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Tank für Flüssigkeiten variablen Dampfdruckes
Die Erfindung bezieht sich auf Tanks für Flüssigkeiten variablen Dampfdruckes mit einem im we- sentlichen kreisförmigen Boden, einer ersten, aufrechten, im wesentlichen zylindrischen Seitenwand, deren unterer Rand mit dem äusseren Umfang des Bodens dichtend verbunden ist, einem ersten, im wesentlichen ringförmigen Dach, dessen äusserer Umfang mit dem oberen Rand der ersten Seitenwand dichtend verbunden ist, einer zweiten, aufrechten, im wesentlichen zylindrischen Seitenwand, deren Boden mit dem inneren Umfang des ersten Daches dichtend verbunden ist, einem zweiten, im wesentlichen konischen Dach, dessen äusserer Umfang mit dem oberen Rand der zweiten Seitenwand dichtend verbunden ist, einem im wesentlichen kreisförmigen Kolben,
der im oberen Teil des Tanks angeordnet ist und in vertikaler Richtung innerhalb der zweiten Seitenwand zum oder weg vom Boden bewegbar ist, einem ringförmigen Element, das flüssigkeitsdichtend zwischen dem Umfang des Kolbens und der zweiten Seitenwand angeordnet und so konstruiert ist, dass der Kolben im Tank sich in Abhängigkeit vom Druck der gespeicherten Flüssigkeit vertikal bewegen kann, ferner mit Widerlagen im Tank, die den Kolben an den Enden seiner Bewegung auffangen und mit einem Gegengewichtssystem, das mit dem Kolben verbunden ist.
Es ist ein Ziel der Erfindung, für einen solchen Tank eine verbesserte Anordnung zur Führung eines Kolbens erfindungsgemäss durch ein aufrechtes, im Mittelteil des Bodens aufstehendes und unter dem Kolben endigendes Führungsrohr, einen mit dem Kolben fest verbundenen und mit ihm bewegbarenF ! 1hrungs- schaft, der von diesem sich nach unten erstreckt, in das obere Ende des Führungsrohres ragt und mit ihm zur Führung des Kolbens bei seiner Vertikalbewegung zusammenwirkt sowie eine Einrichtung, z. B. Anschläge zur Begrenzung der Kolbenbewegung, wobei die Gewichtsausgleichseinrichtung zur Gänze In dem Tank angeordnet ist, wo sie zwischen dem Führungsrohr und dem Führungsschaft wirkt, zu erreichen.
Weitere Erfindungsmerkmale liegen in der besonderen Anordnung der Bestandteile, aus denen der Tank und der Dampfspeicher aufgebaut sind, welche das Erreichen der oben erwähnten und zusätzlicher Wirkungen ermöglicht.
Ein erfindungsgemässer Tank zur Speicherung von Flüssigkeiten mit veränderlichem Dampfdruck kann auch Sparren aufweisen, die sich zwischen den Säulenköpfen und dem oberen Rand der Seitenwand erstrecken und das erste Dach unterstützen und eine Anzahl von tiefer liegenden Sparren, die von den Säulen zu dem Führungsrohr verlaufen, wobei der Kolben oberhalb der tiefer liegenden Sparren angeordnet und in vertikaler Richtung innerhalb und ausserhalb der zweiten Seitenwand beweglich ist und in seiner tiefsten Lage auf den tiefer liegenden Sparren aufruht.
Ein erfindungsgemässer Tank kann weiters dadurch gekennzeichnet sein, dass die Gewichtsausgleichseinrichtung aus einer über dem oberen Ende des Führungsorganes angeordneten ersten Rolle, einer mit dem unteren Ende des Führungsschaftes verbundenen zweiten Rolle und einem mit diesen beiden Rollen zusammenwirkenden Kabel besteht, an dessen einem Ende ein Gewicht befestigt ist, das sich innerhalb des Tanks in vertikaler Richtung längs eines ausserhalb des Führungsrohres, aber in seiner Nähe verlaufenden Weges bewegt.
Im folgenden wird die Erfindung, u. zw. sowohl hinsichtlich des Aufbaues der mechanischen Bestandteile als auch hinsichtlich der Wirkungsweise an Hand beispielsweiser Ausführungsformen näher erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind, wobei sich weitere Merkmale und Vorteile ergeben werden.
