Bef├╝llen aus CO2-Flaschen

Hallo, ich habe ein Problem beim Bef├╝llen von CO2-Kartuschen aus CO2-Steigrohrflaschen. Vielleicht kennt sich der eine oder andere mit
dieser CO2-Thematik besonders aus und kann mich erleuchten. Zum Hintergrund: Es geht zum Bef├╝llen von CO2-Kartuschen, wie sie im Sportsch├╝tzenbereich (CO2-"Luft"gewehre/-pistolen verwendet werden bzw. wurden (die "besseren" Modelle verwenden schon seit l├Ąngerer Zeit Pre├čluft). Die ├╝bliche Vorgehensweise zuhause ist: Man k├╝hlt die Kartusche im Eisfach herunter. Man schlie├čt die Kartusche ├╝ber den jeweiligen Adapter (die Kartuschen haben nat├╝rlich nicht den CO2-Flaschen-typischen W21,8x1/14"-Anschlu├č) an die zimmerwarme CO2-Steigrohrflasche an. Das Flaschenventil wird ge├Âffnet und nach einer gwissen Zeit (Erfahrungswerte) wieder geschlossen. Je nach Kartuschenventil/-anschlu├č wird das Entl├╝ftungsventil des Adapters ge├Âffnet und dann die Kartusche abgeschraubt. Dann wird die Kartusche geworgen und gecheckt, ob evtl. zuviel CO2 eingef├╝llt wurde (ist mit dieser Verfahrensweise praktisch nicht m├Âglich, aber man wei├č ja nie) oder ob deutlich zu wenig drin ist - dann wird die gesamte Prozedur wiederholt (das Abk├╝hlen dauert nat├╝rlich seine Zeit). Hintergrund ist, da├č in der tiefgek├╝hlten Kartusche aufgrund des Temperaturunterschieds von fast 40 Grad zun├Ąchst (wenn sie leer ist) nat├╝rlich gar kein Druck aber auch nach dem ersten Einf├╝llen von CO2 ca. 30 bis 40 bar weniger Druck herrscht als in der zimmertemperierten Steigrohrflasche. Daher kann aus der Steigrohrflasche solange fl├╝ssiges CO2 in die Kartusche flie├čen, bis der Druckunterschied infolge der F├╝llmenge und der in der Kartusche ansteigenden Temperatur nicht mehr ausreicht und/oder das Einla├č-/R├╝ckschlagventil der Kartusche, sofern vorhanden (da gibt es verschiedene Konstruktionen) schlie├čt. Ich habe mir nun eine Steigrohrflasche f├╝r 4kg CO2 besorgt, da waren ursprg. noch ca. 3kg CO2 drin. ├ťber einen Adapter angeschlossen wurden die Kartuschen zun├Ąchst auch gef├╝llt und je nach Vork├╝hlung mal mehr, mal weniger - aber alles in dem Rahmen, wie es die Theorie (und auch anderweitige Praxis) sagt. Verwendet habe ich Kartuschen teils mit und teils ohne federbetriebenen R├╝ckschlagventil ohne einen ├ľffnungsdorn im Adapter, d.h. das Ventil wurde allein durch den h├Âheren Druck (aus) der Steigrohrfalsche ge├Âffnet und offen gehalten und entweder durch die schlagartige ├ľffnung des Entl├╝ftungsventils des Adapters oder kurz