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Tankanlage für flüchtige Flüssigkeiten und Verfahren zur Vermeidung
von Verdampfungsverlusten einer flüchtigen Flüssigkeit, die in einem Behälter gespeichert
wird
Es ist bekant, die Verluste durch Verdampfung von in einem Behälter befindlichen
flüchtigen Flüssigkeiten, z.B. von Treibstoff, dadurch zu verringern oder zu unterdrücken,
daß die Volumenänderung der flüchtigen Flüssigkeiten durch eine gleiche und entgegengesetzte
Volumenänderung einer Flüssigkeit mit höherem spezifischen Gewicht ausgeglichen
wird, die mit der ersteren nicht mischbar ist, beispielsweise Wasser. Die Verdampfung
wird hierbei dadurch unterdrückt, daß automatisch die Flüssigkeitsoberfläche mit
dem Behälterdach in Kontakt gehalten wird. Dieses Verfahren hat jedoch zwei Nachteile.
Einerseits ist es während des Pumpens schwierig, gleiche Mengen für den Eintritt
der einen Flüssigkeit und den Abzug (der anderen zu erhalten, ada, selbst wenn die
Differenz gering ist, die Dauer des Pumpvorganges einen wachsenden Unterschied des
Totalvolumens hervorruft, Ider schnell groß genug wird, um das Über- oder Unterdruckventil
zu öffnen. Andererseits sind Behälter, die nicht ein horizontales ebenes D;ach haben,
für dieses Verfahren nur geeignet, wenn man sie verstärkt, s.o daß sie einem höheren
hydrostatischen Druck widerstehen können, als der, für den ihre Wandungen und Dächer
berechnet sind.
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Die Erfindung bezweckt die Beseitigung dieser Nachteile. Ihr Prinzip
besteht, um die hydraulische Kompensation anwenden zu könen, darin, daß unter dem
Behälterdach ein gewisser von Flüssigkeit leerer Raum und in diesem automatisch
das gasförmige Fluidum bei einem im wesentlichen konstanten Druck aufrechterhalten
wird, der etwa die Hälfte der Druckdifferenz zwischen der Einstellung zwischen dem
Über- und Unterdruckventil entspricht; dies geschieht durch die Kombination von
zwei Mitteln, deren erstes ein Organ ist, das auf IdWie Druckänderungen Ides gasförmigen
Fluidums anspricht und das zweite steuert, das aus zwei Schiebern, Klappen oder
Hähnen besteht, die im Falle des Überdruckes den Wasseraustritt aus dem Behälter
ermöglichen bzw. bei Unterdruck den Eintritt von Wasser. Dies hat zur Voraussetzung,
daß das Wasser Ireim Austritt nach einem unterhalb des Behälterbodens liegenden
Ort abfließen kann, und daß beim Eintritt das Wasser unter dem erforderlichen Druck
steht.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt;
es zeigt Abb. 1 einen senkrechten Schnitt durch einen' Behälter, Abb. 2 in vergrößertem
Maßstabe einen senkrechten Schnitt durch das hydropneumatische Ausgleichsorgan,
Ablb. 3 einen waagerechten Schnitt entsprechend Linie III der Abb. 2, Abb. 4 und
5 in vergrößertem Maßstabe einen senkrechten und waagerechten Schnitt durch die
Einrichtung zum Einlaß und Abzug von Treibstoff aus den Behältern.
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Der Behälter der Abb. I besitzt den Boden I, Mantel 2 und das Dach
3, Überdruck- und Unterdruckventile 4 und enthält bis zur Höhe 5 Treibstoff, der
von Dämpfen 6 überlagert ist und unter dem sich Wasser 7 befindet. 8. iist der Treibstoffschieber
zum Füllen und Entleeren. 9 ist der Schieber zum Füllen und Entleeren von Wasser.
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Nach dem Pumpen sind die Schieber 8 und 9 geschlossen. die Treibstoffleitung
10 ist vorzugsweise senkrecht bis zur Behälterhöhe verlängert und mündet in einen
sehr flachen Trichter, über dem mit geringem Abstand ein ebenes, kreisförmiges,
horizontales Ablenkblech 11 sitzt, dessen Ränder etwas über den Trichter 12 hinausragen.
