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Die Erfindung betrifft eine Sicherungseinrichtung für Flüssigkeitsbehälter, insbesondere Behälter für umweltgefährdende Flüssigkeiten, zum Anzeigen einer Leckage und zur Verhinderung des Eindringens der
Flüssigkeit in das Erdreich.
Zur Verhinderung von Bodenverunreinigungen, Grundwasserverseuchung und aus Feuerschutzgründen sowie zur Vermeidung von Flüssigkeitsverlusten müssen Behälterleckagen und geringe Undichtheiten schon im
Anfangsstadium angezeigt und Vorsorgen gegen das Eindringen der Flüssigkeit in den Boden getroffen werden.
Eine erhöhte Gefahrenquelle bilden bei Grossraumbehältern der Behälterboden und die Anschlussstellen des
Behältermantels am Boden. Die im fertig verlegten Boden unvermeidbaren Unebenheiten bedingen in den
Blechen und Schweissnähten Biegebeanspruchungen, die bei wechselnder Flüssigkeitssäule laufenden Änderungen unterworfen sind und damit die Gefahr von Leckagen erhöhen.
Es ist bereits bekannt, kleinere Behälter teilweise in besondere Auffangtassen aus Stahlbeton oder aus Stahl zu stellen. Diese Ausführungen sind nicht nur kostspielig, sondern auch mit dem Nachteil verbunden, dass die
Dichtheit der Auffangtassen jeglicher Kontrolle entzogen und daher bei Eintritt einer Behälterleckage keine ausreichende Sicherheit gegenüber dem Austritt der Lagerflüssigkeit aus der Auffangtasse gewährleistet ist.
Es ist weiterhin bekannt, vornehmlich bei Haushaltsbehältern für Heizöl einen doppelten Stahlblechboden vorzusehen, damit beim Leckwerden des ersten Bodens der zweite Boden ein Auslaufen des Behälterinhalts so lange verhütet, bis auch der zweite Boden leck wird. Eine Leckage des Behälters wird somit zwar verzögert, aber nicht auf längere Zeit verhindert. Auch erfolgt keine Anzeige einer Leckage, so dass sich der Behälter unkontrolliert entleeren kann.
Schliesslich ist ein Flüssigkeitsbehälter bekanntgeworden, der in einer Auffangtasse angeordnet ist, die einen eigenen Boden besitzt (deutsche Offenlegungsschrift 2063147). Dabei ist der Behälterboden mit der Auffangtasse gasdicht verbunden, so dass zwischen Boden und Tasse ein Zwischenraum entsteht, der eine überwachung der
Dichtheit des Behälterbodens anlässlich periodischer Behälterrevisionen erlaubt. Eine solche überwachung ist jedoch nur bei von Lagerflüssigkeit freiem Behälter möglich, da beim Einleiten von Druckluft Fehlstellen im
Behälterboden nur in diesem Betriebszustand erkennbar sind. Eine laufende überwachung des Behälterbodens bei wechselnder Behälterfüllung kann somit nicht durchgeführt werden.
Für die Betriebssicherheit solcher
Tankanlagen ist jedoch die Anzeige von Leckstellen in jedem Betriebszustand bereits im Anfangsstadium der
Leckage notwendig. Ebenso soll selbstverständlich Flüssigkeitsaustritt aus derartigen Leckstellen verhindert werden. Ein weiterer Nachteil besteht auch darin, dass der Behälter- und Tassenboden bei wechselnden
Behälterfüllungen unterschiedlichen Druckbelastungen ausgesetzt sind, woraus sich eine Gefährdung der
Schweissverbindungen der nicht eben herstellbaren Böden ergibt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diese Mängel zu beseitigen und eine Sicherungseinrichtung zu schaffen, die Undichtheiten am Behälter schon im Anfangsstadium in jedem Betriebszustand erkennen lässt und ein Ausfliessen der Behälterflüssigkeit verhindert.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe im wesentlichen dadurch, dass im Behälter gasdicht ein Trennboden angebracht ist, der nahe und über dem Boden des Behälters angeordnet ist und der zusammen mit dem Behälterboden einen von Behälterflüssigkeit freien, mit Gas gefüllten Raum bildet, und dass zur Einstellung eines Gasdruckes, der dem jeweiligen hydrostatischen Druck der Behälterflüssigkeit mindestens annähernd entspricht, Mess- und Regeleinrichtungen vorgesehen sind.