vor Druckausgleich durch die Ventilfeder wurde das Kartuschenventil geschlossen. Dabei war die Kartusche nat├╝rlich mit der Einf├╝ll├Âffnung nach oben an den Adapter geschraubt. Wie gesagt, bei ordentlicher vorheriger K├╝hlung funktionierte es wie es sollte. Tja, aber pl├Âtzlich kann ich die Kartuschen nur noch mit wenigen g CO2 bef├╝llen. Auch nach einem Tag des Tiefk├╝hlens pa├čt immer nur dieselbe geringe Menge hinein. Ich h├Âre beim Aufdrehen des Flaschenventils deutlich, wie das Kartuschenventil infolge des deutlich h├Âheren Flaschendrucks ├Âffnet, aber egal ob nach 15 oder 60 Sekunden wird immer nur dieselbe geringe Menge - ca. 1/6 der Sollmenge - eingef├╝llt. K├╝hle ich die Kartusche wieder herunter, kann ich das so lange wiederholen, bis sie voll ist - aber das dauert dann ├╝ber einen Tag, das ist nat├╝rlich kein Zustand. Tja, und auch beim ├ľffnen des Flaschenventils ohne da├č etwas angeschlossen w├Ąre zischt nur CO2-Gas heraus, aber nichts Fl├╝ssiges mehr und auch das Ventil wird nicht mehr kalt. Ganz so, wie es bei einer CO2-Flasche ohne Steigrohr der Fall ist bzw. sein soll, bei der ja auch nur CO2-Gas herauskommt, nie aber fl├╝ssiges CO2. Ich interpretiere dies den Vorgang so, da├č aus dem Ventil nur noch gasf├Ârmiges CO2 kommt, wenigstens teilweise in der eiskalten Kartusche fl├╝ssig wird aber ruckzuck zum Druckausgleich und zum Schlie├čen der Kartuschenventile f├╝hrt. Nach dem erneuten K├╝hlen der Kartusche ist wieder mehr CO2 fl├╝ssig, der Druck f├Ąllt wieder auf ca. 20 bis 30 bar und ich kann wieder erneut soviel Gas bis zum Druckausgleich einf├╝llen. Ist das plausibel? Da lag nat├╝rlich der Gedanke nahe, da├č die Flasche mittlerweile weitgehend leer sei und somit kein fl├╝ssiges CO2 mehr vorhanden. Aber ausweislich der Stempelung der Flasche - Tara rund 7,2kg - und dem aktuellen Gewicht von rund 8,5kg sind noch rund 30% F├╝llmenge vorhanden - es kann doch nicht sein, da├č schon ab 1/3 der F├╝llmenge und Zimmertemperatur nur noch gasf├Ârmiges CO2 rauskommt - oder? Beim Aufdrehen des Ventils kommt aber nur gasf├Ârmiges CO2, kein fl├╝ssiges CO2. Und zwar auch, wenn ich die Flasche auf den Kopf stelle - es kann also nicht daran liegen, da├č das Steigrohr "abgefallen" w├Ąre. Als einzige andere Ursache kommt mir in den Sinn, da├č das Steigrohr nicht bis zum Boden der Flasche geht - was mir aber ziemlich wiedersinnig erscheint. Ich bin jetzt mit meinem Latein wirklich am Ende.
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M.Dinsch schrieb:

