Der Gegenstand der Erfindung bezieht sich auf einen Ausrüstungssatz für den Betrieb von Gasdruckminderungsstationen, der mindestens einen Eingangsanschluss und einen Ausgangsanschluss aufweist, die mit der Gas-Pipeline verbunden sind, sowie darüber hinaus eine oder mehrere Ventilanordnungen, die zwischen dem Eingangsanschluss und dem Ausgangsanschluss angeordnet sind, sowie eine Heizeinheit, wobei die Heizeinheit ein Gehäuse hat, das mindestens einen Teil des Wärmetauscherbereichs der Heizeinheit umgibt, wobei eine primäre Gasleitung durch den Wärmetauscherbereich des Gehäuses führt, und wobei eine Wärmeübertragungsteileinheit ebenfalls in dem Wärmetauscherbereich angeordnet ist.

Die Rohrleitungsnetze, die dazu verwendet werden, den Energieträger während der Versorgung der Bevölkerung und der Industrie mit Gas an die Stelle der Nutzung zu bringen, besteht aus gesonderten Netzabschnitten, die unterschiedliche Druckbedingungen haben. Um den Transfer von einer Druckstufe auf eine andere während des Gastransports zu bewerkstelligen, werden so genannte "Gastransferstationen" verwendet. Derartige Einrichtungen enthalten verschiedene Druckminderungseinheiten und Ventile, die es ermöglichen, den Druck von Gas mit einem höheren Druck zu verringern, was auch eine Verringerung in der Temperatur umfasst.

Während des Betriebs der Gastransferstationen, insbesondere während der kalten Winterperiode, kann es auftreten, dass in dem Fall einer niedrigen Umgebungstemperatur das Gas, das bei seiner Druckverminderung kühlt, die sich in der Pipeline niederschlagende Kondensation gefriert. Diese gefrorene Flüssigkeit kann Betriebsprobleme und in ernsteren Fällen Störungen in den technischen Einrichtungen sowie Beschädigungen bewirken.

Um den genannten Nachteil zu überwinden, wird das Hochdruckgas vor der Druckverringerung in einem für diesen Zweck vorgesehenen Wärmetauscher vorgeheizt, so dass, nachdem sein Druck verringert ist, die Temperatur des Gases oberhalb des kritischen Wertes bleibt. Ein Kammerheißluftheizgerät, dass dazu dient, Gase aufzuheizen, wird beispielsweise auch in der unter der Nummer HU 206.745 registrierten Patentschrift beschrieben.

Der Nachteil der an Gastransferstationen verwendeten Lösungen besteht jedoch darin, dass aufgrund des Heizverfahrens im Interesse der Erfüllung der sicherheitstechnischen Vorschriften die Wärmetauschereinrichtung unter einem vorgegebenen Abstand getrennt von dem Bauteil angeordnet werden muss, das die Ventilanordnungen und die Regelungseinheiten enthält, oder ein spezielles Konstruktionsverfahren muss angewendet werden.

Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass die Energieversorgung für die Einrichtung, die dazu dient, die Wärme zu erzeugen, die für die Erwärmung des Gases und den Transport des Heizmediums verwendet wird, weitere ergänzende Elemente benötigt, deren Konstruktion die Investitionskosten weiter erhöht.

Ein anderer unvorteilhafter Aspekt ist es, dass der Transport des zu erwärmenden Hochdruckgases zu dem Wärmetauscher und die Rückführung des jetzt erwärmten Gases weitere Komponenten erfordern, deren Inspektion und Wartung wesentlich für den richtigen Betrieb der Station ist, was somit wiederum in einer Erhöhung der Investitions- und Betriebskosten resultiert.