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Diese Vorrichtung verursacht an ihrem Umfang einen freien Durchgang
zu der Speiseleitung 10 und veranlaßt die Flüssigkeitsader zu einem horizontalen
Transport, der mit geringer Geschwindigkeit aufrechterhalten wird; dies vermeidet
bei Entnahme von Treibstoff die Mitnahme von gasförmigen Bestandteilen und ermöglicht,
fast den gesamten Treibstoffinhalt zu entleeren, da der Wasserspiegel bis nahe an
den Trichterrand 12 steigen kann. die Wasserzuleitung 13 ist vorzugsweise senkrecht
gegen den Boden des Behälters zu verlängert und mündet im Mittelpunkt ihres ebenen,
horizontalen Ablenkbleches 14, diais lin geringer Höhe über dem Behälterboden befestigt
ist. Die Aufgabe dieses Bleches entspricht derjenigen des Bleches 11 und ermöglicht
die nahezu vollständige Füllung des Behälters mit Treibstoff, ohne daß das austretende
Wasser Treibstoff mitnimmt.
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Da während des Pumpens die wünschenswerte Gleichheit von Treibstoff-
und Wassermenge schwierig zu erreichen ist und der Pumpvorgang mitunter mehrere
Stunden dauert, wird ein Ansteigen der Differenz verhindert und die Öffnung des
Ventils 4 mittels der folgenden Vorrichtung verursacht. Eine Leitung 15 verbindet
den mit Dämpfen gefüllten Raum 6 mit einer in den Abb. 2 und 3 näher gezeigten Vorrichtung,
die einen senkrechten, zylindrischen Rezipienten 51 mit einem Deckel 52 besitzt
der mit tier Außenluft durch den Abzug 53 verbunden ist. Er enthält Wasser bis zur
Höhe 54, die an dem Standglas 55 kontrolliert werden kann. Übliche, nicht dargestellte
Mittel ermöglichen Füllung und Leerung des Behälters 51.
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Im Wasser schwimmt eine Gasglocke 19, die an ihrem unteren Teil einen
ringschwimmer 43 besitzt, der bei senkrechter Bewegung der Glocke 19 den Wasserspiegel
nicht erreicht und die Glocke so einstellt, daß noch ein Teil :der Glocke aus dem
Wasser ragt, wenn s!ie ihren tiefsten Stand einnimmt. Ein Rohr 15 verbindet das
Innere der Glocke mit dem dampfhaltigen Raum 6 des Behältens. Je nach den Druckänderungen
dieser Dämpfe steigt oder sinkt die Glocke 19. Das. gleiche Ergebnis wird erhalten,
wenn man an Stelle des Ringschwimmers 43 und des weiter unten erwähnten Gegenschwimmers
59 ein Gegengewicht vorsieht, dessen Verbindungskabel in diesem Fall auch über ein'e
feste Rolle unter dem Deckel 52 geführt wird. Die Bewegungen der Glocke 19 werden
auf ein Kabel 57 übertragen, das über idie im Boden des Behälters 51 befestigte
Rolle 58 läuft und diese dabei dreht. Auf der festen Achse der Rolle 58 sind zwei
Zahnräder 60 und 61 angeordnet, die mittels Kette die Schieber 62 und 63 betätigen.
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Die Verbindung zu diesen Zahnrädern und den Steuerorganen dieser Schieber
ist derart, daß sie einen Leergang enthält, derart, daß die Bewegung zlur Steuerung
eines Schiebers nicht auf den anderen einwirkt. Einer der Schieber ist in der Druckwasserleitung
zum Behälter 2 montiert; der andere Schieber sitzt in der Ablaßleitung für das Wasser
aus dem Behälter. Beide Leitungen können verhunden werden, wo sich ein Ventil befindet,
das so lange geöffnet ist, als die Vorrichtung in Betrieb ist.
