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Vorrichtung zur Restentleerung eines Flüssigkeitstanks
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Restentleerung eines Flüssigkeitstanks,
der eine mit einem Pumpenrohr verbundene Tauchpumpe enthält, mit einer Druckleitung
zum Austreiben von Flüssigkeit mittels Gasdruck und mit einem am Boden des Tankraums
endenden Restentleerungssystems.
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Bei Flüssigkeitstanks, die stationär zur Lagerung, oder auf Schiffen
oder Fahrzeugen zum Transport von Flüssigkeiten, wie Flüssiggas, Öl oder Chemikalien,
dienen, verbleibt nach dem Abpumpen der Flüssigkeit stets eine Restmenge im Tankraum.
Zwar ist man bemüht, die an die Entleerungsleitung angeschlossene Tauchpumpe im
Tankraum möglichst tief anzuordnen, jedoch ist diese Tauchpumpe nicht imstande,
den Tank vollständig zu entleeren. Außerdem ist zu berücksichtigen, daß die von
der Pumpe hochführende Pumpenleitung eine Flüssigkeitssäule enthält, die nach Beendigung
des Pumpvorganges in den Tankraum zurückfällt.
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Der Pumpenbetrieb muß bei Erreichen eines bestimmten Flüssigkeitsniveaus
abgestellt werden, damit die Pumpe nicht trockenläuft. Um die im Tankraum verbleibende
Restmenge geringzuhalten, ist es bekannt, am Boden des Tankraums einen Sumpf vorzusehen,
in den die Tauchpumpe hineinragt. In diesem Sumpf sammelt sich die restliche Flüssigkeit,
um abgepumpt zu werden. Hierdurch wird zwar die Restmenge erheblich vermindert,
nicht aber völlig beseitigt. Man hat ferner bereits versucht, die Restmenge durch
Verdampfen zu entfernen oder dadurch, daß in den Tankraum ein Gas eingeleitet und
unter ausreichenden Überdruck gesetzt wird, um so die Restmenge durch eine Restentleerungsleitung
geringen durchmessers aus dem Tank zu drücken. Die zuletztgenannte Art der Restentleerung
ist aber nur bei Drucktanks anwendbar und nicht bei solchen Tanks, die unter Atmosphärendruck
betrieben werden. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß der gesamte Tankraum
unter Druck gesetzt werden muß, wozu eine erhebliche Menge an Gas, Energie und Zeit
erforderlich ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs
genannten Art zu schaffen, die eine vollständige Restentleerung des Tankraums mit
Gasdruck in kurzer Zeit sowie mit geringem Energieaufwand ermöglicht.
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Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemß darin, daß der Einlaß
der Tauchpumpe von dem Tankraum abtrennbar ist, daß die Restentleerungsleitung in
dem Druckgehäuse endet und daß die Druckleitung mit dem Innern des Druckgehäuses
verbindbar ist.
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Nach der Erfindung ist die Tauchpumpe oder mindestens deren Einlaß
von einem Druckgehäuse umgeben, in das die
Restflüssigkeit einläuft.
Zum Hochdrücken der Restflüssigkeit braucht ein Gasdruck nur in dem relativ kleinen
Druckgehäuse, das an der tiefsten Stelle des Tankraums angeordnet ist, erzeugt zu
werden. Das Gas treibt die Restmenge der Flüssigkeit durch die Restentleerungsleitung
hindurch aus. Da der Druck nicht im gesamten Tankraum erzeugt werden muß, sondern
nur in dem relativ kleinen Druckgehäuse, reicht eine relativ geringe Druckgasmenge
aus, um die Entleerung durchzuführen.
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Diese Druckgasmenge kann energiesparend und in kurzer Zeit erzeugt
werden. Die Restentleerung des Tanks erfordert daher keine langen Totzeiten.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist nicht nur bei Drucktanks anwendbar,
sondern auch bei Tanks mit atmosphärischem Druck, weil der Gasdruck nur im Innern
des Druckgehäuses und nicht im gesamten Tankraum erzeugt wird.