Unser Ziel bei der Konstruktion gemäß der Erfindung war es, die Nachteile der bekannten Lösungen zu überwinden und einen Ausrüstungssatz zu schaffen, der es möglich machen würde, das Hochdruckgas auf die geeignete Temperatur zu erwärmen, – auch unter Berücksichtigung der Unfallverhütungs- und Sicherheitsaspekte und -vorschriften – in der Anordnung, die auch die Regelventileinheiten und die Druckminderungseinheit enthält, oder – ohne einen Sicherheitsabstand zu erfordern – integriert in seine unmittelbare Umgebung.

Die Erkenntnis, die zu der Anordnung gemäß der Erfindung führte, war es, dass die Aufgabe gelöst werden kann, wenn man, in einer neuen Art und Weise, einen katalytischen Infrarot-Heizstrahler in die Wärmeübertragungsteileinheit so einbaut, dass der Zufuhrkopf der Wärmeübertragungsteileinheit direkt mit der Gas-Pipeline niedrigeren Drucks verbunden ist, während der Teil der Hochdruckgas-Pipeline, der sich in der Heizeinheit befindet, unter Berücksichtigung des Wärmestrahlungskörpers der Wärmeübertragungsteileinheit gebildet wird.

In Übereinstimmung mit dem gesetzten Ziel wird der Ausrüstungssatz gemäß der Erfindung für den Betrieb von Gasdruckminderungsstationen, – der mindestens einen Eingangsanschluss und einen Ausgangsanschluss aufweist, die mit der Gas-Pipeline verbunden sind, sowie darüber hinaus eine oder mehrere Ventilanordnungen, die zwischen dem Eingangsanschluss und dem Ausgangsanschluss angeordnet sind, sowie eine Heizeinheit, wobei die Heizeinheit ein Gehäuse hat, das mindestens einen Teil des Wärmetauscherbereichs der Heizeinheit umgibt, wobei eine primäre Gasleitung durch den Wärmetauscherbereich des Gehäuses führt, und wobei eine Wärmeübertragungsteileinheit ebenfalls in dem Wärmetauscherbereich angeordnet ist, – in einer solchen An und Weise konstruiert, dass die primäre Gasleitung mit dem Hochdruckabschnitt der Gas-Pipeline verbunden ist, dass die Wärmeübertragungsteileinheit das an den Niederdruckabschnitt der Gas-Pipeline angeschlossene Zufuhrrohr aufweist, dass der Zufuhrkopf an das freie Ende des Zufuhrrohrs angeschlossen ist, und dass der Strahlungsheizkörper in der Nähe des Zufuhrkopfs angeordnet ist, wobei der Strahlungsheizkörper eine Strahlungsoberfläche hat, eine Reaktionsteileinheit, die entlang der Strahlungsoberfläche angeordnet ist, und ein Vorheizelement, das in die Reaktionsteileinheit eingebaut ist, und wobei die Strahlungsoberfläche des Strahlungsheizkörpers in der Nähe der primären Gasleitung angeordnet ist.

Ein weiteres Kriterium des Ausrüstungssatzes gemäß der Erfindung kann es sein, dass der Strahlungsheizkörper ein katalytischer Infrarot-Heizstrahler ist.

Ein vorteilhafter Aspekt von dem Standpunkt der konstruierten Form aus ist es, wenn die primäre Gasleitung ein Röhrensatz ist, der aus längsgerichteten Röhrenelementen aufgebaut ist, die so verbunden sind, dass sie eine Hochdruck-Gasströmung gestatten, sowie aus Transferröhrenelementen, die mit den längsgerichteten Röhrenelementen unter einem Winkel zwischen 1 bis 90° verbunden sind. Der Satz der Röhren, die die primäre Gasleitung bilden, ist entlang der Strahlungsoberfläche des Strahlungsheizkörpers angeordnet.

In einer anderen Version des Ausrüstungssatzes ist die primäre Gasleitung mindestens teilweise von einer zwischengeordneten Wärmeübertragungseinheit umgeben, die ein Wärmeübertragungsmedium enthält, und die Strahlungsoberfläche ist entlang der zwischengeordneten Wärmeübertragungseinheit angeordnet.