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In der Zeichnung zeigt Fig. 1 eine zum Teil abgebrochene Teildraufsicht auf einen Tank mit koni- schem Dach, der mit einer Ausgleichseinrichtung versehen ist, Fig. 2 einen zum Teil abgebrochenen
Schnitt des'Tanks nach Fig. l, der den Kolben der Ausgleichseinrichtung in seiner tiefsten Stellung zeigt,
Fig. 3 einen Schnitt wie Fig. 2, der den Kolben in seiner höchsten Stellung darstellt, Fig. 4 einen im Ver- gleich zu den andern Figuren stark vergrösserten Schnitt durch den mittleren Teil des Kolbens und den diesem zugeordneten Führungs-und Gewichtsausgleichsmechanismus nach den Fig. 2 und 3, und Fig. 5 einen zum Teil abgebrochenen Schnitt durch eine abgeänderte Ausführungsform des Tanks und der Aus- gleichseinrichtung.
Der in den Fig. l bis 3 dargestellte Tank mit einer als Dampfspeicher ausgebildeten Einrichtung zum
Druckausgleich weist im wesentlichen eine einheitliche Konstruktion auf, die aus einem beispielsweise kreisförmigen Boden 11, einer mit dessen Aussenrand dicht verbundenen aufrechten, zylindrischen Seiten- wand 12, einem mit deren oberen Rande dicht verbundenen Ringdach 13, einer mit dem inneren Rand dieses Ringdaches dicht verbundenen zweiten, ebenfalls zylindrischen Seitenwand 14, und aus einem im wesentlichen kegelförmigen Dach 15 besteht, dessen Aussenrand mit der Oberkante der zweiten Seiten- wand 14, dicht verbunden ist. Unter der Verbindungslinie des Ringdaches 13 mit der zweiten Seiten- wand 14 ist eine Anzahl, z. B. acht, Säulen 16 angeordnet, die auf dem Boden 11 aufstehen.
In der Mit- te des Bodens ist ein vertikales Rohr 17 aufgesetzt, dessen oberes Ende knapp über dem Niveau der Verbindungslinie des Ringdaches 13 mit der Seitenwand 14 liegt. Auf dem Rohr 17 und den Säulen 16 liegen acht radial verlaufende Sparren 18 auf, die sich nach aussen bis an den Rand der Seitenwand 12 erstrekken, unterhalb des Ringdaches 13 liegend, und dieses unterstützen. Insbesondere verlaufen, wie dargestellt, die Sparren unter einem kleinen Winkel gegenüber der Horizontalen von dem Rand der äusseren
Seitenwand 12-gegen das obere Ende je einer der Säulen 16 und von dort zu dem oberen Rande des Rohres 17. Auch unter dem Kegeldach 15 sind, z. B. acht, tragende Radialsparren 19 vorgesehen.
Die inneren Enden der Radialsparren 19 reichen bis zu einem zentrisch angeordneten Ring 20, die äusseren Enden bis an den oberen Rand der zweiten Seitenwand 14. Jeder Radialsparren 19 steigt unter einem kleinen Winkel von der Seitenwand zu dem Ring 20 an. Der eigentliche Speicherraum wird von dem Boden 11 der Seitenwand 12 und dem Ringdach abgegrenzt. Der Dampfspeicher ist zentral über diesen Speicherraum verlegt, für ihn steht der von der zweiten Seitenwand 14 begrenzte und unterhalb des Kegeldaches 15 gelegene Raum zur Verfügung.
Die einzelnen Bestandteile und Bauelemente des Tanks und des mit ihm verbundenen Dampfspeichers sind meistens aus Stahl gefertigt, und miteinander zu einer einheitlichen Konstruktion verschweisst. Über den nach innen ragenden Enden der Sparren 18 ist ein im wesentlichen konisch gestalteter Kolben 21 angeordnet, der gegenüber der Achse des Rohres 17 ausgerichtet ist. Am Aussenrand des Kolbens ist eine ringförmig ausgebildete, flexible Membran 22 dicht angesetzt, deren äusserer Rand längs einer mittleren Kreislinie mit der Seitenwand 14 des Dampfspeichers verbunden ist.