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Die Pumpenleitung, über die das Druckgas dem Druckbehälter zugeführt
wird, kann an das Pumpenrohr angeschlossen sein. In diesem Fall wird das Druckgas
bei abgeschalteter Pumpe dem Druckbehälter durch den Pumpeneinlaß hindurch entgegen
der normalen Förderrichtung der Flüssigkeit zugeführt. Es ist daher nicht erforderlich,
eine Gasdruckleitung im Innern des Tankraums vorzusehen.
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Nach einer ersten Variante der Erfindung weist das Druckgehäuse eine
abdichtend auf eine Bodenfläche des Tankraums aufsetzbare zylinderförmige Seitenwand
auf.
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Das Druckgehäuse bildet gewissermaßen eine Glocke mit starrer oder
vertikal verschiebbarer Seitenwand. Wenn diese Seitenwand angehoben ist, strömt
Flüssigkeit vom
Boden des Tankraums zum Pumpeneinlaß. Kurz vor der
vollständigen Tankentleerung wird die Seitenwand des Druckgehäuses abdichtend auf
die Bodenwand des Tanks herabgelassen. Die noch im Druckgehciuse enthaltene Restmenge
wird mit Gasdruck durch die Restentleerungsleitung ausgetrieben.
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Obwohl die Restentleerung des Tankraums schneller und einfacher durchgeführt
werden kann, wenn die Tauchpumpe in einen Sumpf am unteren Ende des Tankraums hineinragt,
ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Restentleerung selbst dann möglich,
wenn ein solcher Sumpf nicht vorhanden und der Tankboden im wesentlichen eben ist.
So kann beispielsweise bei einem Druckgehäuse, dessen Seitenwand auf den Tankboden
abgesenkt wird, die Restentleerung durch mehrmaliges Aufsetzen des Druckgehäuses
auf den Tankboden und anschließendes Hochdrücken der im Druckgeh.use enthaltenen
Flüssigkeit erfolgen. Zwischen zwei Druckvorgängen wird das Druckgehäuse angehoben,
so daß wieder Restflüssigkeit nachfließen kann.
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Das Druckgehäuse kann nach einer anderen Ausführungsform über mindestens
ein steuerbares Ventil mit dem Tankraum verbunden sein. Bei geöffnetem Ventil strömt
der flüssige Tankinhalt in das Innere des Druckgehäuses und zum Pumpeneinlaß. Der
Pumpeneinlaß befindet sich vorzugsweise in einem Sumpf, der tiefer angeordnet ist
als der Tankboden, so daß die Flüssigkeit vom Tankboden aus in den Sumpf fließt
und hochgepumpt wird. Wenn sich im Sumpf noch Flüssigkeit befindet, wird das Druckgehäuse
durch Schließen des Ventils abgedichtet und die im Sumpf noch verbliebene Flüssigkeit
bzw. die in den Sumpf noch anlaufende Flüssigkeit wird mit Gasdruck in
die
Restentleerungsleitung hinein ausgetrieben. Auf diese Weise wird nicht nur der Sumpf,
sondern auch die Restentleerungsleitung vollständig von Flüssigkeit entleert.
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Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme
auf die Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Flüssigkeitstanks
in der Phase des Leerpumpen, Fig. 2 in vergrößertem Maßstab einen Längsschnitt des
Bereichs der Tauchpumpe bei dem Tank nach Fig. 1, Fig. 3 das System der Fig. 1 in
der Phase des Restentleerens unter Einbeziehung der an den Tank angeschlossenen
Anlage, Fig. 4 das gleiche System in der Phase der Restentleerung des Tanks und
Fig. 5 einen schematischen Längsschnitt durch den Pumpenbereich bei einer anderen
Ausftihrungsform des Druckgehäuses.
