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Verfahren zum Fördern feuergefährlicher Flüssigkeiten. Von einer Lagerung
feuergefährlicher Flüssigkeiten, die wirklich feuer- und explosionssicher sein soll,
muß verlangt werden, daß alle über Tag befindlichen Rohrleitungen während des Ruhezustandes
der Anlage von der feuergefährlichen Flüssigkeit entleert sind, und daß sich diese
Leitungen ebenso wie der Hohlraum des unterirdischen Flüssigkeitsbehälters mit Schutzgas
gefüllt :haben. Bei den bekannten Lagerungen dieser Art besteht nun der Übelstand,
daß bei Beginn der Flüssigkeitsförderung. durch eine Pumpe oder durch den Druck
des Schutzgases selbst zunächst das in der Förderleitung befindliche Gas aus dem
Zapfventil entweicht, und daß zumal bei den Druckgasförderanlagen auch die nachfolgende
Flüssigkeit selbst noch so stark mit verschlucktem Schutzgas durchsetzt ist, daß
z. B. eine genaue Messung der austretenden Flüssigkeit, etwa durch eine vorgeschaltete
Meßuhr, auch dann nahezu u.ninöglich ist, wenn verwickelte Gasabscheider eingebaut
%verden, die im übrigen eine recht beträchtliche Gefährdung der Sicherheit der Anlage
darstellen.
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Das Förderverfahren, das den Gegenstand der vorliegenden Erfindung
bildet, bezweckt nicht nur, den geschilderten Übelstand zu vermeiden, sondern bietet
zugleich die Möglichkeit, die unterirdisch unter Schutzgas gelagerte Flüssigkeit
in völlig gasfreiem Zustand in beliebigen Mengen, die also auch vorher genau bestimmt
werden können, aus dem Zapfventil austreten zu lassen, ohne däß Meßuhr und Gasabscheider
erforderlich wären. Außerdem ist der oberste Grundsatz der Sicherheitsfördertechnik
beachtet, daß nämlich nur die einfachsten Handgriffe erforderlich sein dürfen, um
die gewollte Wirkungsweise unabhängig von der Aufmerksamkeit des Arbeiters und von
der Wirkung einer der Möglichkeit des Versagens unterworfenen Vorrichtung eintreten
zulassen.
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Das neue Verfahren besteht darin, daß der Flüssigkeitsentnahme durch
das Zapfventil ein Vorgang vorausgeht, der erstens die Entgasung der Flüssigkeit
bewirkt und zweitens die Entnahme der Flüssigkeit in genau abgemessenen Mengen vorbereitet.
Beides wird dadurch erreicht, daß die Flüssigkeit durch die Förderpumpe in einen
Kreislauf versetzt wird, bei dem das vorher in den Rohrleitungen befindliche und
das sich aus der Flüssigkeit etwa abscheidende Schutzgas in den Behälter zurückgeleitet
wird, während sich gleichzeitig ein Teil von der kreisenden Flüssigkeit abzweigt
und durch Heberwirkung in einen Meßbehälter geleitet wird. Die Unterbrechung dieses
Flüssigkeitskreislaufes an einer Stelle bewirkt das Austreten der Flüssigkeit in
genau regelbarer Strahlstärke. Wird dagegen der Kreislauf gleichzeitig an zwei Stellen
unterbrochen, so gelangt die vorher in den Meßbehälter geleitete Flüssigkeit in
einer vorher bestimmbaren und an einer Skala genau einstellbaren Menge durch das
Mundstück zum Ausfluß. Beide Förderungsarten können, solange die Pumpe in Tätigkeit
bleibt, in beliebigem Wechsel wiederholt werden, bis der Hauptbehälter entleert
ist.
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Zur Durchführung dieses Verfahrens dient die in der Zeichnung dargestellte
Einrichtung.
Die: mit Hand- oder Motorantrieb versehene Purnpe a
saugt das in der Saugleitung enthaltene Schutzgas mit der nachfolgenden Flüssigkeit
aus, dem Lagerbehälter b durch die Rohrleitungen c und 'd und die Labyrinthkammer
e an und leitet sie durch die Druckleiteng f in den Behälter b zurück.
Diese Druckleitung wird an den Druckraum g der Pumpe in seinem höchsten Punkt angeschlossen,
damit das, sich wegen des leichten Gewichtes oben ansammelnde Gas zunächst restlos
entweichen kann. Sobald in den Rohrleitungen nur noch reine; gasfreie Flüssigkeit
umläuft, wird das zwischen dem Druckraum g und der Druckleitung f eingeschaltete
Absperrmittel h durch den Hebel i geschlossen. In diesem Augenblick öffnet
die unter dem Druck der Pumpe stehende feuergefährliche Flüssigkeit das federbelastete
Rückschlagventil k und tritt durch die Ausflußmündung l
ins Freie.
