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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Restentleerung des Tankraums eines Flüssigkeitstanks nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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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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Eine bekannte Vorrichtung zur Restentleerung, von der der Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ausgeht (US-PS 29 32 310), weist am Tankboden einen tiefer gelegenen Sumpf auf, in den der Saugstutzen einer Tauchpumpe hineinragt. Von der Tauchpumpe aus führt ein Pumpenrohr als Förderleitung nach oben zum Tankdeckel. Die bekannte Vorrichtung kann Flüssigkeit auf verschiedene Weise fördern, nämlich einmal durch die Tauchpumpe über das Pumpenrohr und zum anderen dadurch, daß in dem gesamten Tank durch Einlassen von Dampf ein Druck aufgebaut wird, der Flüssigkeit durch eine separate Steigleitung, die außerhalb des Sumpfes über dem Tankboden endet, nach oben treibt. Eine vollständige Restentleerung ist mit der bekannten Vorrichtung nicht möglich, weil nach Beendigung des Betriebs der Tauchpumpe die noch in dem Pumpenrohr enthaltene Flüssigkeitssäule herabfällt und weil die Steigleitung nicht bis in den Sumpf hineinragt. Beim Austreiben der Flüssigkeit mit Druck ist es erforderlich, im gesamten Tank einen Druck auszubauen, wozu eine erhebliche Menge an Gas oder Dampf, Energie und Zeit erforderlich ist. Außerdem ist diese Art der Restentleerung nur bei Drucktanks anwendbar und nicht bei solchen Tanks, die unter Atmosphärendruck betrieben werden.
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Vorrichtungen zum Verdrängen der Flüssigkeit aus dem Pumpenbereich mittels Druckgas, bei denen nicht der gesamte Tankraum, sondern nur ein davon abgetrennter, als Pumpenschacht dienender Raum unter Druck gesetzt werden muß, sind z. B. aus den DE-OS 32 38 813 und 31 28 995 bekannt. Der Pumpenschacht dieser Vorrichtungen erstreckt sich jedoch entsprechend seiner Zweckbestimmung, bis zur Oberseite des Tanks und ist nicht zur Restentleerung der Flüssigkeit aus dem ihn umgebenden Tankraum vorgesehen.
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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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Zur Lösung dieser Aufgabe sind erfindungsgemäß die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 vorgesehen.
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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. Diese Druckgasmenge kann energiesparend und in kurzer Zeit erzeugt werden. Die Restentleerung des Tanks erfordert daher keine langen Totzeiten.
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Die Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist nicht auf Drucktanks beschränkt, sondern auch bei lediglich für atmosphärischen Druck ausgelegte Tanks möglich, weil der Gasdruck nur im Innern des Druckgehäuses und nicht im gesamten Tankraum erzeugt wird.
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Die Druckgasleitung, 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 dabei nicht erforderlich, eine Gasdruckleitung im Innern des Tankraums vorzusehen.
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Nach einer ersten Variante der Erfindung (vgl. Fig. 5) weist das Druckgehäuse eine abdichtend auf den Tankboden aufsetzbare Seitenwand auf. 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 Druckgehäuse 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 Druckgehäuse 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 (vgl. Fig. 1-4) 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 wird mit Gasdruck in die Restentleerungsleitung hinein- und 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 zeigt
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Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Flüssigkeitstanks in der Phase des Leerpumpens,
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Fig. 2 in vergrößertem Maßstab einen Längsschnitt des Bereichs der Tauchpumpe bei dem Tank nach Fig. 1,
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Fig. 3 das System der Fig. 1 in der Phase des Restentleerens der an den Tank angeschlossenen Anlage,
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Fig. 4 das gleiche System in der Phase der Restentleerung des Tanks und
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Fig. 5 einen schematischen Längsschnitt durch den Pumpenbereich bei einer anderen Ausführungsform 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 10. In diesem Sumpf 12 ragt von oben her die Tauchpumpe 13 hinein, von der aus das Pumpenrohr 14 nach oben aus dem Tank 10 herausführt. Das Pumpenrohr 14 ist über ein Ventil 15 und eine Rückschlagkappe 15&min; mit der Entleerungsleitung 16 verbunden, die an die Produktleitung 17 angeschlossen ist. In der Produktleitung 17 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&min; 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. 50&min; mit einem Auslaß 26 verbunden.
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Bei der in Fig. 1 dargestellten Betriebsweise, bei der der Tank 10 mittels der Tauchpumpe 13 leergepumpt wird, sind die Ventile 15, 25 (oder 25&min;) geöffnet und die Ventile 22, 50 und 50&min; 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 27 ist (vgl. Fig. 2) am unteren Ende des Pumpenrohres 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 ein Ring 30 aus elastischem Material angeordnet, der 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 das Pumpenrohr 14 hinein.
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Unmittelbar über der Bodenwand 32 des Tanks 10 ist die Einlaßöffnung eines Ventils 33 (oder mehrerer Ventile) angeordnet, dessen Auslaß mit einem in das Innere des Druckgehäuses 27 hineinführenden Rohr 34 verbunden ist. 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 aus der an dem Tank angeschlossenen Anlage ausgetrieben werden soll. In die Druckgasleitung 37 und 17 wird ein geeignetes Gas ( Inertgas oder Prozeßgas) unter Druck eingeleitet. 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&min; 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&min; geschlossen. 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&min; geschlossen und die Absperrventile 20&min; 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 eine pneumatische Steuerleitung 36 betätigt, so daß das Ventil 33 schließt und das Druckgehäuse 27 hermetisch abschließt. Nun wird die Druckgasleitung 37&min; über das öffnende Ventil 38 mit der Pumpenleitung 14 verbunden, während das Doppelventil 15, 15&min; geschlossen ist. Auf diese Weise strömt bei stillgesetzter Tauchpumpe 13 Gas durch das Pumpenrohr 14 in das Druckgehäuse 27. Durch dieses Gas wird die Restflüssigkeit, die sich im geschlossenen kleinen Druckbehälter 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 des Pumpenrohres 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 Ringstücks 43 sich abdichtend gegen den Boden des Sumpfes 12 legt. Wird nun ein Druckgas in das Pumpenrohr 14 geleitet, so wird die am Boden des Sumpfes 12 befindliche Restmenge der Flüssigkeit durch die Restentleerungsleitung 20 hindurch ausgetrieben. 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. 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 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 Druckgehäuse 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.