In einer weiteren, anderen Ausführung der Erfindung ist die Reaktionsteileinheit eine katalysierende Decke, die Platin-Material enthält. Die Wärmeübertragungsteileinheit ist mit einer in das Zufuhrrohr eingebauten Filtereinheit ergänzt.

In einer weiteren Ausführung des Ausrüstungssatzes weist die Wärmeübertragungsteileinheit eine in das Zufuhrrohr eingebaute Gasmengenregelteileinheit auf, wobei die Gasmengenregelteileinheit mit dem in der Nähe der Reaktionsteileinheit angeordneten Temperatursensorelement verbunden ist.

In noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Vorheizelement ein elektrischer Glühkörper.

Der Ausrüstungssatz gemäß der Erfindung hat zahlreiche vorteilhafte Eigenschaften. Die wichtigste von diesen ist es, dass es aufgrund der Benutzung der modernen Wärmeübertragungsteileinheit möglich ist, die Heizeinheit in der unmittelbaren Nähe der Ventilanordnung und der Druckminderungseinheit anzuordnen, so dass die Abmessungen der Gastransferstation beträchtlich verringert sind, was nicht nur die Investitionskosten ermäßigt, sondern auch eine Inspektion und Wartung einfacher macht.

Ein anderes Merkmal, das als ein Vorteil anzusehen ist, ist es, dass die wesentlichen Elemente des Ausrüstungssatzes an einer konzentrierten Stelle installiert werden können, so dass der Schutz der Elemente der Ausrüstung gegen äußere Einflüsse in einer einfacheren Art und Weise gelöst werden kann.

Aufgrund der Form und Anordnung der neuen Heizeinheit wird der Betrag an Wärmeverlust während des Heizens des Hochdruckgases um ein hohes Maß verringert und damit auch die Menge an Gas, die für das Heizen verwendet wird.

Ein anderer vorteilhafter Gesichtspunkt ist es, dass die Heizeinheit einfach und sicher geregelt werden kann, dass eine Flammenbildung ausgeschlossen ist, und dass die Lösung somit unter den Gesichtspunkten der Verhinderung von Unfällen und der Sicherheit zuverlässiger ist als die bekannten Lösungen.

Die Ausführung gemäß der Erfindung wird im Folgenden in Verbindung mit Ausführungsbeispielen auf der Basis von Zeichnungen im Detail angegeben. In den Zeichnungen ist

1 das Umrissbild einer Version des Ausrüstungssatzes gemäß der Erfindung,

2 eine Skizze einer anderen Ausführung des Ausrüstungssatzes.

1 zeigt eine mögliche Version des Ausrüstungssatzes 20 gemäß der Erfindung. Es ist ersichtlich, dass der Ausrüstungssatz 20 an dem Hochdruckabschnitt 11 der Gas-Pipeline 10 in einer solchen Weise angebracht ist, dass der Hochdruckabschnitt 11 der Gas-Pipeline 10 an den Eingangsanschluss 21 des Ausrüstungssatzes 20 und den Ausgangsanschluss 24 des Ausrüstungssatzes 20 angeschlossen ist. In der dargestellten Ausführungsform erfolgt die Vor-Druckminderungserwärmung des transportierten Hochdruckgases zwischen dem Eingangsanschluss 21 und dem Ausgangsanschluss 24 des Ausrüstungssatzes 20.

Innerhalb des Ausrüstungssatzes 20 ist eine der Ventilanordnungen 22 in der Nähe des Eingangsanschlusses 21 angeordnet, während eine andere Ventilanordnung 22 neben dem Ausgangsanschluss gefunden werden kann. Der Röhrenabschnitt zwischen den zwei Ventilanordnungen 22 umfasst die Heizeinheit 40. In dem Fall der vorliegenden Ausführungsform ist die Druckminderungseinheit 23 mit dem Ausgangsanschluss 24 des Hochdruckabschnitts 11 der Gas-Pipeline 10 verbunden, und der Ausgang der Druckminderungseinheit 23 ist jetzt mit dem Niederdruckabschnitt der Gas-Pipeline 10 verbunden.

