße Sauerstoffreduzierungsanlage
100, insbesondere die Steuereinrichtung 10, derart vorzusehen, dass der Auslass des
Gasseparationssystems 102 mit dem Einlass des Druckgasspeichers 105 über die erste
Ventilanordnung 104 und dem umschlossenen Bereich 107 über die zweite Ventilanordnung
109 strömungsmäßig bedarfsweise gleichzeitig verbindbar ist.
[0068] Bei der in FIG. 1 schematisch dargestellten exemplarischen Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Sauerstoffreduzierungsanlage 100 ist ein weiteres Kompressorsystem 103 vorgesehen,
welches in dem Leitungssystem angeordnet ist, das den Auslass des Gasseparationssystems
102 mit dem Druckgasbehälter 105 verbindet. Mit Hilfe dieses weiteren Kompressorsystems
103 kann bedarfsweise das am Auslass des Gasseparationssystems 102 bereitgestellte,
sauerstoffreduzierte Gasgemisch weiter komprimiert werden, damit dieses dann in der
gewünschten komprimierten Form in dem Druckgasbehälter 105 gespeichert werden kann.
Kommt als Druckgasbehälter eine Druckgasflasche oder Flaschenbatterie zum Einsatz,
ist es von Vorteil, wenn das weitere Kompressorsystem 103 das am Auslass des Gasseparationssystems
102 bereitgestellte, sauerstoffreduzierte Gasgemisch auf bis zu 300 bar komprimiert.
[0069] Die in FIG. 2 schematisch dargestellte Sauerstoffreduzierungsanlage 100 unterscheidet
sich von der in FIG. 1 schematisch dargestellten Ausführungsform insbesondere darin,
dass die Sauerstoffreduzierungsanlage 100 gemäß der in FIG. 2 dargestellten Ausführungsform
nicht nur einem einzigen umschlossenen Bereich 107, sondern einer Mehrzahl von umschlossenen
Bereichen 107a, 107b zugeordnet ist. Die Sauerstoffreduzierungsanlage 100 ist somit
als sogenannte Mehrbereichsanlage ausgeführt.
[0070] Ein weiterer Unterschied zu der in FIG. 1 dargestellten Ausführungsform liegt darin,
dass bei der in FIG. 2 schematisch dargestellten Sauerstoffreduzierungsanlage 100
der Druckgasspeicher 105 eine Mehrzahl von räumlich voneinander getrennten, parallel
zueinander geschalteten Druckgasbehältern 105a, 105b, 105c, 105d aufweist. Diese Druckgasbehälter
sind beispielsweise handelsübliche Hochdruckflaschen (300 bar-Flaschen).
[0071] Die einzelnen Druckgasbehälter 105a bis 105d sind parallel zueinander geschaltet,
um bedarfsweise das in diesen Druckgasbehältern 105a bis 105d in komprimierter Form
gespeicherte Gasgemisch möglichst rasch dem bzw. den umschlossenen Bereichen 107a,
107b zuführen zu können.
[0072] Für die Parallelschaltung der Druckgasbehälter 105a bis 105d kommt bei der in FIG.
2 schematisch dargestellten Ausführungsform eine erste Sammelleitung 110 sowie eine
zweite Sammelleitung 111 zum Einsatz. Die erste Sammelleitung 110 ist strömungsmäßig
über die erste Ventilanordnung 104 mit dem Auslass des Gasseparationssystems 102 verbindbar.
[0073] Wie auch bei der in FIG. 1 schematisch dargestellten Ausführungsform kommt bei der
in FIG. 2 gezeigten Sauerstoffreduzierungsanlage 100 eine weitere Ventilanordnung
zum Einsatz, um bedarfsweise den Auslass des Gasseparationssystems 102 mit dem ersten
umschlossenen Bereich 107a und/oder dem zweiten umschlossenen Bereich 107b zu verbinden.
Im Unterschied zu der in FIG. 1 schematisch dargestellten Ausführungsform hingegen
weist diese Ventilanordnung insgesamt zwei Ventile 109a und 109b auf, die jeweils
als Bereichsventil ausgebildet und einem der entsprechenden umschlossenen Bereiche
107a, 107b zugeordnet sind.
[0074] Die bereits genannte zweite Sammelleitung 111 ist ebenfalls über entsprechende Bereichsventile
106a, 106b mit den entsprechenden umschlossenen Bereichen 107a, 107b strömungsmäßig
verbindbar. Diese Ventile 106a, 106b sind vorzugsweise ebenfalls als Bereichsventile
ausgebildet.
[0075] Nachfolgend wird die Parallelschaltung der einzelnen Druckgasbehälter 105a bis 105d
auch unter Bezugnahme auf die schematische Darstellung in FIG. 3 näher beschrieben.
[0076] Im Einzelnen ist bei der in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsform
vorgesehen, dass jeder Druckgasbehälter 105a bis 105d mit einem entsprechenden Behälterventil
108 (vgl. FIG. 3) versehen ist. Jedes Behälterventil 108 der Druckgasbehälter 105a
bis 105d ist über einen ersten Leitungsabschnitt einerseits mit der ersten Sammelleitung
110 und über einen zweiten Leitungsabschnitt andererseits mit der zweiten Sammelleitung
111 strömungsmäßig verbunden.
[0077] Zu diesem Zweck ist jedem Behälterventil 108 der Druckgasbehälter 105a bis 105d ein
Verbinderstück 113, insbesondere in Gestalt eines T- oder Y-Stückes, zugeordnet, über
welches der entsprechende erste Leitungsabschnitt einerseits und der entsprechende
zweite Leitungsabschnitt andererseits mit dem entsprechenden Behälterventil 108 bzw.
dem Inneren des Druckgasbehälters 105a bis 105d strömungsmäßig verbunden sind.
