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Title:
METHOD FOR FILLING, CLEANING AND EMPTYING LARGE VOLUME GAS CONTAINERS, ESPECIALLY AIRSHIPS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2001/005653
Kind Code:
A1
Abstract:
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 m?3¿, 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).

Inventors:
SILLAT DIETHARD (DE)
SAUER THOMAS C (DE)
Application Number:
PCT/EP2000/006865
Publication Date:
January 25, 2001
Filing Date:
July 18, 2000
Export Citation:
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Assignee:
LINDE GAS AG (DE)
FLYTEX (DE)
SILLAT DIETHARD (DE)
SAUER THOMAS C (DE)
International Classes:
B64B1/58; F17B1/26; (IPC1-7): B64B1/58; F17B1/26
Foreign References:
DE403834C1924-10-08
US5368067A1994-11-29
US5454408A1995-10-03
Other References:
None
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Claims:
Patentansprüche
1. Verfahren zum Befüllen von großvolumigen Gasbehältern, insbesondere Luft schiffen, 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 befüllen 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 Be reich (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, während umgekehrt im Falle einer höheren Dichte des Prozeß gases gegenüber dem Hilfsgas das Prozeßgas im unteren Bereich (18) des Gas behälters (1) eingebracht und gleichzeitig im oberen Bereich (2) des Gasbehälters (1) das Hilfsgas oder ein Gemisch aus Hilfsgas und Prozeßgas abgesaugt wird.
2. 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 der art beruhigt in den Gasbehälter (1) eingebracht wird, daß keine wesentliche Ver mischung mit dem im Gasbehälter (1) befindlichen verunreinigten Prozeßgas er folgt, wobei im Falle einer zu einer Dichteerhöhung des Prozeßgases führenden 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, wäh rend umgekehrt im Falle einer zu einer Dichteemiedrigung des Prozeßgases füh renden 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.
3. Verfahren zum Entleeren von mit Prozeßgas gefüllten großvolumigen Gasbehäl tern, insbesondere Luftschiffen, dadurch gekennzeichnet, daß das Prozeßgas aus dem Gasbehätter (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 erfoigt, wobei im Falle einer geringeren Dichte des Prozeßgases gegenüber dem Hilfsgas das Prozeßgas im oberen Bereich (2) des Gasbehä ! ters (1) abgesaugt und gleichzeitig im unteren Bereich (18) des Gasbehälters (1) das Hilfsgas eingebracht wird, wäh rend 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 einge bracht wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Prozeßgas verteilt mit geringer Strömungsgeschwindigkeit eingebracht wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Hilfsgas verteilt mit geringer Strömungsgeschwindigkeit eingebracht wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Gas behälter (1) mit einem Gasvolumen von mehr als 50.000 m3 eingesetzt werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß beim Befüllen des Gas behälters (1) das Prozeßgas mit einem Volumenstrom von mindestens 500 m3n/h in den Gasbehälter (1) eingebracht wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß beim Reinigen des im Gasbehälter (1) enthaltenen Prozeßgases das Prozeßgas mit der höheren Rein heit mit einem Volumenstrom von mindestens 500 m3n/h in den Gasbehälter (1) eingebracht wird.
9. 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.
10. 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 HeliumWasserstoffGemisch eingesetzt wird, wah rend als Hilfsgas ein Gas oder Gasgemisch mit gleicher oder höherer Dichte als Luft, insbesondere Luft, eingesetzt wird.
11. 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 Befüllen des Gasbehälters ausreichende Prozeßgasmengen zur Ver fügung stehen.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß beim Reinigen des im Gasbehalter (1) enthaltenen Prozeßgases mindestens zwei Gasdruckspeicher (5, 6,7,8 und 9) verwendet werden, von denen jeweils mindestens einer (9) mit ver unreinigtem Prozeßgas aus dem Gasbehälter (1) oder aus einem Gasflaschen transportfahrzeug (28) gefüllt wird, während aus mindestens einem anderen (5,6, 7,8) gereinigtes Prozeßgas zur Befüllung des Gasbehälters (1) entnommen wird.
13. 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 Gasdruckspeichem 8,9) zwischengelagert wird.
Description:
Beschreibunq Verfahren zum Befullen. Reinigen und Entleeren von oroßvoiumiqen Gasbehältern, insbesondere Luftschiffen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Befüllen 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 jüngster Zeit wird die in den letzten Jahren in Vergessenheit geratene Luftschiffahrt wieder aktuell. Dabei werden vor allem mit Helium gefüllte Luftschiffe vorgeschlagen, die für vielfältige Einsatzmöglichkeiten, insbesondere auch zum Transport von schwe- ren 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 Befüllung des Gasbehälters vorge- sehene Gas als Prozeflgas bezeichnet. Nach einer gewissen Betriebsdauer treten in dem im Luftschiff vorhandenen Prozeßgas Verunreinigungen auf, die eine Vermin- derung des Auftriebs bewirken. Beispielsweise entspricht eine Verunreinigung der Heliumfüliung mit einem 5 % igen 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 Luft- schiff z. B. zu Wartungsarbeiten auch entleert werden. Bei kleinen und mittelgroßen Luftschiffen mit bis ca. 6.000 m3 Gasfassungsvermögen erfolgt die Füllung oder Wie- derbefüllung üblicherweise aus Gasflaschentransportfahrzeugen, sog. Flaschentrailern.