Da das Zapfen in diesem Fall nicht durch das öffnen, sondern durch das Schließen
des Absperrventils h unter Überwindung der Schließkraft des Rückschlagventils k
durch den Flüssigkeitsdruck selbst erfolgt, so gestattet ein gradweises Schließen
des Ventils lt durch den Hebel i eine genaue Regelung der Stärke des Ausflußstrahles.
Nach beendigtem Zapfen läßt die Freigabe des Hebels i diesen durch Federkraft wieder
in seine Anfangsstellung zurückschnellen, wodurch das Ventil h wieder geöffnet wird.
Da die Pumpe dauernd in Tätigkeit bleibt, wird der unterbrochene Flüssigkeitskreislauf
alsbald wieder .hergestellt.
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Zum Wesen der Erfindung gehört es, daß dieser Flüssigkeitskreislauf
benutzt wird, um außer der Entgasung der Flüssigkeit auch noch die Förderung abgemessener
Flüssiukeitsmengen :vorzubereiten. Zu diesem Zweck muß - eine bestimmte Flüssigkeitsmenge
vor der Förderung ans dem Lagerbehälter b in einen Meßbehälter iia hinübergeleitet
werden. Das geschieht durch ein von dem bis auf den Grund des Lagerbehälters reichenden
Saugrohr d abgezweigtes, in den Meßbehälter in hineinragendes Heberrohr n. Wenn
die Pumpe a den Kreislauf der Flüssigkeit eingeleitet hat, so wird sich von der
in dem Saugrohr d emporsteigenden Flüssigkeit ein Teil abzweigen, sobald die Flüssigkeit
in die innere Labvrinthkammer o gelangt, und wird durch das Heberrobr n. in den
Meßbehälter lia hineinfließen. Sobald das Rohr n gefüllt ist, tritt aber ein Saugheber
in Tätigkeit, der solange .Flüssigkeit aus dem Lagerbehälter b in den Meßbehälter
m übertreten läßt, bis dieser gefüllt und die Flüssigkeit in dem vorn Meßbehälter
in den Gasraum des Lagerbehälters hineinragenden engen Rohr p bis zur Flüssigkeitsoberfläche
des Lagerbehälters gestiegen ist. Das vorher im Meßbehälter h2 enthalten gewesene
Schutzgas tritt bei dem Füllvorgang durch das Rohr p in den Gasraum des Lagerbehälters
über.
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Damit nun beim Anlassen der Pumpe a,, wenn der Meßbehälter zwar gefüllt
ist, die Saugleitungen d, n und c aber Gas enthalten, überhaupt Flüssigkeit
angesaugt und gefördert werden kann, muß die in dem Saugrohr d aufsteigende Flüssigkeit
den Heber in Tätigkeit gesetzt haben, bevor in dem Heberrohr n. so viel Flüssigkeit
aus dem Meßbehälter ;iz. emporgestiegen ist, daß der Flüssigkeitsspiegel hier bis
zum unteren Rande des Heberschenkels gesunken ist, weil sonst das in dieseln Augenblick:
in das Hebemohr eindringende Schutzgas ein weiteres Ansaugen von Flüssigkeit aus
dem Lagerbehälter unmöglich machen würde. Bei der Notwendigkeit, den Meßbehälter,
uni ihn immer ganz füllen zu können, so tief zu legen, daß der Flüssigkeitsstand
im Lagerbehälter niemals unter den oberen Rand des Meßbehälters sinken kann, ergibt
sich deshalb die Bedingung, die Weiten der Heberschenkel bei gegebener Länge .der
Rohre und gegebenem Inhalt des Meßbehälters unter obigem Gesichtspunkt zu.wählen.
Zweckmäßig wird der Meßbehälter innerhalb der zulässigen Grenzen möglichst hoch
gelegt, das Rohr p möglichst eng gemacht und der freie Querschnitt des Heberrohrs
n kleiner als der Querschnitt des Saugrohrs d gewählt.