Durch die Schaffung eines derartigen Gasraumes wird zunächst erreicht, dass beim Auftreten einer Leckage am Behälterboden keine Flüssigkeit, sondern nur Gas austreten kann. Die damit verbundene Druckänderung im Gasraum lässt sich zur sofortigen Anzeige der Leckage ausnutzen. Wird der Druck im Gasraum zum Ausgleich des Eigengewichts des Trennbodens grösser als der jeweilige hydrostatische Druck der Behälterflüssigkeit gewählt, z. B. durch Zuführen von Gas, so hat dies zur Folge, dass der Trennboden keiner Belastung ausgesetzt ist. Der Trennboden kann daher dünnwandig hergestellt werden, so dass sich auch Kunststoffe oder hochwertige korrosionsbeständige Werkstoffe wirtschaftlich einsetzen lassen.
Der Trennboden kann mit der Behälterwand starr oder elastisch, jedoch gasdicht, verbunden sein. Ferner können im Gasraum Stützen untergebracht sein, auf die der Trennboden beim Nachlassen des Druckes im Gasraum sich aufsetzt. Zum gleichen Zwecke kann aber auch der Gasraum mit einem porösen Material, z. B.
Sand, ausgefüllt sein.
Eine besonders einfache Art der Abdichtung des Gasraums gegenüber dem Flüssigkeitsraum wird durch einen auf dem Behälterboden sich abstützenden, tassenartig geformten Trennboden erreicht, dessen Wand durch eine mit der Behälterwand gasdicht verbundene Schürze derart überdeckt ist, dass beim Füllen des Behälters eine gasdichte Trennung der beiden Räume eintritt.
Durch Gaszufuhr in den Gasraum kann beim Befüllen des Behälters erreicht werden, dass der Gasraum bis zum Schürzenende reicht. Fällt der hydrostatische Druck der Flüssigkeit, z. B. beim Entleeren des Behälters, ab, so entweicht Gas durch die Flüssigkeit ins Freie. Auf eine Gaszufuhr kann mindestens teilweise verzichtet werden, wenn durch eine entsprechende Gestaltung der Schürze darauf hingearbeitet wird, dass auch bei vollem Behälter infolge der Gasverdichtung in den Räumen zwischen Schürze und Behälterwand die Behälterflüssigkeit den Rand des tassenartig geformten Trennbodens nicht erreicht.
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Zu diesem Zweck kann die Schürze als Ringkegelstumpf mit dem Boden zu kleinerem Durchmesser ausgebildet sein, um einen übertritt der Flüssigkeit in den Gasraum beim Nachlassen des Gasdruckes zu vermeiden.
Zum gleichen Zweck kann die Schürze derart ausgebildet sein, dass ihr Abstand bezüglich ihres längs der
Behälterwand verlaufenden Teiles von der Wand des tassenartig geformten Trennbodens grösser ist als der
Abstand zwischen letzterer und der Behälterwand. Falls eine Leckage am Behälterboden bzw. an dem durch die
Schürze abgedeckten Teil der Behälterwand eintritt (dies kann je nach der Befestigungsstelle der Schürze die gesamte Behälterwand sein), entweicht zwar Gas aus dem Gasraum, jedoch wird bei einer Leckage kleineren
Ausmasses die Flüssigkeit durch die angegebenen Massnahmen nicht oder aber mindestens mit erheblicher
Verzögerung in den Gasraum eintreten.
Wenn man aber den Gasverlust ersetzt und den dem jeweiligen hydrostatischen Druck entsprechenden Gasdruck dadurch aufrechterhält, kann die Behälterflüssigkeit den
Tassenrand auch ohne die angegebenen Massnahmen nicht erreichen.