Für Großluftschiffe mit einem Gasfassungsvermögen von über 6.000 m3 (z. B.

400.000 m3) ist es bisher unmöglich, diese Gasmenge in vertretbar kurzer Zeit zur Ver- fügung zu stellen. Zu lange Standzeiten für das Füllen, Reinigen und Wiederbefüllen des Luftschiffs würden aber die Wirtschaftlichkeit dieses Transportsystems möglicher- weise in Frage stellen.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Methode zum Füllen, Reinigen und Entleeren von Gasbehältern zur Verfügung zu stellen, mit der auch sehr große Gasbehälter in wirtschaftlich vertretbarer Zeit befüllt, gereinigt und entleert werden können.

Diese Aufgabe wird bezüglich der Befüllung des Gasbehälters dadurch gelöst, daß der Gasbehälter zunächst mit einem Hilfsgas, welches eine höhere oder geringere Dichte als das Prozeßgas aufweist, gefülit wird und anschließend das eigentlich zu befüllende Prozeßgas derart beruhigt in den Gasbehälter eingebracht wird, daß keine wesentliche Vermischung mit dem Hilfsgas erfolgt, wobei im Falle einer geringeren Dichte des Pro- zeßgases gegenüber dem Hilfsgas das Prozeßgas im oberen Bereich des Gasbehäl- ters eingebracht und gleichzeitig im unteren Bereich des Gasbehälters das Hilfsgas oder ein Gemisch aus Hilfsgas und Prozeßgas abgesaugt wird, während 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 abge- saugt wird.

Wie bereits in der Beschreibungseinleitung erwähnt, wird in der vorliegenden Patent- anmeldung das eigentlich zur Befüllung des Gasbehälters vorgesehene Gas als Prozeßgas bezeichnet. Insbesondere für den Einsatz in Luftschiffen wird als Prozeß- gas 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 Befüll- oder Entleervorgang unterstützt. 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 % beträgt. Insbe- sondere beim Befüllen oder Entleeren von Luftschiffen wird ais Hilfsgas ein Gas oder Gasgemisch mit gleicher oder höherer Dichte als Luft verwendet. Im einfachsten Fall besteht das Hilfsgas aus Luft. Zweckmäßigerweise wird der Gasbehälter mit dem Hilfsgas vollständig gefütlt, bevor das Prozeßgas eingebracht wird.