Hallo,
wie gro├č ist denn dabei die Temperatur der Flasche und der Druck darin? Kann bei diesen Daten noch fl├╝ssiges CO2 existieren nach den Eigenschaften von CO2? Man br├Ąuchte halt die Dichte von Gas und Fl├╝ssigkeit bei diesen Bedingungen, dann kann man nachrechnen wieviel Gas und wieviel Fl├╝ssigkeit noch in der Flasche sein mu├č wenn rund 1,3 kg CO2 drin sind.
Bye
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Am Thu, 20 Dec 2012 18:01:24 +0100, meinte Uwe Hercksen

Die Temperatur ist klar: Zimmertemperatur (ca. 21┬░). Zum Druck kann ich nur allgemein sagen: Es wird soviel fl├╝ssiges CO2 gasf├Ârmig, da├č sich der der jeweiligen Temperatur entsprechende Druck einstellt ... bei Zimmertemperatur um die 60 bar. Hier ein paar sch├Âne Diagramme auch zum Vergleich mit anderen Treibgasen: http://www.gasgunempire.de/forum/index.php?page=Thread&threadIDc Was ich nicht wei├č (und leider nicht selbst errechnen kann) ist, ab welcher Grenze, also unterhalb welcher F├╝llmenge, nur noch gasf├Ârmiges CO2 vorliegt. Ich m├Âchte aber die Behauptung wagen, da├č dies bei immerhin 35% der Nominal-F├╝llung (die "volle", also nominale, F├╝llung entspricht etwa 75% der maximal m├Âglichen F├╝llung, es gibt da eine Regelung, nach der CO2-Beh├Ąlter zur Sicherheit nicht mehr als zu 75% bef├╝llt werden d├╝rfen, d.h. eine nominal 4kg-Flasche bietet tats├Ąchlich Platz f├╝r ca. 5,3 kg CO2). Aus anderen Experimenten habe ich den Eindruck gewonnen, da├č diese kritische Menge erst unterhalb von h├Âchstens 1/12, vielleicht auch weniger, erreicht wird. Bei wikipedia http://de.wikipedia.org/wiki/Kohlenstoffdioxid und auch sonst http://www.riessner.de/files/kohlendioxid_fluessig.pdf http://www.messer.de/Gase_Datenblaetter_Broschueren/Gasedatenblaetter/Gasedatenblaetter_H_-_M/Kohlendioxid_fluessig.pdf gibt es zahlreiche physikalische Angaben, z.B. Molare Masse 44,0098 kg/kmol Kritischer Punkt: - Temperatur 304,21 K - Druck 73,825 bar - Dichte 0,466 kg/l Tripelpunkt: - Temperatur 216,58 K - Druck 5,185 bar Siedepunkt: - Temperatur 194,674 K; -78,5 ┬░C - Fl├╝ssigdichte (Sublimationspunkt) - Verdampfungsw├Ąrme 573,02 kJ/kg Dampfdruck bei 20┬░C 57,258 bar Gasdichte bei 0┬░C und 1,013 bar 1,9767 kg/m3 Dichteverh├Ąltnis zu Luft 1,5289 Gasdichte bei 15┬░C und 1 bar 1,8474 kg/m3 Umrechnungszahl - fl├╝ssig bei Ts zu m3 Gas (15┬░C, 1 bar) Virialkoeffizient - Bn bei 0┬░C -6,64*10-3 bar-1 - B30 bei 30┬░C -4,78*10-3 bar-1 Gaszustand bei 25┬░C und 1 bar - spezifische W├Ąrmekapazit├Ąt cp 0,8504 kJ/kg K - W├Ąrmeleitf├Ąhigkeit 164*10-4 W/m K - dynam. Viskosit├Ąt 14,833*10-6 Ns/m2 aber sorry, ich bin kein Naturwissenschaftler oder Ing., ich kann damit nichts anfangen.
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Was sagt denn die W├Ągung? Ist die vorgesehene Masse drin?
Schau mal nach, ob Du mit Druck und Temperatur oberhalb des kritischen Punktes bist.
Gru├č Peter
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Am Thu, 20 Dec 2012 21:02:13 +0100, meinte piddiw
Habe ich doch geschrieben: Tara (=leer) rund 7,2kg, gewogen ca. 8,5kg, max/soll-CO2-Inhalt 4 kg.

Aha. Sorry, aber was hei├čt das im Klartext? Die Flasche steht im Zimmer, da sind ca. 21┬░, wie also auch die Flasche und deren Inhalt hat, der Druck in der Flasche resultiert aus dieser Temperatur und der F├╝llmenge, soweit sie zum Verfl├╝ssigen auch nur etwas CO2 gen├╝gt - dann sind es um die 60 bar. Ich habe kein Manometer, das ich an den W21,8x1/14"-Anschlu├č der CO2-Flasche anschlie├čen kann, so etwas braucht man ├╝blicherweise auch nicht, da der Druck erst abf├Ąllt, wenn nur noch Gas in der Flasche ist, sie also praktisch leer ist - und dann geht es rapido dem Ende entgegen. Ich hatte gehofft, da├č jemand genau sagen kann, ab welchen Verh├Ąltnis von tats├Ąchlichem F├╝llgewicht zu Volumen oder max. zul├Ąssigen F├╝llgewicht nur noch Gas vorhanden ist, oder ob es ├╝blich oder denkbar ist, da├č ein Steigrohr nicht bis zum Boden geht sondern irgendwo in der Mitte endet. Irgendeine Erkl├Ąrung mu├č es ja daf├╝r geben, da├č trotz 35% F├╝llmenge/F├╝llstand nur noch CO2-Gas aus der Steigrohrflasche kommt.