Diese Membran kann aus einem geeigneten gasundurchlässigen Gewebe bestehen. Zwischen dem Kolben 21 und dem mittleren Teil der zweiten Seitenwand 14 ist durch diese Membran eine dichte und bewegliche Verbindung geschaffen. In Fig. 2 ist die Membran in ihrer eingezogenen oder tiefsten Lage, in Fig. 3 in ihrer voll ausgeschobenen höchsten Lage gezeichnet.
Das wirksame Volumen des Tanks ist durch diese Einrichtung veränderbar, so dass der Dampfdruck einer flüchtigen Flüssigkeit, z. B. Benzin, die in dem Tank aufgespeichert ist, im wesentlichen konstant erhalten werden kann. Der Kolben 21 und die mit ihm zusammenwirkende Membran 22 teilen das Volumen des Dampfspeichers in einen unteren Raum 23, der mit dem Tankraum über die Zwischenräume zwischen den inneren Enden der Sparren 18 unmittelbar in Verbindung steht, und in einen oberen Raum 24, der unter dem Kegeldach 15 liegt. An der Spitze des Kegeldaches ist ein mit 25 bezeichneter Ventilmechanismus angedeutet, der das Einströmen bzw. das Ausströmen von Luft in den bzw. aus dem oberen Raum 24 steuert, wenn sich der Kolben 21 senkt oder hebt.
Wie in Fig. 4 gezeigt ist, weist der Kolben 21 eine im wesentlichen kreisförmige Mittelöffnung 26 und einen in deren Nähe dicht aufgesetzten nach oben ragenden ringförmigen Kragen 27 auf ; der obere Rand des Kragens trägt einen nach aussen gerichteten Flansch 28, auf den ein abnehmbarer, im wesentlichen kreisrunder Deckel 29 aufgesetzt ist. Normalerweise liegt dieser Deckel auf dem Flansch abgedichtet auf, kann aber zu einem später zu besprechenden Zweck entfernt werden. Ein Führungsschaft 30 ist mit dem Deckel fest verbunden, und hängt nach unten in das obere offene Ende des Führungsrohres 17.
Das untere Ende des Führungsschaftes trägt eine mit der Innenfläche des Führungsrohres 17 zusammenwirkende Vorrichtung 31, und das Führungsrohr im oberen Teil seiner Innenfläche eine mit der Aussenfläche des Führungsschaftes zusammenwirkende Einrichtung 32. Die Vorrichtung 31 besteht, wie dargestellt, aus einer Anzahl von radial nach aussen vorspringenden Flügeln und die Einrichtung 32 aus einer Anzahl von
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nach innen gerichteten Flügeln, durch welche die Bewegung des Führungsschaftes 30 in bezug auf das Führungsrohr gesteuert und gelenkt wird, so dass bei der vertikalen Verschiebung des Kolbens 21 einem Vorkippen vorgebeugt ist. Wenn der Kolben 21 seine tiefste, eingefahrene Lage einnimmt (Fig. 2), so liegt er auf den inneren Enden der Sparren 18 unmittelbar auf. Dadurch ist die Kolbenbewegung nach unten begrenzt.
Nimmt der Kolben seine ausgefahrene, höchste Lage ein (Fig. 3), so stösst der Deckel 29 unmittelbar an den Ring 20 an, wodurch die Bewegung nach oben beschränkt ist. Durch ausreichende Bemessung der Membran 22 ist vorgesorgt, dass die Bewegung des Kolbens zwischen diesen beiden Grenzlagen ohne Beschädigung der Membran oder ihrer dichten Verbindungen mit dem Kolben bzw. der zweiten Seitenwand 14, vor sich gehen kann.