Unter beruhigtem Einbringen des Prozeßgases ist zu verstehen, daß durch die Gas- einleitung möglichst keine oder nur geringe turbulente Gasströmungen im Gasbehälter erzeugt werden, die eine zusätzlich Vermischung des eingeleiteten Prozeßgases mit dem im Gasbehälter bereits vorhandenen Gas bewirken würden. Strömungsgeschwin- digkeit, Einströmquerschnitt und Eintragsort werden so abgestimmt, daß eine Verwir- belung des eingetragenen Prozeßgases weitgehend ausgeschlossen werden kann. Es wird ledigiich 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. Zweckmäßigerweise dauert der Gasaustausch weniger als 20 Stunden.

Durch das Einbringen des Prozeßgases in den Gasbehälter bildet sich durch physika- lische Effekte (z. B. Diffusion, Konvektion) eine Mischzone aus, in der Prozeßgas und Hilfsgas mit einem Konzentrationsgefälle innerhalb der Mischzone vermischt sind. In dem Fall, daß das Prozeßgas eine geringere Dichte als das Hilfsgas aufweist, wandert diese Mischzone mit zunehmendem Befüllfortschritt nach unten, bis die Mischzone schließlich in den unteren Bereich des Gasbehälters gelangt. Im umgekehrten Fall wandert die Mischzone 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 Temperaturdifferenzen entweder vermieden werden, um zu- sätzliche Einflüsse auszuschalten, oder gezielt eingesetzt werden, um bewußt Dichte- unterschiede aufgrund der Temperaturunterschiede zwischen Prozeßgas und Hilfsgas zu erzeugen.

Nachdem der Befüt ! vorgang beendet ist und der Betrieb des Gasbehälters aufgenom- men wurde, kann mit zunehmender Zeit eine Verunreinigung des Heliums erfolgen, z. B. durch Diffusion von Luft durch die Wandung des Behälters. 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 ei- ner zu einer Dichteerhöhung des Prozeßgases führenden Verunreinigung des Prozeß- gases das gereinigte Prozeßgas oder frische Prozeßgas im oberen Bereich des Gas- behälters eingebracht und gleichzeitig im unteren Bereich des Gasbehälters verunrei- nigtes Prozeßgas abgesaugt. Umgekehrt wird im Falle einer zu einer Dichteerniedri-

gung des Prozeßgases führenden Verunreinigung des Prozeßgases das gereinigte Prozeßgas oder frisches Prozeßgas im unteren Bereich des Gasbehälters eingebracht und gleichzeitig im oberen Bereich des Gasbehälters verunreinigtes Prozeßgas abge- saugt.

Schließlich wird zum Entleeren des mit Prozeßgas gefoliten Gasbehälters das Prozeß- gas 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 bevor- zugt über den Querschnitt des Gasbehälters oder an der oberen und unteren Wandung verteilt mit geringer Strömungsgeschwindigkeit eingebracht. Hierzu sind z. B. sog. Plat- tenbelüfter oder Siebrohre vorgesehen, die sich über einen Großteil des Gasbehälter- querschnitts oder der Gasbehälterlänge erstrecken. Bevorzugt ist die zweckmäßiger- weise rund oder flächig ausgebildete Gaseintragseinrichtung an der höchsten bzw. niedrigsten Stelle des Gasbehälters in dessen Innenraum angebracht. Es sind aber auch nicht flächig ausgebildete Gaseintragseinrichtungen denkbar. Entsprechend wird beim Entleeren des Gasbehälters auch das Hilfsgas vorzugsweise über den Quer- schnitt des Gasbehälters verteilt, mit geringer Strömungsgeschwindigkeit 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 m3, vorzugsweise mehr als 50.000, insbesondere 50.000 bis 2.000.000 m3, (z. B. 400.000 m3), vorgesehen. Beim Befüllen derartiger Gas- behälterwird das Prozeßgas vorzugsweise in ca. 10 bis 100 Stunden mit einem Volu- menstrom von mindestens 500 m3n/h in den Gasbehälter eingebracht. Beim Reinigen

des im Gasbehälter enthaltenen Prozeßgases wird das gereinigte Prozeßgas vorteil- hafterweise mit einem Volumenstrom von mindestens 500 m3n/h in den Gasbehälter eingeleitet und verunreinigtes Prozeßgas abgesaugt.