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Der in Fig. 1 dargestellte Tank 10 besteht aus einem liegend angeordneten
zylindrischen Behälter, in den eine Fülleitung 11 von oben her hineinführt. Am Tankboden
ist ein Sumpf 12 in Form einer Vertiefung angeordnet. Der Sumpf 12 bildet die tiefste
Stelle des Tanks. In diesen Sumpf ragt von oben her die Tauchpumpe 13 hinein, von
der aus die Pumpenleitung 14 nach oben aus dem Tank herausführt. Die Pumpenleitung
14 ist über ein Ventil 15 und eine Rückschlagkappe 15' mit der Entleerungsleitung
16 verbunden, die an die Produktleitung
17 angeschlossen ist. In
der Produktleitung liegt ein Filter 18, das mit einer Bypassleitung 19 überbrückt
werden kann.
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Die Restentleerungsleitung 20 führt von oben her in das Innere des
Tanks 10 hinein und ihr Ende 21 befindet sich am unteren Ende des Sumpfes 12. Unmittelbar
über dem Tank 10 ist in der Restentleerungsleitung 20 ein Absperrventil 20' angeordnet.
In die Restentleerungsleitung 20 mündet über ein weiteres Absperrventil 22, die
von der Anlage 23 kommende Leitung 24. Die Restentleerungsleitung 20 ist über Absperrventile
50 bzw.
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50' mit dem Auslaß 26 (Ubergabeleitung) verbunden.
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Bei der in Fig. 1 dargestellten Betriebsweise, bei der der Tank 10
leergepumpt wird, sind die Ventile 15, 25 (oder 25') geöffnet und die Ventile 22,50
und 50' sind geschlossen. Die Flüssigkeit wird über die Produktleitung 17 zum Auslaß
26 gepumpt.
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Der Sumpf 12 ist nach oben hin durch das aufragende Druckgehäuse 27
abgeschlossen. Dieses Druckgehäuse ist am unteren Ende der Pumpenleitung 14 mit
einer Dichtung 28 befestigt, und es umgibt die Tauchpumpe 13. Das Druckgehäuse 27
weist ferner einen ringförmigen konischen Innenmantel 29 auf, der von dem oberen
Rand des Druckgehäuses 27 in das Innere des Druckgehäuses hineinragt und die Tauchpumpe
13 bei der Montage der Pumpe in die richtige Position bringt. An der Tauchpumpe
13 ist eine Ringdichtung 30 angeordnet, die beim Einbau der Tauchpumpe verhindert,
daß metallische Berührung zwischen dem Innenmantel 29 und der Tauchpumpe 13 stattfinden
kann. Die Tauchpumpe 13 ist am unteren Ende des Pumpenrohres 14 befestigt und fördert
Flüssigkeit,
die in den unteren Einlaß 31 eindringt in die Pumpenleitung
14 hinein.
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Unmittelbar über der Bodenwand 32 des Tanks 10 ist die Einlaßöffnung
eines Ventils 33 (oder mehrere Ventile) angeordnet, dessen Auslaß mit einem in das
Innere des Druckgehäuses 27 hineinführenden Rohr 34 verbunden ist.
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Das Ventil 33 wird durch eine pneumatische Betätigungseinrichtung
35 gesteuert. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Betriebszustand ist das Ventil 33
geöffnet, so daß Flüssigkeit aus dem Tank in das Innere des Druckgehäuses 27 strömen
kann.
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In Fig. 3 ist der Zustand dargestellt, den die Anlage einnimmt, wenn
die Flüssigkeit ausgetrieben werden soll. In die Druckleitung 37 und 17wird ein
geeignetes Gas (Inertgas oder Prozeßgas) unter Druck eingeleitet.
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Dieses Gas preßt die Flüssigkeit, die in den Aggregaten der Aufbereitungsanlage
23 und allen Rohrleitungen des Systems sowie dem Filter 18 enthalten ist durch die
geöffneten Absperrventile 22 und 60 und 50' durch die Rohrleitung 49 und das Ventil
50 zum Auslaß 26. Wenn die Aggregate und Leitungen von Flüssigkeit leergespült sind,
werden die Ventile 22 und 25 und 50' geschlossen.
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Die in der Restentleerungsleitung 20 stehende Flüssigkeit fließt in
den Tank 10.