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Währtend der Speicherung sinkt bei einem entsprechenden Druckabfall
im dampfhaltigen Raum 6 des Behälters die Gasometerglocke 19, der Gegenschwimmer
59 steigt, dreht dadurch die Rolle 58 und öffnet das Ventil 62. Hierdurch strömt
Wasser in den Behälter, der Treibstoffspiegel steigt infolge des Wasseranstieges,
der Druckabfall im dampfförmigen Raum läßt somit nach und wirkt auf Idie Glocke
19 ein, die steigt und dadurch die Schließung des Ventils 62 veranlaßt. Das Gegenstück
zu den zuvor geschilderten Vorgängen tritt nun ein: Es tritt Wasser aus dem Behälter
aus, der Treibstoffspiegel sinkt, der Druck im dampfförmigen Raum läßt nach, und
die Glocke schließt
das Ventil 63. Während des Pumpens verursachen
die Unterschiede zwischen der Wasser- und Treibstoffmenge Druckunterschiede im Dampfraum
6, und die pneumohydraulische Kompensation gleicht diese Druckunterschiede durch
eine Korrektur der Mengenunterschiede aus, indem entweder die erforderliche Wassermenge
zum Behälter zugeführt oder abgezogen wird. Es treten die oben beschriebeinen Vorgänge
auf.
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Die oben beschriebene Gasometerglocke stellt eine bevorzugte Anwendung
des Erfindungsprinzips dar, es ist aber möglich, jede andere Differentialvorrichtung
vorzusehen, die auf die Druckunterschiede im Dampfraum anspricht und das Wassereinlaß-
und -auslaßventil steuert.
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Das oben beschriebene Verfahren ermöglicht, während der Speicherung
in dem Dampfraum Änderungen des Volumens bei im wesentlichen konstanten Druck umzuwandeln
in Änderungen des Druckes bei konstantem Volumen, ferner während des Abfüllens den
Spiegel der flüchtigen Flüssigkeit auf einer annähernd konstanten Höhe zu halten.
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Während der Speicherung verursachen die obengenannten Volumenänderungen
des Dampfraumes Höhenänderungen des Treibstoffspiegels im Behälter. Obwohl sie gering
sind, können sie dazu führen, daß die Mündung der Treibstoffleitung im oberen Behälterteil
über dem Treibstoffspiegel zu liegen kommt.
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Zur Vermeidung dieses Übelstandes ist die Einrichtung getroffen,
die in den Abb. 4 und 5 schematisch dargestellt ist. 2 ist die Wandung, 3 das Dach
des Behälters. 5 ist die höchste, 5' die niedrigste Lage, die der Treibstoffspiegel
einnehmen kann.
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10 ist die senkrechte Treibstoffleitung, die mit dem Rohr 67 verbunden
ist, das die bei'den Kniegelenke 65 und 66 besitzt und in vertikaler Ebene schwenkbar
ist und zu dem Endrohr 6g führt. Die,ses wiederum verbindet zum mittleren Teil des
Raumes, der von den beiden kreisförmigen Platten 11 und 12 eingeschlossen wird,
deren untere leicht konisch ist und von kleinerem Durchmesser als derjenige der
oberen Platte. Beide Platten werden durch Verbindungsstücke 69 in ihrem gegenseitigen
Abstand gehalten. Beide Platten zusammen bilden den oben beschriebenen Ablenker.
Um die Mündung der Treibstoffleitung mit dem Ablenker in einer gleichbleibenden
Stellung im Hinblick auf den Treibstoffspiegel zu halten, ist er durch die Streben
70 mit den Schwimkern 71 und 72 fiest verbunden. Die oben beschriebene Anordnung
mit den Kniegelenken kann zum Teil oder ganz durch eine gleichwertige Anordnung
aus biegsamem Rohr ersetzt werden. Im Falle vollkommener Entleerung von Wasser und
Treibstoff aus dem Behälter kann die Bewegung der Vorrichtung nach unten durch im
Dach 3 befestigte Aufhängekabel begrenzt werden.
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Schließlich kann es bei Anwendung der Erfindung zweckmäßig sein,
die Behälter mit allen Mitteln zur Erhöhung der Sicherheit und zur Erleichterung
der Anwendung des Verfahrens zu versehen, die an sich bekannt sind, wie z. B. Schwimmer,
die auf einer außenliegenden Skala die Höhe von Wasser und Treibstoff abzulesen
gestatten, Manometer auf dem Verbindungsrohr des Dampfraumes mit der Gasometerglocke,
optische oder akustische Warnmittel bei Erreichen der Sicherheitsgrenze der beiden
entsprechenden Flü ss:igkeitsspiegel während des Abfüllens, Verschlußeinrichtungen
mit Schwimmer oder Schieber, Abscheider in den äußeren Benzin- oder Wasserleitungen
usw.