Da bei sehr großen Gasbehältern mit Gasfassungsvermögen von z. B. 400.000 m3 die für die Befüllung des Gasbehälters benötigte Gasmenge nicht mehr unmittelbar mittels Gastransportfahrzeugen, z. B. Flaschentrailem bereitgestelit werden kann, ist gemäß einer Weiterentwicklung des Erfindungsgedankens vorgesehen, das Prozeßgas in Gasdruckspeichern zwischenzulagern, welche nach und nach aus Gastransportfahr- zeugen befüllt werden können. Auf diese Weise können über einen längeren Zeitraum verteilt Gastransportfahrzeuge das Prozeßgas anliefern, das mittels Hochdruckkom- pressoren auf einen Druck von z. B. 80 bar komprimiert wird und in den Gasdruck- speichern gelagert wird. Dadurch steht die für die Befüllung des Gasbehälters not- wendige Gasmenge jederzeit zur Verfügung. Somit können auch großvolumige Gas- behälter innerhalb kürzester Zeit mit großen Mengen an Prozeßgas befüllt werden.

Beim Reinigen des im Gasbehä ! ter enthaltenen Prozeßgases werden vorzugsweise mindestens zwei Gasdruckspeicher verwendet, von denen jeweils mindestens einer mit verunreinigtem Prozeßgas aus dem Gasbehälter gefüllt wird, während aus mindestens einem anderen Gasdruckspeicher gereinigtes Prozeßgas zur Befüllung des Gasbehäl- ters entnommen wird. Dabei wird das im Gasdruckspeicher zwischengelagerte verun- reinigte Prozeßgas zweckmäßiger Weise mittels einer Membranreinigungsanlage ge- reinigt 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 Befüllen, Reinigen und Entleeren von großvolumigen Gasbehältem, 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

befü ! ! ten Großtanks, Gasometer usw. verwendet werden. Beim Einsatz in Großtanks und Gasometem wird zweckmäßigerweise als Hilfsgas anstelle der sonst bevorzugten Luft bevorzugt Stickstoff verwendet.

Die Erfindung bietet eine ganze Reihe von Vorteilen. Beispielsweise ergibt sich als Fol- ge der erfindungsgemäßen Vorgehensweise, daß der Gasbehaiter, insbesondere das Luftschiff, immer prall gefüllt bleibt, so daß Spannungsänderungen in der ! ter- hülle minimiert werden. Der wesentliche Vorteil der Erfindung besteht jedoch darin, daß das Befüllen, Reinigen und Entleeren des Gasbehälters sehr schnell erfolgen kann.

Dadurch wird erst bei großvolumigen Luftschiffen die Wirtschaftlichkeit dieses Trans- portsystems ermöglicht, da notwendige Standzeiten minimiert werden können.

Im folgenden soll die Erfindung anhand eines in der Figur schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden : Das nachstehende Ausführungsbeispiel betrifft das Befüllen, Reinigen und Entleeren von großvolumigen Luftschiffen mit einem Gasfassungsvermögen von 400.000 m3n.

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

Hierzu wird bei A Luft angesaugt und über ein oder mehrere Luftgebläse 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 Gasverteileinrichtung (en) 2 Helium in das Luftschiff 1 eingeleitet. Gleichzeitig wird über eine oder mehrere Gasverteilein- richtung (en) 18 und die Leitungen 19,20 und 27 mittels eines oder mehrerer Gebläse (21) die Luft aus dem Luftschiff 1 abgezogen. Da das Luftschiff 1 somit immer kontrol- liert prall gefüllt bleibt, sind Spannungsänderungen in der Halle des Luftschiffs mini- miert.