Tritt jedoch eine Leckage am Trennboden auf, so gelangt Flüssigkeit in den Gasraum, weil der auf den
Trennboden wirkende hydrostatische Druck etwas höher ist als der Gasdruck, der durch die Eintauchtiefe des über dem Boden liegenden Schürzenendes festgelegt ist. Am Schürzenende herrscht der hydrostatische Druck H. v, der Druck im Gasraum ist gleich (H-h).'y. Durch Gaszufuhr während der Behälterfüllung kann h = 0 und damit der Gasdruck = H. y werden, d. h. gleich dem am Schürzenende herrschenden hydrostatischen Druck. Eine
Erhöhung des Gasdruckes ist nicht möglich, weil dann die weiter zugeführte Gasmenge durch die Flüssigkeit entweicht. Daher ist der maximale Gasdruck durch den hydrostatischen Druck H. gegeben.
Entsteht eine
Leckage am Trennboden, so entweicht Flüssigkeit in den Gasraum, weil auf den Trennboden der hydrostatische
Druck H. Y plus der Abstandshöhe zwischen Schürzenende und Tassenboden multipliziert mit y herrscht. Daher ist der auf den Tassenboden wirkende hydrostatische Druck immer grösser, als der maximale Gasdruck. Diese
Druckdifferenz ist dadurch begründet, dass ein wenn auch noch so kleiner Abstand zwischen Schürzenende und
Tassenboden bestehen muss.
Dies ist vermeidbar, wenn erfindungsgemäss der Unterteil des tassenartig geformten Trennbodens nach dem
Behälterinnern hin angehoben ist und ein möglichst grosser Teil dieses Unterteils höher liegt als das untere Ende der Schürze. Dadurch wird erreicht, dass auf dem höherliegenden Teil ein höherer Gasdruck wirkt als der hydrostatische Druck der Flüssigkeit. Bei einer Leckage in diesem höherliegenden Teil tritt daher Gas in die Flüssigkeit und keine Flüssigkeit in den Gasraum, was eine Aufgabe der Erfindung ist.
Zweckmässig wird der Behälterboden gleich gestaltet wie der Tassenboden. Der gleiche Zweck wird erreicht und weitere Vorteile werden erzielt, wenn ein tassenartig geformter, umgestülpter Trennboden Verwendung findet, der den grössten Teil des Behälterbodens abdeckt, wobei die abgedeckte Bodenfläche höher liegt als der Rand des Trennbodens. Eine solche Ausführung bietet besondere Vorteile bei der Lagerung von tiefkalten Flüssigkeiten, z. B. Stickstoff, Methan oder Ammoniak.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen, in denen mehrere Ausführungsbeispiele dargestellt sind, noch näher erläutert. Es zeigen Fig. l einen Längsschnitt durch einen Behälter mit fest eingebautem Trennboden, Fig. 2 einen Teil-Längsschnitt mit einem elastisch aufgehängten Trennboden, Fig. 3 einen Teil-Längsschnitt mit einem tassenartig geformten Trennboden, Fig. 4 einen Teil-Längsschnitt eines Behälters, dessen Trenn- und Behälterboden angehoben ausgebildet ist, Fig. 5 einen Teil-Längsschnitt des Behälters mit einem tassenartig geformten, umgestülpten Trennboden, Fig. 6 einen Behälter mit einer Auffangtasse, deren Mantel und Boden aus Stahlbeton bestehen, Fig. 7 eine Auffangtasse, deren Mantel und Boden aus Stahl ausgeführt sind, Fig. 8 eine aus Stahlbeton bestehende Auffangtasse, deren Boden zugleich als Ringfundament für den Behälter ausgebildet ist, Fig.
9 eine Auffangtasse gemäss Fig. 7, deren Mantel bis zur Behälterhöhe hochgezogen ist, wobei der von der Auffangtasse und dem Behälter gebildete Ringraum abgedeckt ist, und Fig. 10 eine Tankanlage, deren Flüssigkeitsbehälter mit einem tassenartig geformten Trennboden ausgerüstet und dessen Wand in ihrer gesamten Höhe von einer Schürze abgedeckt ist.
Der Behälter besteht gemäss Fig. l aus dem Boden der in bekannter Weise mit der Behälterwand --2-- bei-3-verschweisst wird. Der Behälterboden-l-liegt auf einem Betonring-4-auf. Der Raum innerhalb dieses Betonrings-4-kann in bekannter Weise mit einem Füllmaterial ausgefüllt werden. Der erfindungsgemäss vorgesehene Trennboden --5-- ist über seine elastisch ausgebildete Randpartie-6mit der Behälterwand --2-- gasdicht verbunden.