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M.Dinsch wrote on Thu, 12-12-20 22:02:

Kann es sein, da├č Dein zu bef├╝llendes Gef├Ą├č einfach klein gegen die oberen zwei Drittel (drei Viertel) des Steigrohres ist, die tats├Ąchlich im Gleichgewicht nur Gas enthalten?
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X-No-Archive: Yes
begin quoting, Axel Berger schrieb:

Das Gas m├╝├čte dann aber kondensieren.
Gru├č aus Bremen Ralf
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R60: Substantive werden gro├č geschrieben. Grammatische Schreibweisen:
adressiert Appell asynchron Atmosph├Ąre Autor bi├čchen Ellipse Emission
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Ralf . K u s m i e r z wrote on Sat, 12-12-22 16:47:

Ich vermute die in der Hand gehaltene befummelte Kartouche wird w├Ąrmer sein als die in der Ecke stehende Flasche.
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Am 23.12.2012 10:45, schrieb Axel Berger:

er schrieb das er die K. vorher k├╝hlt.
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Gl├╝ck Auf - Bodo Mysliwietz
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Am Sun, 23 Dec 2012 15:37:00 +0100, meinte Bodo Mysliwietz

Genau Die Kartusche nebst (von evtl. vorherigen Bef├╝llungen vorhanden) Inhalt wird zuvor auf -18 ┬░ gek├╝hlt. Und nat├╝rlich halte ich sie beim Bef├╝llen nicht in der Hand. Sie wird - wie auch immer - mechanisch an dem Bef├╝lladapter angeschlossen. Allerdings erw├Ąrmt sich die Kartusche (nat├╝rlich) beim Bef├╝llen. Das ist vor allen bei den sehr tiegek├╝hlten Kartuschen deutlich zu sehen, wie der Reif beim Bef├╝llen rapido abtaut.
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Am Fri, 21 Dec 2012 10:50:00 +0100, meinte Axel snipped-for-privacy@b.maus.de (Axel Berger):

Mal abgesehen davon, da├č es in der Tat klein gegen├╝ber der Flasche ist: Was hat das damit zu tun, da├č aus dem Ventil (ohne da├č etwas angschlossen ist) nur noch Gas kommt?
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M.Dinsch wrote on Sun, 12-12-23 02:41:

Vom Ventil aus das ganze Steigrohr hinunter bis zu der H├Âhe, wo innen und au├čen der Fl├╝ssigkeitspegel ansteht gibt es nur Gas. Beim ├ľffnen tritt folglich nur dieses Gas aus. Erst wenn Du ein Gesamtvolumen entnimmst, das deutlich gr├Â├čer als dieses Gasvolumen ist, kann ├╝berhaupt Fl├╝ssigkeit zum Tragen kommen.
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Am Sun, 23 Dec 2012 10:42:00 +0100, meinte Axel snipped-for-privacy@b.maus.de (Axel Berger):

Och wei├č nicht, ob ich Dich richtig verstehe - aber so wie ich Dich verstehe ist das nicht richtig. Wenn der Fl├╝ssigkeitspegel unter dem Steigrohr ist, wird niemals mehr fl├╝ssiges CO2 austreten, egal wieviel ich entnehmen. Das ist ja gerade der Grund, weswegen man z.B. bei Zapfanlagen nur Flaschen ohne Steigrohr verwenden darf: Dort liegt der Fl├╝ssigkeitspegel nat├╝rlich immer unter dem Ventil und daher bekommt man bei einer senkrecht stehenden Flasche kein fl├╝ssiges CO2 heraus sondern dem Bedarf entsprechend nur fasg├Ârmiges CO2. Egal wieviel man entnimmt. Denn es wandelt sich w├Ąhrend der Entnahme des CO2-Gases st├Ąndig fl├╝ssiges CO2 in gasf├Ârmiges CO2.
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Am 20.12.2012 22:02, schrieb M.Dinsch:

Sehe ich da was falsch oder kann man das nicht ganz einfach ausrechnen?
Nimmt man dieses Tool hier: http://www.peacesoftware.de/einigewerte/co2.html erh├Ąlt man f├╝r 21┬░C Unsinn:
50bar    :139kg/m┬│ 55bar    :67kg/m┬│ 60bar    :328kg/m┬│ 65bar    :division durch 0 70bar    :337kg/m┬│
Nimmt man das zweitoberste Tool, erh├Ąlt man f├╝r 59bar: Siedepunkt: 21,2┬░C Dichte Fl├╝ssigphase: 759kg/m┬│ Dichte Gasphase: 205kg/m┬│
Deine Frage kannst Du mit letzterem Wert beantworten, denn die Fl├╝ssigphase existiert in Deinem Spezialfall ja nicht mehr.
Wenn man vereinfacht von einem idealen Gas bei 60bar ausgeht, erh├Ąlt man folgendes: CO2 hat bei 0┬░C und 1013mbar eine Dichte von 1,98kg/m┬│ Bei 60bar sind das dann ca. 120kg/m┬│
Naja, ziemlich weit entfernt von obigem Ergebnis.
Michael
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Am Fri, 21 Dec 2012 14:01:53 +0100, meinte Michael S