[0078] In vorteilhafter Weise sind die Behälterventile 108 der Druckgasbehälter 105a bis
105d jeweils als Schnellauslöseventilanordnung, insbesondere als pneumatisch betätigbare
Schnellauslöseventilanordnung ausgeführt, um bedarfsweise eine strömungsmäßige Verbindung
zwischen dem entsprechenden Druckgasbehälter 105a bis 105d und der zweiten Sammelleitung
auszubilden. Hierbei ist es von Vorteil, wenn die Ventilfunktion der Schnellauslöseventilanordnung
bedarfsweise auch ausgeschaltet werden kann, und zwar insbesondere dann, wenn der
Auslass des Gasseparationssystems 102 mit dem Einlass des entsprechenden Druckgasbehälters
105a bis 105d zum Zwecke einer Wiederbefüllung verbunden bzw. zu verbinden ist.
[0079] Wie in FIG. 3 schematisch angedeutet, ist es ferner von Vorteil, wenn zwischen dem
Behälterventil 108 der entsprechenden Druckgasbehälter 105a bis 105d und der ersten
und/oder der zweiten Sammelleitung 111, und insbesondere dem ersten und/oder zweiten
Leitungsabschnitt, wenigstens ein Rückflussverhinderer 112 vorgesehen ist, um einen
Gasfluss von der zweiten Sammelleitung 111 zurück zu den Druckgasbehältern 105a bis
105d und/oder von den Druckgasbehältern 105a bis 105d zu der ersten Sammelleitung
110 zu blockieren. Gemäß FIG. 3 können die zwei Rückflussverhinderer 112 unmittelbar
an einem Verbinderstück 113, insbesondere einem T-Stück, vorgesehen und strömungsmäßig
mit dem Behälterventil 108 des jeweiligen Druckgasbehälters 105a bis 105d verbunden
sein. In der Folge sind der Einlass des Druckgasspeichers und der Auslass des Druckgasspeichers
über ein vorzugsweise gemeinsames Verbinderstück 113 mit dem Inneren des Druckgasspeichers
verbunden. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass beim Auslösen der Schnellauslöseventilanordnungen
kein Rückfluss von der zweiten Sammelleitung 111 in einen der Druckgasbehälter 105a
bis 105d erfolgen kann, wenn beispielsweise in einem der Druckgasbehälter 105a bis
105d ein Vergleich zu den anderen Druckgasbehältern niedrigerer Druck vorliegt.
[0080] Die in FIG. 4 schematisch dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von der
Ausführungsform in FIG. 2 insbesondere durch weitere Druckgasbehälter 105e bis 105f,
die über ein weiteres Ventil der ersten Ventilanordnung 104 strömungsmäßig mit dem
Ausgang des Gasseparationssystems verbindbar sind. Hierbei ist die Steuereinrichtung
im Sinne der vorliegenden Erfindung dazu ausgelegt, mehrere Ventile der ersten Ventilanordnung
104 entsprechend zu steuern.
[0081] Ebenso wie für die Druckgasbehälter 105a bis 105d in FIG. 2, sind für die in FIG.
4 gezeigten, weiteren Druckgasbehälter 105e bis 105f eine weitere erste Sammelleitung
110 und eine weitere zweite Sammelleitung 111 vorgesehen. Auch ist jedem der weiteren
Druckgasbehälter 105e bis 105f ein Behälterventil 108 mit einem Verbinderstück 113,
insbesondere in Gestalt eines T- oder Y-Stückes, zugeordnet, über welches der entsprechende
erste Leitungsabschnitt einerseits und der entsprechende zweite Leitungsabschnitt
andererseits mit dem jeweiligen Behälterventil 108 bzw. dem Inneren der weiteren Druckgasbehälter
105e bis 105f strömungsmäßig verbindbar ist.
[0082] Die weitere zweite Sammelleitung 111 ist ebenfalls über entsprechende Bereichsventile
106c, 106d mit den entsprechenden umschlossenen Bereichen 107a, 107b strömungsmäßig
verbindbar. Diese Ventile 106c, 106d sind vorzugsweise ebenfalls als Bereichsventile
ausgebildet.
[0083] Anhand der in FIG. 4 schematisch dargestellten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
ist es vorteilhafterweise möglich, dass die weiteren Druckgasbehälter 105e bis 105g
und die Druckgasbehälter 105a bis 105d vorzugsweise unabhängig voneinander, gesteuert
bzw. geregelt durch die Steuereinrichtung 10, einsetzbar sind. Insbesondere ist die
Wiederbefüllung z.B. der weiteren Druckgasspeicher 105e bis 105g nach einer Schnellabsenkung
und/oder Erstabsenkung durchführbar, während gleichzeitig die Druckgasspeicher 105a
bis 105d mit den umschlossenen Bereichen 107a, 107b strömungsmäßig verbunden sind,
um einen reduzierten Sauerstoffgehalt in den umschlossenen Bereichen 107a, 107b zu
halten oder weiter zu reduzieren.
[0084] Selbstverständlich können auch die Druckgasbehälter 105a bis 105d mit sauerstoffreduziertem
Gasgemisch aus dem Gasseparationssystem 102 wiederbefüllt werden, wobei parallel die
weiteren Druckgasbehälter 105e bis 105g mit den umschlossenen Bereichen 107a, 107b
strömungsmäßig verbunden sind. Weiterhin ist der Einsatz weiterer Druckgasbehälter
105e bis 105g nicht auf die in FIG. 4 dargestellte Anzahl von Druckgasbehältern beschränkt,
sondern kann bedarfsweise durch weitere Druckgasbehälter bzw. weitere, unabhängig
voneinander steuerbare Zusammenschlüsse von mehreren Druckgasbehältern ergänzt werden.
