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Verfahren und Vorrichtung zur Brennstoffübergabe aus einem Behälter
in einen anderen Behälter Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Übergabe von
Brennstoff von einem Behälter in einen anderen Behälter, z. B. von einem Tankfahrzeug
in den Tank .eines Flugzeuges, bei dem die statische Aufladung des Brennstoffes
wirksam reduziert wird. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung
dieses Verfahrens.
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Üblicherweise wird der Brennstoff über Filter-und Wasserabscheideeinrichtungen
aus einem Tankwagen in die den Verbrauchern zugeordneten Kraftstoffbehälter, z.
B. Flugzeugtanks, umgepumpt. Beim Durchströmen der Filter- bzw. Wasserabscheideeinrichtungen
tritt eine statische Aufladung des Brennstoffes ein, die ihre Ursache in der Reibung
der strömenden Flüssigkeit an den die Strömungsquerschnitte begrenzenden Wandpartien
der Strömungswege hat und von der Strömungsgeschwindigkeit abhängig ist. Durch diese
statische Aufladung kann es beim Umfüllen der Brennstoffe zu Funkenbildungen kommen,
welche eine Entzündung der Brennstoffe auslösen können.
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Zur Beseitigung dieser Gefahr sind sowohl die Kraftstoffbehälter von
Tankfahrzeugen als auch die Aden Verbrauchern zugeordneten Kraftstoffbehälter und
die Verbindungsleitungen während des Umfüllens schon geerdet worden, um so eine
Ableitung der statischen Elektrizität zu ermöglichen. Durch eine solche Erdung kann
jedoch nicht verhindert werden, daß bei feuergefährlichen Flüssigkeiten durch Funkenbildung
Zündungen in den Behältern eintreten, da über Erdleitungen wegen der großen elektrischen
Widerstände der Flüssigkeiten die Abfuhr der elektrostatischen Energie nur ungenügend
und außerordentlich langsam erfolgen kann.
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Da insbesondere beim Einfüllen feuergefährlicher Flüssigkeiten im
Behälter, wenn die Flüssigkeit auf die festen Wandungen des Behälters aufprallt
und dabei zerstäubt wird, solche gefährlichen Entladungen auftreten, ist auch schon
in Erkenntnis der Tatsache, daß der Aufprall der Flüssigkeit und damit die statische
Aufladung derselben von der Strömungsgeschwindigkeit abhängt, der Versuch unternommen
worden, die Austrittsgeschwindigkeit der Flüssigkeit aus den Rohrleitungen stark
zu vermindern. Bei einer bekannten Einrichtung ist dies durch erhebliche Verbreiterung
der Mündung der Rohrleitungen verwirklicht worden. Die Mündungen der Rohrleitungen
sind dabei geerdet, um die durch die großen Oberflächen begünstigte Ableitung der
elektrostatischen Energie zu erreichen und dabei eine Entladung unter Funkenbildung
zu verhindern. Im einzelnen ist bei der bekannten Einrichtung .die Verbreiterung
der Austrittsquerschnitte der Rohrleitungen durch im Abstand voneinander angeordnete
Platten verwirklicht, so daß die aus der Rohrleitung austretende Flüssigkeit durch
den zwischen den Platten gebildeten Spalt hindurchgeführt wird, bevor sie in den
Behälter gelangt. Obwohl mit dieser bekannten Einrichtung eine Verbesserung gegenüber
der einfachen Erdung der Behälter erreicht ist, kann auf dem bekannten Wege keine
wirklich .sichere Verhinderung gefährlicher Entladungen in den Behältern sichergestellt
werden, da wegen der geringen elektrischen Leitfähigkeit von Flüssigkeiten nur ein
begrenzter Übergang elektrostatischer Energie aus der Flüssigkeit auf die genannten
Platten und damit eine unzureichende Ableitung eintritt. Zudem stößt in vielen Einsatzbereichen
die Anordnung von Verteilerplatten an den Mündungen der Einfülleitungen in den Kraftstoffbehältern
auf Schwierigkeiten, z. B. bei Flugzeugtanks aus Gewichtsgründen. Auch die bei der
bekannten Anordnung bestehende Notwendigkeit der Erdung der Kraftstoffbehälter und
der Plattenanordnung an den Einfülleiturigen vor jeder Betankung ist umständlich
und zeitraubend. Als besonders unbefriedigend ruß jedoch angesehen werden, daß die
Wirksamkeit der.varbekannten Anlage vollständig ausgeschaltet ist, wenn vor dem
Beginn einer Betankung die Herstellung der Erdverbindung
der Kraftstoffbehälter
und der Plattenanordnung vergessen wird.