Um den Kolben 21 während seiner Bewegung auszutarieren, ist eine zur Gänze unter diesem und in den Tank verlegte Einrichtung vorgesehen, welche aus einem Gewicht 33 an einem Ende eines biegsamen Kabels 34, einer über dem oberen Ende des Führungsrohres gelagerten Rolle 35, einer am unteren Ende des Führungsschaftes angeordneten Rolle 36 und einer Haltevorrichtung 37 für das zweite Ende des Kabels am oberen Ende des Führungsrohres besteht. Die Rolle 35 und die Haltevorrichtung 37 liegen , einander im wesentlichen diametral gegenüber. Das Kabel verläuft über die beiden zusammenwirkenden Rollen 35 und 36, oder - genauer - erstreckt sich vom Gewicht 33 nach oben, läuft über die Rolle 35 nach unten in das Führungsrohr zur Rolle 36 und von dieser durch das Führungsrohr 17 nach oben zu der Haltevorrichtung, in der es z. B. eingeklemmt ist.
Wenn der Dampfdruck der im Tank aufgespeicherten flüchtigen Flüssigkeit zunimmt, so hebt sich der Kolben von seiner Lage nach Fig. 2 in die obere Lage gemäss Fig. 3, wobei sich das Gewicht 33 nach unten bewegt und die Kolbenbewegung nach oben unterstützt. Das wirksame Tankvolumen wird dadurch vergrössert, um den herrschenden Dampfdruck herabzusetzen, einen Gleichgewichtszustand herbeizuführen und den gewünschten Dampfdruck aufrechtzuerhalten. Wenn anderseits der Druck des Dampfes über der flüchtigen Flüssigkeit im Tank abnimmt, so wird der Kolben aus seiner oberen Stellung nach Fig. 3 nach unten gegen die Lage nach Fig. 2 gedrückt, wobei sich das Gewicht 33, gegensinnig zur Bewegung des Kolbens in seine tiefste Lage, nach oben bewegt.
Das wirksame Tankvolumen wird herabgesetzt, um den Dampfdruck zu vergrössern, einen Ausgleich zu vermitteln und den gewünschten Dampfdruck im Tank zu erhalten. Wenn in einem Tank beispielsweise Benzin gespeichert ist, so ergeben sich in Abhängigkeit von der herrschenden Temperatur beträchtliche Schwankungen des Dampfdruckes, so dass Benzin mit im Verlaufe des Tages steigender bzw. sinkender Temperatur verdampft bzw. kondensiert. Durch die Wirkung des sich in dem Dampfspeicher bewegenden Kolbens bleibt ein vorgegebener Dampfdruck konstant aufrechterhalten, unabhängig von der sich ändernden Flüchtigkeit des im Tank ausgespeicherten Benzins.
Wie oben angedeutet, vermittelt der Ventilmechanismus 25 den erforderlichen Luftaustausch zwischen dem oberen Volumen 24 und der Atmosphäre, wenn sich der Kolben bewegt. Es ist selbstverständlich, dass dieser Ventilmechanismus entsprechend eingestellt sein kann, um in dem oberen Volumen einen gewünschten Druck aufrecht zu erhalten. Insbesondere kann das Ventil so eingestellt sein, dass in dem Volumen ein Druck herrscht, der etwas über dem Atmosphärendruck liegt. Es kann aber auch eine Einstellung des Ventils gewählt sein, die einen Druck bestimmt, der etwas unterhalb des Atmosphärendruckes liegt.
In Fig. 5 ist eine andere Ausführungsform eines Tanks mit einem Dampfspeicher dargestellt. Abweichend von der besprochenen Konstruktion reichen die Enden der Sparren 118, welche das ringförmige Dach 113 unterstützen, nur bis zu dessen innerem Rand und liegen dort auf den oberen Enden der zugeordneten Säulen 116 auf. Ferner ist eine Anzahl weiterer Sparren 118a vorgesehen, die sich zwischen dem oberen Ende des Führungsrohres 117 und den Säulen llb erstrecken. Die Sparren 118a sind tiefer als die Sparren 118 angeordnet, so dass der Weg vergrössert ist, den der Kolben 121 bei seiner Bewegung zurücklegen kann. Der Kolben 121 ist bei dieser Konstruktion meistens im wesentlichen flach und scheibenförmig ausgebildet und nicht kegelförmig, wie oben beschrieben.