[0085] Die Erfindung ist nicht auf die in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsformen
der Sauerstoffreduzierungsanlage 100 beschränkt, sondern ergibt sich aus einer Zusammenschau
sämtlicher hierin offenbarter Merkmale.
[0086] Insbesondere ist es in diesem Zusammenhang auch denkbar, wenn unmittelbar am Auslass
des Gasseparationssystems noch ein Zwischenspeicher vorgesehen ist, um das am Auslass
des Gasseparationssystems bereitgestellte, sauerstoffreduzierte Gasgemisch zwischenzuspeichern.
Bezugszeichenliste
[0087]
- 10
- Steuereinrichtung
- 100
- Sauerstoffreduzierungsanlage
- 101
- vorgeschaltetes Kompressorsystem
- 102
- Gasseparationssystem
- 103
- nachgeschaltetes Kompressorsystem
- 104
- erste Ventilanordnung
- 105
- Druckgasspeicher
- 105a-g
- Druckgasbehälter
- 106, 106a-d
- dritte Ventilanordnung bzw. Ventile der dritten Ventilanordnung
- 107, 107a,b
- umschlossener Bereich
- 108
- Behälterventil
- 109, 109a,b
- zweite Ventilanordnung bzw. Ventile der zweiten Ventilanordnung
- 110
- erste Sammelleitung
- 111
- zweite Sammelleitung
- 112
- Rückflussverhinderer
- 113
- Verbinderstück
1. Sauerstoffreduzierungsanlage (100), welche folgendes aufweist:
- wenigstens ein Gasseparationssystem (102) zum bedarfsweisen Bereitstellen eines
sauerstoffreduzierten Gasgemisches an einem Auslass des Gasseparationssystems (102);
und
- einen Druckgasspeicher (105; 105a-g), insbesondere in Gestalt einer oder mehrerer
Druckgasbehälter, zum Speichern eines sauerstoffreduzierten Gasgemisches oder Inertgases
in komprimierter Form,
wobei der Druckgasspeicher (105; 105a-g) über ein Leitungssystem mit mindestens einem
umschlossenen Bereich (107; 107a, 107b) strömungsmäßig verbunden oder verbindbar ist
zum bedarfsweisen Zuführen von mindestens einem Teil des in dem Druckgasspeicher (105;
105a-g) gespeicherten Gasgemisches bzw. Inertgases zu dem mindestens einen umschlossenen
Bereich (107; 107a, 107b);
wobei der Auslass des Gasseparationssystems (102) wahlweise mit einem Einlass des
Druckgasspeichers (105; 105a-g) und/oder mit dem mindestens einen umschlossenen Bereich
(107; 107a, 107b) strömungsmäßig verbunden oder verbindbar ist zum bedarfsweisen Zuführen
des am Auslass des Gasseparationssystems (102) bereitgestellten Gasgemisches zu dem
Druckgasspeicher (105; 105a-g) und/oder zu dem mindestens einen umschlossenen Bereich
(107; 107a, 107b); und wobei:
- der Druckgasspeicher (105) eine Mehrzahl von räumlich voneinander getrennten, parallel
zueinander geschalteten Druckgasbehältern (105ag) mit mindestens einem, vorzugsweise
jeweils einem Behälterventil (108) aufweist;
- der Auslass des Gasseparationssystems (102) über ein Ventil (104) mit einer ersten
Sammelleitung (110) verbunden oder verbindbar ist;
- für vorzugsweise jeden der Mehrzahl von Druckgasbehältern (105a-g) ein erster Leitungsabschnitt
vorgesehen ist, über den das jeweilige Behälterventil (108) des Druckgasbehälters
(105a-g) mit der ersten Sammelleitung (110) strömungsmäßig verbunden ist;
dadurch gekennzeichnet, dass
- das Behälterventil (108) eines vorzugsweise jeden der Mehrzahl von Druckgasbehältern
(105a-g) jeweils über einen zweiten Leitungsabschnitt mit einer zweiten Sammelleitung
(111) strömungsmäßig verbunden ist; und
- die zweite Sammelleitung (111) über ein Ventil (106, 106a-d), insbesondere Bereichsventil,
mit dem mindestens einen umschlossenen Bereich (107; 107a, 107b) strömungsmäßig verbunden
oder verbindbar ist.
2. Sauerstoffreduzierungsanlage (100) nach Anspruch 1,
welche ferner ein dem Gasseparationssystem (102) vorgeschaltetes Kompressorsystem
(101) aufweist zum Komprimieren eines dem Gasseparationssystem (102) zuzuführenden
Anfangsgasgemisches.
3. Sauerstoffreduzierungsanlage (100) nach Anspruch 1 oder 2,
wobei ein Kompressorsystem (103) zwischen dem Auslass des Gasseparationssystems (102)
und dem Einlass des Druckgasspeichers (105; 105a-g) vorgesehen ist zum bedarfsweisen
Komprimieren des am Auslass des Gasseparationssystems (102) bereitgestellten und dem
Druckgasspeicher (105; 105a-g) zuzuführenden sauerstoffreduzierten Gasgemisches, wobei
das Kompressorsystem (103) vorzugsweise als ein mobiles System ausgebildet ist, welches
bedarfsweise von der Sauerstoffreduzierungsanlage (100) entfernbar ist.