In 1 kann man klar erkennen, dass sich die Heizeinheit 40 physisch an der gleichen Stelle befindet wie die anderen Elemente des Ausrüstungssatzes 20, in deren unmittelbarer Nähe und mit diesen integriert. Ein Teil der Heizeinheit 40 ist das Gehäuse 41, das in sich selbst den Wärmetauscherbereich 42 aufweist. In dem Wärmetauscherbereich 42 ist die primäre Gasleitung in den Hochdruckabschnitt 11 der Gas-Pipeline 10 eingebaut, wie es darüber hinaus die Wärmeübertragungsteileinheit 50 ist, die dazu dient, die primäre Gasleitung 43 zu heizen.

Die primäre Gasleitung 43 – in der vorliegenden Ausführungsform – ist ein Röhrensatz, der aus längsgerichteten Röhrenelementen 43a und Transferröhrenelementen 43b aufgebaut ist. Der Winkel "&agr;" zwischen den längsgerichteten Röhrenelementen 43a und Transferröhrenelementen 43b ist hier 90°. Jedoch ist festzustellen, dass dieses nicht eine Anforderung ist, sondern dass der Winkel "&agr;" zwischen den längsgerichteten Röhrenelemente 43a und den Transferröhrenelementen 43b sich hiervon unterscheiden kann. Unter dem Gesichtspunkt der Produktionstechnik ist die in 1 dargestellte Lösung jedoch in jedem Fall zu bevorzugen. Das grundlegende Erfordernis der primären Gasleitung 43 ist es jedoch, dass ihre geometrische Struktur und Größe so gut wie möglich Verwendung von der Menge an Wärme machen sollte, die von der Strahlungsoberfläche 53a des Strahlungsheizkörpers 53 der Wärmeübertragungsteileinheit 50 bei der Erwärmung des Gases abgestrahlt wird, das durch die primäre Gasleitung 43 der Hochdruck-Gas-Pipeline 10 strömt.

Der Strahlungsheizkörper 53 der Wärmeübertragungsteileinheit 50 weist neben der Strahlungsoberfläche 53a auch die Reaktionsteileinheit 53b auf, die in diesem Fall eine katalysierende Decke ist, die Platin-Material enthält. Der Strahlungsheizkörper 53 ist eine katalytische Infrarot-Strahlungsheizeinheit. Der Zufuhrkopf 52, der an dem freien Ende 51a des Zufuhrrohrs 51 angeordnet ist, das an den Niederdruckabschnitt 30 der Gas-Pipeline 10 angeschlossen und von diesem zurückgeführt ist, ist an die Reaktionsteileinheit 53b des Strahlungsheizkörpers 53 angeschlossen, wie es bei dem Vorheizelement 53c der Fall ist.

In der Nähe der Reaktionsteileinheit 53b des Strahlungsheizkörpers 53 ist außerdem das Temperatursensorelement 56 angeordnet, das mit der Gasmengenregelteileinheit 55 verbunden ist, die an dem Zufuhrrohr 51 angebracht ist. In das Zufuhrrohr 51 ist auch die Filtereinheit 54 eingebaut, deren Aufgabe es ist, die von der Gasströmung in dem Niederdruckabschnitt 30 der Pipeline 10 in das Zufuhrrohr 51 hinein transportierten Verunreinigungen vor der Gasmengenregelteileinheit 55 und dem Zufuhrkopf 52 herauszufiltern.