Zwischen der Randkante des Kolbens und dem mittlerenQuerschnitt der oberen Seitenwand 114 ist eine im wesentlichen ringförmige Membran 122 angeordnet, die etwas länger als die entsprechende Membran22 der in den Fig. 2 und 33 ausgeführten Ausführungsform ist. Wie aus Fig. 5 hervorgeht, ist bei der in Rede stehenden Variante auch die dem Ausgleich des Kolbengewichtes dienende Einrichtung abgeändert. Sie besteht aus zwei Gewichten 133a, 133b, die je an einem Ende von biegsamen Kabeln 134a bzw. 134b hängen. Die Kabel sind über je eine von zwei über dem oberen Ende des Flthrungsrohres 117 angeordneten Rollen 135a bzw. 135b geführt. Die andern Kabelenden sind in üblicher Weise an dem unteren Ende. des Führungsschaftes 130 befestigt.
Die Wirkungsweise dieser abgeänderten Ausführungsform eines mit einer Druckausgleichseinrichtung in Form eines Dampfspeichers versehenen Tanks ist im wesentlichen die gleiche, wie bei dem vorher be-
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schriebencn und braucht daher nicht nochmals erörtert zu werden.
Aus dem gesagten ergibt sich, dass der in Verbindung mit einem Tank zur Speicherung flüchtiger
Flüssigkeiten, der mit einem Dampfspeicher versehen ist, vorgeschlagene Führungsmechanismus für die
Vertikalbewegung des Speicherkolbens ausserordentlich einfach ist und sicher wirkt, die Einrichtung zum
Gewichtsausgleich und zur Steuerung der Kolbenbewegung in Abhängigkeit von Schwankungen des Dampf- druckes über der aufgespeicherten Flüssigkeit ist ebenfalls verbessert und sehr einfach.
Die beschriebenen Ausführungsbeispiele sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Es sei er- wähnt, dass mannigfache Abänderungen vorgenommen werden können. Solche Abänderungen sollen als in dem von den Patentansprüchen umrissenen Bereich der Erfindung fallend, angesehen sein.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Tank für Flüssigkeiten, variablen Dampfdruckes mit einem im wesentlichen kreisförmigen Boden, einer ersten, aufrechten, im wesentlichen zylindrischen Seitenwand, deren unterer Rand mit dem äusseren
Umfang des Bodens dichtend verbunden ist, einem ersten, im wesentlichen ringförmigen Dach, dessen äusserer Umfang mit dem oberen Rand der ersten Seitenwand dichtend verbunden ist, einer zweiten, aufrechten, im wesentlichen zylindrischen Seitenwand, deren Boden mit dem inneren Umfang des ersten
Daches dichtend verbunden ist, einem zweiten, im wesentlichen konischen Dach, dessen äusserer Umfang mit dem oberen Rand der zweiten Seitenwand dichtend verbunden ist, einem im wesentlichen kreisförmigen Kolben,
der im oberen Teil des Tankes angeordnet ist und in vertikaler Richtung innerhalb der zweiten Seitenwand zum oder weg vom Boden bewegbar ist, einem ringförmigen Element, das flüssigkeits- dichtend zwischen dem Umfang des Kolbens und der zweiten Seitenwand angeordnet und so konstruiert ist, dass der Kolben im Tank sich in Abhängigkeit vom Druck der gespeicherten Flüssigkeit vertikal bewegen kann, ferner mit Widerlagern im Tank die den Kolben an den Enden seiner Bewegung auffangen und mit einem Gegengewichtssystem, das mit dem Kolben verbunden ist, gekennzeichnet durch ein aut- rechtes, im Mittelteil des Bodens aufstehendes und unter dem Kolben (21,121) endigendes Führungrohr (17,117), einem mit dem Kolben fest verbundenen und mit ihm bewegbaren Führungsschaft (30,- 130), der von diesem sich nach unten erstreckt,
in das obere Ende des Führungsrohres ragt und mit ihm zur Führung des Kolbens bei seiner Vertikalbewegung zusammenwirkt sowie eine Einrichtung, z. B. Anschläge zur Begrenzung der Kolbenbewegung, wobei die Gewichtsausgleichseinrichtung (33 - 37) zur Gänze in dem Tank angeordnet ist, wo sie zwischen dem Führungsrohr (17,117) und dem Führungsschaft (30, 130) wirkt.