4. Sauerstoffreduzierungsanlage (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
welche ferner ein Ventilsystem mit einer ersten Ventilanordnung (104), einer zweiten
Ventilanordnung (106; 106a-d) und einer dritten Ventilanordnung (109; 109a, 109b)
aufweist, wobei:
- die erste Ventilanordnung (104) ausgebildet ist zum Ausbilden und/oder Trennen einer
strömungsmäßigen Verbindung zwischen dem Auslass des Gasseparationssystems (102) und
dem Einlass des Druckgasspeichers (105; 105a-g);
- die zweite Ventilanordnung (106; 106a-d) ausgebildet ist zum Ausbilden und/oder
Trennen einer strömungsmäßigen Verbindung zwischen einem Auslass des Druckgasspeichers
(105; 105a-g) und dem mindestens einen umschlossenen Bereich (107; 107a, 107b); und
- die dritte Ventilanordnung (109; 109a, 109b) ausgebildet ist zum Ausbilden und/oder
Trennen einer strömungsmäßigen Verbindung zwischen dem Auslass des Gasseparationssystems
(102) und dem mindestens einen umschlossenen Bereich (107; 107a, 107b).
5. Sauerstoffreduzierungsanlage (100) nach Anspruch 4,
wobei der Einlass des Druckgasspeichers (105; 105a-g) und der Auslass des Druckgasspeichers
(105; 105a-g) über ein vorzugsweise gemeinsames Verbinderstück, insbesondere T- oder
Y-Stück, mit dem Inneren des Druckgasspeichers (105; 105a-g) verbunden sind.
6. Sauerstoffreduzierungsanlage (100) nach Anspruch 4 oder 5,
welche ferner eine Steuereinrichtung (10) aufweist zum vorzugsweise koordinierten
Ansteuern der einzelnen Ventilanordnungen (104, 106, 109) des Ventilsystems.
7. Sauerstoffreduzierungsanlage (100) nach Anspruch 6,
wobei die Steuereinrichtung (10) ausgebildet ist, die einzelnen Ventilanordnungen
(104, 106, 109) des Ventilsystems derart anzusteuern, dass der Auslass des Gasseparationssystems
(102) vorzugsweise nur dann mit dem Einlass des Druckgasspeichers (105; 105a-g) strömungsmäßig
verbunden ist, wenn keine strömungsmäßige Verbindung zwischen dem Auslass des Druckgasspeichers
(105; 105a-g) und dem mindestens einen umschlossenen Bereich (107; 107a, 107b) und/oder
keine strömungsmäßige Verbindung zwischen dem Auslass des Gasseparationssystems (102)
und dem mindestens einen umschlossenen Bereich (107; 107a, 107b) vorliegt.
8. Sauerstoffreduzierungsanlage (100) nach Anspruch 6 oder 7,
wobei der Steuereinrichtung (10) eine Sensoreinheit zugeordnet ist, insbesondere mit
mindestens einem Drucksensor und/oder mindestens einem Temperatursensor, so dass sauerstoffreduziertes
Gasgemisch dem Druckgasspeicher (105; 105a-g) koordiniert, insbesondere durch die
Steuereinrichtung (10) automatisch gesteuert, zuführbar ist.
9. Sauerstoffreduzierungsanlage (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
wobei das wenigstens eine Gasseparationssystem (102) und/oder ein dem Gasseparationssystem
(102) vorgeschaltetes Kompressorsystem (101), vorzugsweise steuerbar durch eine Steuereinrichtung
(10), einen ersten Betriebsmodus zum bedarfsweisen Zuführen von sauerstoffreduziertem
Gasgemisch zu dem Druckgasspeicher (105; 105a-g) und einen zweiten Betriebsmodus zum
bedarfsweisen Zuführen von sauerstoffreduziertem Gasgemisch zu mindestens einem umschlossenen
Bereich (107; 107a, 107b) aufweist.
10. Sauerstoffreduzierungsanlage (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
wobei die Steuereinrichtung (10) ausgebildet ist, die einzelnen Ventilanordnungen
(104, 106, 109) derart koordiniert zu steuern, dass der Ausgang des wenigstens einen
Gasseparationssystems (102) mit dem Einlass wenigstens eines Druckgasbehälters (105a-g)
strömungsmäßig verbindbar ist, wenn eine strömungsmäßige Verbindung zwischen dem Auslass
wenigstens eines weiteren Druckgasbehälters (105a-g) und dem mindestens einen umschlossenen
Bereich (107; 107a, 107b) vorliegt.
11. Sauerstoffreduzierungsanlage (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
wobei die Steuereinrichtung (10) derart ausgebildet ist, dass bei Detektion eines
zuvor bestimmbaren Minimaldrucks und/oder bei Unterschreiten des Minimaldrucks in
wenigstens einem der Mehrzahl von Druckgasbehältern (105a-g) selektiv eine strömungsmäßige
Verbindung zwischen dem Einlass des wenigstens einen Druckgasbehälters (105a-g) und
dem Auslass des Gasseparationssystems (102) vorliegt.
12. Sauerstoffreduzierungsanlage (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
wobei wenigstens ein Rückflussverhinderer (112), insbesondere in Gestalt eines Rückschlagventils,
zwischen dem Behälterventil (108) von mindestens einem der Mehrzahl von Druckgasbehältern
(105a-g) und der ersten und/oder zweiten Sammelleitung (111) und insbesondere in dem
ersten und/oder zweiten Leitungsabschnitt von mindestens einem der Mehrzahl von Druckgasbehältern
(105a-g) vorgesehen ist zum Blockieren eines Gasflusses von der zweiten Sammelleitung
(111) zu dem mindestens einen der Mehrzahl von Druckgasbehältern (105a-g) und/oder
zum Blockieren eines Gasflusses von mindestens einem der Mehrzahl von Druckgasbehältern
(105a-d) zu der ersten Sammelleitung (110).