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In der Restentleerungsphase, die in Fig. 4 dargestellt ist, sind die
Absperrventile 22,60 und 25' geschlossen und die Absperrventile 20' und 50 sind
geöffnet. Dadurch ist die Restentleerungsleitung 20 von der Aufbereitungsanlage
23 und dem restlichen Rohrleitungssystem getrennt und über die Leitung 49 mit dem
Auslaß 26 verbunden. Die Betätigungseinrichtung 35 für das Ventil 33 wird über die
pneumatische Steuerleitung 36 betätigt,
so daß das Ventil 33 schließt
und das Druckgehäuse 27 hermetisch abschließt. Nun wird die Druckleitung 37 über
das öffnende Ventil 38 mit der Pumpenleitung 14 verbunden, während das Doppelventil
15 geschlossen ist.
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Auf diese Weise strömt bei stillgesetzter Tauchpumpe 13 Gas durch
die Pumpenleitung 14 in das Druckgehäuse 27.
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Durch dieses Gas wird die Restflüssigkeit, die sich im geschlossenen
kleinen Durckbehälter im Sumpfbereich 12 gesammelt hat, in das Ende 21 der Restentleerungsleitung
20 hineingedrückt, so daß der Tank 10 zum Auslaß 26 hin vollständig entleert wird.
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Fig. 5 zeigt eine andere Ausführungsform des Druckgehäuses 27. Die
Tauchpumpe ist in Fig. 5 aus Gründen der Übersichtlichkeit fortgelassen. Am unteren
Ende der Pumpenleitung 14 ist der Flansch 40 eines nach unten ragenden Rohres 41
abdichtend befestigt. Das untere Ende des Rohres 41 ist über eine in axialer Richtung
dehnbare Wand in Form eines Faltenbalges 42 mit einem Ringstück 43 verbunden. Dieses
Ringstück weist an seinem unteren Ende eine Ringdichtung 44 auf. Zwischen dem Flansch
40 und dem Ringstück 43 erstrecken sich mehrere achsparallele Kolben-/Zylindereinheiten
45, die hydraulisch oder pneumatisch gesteuert sind.
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Beim Leerpumpen des Tanks befindet sich das Ringstück 43 in der in
Fig. 5 in ausgezogenen Linien dargestellten angehobenen Position, so daß Flüssigkeit,
die in den Sumpf 12 einfließt, unter dem Ringstück 43 hindurch zur Tauchpumpe fließen
kann. Zur Restentleerung werden die Kolben-/Zylindereinheiten 45 ausgefahren, so
daß die Dichtung 44 des Ringstück 43 sich abdichtend gegen den Boden des Sumpfes
12 legt. Wird nun ein Druckgas in
die Pumpenleitung 14 geleitet,
so wird die am Boden des Sumpfes 12 befindliche Restmenge der Flüssigkeit durch
die Restentleerungsleitung 20 hindurch ausgetrieben.
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Die Restentleerungsleitung 20 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
ein Schlauch oder mehrere Schläuche, der/die über ein oder mehrere Anschlußstück/e
47 mit einer Bohrung 46 des Ringstücks 43 verbunden ist/sind.
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Die Bohrung 46 tritt an der Unterseite des Ringstücks 43 innerhalb
des von der Dichtung 44 umschlossenen Raumes aus dem Ringstück aus. Am Eintrittsende
der Bohrung 46 befindet sich ein Filter 48. Für den Fall, daß mehrere Schläuche
vorgesehen sind, werden diese im Bereich der Druckleitung 14 in einer Rohrleitung
20 zusammengefaßt.
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Das Ausführungsbeispiel der Fig. 5 hat den Vorteil, daß große Flüssigkeitsmengen
ungehindert zur Tauchpumpe nachströmen können. Anstelle des Druckgehäuses mit flexibler
Wand 42 kann auch ein starres Druckgehause nach Art einer Glocke benutzt werden,
die in vertikaler Richtung verschiebbar ist.
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Obwohl die Restentleerung in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel
anhand eines zylindrischen Behälters erläutert wurde, ist sie auch bei Behältern
mit anderer Bauform, z.B. bei prismatischen oder kegelförmigen Behältern anwendbar.