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Die eben geschilderte Möglichkeit, daß der Meßbehälter m durch das
Heber rohr ia so weit leergesaugt «-erden kann. daß Schutzgas von unten in das Heberrohr
eintritt und ein weiteres Ansaugen von Flüssigkeit unmöglich macht, wenn nicht die
in dem Saugrohr d aufsteigende Flüssigkeit vorher den Heber in Tätigkeit gesetzt
hat, kann nun in einfacher Weise benutzt werden, um genau abgerriessene Flüssigkeitsmengen
zu fördern, wenn man nämlich die in dem Saugrohr d aufsteigende Flüssigkeit durch
ein Absperrmittel q daran hindert, in die innere Labyrinthkammer o und damit in
das Heberrohr n einzutreten: Um also Flüssigkeit in vorher bestimmbaren, genau abgemessenen
-Mengen fördern zu können, wird in dem unteren Teil des Heberrobres za ein auf-
und abwärts bewegbarer Rohrschieber r angeordnet, der an einer senkrechten Führungsstange
s befestigt ist, die an ihrem Kopfende den auf der Skala t spielenden Zeiger u trägt.
Wenn .nämlich die Pumpe a die Flüssigkeit in einen Kreislauf versetzt hat, und dieser
Kreislauf durch gleichzeitiges Schließen der beiden Absperrventile 1a und q, etwa
durch Abwärtsbewegen des Hebels v unterbrochen wird, so kann nur noch Flüssigkeit
ans dem gefüllten Meß-
Behälter nr, durch das Heberrohr n angesaugt
werden. Diese Flüssigkeit gelangt unter Überwindung der Schließkraft des Rückschlagventils
k durch das Mundstück 1 zum Ausfluß. In dem Augenblick, in dein .sich der Flüssigkeitsspiegel
im Meßbehälter in von dessen Decke bis zur unteren Schneide des Leberrohrs w. oder
des über das Rohr 7a hin= ausragendenRohrschieber r gesenkt hat, unterbricht das
durch das Rohr p hindurch eindringende Schutzgas die Sangwirkung des Heberrohrs
und damit die Förderung überhaupt. Es ist jetzt gerade so viel Flüssigkeit aus dein
Au.sfluß 1 ausgetreten, als im Meßbehälter .in von seinem oberen, Rand bis zur unteren
Schneide des Rohrschiebers i# enthalten war. Diese Flüssigkeitsmenge ist aber abhängig
von der jeweiligen Stellung des Rohrschiebers r, die an. der Skala t genau
eingestellt werden kann. .
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Die Freigabe des durch Federkraft zurückschnellenden Hebels v hat
das gleichzeitige Öffnen der beiden Absperrventile h und q zur Folge und läßt die
feuergefährliche Flüssigkeit damit den unterbrochenen Kreislauf sofort wieder aufnehmen,
.weil noch die Saugleitung'd mit Flüssigkeit gefüllt ist. Von der in der Saugleitung
d aufsteigenden Flüssigkeit zweigt sich aber sofort ein Teil ab und. setzt den Heber
rt wieder in Wirkung, bis auch der Meßbehälter in wieder ganz gefüllt ist, während
das in das Hebemohr ?i. und, die Saugleitung c eingedrungene Schutzgas durch die
Pumpe auf dem Weg d auch. die. Druckleitung f wieder in den Gasraum des Lager-Behälters
gedrückt wird. Die Anlage ist nun zu neuer Förderung sowohl der gleichen oder einer
anderen Flüssigkeitsmenge je nach Einstellung des Zeigers as als auch. zur Entnahme
der Flüssigkeit in ununterbrochenem Strom wieder bereit.
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Für eine ununterbrochene Betriebsbereitschaft der Anlage ist es von
wesentlicher Bedeutung, daß der Meßbehälter ist nach jeder Entleerung so schnell
wie möglich wieder gefüllt wird. Da diese Füllung sich während des Flüssigkeitskreislaufes
durch das Heberrohr n mit einem Teil der durch das Sangrohr d zuströmenden Flüssigkeit
vollzieht, .so wird sie offenbar uin so schneller beendigt sein, je größer die aus
dein Rohr d abgezweigte Flüssigkeitsmenge ist und je kleiner damit der übrige durch
das Rohr c1 geförderte, am Kreislauf weiter teilnehmende Flüssigkeitsrest wird.