wenn man wei├č, was man wie zu rechnen hat, sicher. Ich habe diese Ahnung leider nicht.

Wie kommst Du darauf? Ich wei├č nur, da├č ich kein fl├╝ssiges CO2 mehr herausbekomme, was aber nicht hei├čt, da├č keines mehr drin ist. Auch ein "zu" kurzes Steigrohr, also eines, das (wie ich finde widersinnig) etwa nur zu 3/4 in die Flasche ragt, w├╝rde den Effekt erkl├Ąren. Mu├č noch (aus physikalischen Gr├╝nden) fl├╝ssiges CO2 drin sein und ist ein "zu" kurzes Steigrohr im Bereich des M├Âglichen, verbleibt dies als einzige plausible Erkl├Ąrung. Und an dem Punkt h├Ąnge ich nach wie vor.

Ganz so einfach ist das mit dem Rechnen also nicht .... da brauche ich mich ib meiner Ignoranz ja nicht zu sehr zu sch├Ąmen.

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Hi, das ist sehr plausibel. Denn so ist "garantiert" immer ein Phasen├╝bergang in der Buddel, das bewirkt gleichm├Ą├čigen Druck. Schont die Ventile und Dichtungen.
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mfg,
gUnther
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Am 21.12.2012 19:37, schrieb gUnther nanon├╝m:

Bei Steigrohrflaschen ist es nicht der sinn die Ventile zu schonen. Deren Sinn ist die Fl├╝ssigphase entnehmen zu k├Ânnen. Die Flasche OHNE Druckminderer zu betreiben.
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Gl├╝ck Auf - Bodo Mysliwietz
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Hi, aber was tust Du mit soeiner Buddel? Trinkst Du daraus? Die sensible Ventilage in den Luftdruckpistolen jedenfalls t├Ąte ich ungern mit Blubberblasen bef├╝llen. Die sind teuer. F├╝r ne Feuerschutzbegasung dagegen w├Ąrs mir auch wurscht. Da k├Ânnte die Buddel sogar liegen.
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mfg,
gUnther
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Am 21.12.2012 20:47, schrieb gUnther nanon├╝m:

Es steht doch oben! Bei Steigrohrflaschen will man ohne Restriktion - und das ist ein Druckminderer auch immer - die Fl├╝ssigphase entnehmen. Man will die Fl├╝ssigphase bei hoher Entnahmeleistung durch das Rohr nach oben Dr├╝cken. Bei kleineren Entnahmemengen wo dennoch fl├╝ssigphase gebraucht wird wird die Kopfphase sogar noch mit einem niedrigl├Âslichen, nichtfl├╝ssigem Kopfgas aufgedr├╝ckt. Z.B. He oder N2 mit 200 bar.

Ich verstehe, nichtmal Ansatzweise, was Du mitteilen willst.
Wer Druck"luft"pistolen zu Blaszwecken mit CO2 betreiben will, sollte jedenfalls _keine_ Steigrohrflaschen nehmen. Sonst wird es eine Trockeneisstrahlpistole.

Gibt es irgendwas im Kontext was ich verstehen sollte?
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Gl├╝ck Auf - Bodo Mysliwietz
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Hi, genau solches Gas k├Ânnte in der Kartusche blockieren.

N├Â, die gibts wirklich. Oder pingelst Du wieder?

Die Kartusche ist nen teures Teil, sensibel zu behandeln. Doch gelingt es den meisten Benutzern, ey, sogar mein kleinstes Briederchen mitsamt Familie ballert damit, und nichtmal schlecht, Landesliga wimre. Dagegen die Lagerflasche ist billig.
--
mfg,
gUnther
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