Während des Betriebs der Ausführung nach 1, in der Folge der Reduzierung der Umgebungstemperatur unter den vorgegebenen Wert aufgrund der Instruktionen der Zentraleinheit – die in 1 nicht gezeigt ist -, schaltet das Vorheizelement 53c ein, was in diesem Fall ein elektrischer Glühkörper ist, der nach dem Widerstandsprinzip arbeitet. Das Vorheizelement 53c heizt die Reaktionsteileinheit 53b des Strahlungsheizkörpers 53 der Wärmeübertragungsteileinheit 50 auf den geeigneten Wert auf. Nach dem Aufheizen auf die Betriebstemperatur reagiert das Niederdruckgas, das in dem Zufuhrrohr 51 von dem Zufuhrkopf 52 ankommt, auf die katalytische Decke, und Wärme wird erzeugt. Die erzeugte Wärme gelangt zu den längsgerichteten Röhrenelementen 43a und den Transferröhrenelementen 43b der primären Gasleitung 43 durch die Strahlungsoberfläche 53a, wobei als Ergebnis davon die primäre Gasleitung 43 aufgeheizt wird und auch das darin strömende Hochdruckgas erwärmt, welches sich auf diese Weise, nachdem es die Druckminderungseinheit 23 durchlaufen hat, nicht auf eine niedrigere Temperatur als die erwünschte Temperatur abkühlt.

Das Temperatursensorelement 56 und die daran angeschlossene Gasmengenregelteileinheit 55 stellen sicher, dass die Temperatur der Strahlungsoberfläche 53a des Strahlungsheizkörpers nahezu konstant ist. Abhängig von der Temperatur des Strahlungsheizkörpers 53 übermittelt das Temperatursensorelement 56 ein Signal an die Gasmengenregelteileinheit 55, die die den Zufuhrkopf 52 erreichende Gasmenge entweder verringert oder erhöht, wodurch die Intensität des in der Reaktionsteileinheit 53b ablaufenden Prozesses und dadurch die Wärmeerzeugung verändert wird.

In 2 kann man ein Detail einer Heizeinheit 40 sehen, in der die an den Eingangsanschluss 21 angeschlossene primäre Gasleitung 43 in einer zwischengeordneten Wärmeübertragungseinheit 60 angeordnet ist, die ein Wärmeübertragungsmedium 61 enthält. In diesem Fall ist das Wärmeübertragungsmedium 61 weiches Wasser, aber es kann auch eine Flüssigkeit mit geeigneten Wärmeübertragungseigenschaften sein, möglicherweise sogar auch Gas. Der Strahlungsheizkörper 53 ist entlang der zwischengeordneten Wärmeübertragungseinheit 60 angeordnet, und die Strahlungsoberfläche 53a des Strahlungsheizkörpers 53 ist zu der zwischengeordneten Wärmeübertragungseinheit 60 hin ausgerichtet. Die Form der Strahlungsoberfläche 53a sollte praktischerweise der geometrischen Form der zwischengeordneten Wärmeübertragungseinheit 60 folgen.

An dieser Stelle muss die Bemerkung gemacht werden, dass die Strahlungsoberfläche 53a des Strahlungsheizkörpers 53 die primäre Gasleitung 43 oder die zwischengeordnete Wärmeübertragungseinheit 60 teilweise oder vollständig umschließen kann. In dem Fall der in 1 dargestellten Ausführung besteht eine alternative Lösung, um die Effizienz des Heizens zu verbessern, darin, dass Wärme reflektierende Elemente – die in der Zeichnung nicht dargestellt sind – in der Nähe der primären Gasleitung 43 der Strahlungsoberfläche 53a gegenüberliegend angeordnet sind, so dass ein möglicher Wärmeverlust ebenfalls verwendet wird.

Es ist auch offensichtlich, dass die Druckminderungseinheit 23 in den Ausrüstungssatz integriert sein kann und dass damit die gesamte Gastransferstation als ein einziges Modul ausgebildet sein kann.

Der Ausrüstungssatz gemäß der Erfindung kann an Gastransferstationen mit einer guten Wirkung eingesetzt werden, bei denen es praktikabel ist, das Gas aufzuwärmen, bevor der Druck des Hochdruckgases verringert wird.