Die Verkleinerung dieses Restes und damit eine Beschleunigung der Füllung des Meßbehälters
kann offenbar durch @'erlangsatnungdesFlüssigkeitsumlaufes durch die Pumpe erzielt
«-erden, weil die Menge der durch das weite Saugrohr d strömenden Flüssigkeit: mehr
durch, die Heberwirkung als durch die Satig wirktmg der Pumpe bestimmt wird. Da
es aber zu. umständlich sein würde, die Pumpe etwa durch Änderung. der Umdrehungszahl
des Antriebsmotors. für jede Füllung des Meßbehälters besonders einzustellen, so
kann zur Ausübung des Förderverfahrens mit Vorteil die. in der Zeichnung dargestellten
Rotations-Schraubenpunipe a verwendet werden. Bei. dieser Pumpe ist der volumetrische
Wirkungsgrad in erster Linie von dein Druck der geförderten und durch den Mantelrahm
w und die Düsen x zurückgeleiteten Flüssigkeit abhängig, so daß mit der Verringerung.
dieses Druckes die Fördermenge der Pumpe erheblich abnimmt. Das ist aber gerade
in dem vorliegenden Fall zur Erreichung der gewollten Wirkung erforderlich. Denn
in dem Augenblick der Öffnung des Absperrmittels 11 durch den zurückschnellenden
Hebel -i oder 'v ,sinkt der Flüssigkeitsdruck bei Beginn des Flüssigkeitskreislaufes;
es wird infolge des abnehmenden- voluinetrischen Wirkungsgrades der Pumpe die Geschwindigkeit
der Flüssigkeit im oberen `Saugrohr c wesentlich vermindert, so daß bei weitem der
größere Teil der durch das untere Saugrohr d fließenden Flüssigkeit zur Füllung
des Meßbehälters in verwendet wird.
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Während der beiden geschilderten Förderungsarten war die Pumpe a dauernd
in Tätigkeit. Wenn utin die Förderung von feuergefährlicher Flüssigkeit abgeschlossen
ist und die Pumpe den Betrieb eingestellt hat, so tritt der umgekehrte Vorgang wie
bei dem Anlassen, der Pumpe ein. Wie es zum Wesen der Erfindung gehört, claß die
Pumpe das vor Beginn der Förderung in den Rohrleitungen enthaltene Schätzgas in
einem Kreislauf durch das Rohr f in den Gasraum des Lagerbehälters zurückbefördert,
so gehört auch der umgekehrte, den Anfangszustand wiederherstellende Vorgang zu
dem unter Schutz zu stellenden Verfahren, daß nämlich ein Anhalten der Pumpe das
Zurückströmen des Schutzgases aus dem Gasraum des Lagerbehälters auf demselben Weg,
aber in umgekehrtem Kreislauf das Herabsinken der Flüssigkeit in den Saugleitungen
be;virlct. Zu diesem für eine Sicherheitslagerung unbedingt erforderlichen Vorgang
wird wieder mit besonderem Vorteil die dargestellte Schraubenpumpe benutzt, ohiae
daß irgendeine besondere Vorrichtung dazu nötig wäre, weil der für die Wirkung dieser
Pumpe erforderliche Mantelraum w -und die Düsenöffnungen x ohnedies eine nur durch
wenige Windungen der in ihrem Laufmantel mechanisch nicht abgedichteten Schraube
unterbrochene Verbindung zwischen Druckraum und Saugraum der Pumpe darstellen, selbst
wenn die Pumpe noch zum Teil finit Flüssigkeit gefüllt sein
sollte,
so daß die in den Saugleitungen herabsinkende Flüssigkeit das Schutzgas aus dein
Lagerbehälter durch die Leitung f und die Pumpe a. ohne weiteres nach sich zieht.
-Natürlich wird sich dieser Vorgang in ähnlicher Weise auch; bei jeder anderen,
nicht vollkommen dichten Sangpumpe vollziehen, die zur Ausübung des in Frage stehenden
Förderverfahrens in der beschriebenen Weise verwandt wird.
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Es kann nun der Fall eintreten, daß die Pumpe a unmittelbar nach der
Entnahme einer bestimmten und vorher eingestellten Flüssigkeitsmenge aus dem Meßbehälter
in angehalten wird und die Absperrventile h und q geöffnet werden. Infolge des aus
dem Lagerbehälter b durch die Leitung f, die Pumpe a und die Saugleitung c zurückströmenden
Schutzgases sinkt die feuergefährliche Flüssigkeit dann i.n der Saugleitung d schnell
herab, bevor der Meßbehälter durch den 'Heber wieder ganz angefüllt ist. Wollte
man jetzt die Pumpe wieder anlassen, um die eingestellte oder auch eine andere Flüssigkeitsmenge
zu fördern, so könnte der oben beschriebene Vorgang eintreten, daß der Meßbehälter-
eher bis zuin unteren Rand des Rchrschiebers r leergesaugt wäre, bevor die in der
Leitung d aufsteigende Flüssigkeit den Heber in Tätigkeit gesetzt hätte. Damit wäre
aber infolge Eindringens von Schutzgas in den Rohrschieber i- und in das Heberrohr
n.
die weitere Flüssigkeitsförderung überhaupt aufgehoben. Aber wenn auch
diese Wirkung nicht eintreten sollte, so könnte ein zu frühes Schließen der beiden
Absperrventile h und q durch -Bewegen des Hebels v zwecks Entnahme einer bestimmten,
an der Skala t eingestellten Flüssigkeitsmenge aus dem Meßbehälter va zti einem
unrichtigen Ergebnis führen, -weil der Meßbehälter noch nicht wieder ganz gefüllt
war.