In das Rohr-10--, das kommunizierend über die Leitungen --11-- mit dem Behälter verbunden ist, taucht die Gasleitung --12-- so tief ein, dass der Gasdruck mit dem hydrostatischen Druck der Behälterflüssigkeit zuzüglich des Eigengewichts des Trennbodens mindestens annähernd im Gleichgewicht steht. Die Leitungen-8 und 12-sind an eine Gasleitung angeschlossen, deren Fördermenge von der Behälterfüllpumpe gesteuert werden kann.
Zum Anzeigen von Leckagen dient das Differenzmanometer--13--irgendwelcher Bauart, das anderseits den Gasdruck im Raum - über die Leitung--13a--und anderseits den auf dem Trennboden--5--herrschenden hydrostatischen Druck über die Leitung--13b--anzeigt. Bei dichtem Behälter- und Trennboden ist der Differenzdruck theoretisch Null, wenn das Trennbodengewicht vernachlässigt wird. Da der Trennboden in der Praxis nicht eben ist und ein Eigengewicht aufweist, zeigt das Differenzmanometer--13--einen kleinen
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;eingestellt wird.
Bei dichtem Behälterboden im Bereich des von dem umgestülpten Trennboden--20-- abgedeckten Teils und bei dichtem Trennboden--20--herrscht zwischen dem Gasdruck und dem hydrostatischen Druck der Behälterflüssigkeit im Differenzmanometer--13--Gleichgewicht.
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sinkt der Gasdruck ; das Differenzmanometer--13--zeigt diese Abweichung an, so dass die Auslösung einer
Alarmanlage erfolgt. Durch Einleiten von zusätzlichem Gas über die Leitung--21-in den Gasraum kann der ursprüngliche Gasdruck wieder hergestellt und aufrechterhalten werden.
Der umgestülpte Trennboden-20-erfährt wegen der verdrängten Flüssigkeitsmenge einen Auftrieb, dem das auf dem Trennboden --20-- liegende Gewicht --22-- entgegenwirkt.
Bei der Einlagerung von tiefkalt verflüssigten Gasen verursacht die auch bei aufwendiger Isolierung nicht vermeidbare Wärmezufuhr eine ständige Verdampfung. Durch diesen physikalischen Vorgang wird dem
Ringraum, der zur Abdichtung des Flüssigkeitsraums gegen den Gasraum benötigt wird, im Betriebszustand laufend Gas zugeführt, so dass der Flüssigkeitspegel in diesem Ringraum gemäss Fig. 4 durch die untere Kante --18a- der Schürze --18-- bzw. gemäss Fig. 5 durch den unteren Rand --20a-- des Trennbodens - festgelegt ist, d. h. h wird gleich 0.
Damit steht das Gas in diesen Ringräumen unter dem hydrostatischen Druck der jeweiligen Behälterfüllhöhe. Bei der Behälterfüllung mit tiefkalt verflüssigten Gasen wird daher nur bei Auftreten einer Leckage eine Fremdgaszuführung in den Ringraum benötigt.
Die Schürze --18-- wird einerseits auf der Gasseite durch den Gasdruck gleichmässig belastet, anderseits wirkt auf der Flüssigkeitsseite der Schürze der hydrostatische Druck der Flüssigkeit, der mit zunehmender Höhe abnimmt. Dadurch wird der Druck auf der Gasseite der Schürze nicht mehr völlig durch den hydrostatischen
Gegendruck ausgeglichen. Dem kann erfindungsgemäss durch entsprechende Wahl des Werkstoffes der Schürze oder durch das Anbringen von Verstärkungsringen und/oder von Sicken entgegengearbeitet werden.
Wie oben ausgeführt, kann bei Eintritt einer Leckage dem Gasraum Gas zugeführt werden. Die zugeführte
Gasmenge kann als Massstab der eingetretenen Leckage dienen. Daher wird erfindungsgemäss die über die Leitungen--8, 19 bzw. 21--zuzuführende Gasmenge durch eine Mess- bzw. Registriereinrichtung erfasst. Eine solche Massnahme kann zum Einleiten notwendiger Sicherheitsmassnahmen ausgewertet werden.