13. Sauerstoffreduzierungsanlage (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
wobei mindestens einer der Mehrzahl von Druckgasbehältern (105a-g) als Behälterventil
(108) eine vorzugsweise pneumatisch betätigbare Schnellauslöseventilanordnung aufweist
zum bedarfsweisen Ausbilden einer strömungsmäßigen Verbindung zwischen dem entsprechenden
Druckgasbehälter (105a-g) und der zweiten Sammelleitung (111), wobei die Ventilfunktion
der Schnellauslöseventilanordnung bedarfsweise ausschaltbar ist, insbesondere dann,
wenn der Auslass des Gasseparationssystems (102) mit dem Einlass des Druckgasbehälters
verbunden oder zu verbinden ist.
14. Verfahren zum Betreiben einer Sauerstoffreduzierungsanlage (100) nach einem der Ansprüche
1 bis 13, wobei das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte aufweist:
i) in einem Druckgasspeicher (105; 105a-g) wird ein sauerstoffreduziertes Gasgemisch
oder Inertgas in komprimierter Form gespeichert;
ii) zum raschen Reduzieren des Sauerstoffgehaltes in der Raumatmosphäre eines umschlossenen
Bereiches wird zumindest ein Teil des in dem Druckgasspeicher (105; 105a-g) in komprimierter
Form gespeicherten Gasgemisches oder Inertgases dem umschlossenen Bereich (107; 107a,
107b) zugeführt, und zwar indem der Druckgasspeicher (105; 105a-g) mit dem umschlossenen
Bereich (107; 107a, 107b) strömungsmäßig verbunden wird;
iii) zum Halten eines reduzierten Sauerstoffgehalts und/oder zum Reduzieren des Sauerstoffgehaltes
in der Raumatmosphäre des umschlossenen Bereiches wird ein an einem Auslass eines
Gasseperationssystems bereitgestelltes, sauerstoffreduziertes Gasgemisch in geregelter
Weise dem umschlossenen Bereich (107; 107a, 107b) zugeführt, und zwar indem der Auslass
des Gasseperationssystems mit dem umschlossenen Bereich (107; 107a, 107b) strömungsmäßig
verbunden wird;
wobei nach dem Verfahrensschritt ii) und vorzugweise parallel zum Verfahrensschritt
iii) zumindest teilweise eine Wiederbefüllung des Druckgasspeichers (105; 105a-g)
stattfindet, und zwar indem der Auslass des Gasseperationssystems mit dem Druckgasspeicher
(105; 105a-g) strömungsmäßig verbunden wird.
1. An oxygen reduction system (100), comprising the following:
- at least one gas separation system (102) for providing an oxygen-reduced gas mixture
at an outlet of the gas separation system (102) as needed; and
- a compressed gas storage (105; 105a-g), particularly in the form of one or more
compressed gas containers, for storing an oxygen-reduced gas mixture or inert gas
in compressed form,
wherein the compressed gas storage (105; 105a-g) is fluidly connected or connectable
to at least one enclosed area (107; 107a, 107b) by means of a line system in order
to feed at least a portion of the gas mixture or respectively inert gas stored in
the compressed gas storage (105; 105a-g) to the at least one enclosed area (107; 107a,
107b) when needed; wherein the outlet of the gas separation system (102) is or can
be fluidly connected selectively to an inlet of the compressed gas storage (105; 105a-g)
and/or to the at least one enclosed area (107; 107a, 107b) in order to feed the gas
mixture provided at the outlet of the gas separation system (102) to the compressed
gas storage (105; 105a-g) and/or the at least one enclosed area (107; 107a, 107b)
when needed; and wherein
- the compressed gas storage (105) comprises a plurality of spatially separated compressed
gas containers (105a-g) connected together in parallel which have at least one, preferably
one respective container valve (108) in each case;
- the outlet of the gas separation system (102) is connected or connectable to a first
collecting line (110) via a valve (104);
- a first line section is provided for preferably each of the plurality of compressed
gas containers (105a-g) via which the respective container valve (108) of the compressed
gas container (105a-g) is fluidly connected to the first collecting line (110);
characterized in that
- the container valve (108) of preferably each of the plurality of compressed gas
containers (105a-g) is fluidly connected in each case to a second collecting line
(111) via a second line section (111); and
- the second collecting line (111) is fluidly connected or connectable to the at least
one enclosed area (107; 107a, 107b) via a valve (106, 106a-d), in particular an area
valve.
2. The oxygen reduction system (100) according to claim 1,
further comprising a compressor system (101) upstream of the gas separation system
(102) for compressing an initial gas mixture to be fed to the gas separation system
(102).
3. The oxygen reduction system (100) according to claim 1 or 2,
wherein a compressor system (103) is provided between the outlet of the gas separation
system (102) and the inlet of the compressed gas storage (105; 105a-g) to compress
as needed the oxygen-reduced gas mixture provided at the outlet of the gas separation
system (102) and to be fed to the compressed gas storage (105; 105a-g), wherein the
compressor system (103) is preferably designed as a mobile system able to be removed
from the oxygen reduction system (100) when needed.