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Um solche Vorkommnisse unter allen Umständen auszuschließen, wird
zwischen die obere Saugleitung c einerseits und die untere Saugleitung d und das
Heberrohr yc anderseits eine Labyrinthkammer e eingeschaltet, die den Rückstrom
der herabsinkenden Flüssigkeit nach dem Anhalten der Pumpe so sehr verlangsamt,
daß der Meßbehälter in, durch Heberwirkung unter allen Umständen wieder ganz gefüllt
ist, bevor das Schutzgas von' oben in die Sangleitung d eindringen und dainit die
Heberwirkung aufheben kann. Die Verzögerung des Herabsinkens der Flüssigkeit wird
durch die Lab_vrinthkammer c in doppelter Weise erreicht, und, zwar erstens dadurch,
daß die in dem oberen Sangrohre c und in der äußeren Mantelkammer y des L ab3,rinthes
, e herabsinkende Flüssigkeit gezwungen wird, ein in die innere Kaiinn er o hineinragendes
Rohr z von dein engen' Querschnitt der oberen Saugleitung c aufwärts zu durchfließen
und zweitens dadurch, daß die Kammer o, zu der sich das Rohr z gleichsam erweitert,
verhältnismäßig groß gewählt wird. Es muß jetzt -erst fast die ganze Kammer o finit
dein langsam nachdringenden Schatzgas gefüllt sein, bevor so viel Flüssigkeit' herabgesunken
ist, daß das in das untere Saugrohr d eindringende Schutzgas die gleich nach Beendigung
des Zapfens eingetretene Heberwirkung aufheben kann. Erst nachdem sich der Meßbehälter
in finit . Sicherheit wieder ganz gefüllt hat, kann demnach die Flüssigkeit, wie
es erforderlich ist, auch im Sangrohr c>' und im Heberrohr ri herabsinken.
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Sollte indessen trotzdem einmal der Fall eintreten, daß der Meßbehälter
beim Anlassen der Pumpe zu wenig Flüssigkeit enthält, so daß dadurch die Flüssigkeitsförderung
in der früher geschilderten Weise aufgehoben würde, ein Zustand, der natürlich immer
vorliegt, wenn der Lagerbehälter leer ist, so bietet das Heberrohr ii, in Verbindung
mit dein Rohrschieber r und dem Labyrinth c in folgender Weise die Möglichkeit zur
Abhilfe: Der untere Rand des in den Meßbehälter m hineinragenden Rohrschiebers r
wird als, Ventilsitz ausgebildet. Ist nun der Meßbehälter leer, so wird der Rohrschieber
r mittels der Führungsstange s in seine tiefste Lage gebracht, in der er durch den
auf dem Boden des Meßbehälters angeordneten Ventilteller j abgeschlossen wird. Wird
nun die Purnpe a angelassen, so erzeugt sie in den Saugleitungen einschließlich
des Heberrohrs n einen Unterdruck :und saugt die Flüssigkeit aus dein Lagerbehälter
durch das Rohr d an. Hierbei füllen sich alle Saugleitungen einschließlich des Labyrinthes.
Ein geringes Anheben des Rohrschiebers r bewirkt darauf sofort das Ingangsetzen
des Hebers und die Füllung des Meßb@ehälters in, auch wenn die Pumpe, gleich wieder
angehalten werden sollte, weil in diesem Fall die oben beschrie= bene, den Flüssigkeitsstrom
verzögernde Wirkung des L abvrin.thes e einsetzt.
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Wenn der Lagerbehälter b beim Anlassen der Pumpe ebenfalls leer ist,
so wird zum Ansaugen der Flüssigkeit aus dem in dein Lagerbehälter abzufüllenden
Transportfaß außer dem Rohrschieberventil r, jauch das Absperrventil q geschlossen.
Das Transportfaß wird in diesem Fall an die Labyrinthkammer e angeschlossen und
mittels. eines hier nicht näher zu erläuternden Verfahrens in den Lagerbehälter
und den Meßbehälter entleert.