In den Fig. 6 bis 9 ist auf die zeichnerische Wiedergabe der Einrichtungen zum Anzeigen einer Leckage und/oder Abwenden deren Folgen am Behälterboden-l-nach den Fig. l bis 5 verzichtet worden.
Gemäss Fig. 6 steht der Behälter in der Auffangtasse-23--, deren Mantel --24-- und deren Boden --25-- aus Stahlbeton bestehen. Gemäss Fig. 7 ist der Behälter von einer Auffangtasse --23-- umgeben, deren Mantel --24-- aus Stahl besteht, der mit dem verlängerten Stahlboden--l--des Behälters verschweisst ist. Der Behälter und die Auffangtasse-23-lagern auf einem Ringfundament-27--. In Fig. 8 steht der Behälter in einer aus Stahlbeton ausgeführten Tasse-23--, deren Boden --25-- das Ringfundament für die Anlage darstellt. Der Boden-l-des Behälters, der aus Stahl besteht, ist über den Behälter hinaus verlängert und abgewinkelt, in die Nut-28-des Tassenbodens --25-- eingelassen.
Die Nut --28-- ist mit einer elastischen Dichtungsmasse, z. B. auf der Grundlage von Polysulfidkautschuk, ausgefüllt. Der abgewinkelte Teil des Behälterbodens --1-- ist im Stahlbeton verankert. Sein Arbeiten auf Grund bestehender Temperaturschwankungen und/oder statischer Wechselbeanspruchungen wird durch die Dichtungsmasse ermöglicht.
In Fig. 9 erstreckt sich der Mantel--24--der Auffangtasse--23--über die ganze Höhe des Flüssigkeitsbehälters. Um im Fall einer Leckage den Inhalt des Flüssigkeitsbehälters aufzunehmen, ist dies zwar nicht notwendig. Der Querschnitt des Behälters ist immer kleiner als der der Auffangtasse. Um das Verhältnis dieser beiden Grössen ist die notwenige Höhe der Auffangtasse stets kleiner als die des Flüssigkeitsbehälters. Um jedoch einen zusätzlichen mechanischen und/oder thermischen Schutz zu erhalten, ist in diesem Ausführungsbeispiel die Höhe der Auffangtasse gleich der des Flüssigkeitsbehälters gewählt worden.
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wird erreicht, dass man einen trockenen Ringraum erzielt, der eine leichtere überwachung des Flüssigkeitsbehälters ermöglicht und das unkontrollierte Auslaufen von Lagergut, vermischt mit dem in die Kanalisation auszuführenden Regen- bzw.
Berieselungswasser, ausschliesst.
Durch den in dem Ringraum so geschaffenen Luftpolster wird eine gute Wärmeisolation und damit eine Herabsetzung der Verdunstungsverluste erzielt. Bei der Lagerung schwerflüssiger Produkte, die vor ihrer Entnahme aufgeheizt werden müssen, werden durch die vorhandene Wärmedämmung die Wärmeverluste und damit die laufenden Betriebskosten herabgesetzt.
In Fig. 10 ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem die Einrichtung zum Anzeigen einer Leckage und zum Abwenden deren Folgen für den Behälterboden --1-- gemäss der Fig. 3 auch für die Behälterwand --2-- verwendet ist. Der tassenartig geformte Trennboden --17-- ist von der Schürze --18-- überdeckt,
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--2-- des FlüssigkeitsbehältersSchürze --18-- ist teilweise mit Gas und teilweise mit der Behälterflüssigkeit gefüllt. Beim Auffüllen des Behälters wird nämlich die Flüssigkeit in dem Ringraum zwischen der Schürze --18-- und der Wand--17'--
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--2-- undPATENTANSPRÜCHE : 1.
Sicherungseinrichtung für Flüssigkeitsbehälter, insbesondere Behälter für umweltgefährdende
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von Behälterflüssigkeit freien, mit Gas gefüllten Raum (G) bildet, und dass zur Einstellung eines Gasdruckes, der dem jeweiligen hydrostatischen Druck der Behälterflüssigkeit mindestens annähernd entspricht, Mess-und Regeleinrichtungen (13,14, 19,21) vorgesehen sind.
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