4. The oxygen reduction system (100) according to one of claims 1 to 3,
further comprising a valve system having a first valve arrangement (104), a second
valve arrangement (106; 106a-d) and a third valve arrangement (109; 109a, 109b), wherein:
- the first valve arrangement (104) is designed to form and/or cut off a fluidic connection
between the outlet of the gas separation system (102) and the inlet of the compressed
gas storage (105; 105a-g);
- the second valve arrangement (106; 106a-d) is designed to form and/or cut off a
fluidic connection between an outlet of the compressed gas storage (105; 105a-g) and
the at least one enclosed area (107; 107a, 107b); and
- the third valve arrangement (109; 109a, 109b) is designed to form and/or cut off
a fluidic connection between the outlet of the gas separation system (102) and the
at least one enclosed area (107; 107a, 107b).
5. The oxygen reduction system (100) according to claim 4,
wherein the inlet of the compressed gas storage (105; 105a-g) and the outlet of the
compressed gas storage (105; 105a-g) are connected to the interior of the compressed
gas storage (105; 105a-g) by a preferably common connector piece, particularly a T-piece
or Y-piece.
6. The oxygen reduction system (100) according to claim 4 or 5,
further comprising a control device (10) for the preferably coordinated actuating
of the individual valve arrangements (104, 106, 109) of the valve system.
7. The oxygen reduction system (100) according to claim 6,
wherein the control device (10) is designed to control the individual valve arrangements
(104, 106, 109) of the valve system such that the outlet of the gas separation system
(102) is then preferably only fluidly connected to the inlet of the compressed gas
storage (105; 105a-g) when there is no fluidic connection between the outlet of the
compressed gas storage (105; 105a-g) and the at least one enclosed area (107; 107a,
107b) and/or no fluidic connection between the outlet of the gas separation system
(102) and the at least one enclosed area (107; 107a, 107b).
8. The oxygen reduction system (100) according to claim 6 or 7,
wherein the control device (10) is allocated a sensor unit, in particular having at
least one pressure sensor and/or at least one temperature sensor, so that oxygen-reduced
gas mixture can be supplied in coordinated manner to the compressed gas storage (105;
105a-g), in particular automatically controlled by the control device (10).
9. The oxygen reduction system (100) according to one of claims 1 to 8,
wherein the at least one gas separation system (102) and/or a compressor system (101)
upstream of the gas separation system (102), preferably controllable by a control
device (10), has a first operating mode for supplying oxygen-reduced gas mixture when
required to the compressed gas storage (105; 105a-g) and a second operating mode for
supplying oxygen-reduced gas mixture when required to at least one enclosed area (107;
107a, 107b)
10. The oxygen reduction system (100) according to one of claims 1 to 9,
wherein the control device (10) is designed to control the individual valve arrangements
(104, 106, 109) in coordinated manner such that the outlet of the at least one gas
separation system (102) can be fluidly connected to the inlet of at least one compressed
gas container (105a-g) when there is a fluidic connection between the outlet of at
least one further compressed gas container (105a-g) and the at least one enclosed
area (107; 107a, 107b).
11. The oxygen reduction system (100) according to one of claims 1 to 10,
wherein the control device (10) is designed to selectively establish a fluidic connection
between the inlet of the least one compressed gas container (105a-g) and the outlet
of the gas separation system (102) upon the detecting of a predeterminable minimum
pressure and/or upon at least one of the plurality of compressed gas containers (105a-g)
falling below the minimum pressure.
12. The oxygen reduction system (100) according to one of claims 1 to 11,
wherein a backflow preventer (112), preferably in the form of a check valve, is provided
between the container valve (108) of at least one of the plurality of compressed gas
containers (105a-g) and the first and/or second collecting line (111), and in particular
in the first and/or second line section of at least one of the plurality of compressed
gas containers (105a-g), to block a flow of gas from the second collecting line (111)
to the at least one of the plurality of compressed gas containers (105a-g) and/or
to block a flow of gas from the at least one of the plurality of compressed gas containers
(105a-d) to the first collecting line (110).
13. The oxygen reduction system (100) according to one of claims 1 to 12,
wherein at least one of the plurality of compressed gas containers (105a-g) comprises
a preferably pneumatically actuatable quick release valve arrangement as container
valve (108) for the as-needed establishing of a fluidic connection between the respective
compressed gas container (105a-g) and the second collecting line (111), wherein the
valve function of the quick release valve arrangement can be switched off when required,
particularly when the outlet of the gas separation system (102) is or is to be connected
to the inlet of the compressed gas container.
14. A method for operating an oxygen reduction system (100) according to one of claims
1 to 13, wherein the method comprises the following method steps:
i) storing an oxygen-reduced gas mixture or inert gas in compressed form in a compressed
gas storage (105; 105a-g);
ii) feeding at least some of the gas mixture or inert gas stored in compressed form
in the compressed gas storage (105; 105a-g) to the enclosed area (107; 107a, 107b)
to rapidly reduce the oxygen content in the spatial atmosphere of an enclosed area
(107; 107a, 107b), and that by the compressed gas storage (105; 105a-g) being fluidly
connected to said enclosed area (107; 107a, 107b);
iii) feeding an oxygen-reduced gas mixture provided at an outlet of a gas separation
system (102) to the enclosed area (107; 107a, 107b) in regulated manner in order to
maintain a reduced oxygen content and/or to reduce the oxygen content in the spatial
atmosphere of the enclosed area (107; 107a, 107b), and that by the outlet of the gas
separation system (102) being fluidly connected to the enclosed area (107; 107a, 107b);
wherein an at least partial refilling of the compressed gas storage (105; 105a-g)
occurs subsequent to method step ii) and preferably parallel to method step iii),
and that by the outlet of the gas separation system being fluidly connected to the
compressed gas storage (105; 105a-g).