Zur Befüllung des Luftschiffs 1 mit Helium muß zunächst die notwendige Heliumgas- menge zur Verfügung gestellt werden. Hierfür sind Heliumdruckspeicher 5,6,7 und 8 vorgesehen, die nach und nach mit Helium, das mittels Heliumtransportfahrzeugen angeliefert wird, aufgefüllt werden. Ein zusätzlicher Heliumdruckspeicher 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 Ausführungsbeispiel vorzugs- weise Lastkraftwagen vorgesehen, die Fiussigheliumcontainer 10 mit einem Fassungs- vermögen von 40.000 1 (11.000 US Gallonen) aufweisen. Bei jeder Lieferung wird der Flüssigheliumcontainer 10 entleert und das flüssige Helium über einen Verdampfer 11 geleitet, worauf hin das gasförmige Helium mittels Leitungen 12 und 13 Niederdruck- kompressoren 14 zugeführt wird, die das gasförmige Helium auf einen Druck von min- destens 500 kPa verdichten. Mit einem Fördervolumenstrom von mindestens 100 M-3 n/h wird das gasförmige Helium mittels einer Leitung 15 Hochdruckkompressoren 16 zuge- führt, die das Helium weiter auf einen Druck von mindestens 1 MPa komprimieren.

Schließlich wird das hochverdichtete Helium über Leitung 17 einem der Heliumdruck- speicher 5,6,7 oder 8 zugeführt, welcher noch über freie Kapazität verfügt. Altemativ kann die Anlieferung von Helium in Gasflaschentransportfahrzeugen (sog."Tube Trailern") (28) erfolgen, die üblicherweise einen Anlieferdruck von 2 bis 3 MPa auf- weisen ; das Helium wird dann über Leitung 34 ggf. über einen Druckminderer 29 auf das Druckniveau der dahinter liegenden Leitung 17 gedrosselt, und das Helium wird entsprechend der angelieferten Reinheitsklasse einem der Heliumdruckspeicher 5,6,7 oder 8 zugeführt, welcher noch über freie Kapazität für die angelieferte Reinheitsklasse verfügt. 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 geführt wird. Jeder der Heliumdruckspeicher weist ein Gasfassungsvermögen von mindestens 50.000 m3n auf. Das Heliumgas wird in dem Heliumdruckspeicher bei einem Druck von mindestens 1 MPa gelagert. Zur Befüllung des Luftschiffs 1 mit einem Gasfassungsvermögen von 400.000 m3n müssen die Heliumdruckspeicher 5,6,7 und 8 ausreichend mit Helium gefüllt werden, damit die Befüllung schnell vonstatten gehen kann. Ggf. können die Heliumdruckspeicher auch durch Flüssigheliumcontainer und/oder Gasflaschentransportfahrzeuge ergänzt werden.

Während die Befüllung der Heliumdruckspeicher aus Flüssigheliumcontainern oder Gasflaschentransportfahrzeugen über einen längeren Zeitraum erfolgen kann, steht nach der Befüllung der Heliumdruckspeicher die für die Befüllung des Luftschiffes notwendige Heliumgasmenge sofort zur Verfügung.

Über Leitungen 4.13 und 3 wird das Helium von den Heliumdruckspeichern 5,6,7 und 8 einer Gasverteileinrichtung 2, die im oberen Bereich des Luftschiffs 1 im inneren des Luftschiffs 1 angeordnet ist, zugeführt. Die Gasverteileinrichtung 2 besteht z. B. aus Siebrohren, die z. B. ca. 40 % der oberen Hüllenlange des Luftschiffs 1 abdecken. Über die Gasverteileinrichtung 2 wird das Helium beruhigt in das Luftschiff eingeleitet. Dabei wird darauf geachtet, daß es möglichst zu keinen oder nur geringen turbulenten Gas- strömungen im Inneren des Luftschiffs 1 kommt. Gleichzeitig wird über eine Gasverteil- einrichtung 18 im Luftschiff befindliches Gas (Luft, Helium oder ein Helium-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 Gasverteileinrichtung 18 abgezogene Gasmenge wird über die durch Gas- verteileinrichtung 2 eingebrachte Heliummenge ersetzt, ohne daß eine wesentliche Vermischung des zugeführten Heliums mit dem im Luftschiff 1 befindlichen Gas eintritt.