1. Installation de réduction d'oxygène (100) qui comprend :
- au moins un système de séparation de gaz (102) pour fournir en cas de besoin un
mélange gazeux réduit en oxygène à une sortie du système de séparation de gaz (102)
; et
- un réservoir de gaz comprimé (105 ; 105a - g), en particulier sous la forme d'un
ou de plusieurs récipients de gaz comprimé pour stocker sous forme comprimée un mélange
gazeux réduit en oxygène ou un gaz inerte, dans laquelle
le réservoir de gaz comprimé (105 ; 105a - g) est relié ou susceptible d'être relié
sur le plan fluidique à au moins une zone enfermée (107 ; 107a, 107b) par un système
de conduite pour amener en cas de besoin au moins une partie du mélange gazeux ou
du gaz inerte stocké dans le réservoir de gaz comprimé (105 ; 105a - g) jusqu'à ladite
au moins une zone enfermée (107 ; 107a, 107b) ;
dans laquelle
la sortie du système de séparation de gaz (102) est reliée ou susceptible d'être reliée
sur le plan fluidique au choix à l'entrée du réservoir de gaz comprimé (105 ; 105a
- g) et/ou à ladite au moins une zone enfermée (107 ; 107a, 107b) pour amener en cas
de besoin le mélange gazeux, fourni à la sortie du système de séparation de gaz (102),
jusqu'au réservoir de gaz comprimé (105 ; 105a - g) et/ou jusqu'à ladite au moins
une zone enfermée (107 ; 107a, 107b) ; et
- le réservoir de gaz comprimé (105) comprend une pluralité de récipients de gaz comprimé
(105a - g) séparés spatialement les uns des autres et branchés en parallèle, comportant
au moins une, de préférence respectivement une vanne de récipient (108) ;
- la sortie du système de séparation de gaz (102) est reliée ou susceptible d'être
reliée à une première conduite de collecte (110) via une vanne (104) ;
- de préférence il est prévu un premier tronçon de conduite pour chacun de la pluralité
de récipients de gaz comprimé (105a - g), tronçon par lequel la vanne de récipient
respective (108) du récipient de gaz comprimé (105a - g) est reliée sur le plan fluidique
à la première conduite de collecte (110) ;
caractérisée en ce que
- la vanne de récipient (108) de préférence de chacun de la pluralité de récipients
de gaz comprimé (105a - g) est reliée sur le plan fluidique respectivement à une seconde
conduite de collecte (111) par un second tronçon de conduite ; et
- la seconde conduite de collecte (111) est reliée ou susceptible d'être reliée sur
le plan fluidique à ladite au moins une zone enfermée (107 ; 107a, 107b) par une vanne
(106, 106a - d), de préférence une vanne de zone.
2. Installation de réduction d'oxygène (100) selon la revendication 1,
comprenant en outre un système compresseur (101) disposé en amont du système de séparation
de gaz (102) pour comprimer un mélange gazeux initial à amener au système de séparation
de gaz (102).
3. Installation de réduction d'oxygène (100) selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle
un système compresseur (103) est prévu entre la sortie du système de séparation de
gaz (102) et l'entrée du réservoir de gaz comprimé (105 ; 105a - g) pour comprimer
en cas de besoin le mélange gazeux réduit en oxygène fourni à la sortie du système
de séparation de gaz (102) et destiné à être amené au réservoir de gaz comprimé (105
; 105a - g),
le système compresseur (103) est réalisé de préférence sous forme de système mobile
qui peut être enlevé en cas de besoin de l'installation de réduction d'oxygène (100).
4. Installation de réduction d'oxygène (100) selon l'une des revendications 1 à 3,
comprenant en outre
un système de vanne ayant un premier ensemble de vanne (104), un second ensemble de
vanne (106 ; 106a - d) et un troisième ensemble de vanne (109 ; 109a, 109b),
dans laquelle
- le premier ensemble de vanne (104) est réalisé pour établir et/ou séparer une liaison
fluidique entre la sortie du système de séparation de gaz (102) et l'entrée du réservoir
de gaz comprimé (105 ; 105a - g) ;
- le second ensemble de vanne (106 ; 106a - d) est réalisé pour établir et/ou séparer
une liaison fluidique entre une sortie du réservoir de gaz comprimé (105 ; 105a -
g) et ladite au moins une zone enfermée (107 ; 107a, 107b) ;
- le troisième ensemble de vanne (109 ; 109a, 109b) est réalisé pour établir et/ou
séparer une liaison fluidique entre la sortie du système de séparation de gaz (102)
et ladite au moins une zone enfermée (107 ; 107a, 107b).
5. Installation de réduction d'oxygène (100) selon la revendication 4,
dans laquelle
l'entrée du réservoir de gaz comprimé (105 ; 105a - g) et la sortie du réservoir de
gaz comprimé (105 ; 105a - g) sont reliées à l'intérieur du réservoir de gaz comprimé
(105 ; 105a - g) de préférence par une pièce de liaison commune, en particulier une
pièce en T ou en Y.
6. Installation de réduction d'oxygène (100) selon la revendication 4 ou 5,
comprenant en outre
un moyen de commande (10) pour le pilotage de préférence coordonné des ensembles de
vanne individuels (104, 106, 109) du système de vanne.
7. Installation de réduction d'oxygène (100) selon la revendication 6,
dans laquelle
le moyen de commande (10) est réalisé pour piloter les ensembles de vanne individuels
(104, 106, 109) du système de vanne de telle sorte que la sortie du système de séparation
de gaz (102) est de préférence relié sur le plan fluidique à l'entrée du réservoir
de gaz comprimé (105 ; 105a - g) uniquement lorsqu'il n'existe aucune liaison fluidique
entre la sortie du réservoir de gaz comprimé (105 ; 105a - g) et ladite au moins une
zone enfermée (107 ; 107a, 107b) et/ou aucune liaison fluidique entre la sortie du
système de séparation de gaz (102) et ladite au moins une zone enfermée (107 ; 107a,
107b).