Abgezogene Gasmengen, die überwiegend Luft oder Luft-Helium-Gemische enthalten, die aufgrund niedriger Heliumkonzentration nicht über die Membranreinigungsanlage 24 gefahren werden können, werden über Gasverteileinrichtung 18, Leitungen 19,20, Luftgebläse 21 und Leitung 27 in die Atmosphäre abgeblasen. Abgezogene Gas- mengen, die eine für den Reinigungsprozeß ausreichende Heliumkonzentration ent- halten, können der direkten (aber Gasverteileinrichtung 18, Leitungen 19,22, Kom- pressor 14, Leitung 25, Reiniger 24, Leitung 23, Kompressoren 14, Leitung 15, Kom- pressor 16. Leitung 17 in einen der freien Druckspeicher für reines Helium 5-9) oder über den Umweg der Heliumdruckspeicher einer indirekten Reinigung (über Gasver- teileinrichtung 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 Diffusionsvorgänge eine Verunreinigung des Prozeßgases ein, die eine unerwünschte Auftriebsvermin- derung bewirkt. Bei Erreichen einer maximalen Luftverunreinigung von z. B. 5 % in der Heliumfüllung des Luftschiffs 1, was einer 5 % igen Verringerung des Auftriebs ent- spricht, muR 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-Wh über die Leitungen 4,13 und 3 sowie die Gasverteileinrichtung 2 beruhigt im oberen Teil des Luftschiffs 1 eingefüllt und gleichzeitig verunreinigtes Helium über die Gasverteileinrichtung 18 und Leitungen 19 und 22 vom unteren Teil des Luftschiffs 1 mittels der Kompressoren 14 und 16 ab- gesaugt und in einem leeren Heliumdruckspeicher 9 zwischengelagert. Die Helium- druckspeicher 5,6,7 und 8 werden nach und nach zur Befüllung des Luftschiffs 1 ent- leert und die Heliumdruckspeicher 9,8,7 und 6 werden wieder mit verunreinigtem Helium aus dem Luftschiff 1 befüllt. Auf diese Weise wird der Gasinhalt des Luftschiffs 1 vollständig ausgetauscht, so da (l am Ende das Luftschiff 1 völlig mit Helium aus- reichender Reinheit gefüllt ist, während vier der Heliumdruckspeicher mit verunreinig- tem Helium gefüllt sind und ein Heliumdruckspeicher wieder leer bleibt. Es erfolgt so ein Schnellaustausch der Gasfüllung des Luftschiffs 1, während die eigentliche Reini- gung des Heliums durchgeführt werden kann, wenn das Luftschiff 1 wieder im be- stimmungsgemäßen Betrieb ist.

Zur Reinigung des Heliums wird das verunreinigte Helium den Heliumdruckspeichem entnommen und über Leitungen 4 und 13 sowie dem Kompressor 14 und Leitung 25 einer Membranreinigungsantage 24 zugeführt. Die Membranreinigungsanlage ist so ausgelegt, daß sie bei einem Durchsatz von mindestens 100 m3n/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 Heliumdruckspeicher 5,6,7 oder 8 eingeleitet wird. Auf diese Weise werden nach und nach die mit verun- reinigtem Helium gefüllten Druckspeicher 6,7,8 und 9 entleert, das Helium in der Membranreinigungsanlage 24 gereinigt und die Heliumdruckspeicher 5,6,7 und 8 wieder mit gereinigtem Helium befüllt. Am Ende enthalten vier der Heliumdruck- speicher gereinigtes Helium, während einer wieder leer ist.

Falls der Gasinhalt des Luftschiffs 1 beispielsweise für Wartungsarbeiten völlig entleert werden soll, wird umgekehrt zu der vorgenannten Vorgehensweise das Helium oben über die Gasverteileinrichtung 2 abgesaugt und gleichzeitig unten über die Gasverteil- einrichtung 18 Luft eingespeist. Das über Leitung 3 und die Kompressoren 14 und 16 abgesaugte Helium wird in den Heliumdruckspeichem zwischengetagert.