8. Installation de réduction d'oxygène (100) selon la revendication 6 ou 7,
dans laquelle
une unité capteur est associée au moyen de commande (10), qui est pourvue en particulier
d'au moins un capteur de pression et/ou d'au moins un capteur de température, de sorte
que du mélange gazeux réduit en oxygène peut être amené au réservoir de gaz comprimé
(105 ; 105a - g) de façon coordonnée, en particulier automatiquement par le moyen
de commande (10).
9. Installation de réduction d'oxygène (100) selon l'une des revendications 1 à 8,
dans laquelle
ledit au moins un système de séparation de gaz (102) et/ou un système compresseur
(101) disposé en amont du système de séparation de gaz (102) présente un premier mode
de fonctionnement pour amener en cas de besoin du mélange gazeux réduit en oxygène
au réservoir de gaz comprimé (105 ; 105a - g), et un second mode de fonctionnement
pour amener en cas de besoin du mélange gazeux réduit en oxygène à ladite au moins
une zone enfermée (107 ; 107a, 107b), et cela de préférence sous la commande d'un
moyen de commande (10).
10. Installation de réduction d'oxygène (100) selon l'une des revendications 1 à 9,
dans laquelle
le moyen de commande (10) est réalisé pour piloter les ensembles de vanne individuels
(104, 106, 109) de façon coordonnée de telle sorte que la sortie dudit au moins un
système de séparation de gaz (102) est susceptible d'être reliée sur le plan fluidique
à l'entrée d'au moins un réservoir de gaz comprimé (105a - g) lorsqu'une liaison fluidique
existe entre la sortie d'au moins un autre réservoir de gaz comprimé (105a - g) et
ladite au moins une zone enfermée (107 ;107a, 107b).
11. Installation de réduction d'oxygène (100) selon l'une des revendications 1 à 10,
dans laquelle
le moyen de commande (10) est réalisé de telle sorte que lors de la détection d'une
pression minimale prédéterminée et/ou lors du passage au-dessous de la pression minimale,
il existe sélectivement une liaison fluidique entre l'entrée dudit au moins un réservoir
de gaz comprimé (105a - g) et la sortie du système de séparation de gaz (102), dans
l'un au moins de la pluralité de réservoirs de gaz comprimé (105a - g).
12. Installation de réduction d'oxygène (100) selon l'une des revendications 1 à 11,
dans laquelle
au moins un moyen anti-reflux (112), en particulier sous la forme d'un clapet anti-retour,
est prévu entre la vanne de récipient (108) de l'un au moins de la pluralité de récipients
de gaz comprimé (105a - g) et la première et/ou la seconde conduite de collecte (111)
et en particulier dans le premier et/ou dans le second tronçon de conduite de l'un
au moins de la pluralité de récipients de gaz comprimé (105a - g) pour bloquer un
flux de gaz de la seconde conduite de collecte (111) vers ledit au moins un de la
pluralité de récipients de gaz comprimé (105a - g) et/ou pour bloquer un flux de gaz
de l'un au moins de la pluralité de récipients de gaz comprimé (105a - d) vers la
première conduite de collecte (110).
13. Installation de réduction d'oxygène (100) selon l'une des revendications 1 à 12,
dans laquelle
l'un au moins de la pluralité de récipients de gaz comprimé (105a - g) comprend en
tant que vanne de récipient (108) un ensemble de vanne à déclenchement rapide actionné
de préférence par voie pneumatique pour réaliser en cas de besoin une liaison fluidique
entre le récipient de gaz comprimé correspondant (105a - g) et la seconde conduite
de collecte (111), la fonction de vanne de l'ensemble de vanne à déclenchement rapide
pouvant être coupée en cas de besoin, en particulier lorsque la sortie du système
de séparation de gaz (102) est reliée ou est à relier à l'entrée du récipient de gaz
comprimé.
14. Procédé pour faire fonctionner une installation de réduction d'oxygène (100) selon
l'une des revendications 1 à 13, le procédé comprenant les étapes suivantes consistant
à :
i) stocker sous forme comprimée un mélange gazeux réduit en oxygène ou un gaz inerte
dans un réservoir de gaz comprimé (105 ; 105a - g) ;
ii) en vue de réduire rapidement la teneur en oxygène dans l'atmosphère d'une zone
enfermée, amener une partie au moins du mélange gazeux ou du gaz inerte, stocké sous
forme comprimée dans le réservoir de gaz comprimé (105 ; 105a - g), jusqu'à la zone
enfermée (107 ; 107a, 107b), en reliant le réservoir de gaz comprimé (105 ; 105a -
g) sur le plan fluidique à la zone enfermée (107 ; 107a, 107b) ;
iii) pour maintenir une teneur réduite en oxygène et/ou pour réduire la teneur en
oxygène dans l'atmosphère de la zone enfermée, amener un mélange gazeux réduit en
oxygène, fourni à une sortie du système de séparation de gaz, de façon régulée jusqu'à
la zone enfermée (107 ; 107a, 107b) en reliant sur le plan fluidique la sortie du
système de séparation de gaz à la zone enfermée (107 ; 107a, 107b) ;
dans lequel
après l'étape de procédé ii) et de préférence parallèlement à l'étape de procédé iii),
on effectue au moins partiellement un ré-remplissage du réservoir de gaz comprimé
(105 ; 105a - g) en reliant sur le plan fluidique la sortie du système de séparation
de gaz au réservoir de gaz comprimé (105 ; 105a - g).