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Gegenüber der vorbekannten Einrichtung besteht die Aufgabe der Erfindung
in der Schaffung eines Verfahrens zum gefahrlosen Umfüllen feuergefährlicher Flüssigkeiten
von einem Behälter in einen anderen Behälter, bei dem der wirksame Schutz gegen
statische Aufladung der Flüssigkeit und damit gegen Entladung unter Funkenbildung
zwangläufig eintritt und nicht durch Bedienungsfehler der gleichfalls im Rahmen
der Erfindung zu schaffenden Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens beeinträchtigt
werden kann.
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Bei der Schaffung eines Verfahrens zur Übergabe von Brennstoff von
einem Tankfahrzeug od. dgl. in den Kraftstoffbehälter eines Verbrauchers, z. B.
.des Triebwerkes eines Flugzeuges, geht die Erfindung von einem Verfahren aus, bei
dem die in dem Brennstoff beim Durchströmen der Leitungen, Filter und Wasserabscheider
infolge Reibung erzeugte statische Aufladung durch Verlangsamen der Strömungsgeschwindigkeit
abgebaut wird, und besteht darin, daß der Brennstoff nach-dem Durchströmen des Filters
in eine im Vergleich zu dem Eintrittsquerschnitt und den Strömungsquerschnitten
im Filter sehr große Entspannungskammer eingeführt und dann durch eine Auslaßöffnung
hindurch zu dem zu füllenden Kraftstoffbehälter geleitet wird, wodurch die Strömungsgeschwindigkeit
des Brennstoffes im Bereich der Entspannungskammer äußerst niedrig ist. Der Vorteil
des vorgeschlagenen Verfahrens besteht darin, daß eine den Erfordernissen genügende
Herabsetzung der statischen Aufladung erzielt wird, ohne daß eine Erdung der Kraftstoffbehälter
oder sonstiger Einrichtungen erforderlich wäre.
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Bei der Schaffung einer Vorrichtung zur Durchführung des oben beschriebenen
Verfahrens geht die Erfindung von einer B.rennstoffübergabevorrichtung aus, bei
der innerhalb eines gemeinsamen Behälters, welcher wenigstens je eine Ein- und Auslaßöffnung
aufweist, ein Filter und eine Entspannungs- oder Beruhigungskammer angeordnet sind,
durch die der Brennstoff nach dem Durchströmen des Filters hindurchgeführt wird.
Bei der bekannten Einrichtung strömt der Brennstoff im Bereich der Entspannungs-oder
Beruhigungskammer zwar mit einer niedrigeren Strömungsgeschwindigkeit als in der
Einlaß- und Auslaßleitung oder der Filteranordnung, jedoch tritt keine zur wirksamen
Reduzierung der statischen Aufladung erforderliche Beruhigung der Flüssigkeit innerhalb
,der Entspannungs- oder Beruhigungskammer ein. Im Gegensatz zu der bekannten Anordnung,,
ist die Brennstoffübergabevorrichtung nach dem Vorschlag der Erfindung dadurch gekennzeichnet,
daß der Brennstoffeinlaß direkt in die Filterkammer und die Filterauslaßöffnungen
in an sich bekannter Weise in .die Entspannungskammer einmünden, und daß die Entspannungskammei
im Vergleich zur Filterkammer ein sehr großes Volumen aufweist, so daß innerhalb
der Beruhigungskammer eine im Vergleich zu den Strömungsgeschwindigkeiten in den
Leitungen und der Filteranordnung außerordentlich niedrige Strömungsgeschwindigkeit
vorliegt.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus der Beschreibung in Verbindung
mit den Zeichnungen hervor. Es zeigt F i g. 1 einen Schnitt durch eine Vorrichtung
gemäß der Erfindung und F i g. 2 einen vergrößerten Schnitt durch eines der in der
Filterkammer verwendeten Elemente.
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Der in F i g. 1 dargestellte langgestreckte Tank 10
ist mit
einem Brennstoffeinlaßstutzen 12 an dem einen Ende und einem Brennstoffauslaßstutzen
14 an dem anderen Ende versehen. Ein Gehäuse oder eine Trennwand 16, die an einem
Ende des Tanks angeordnet ist, trennt den Tank in zwei unterschiedlich große Kammern
18 und 20. Die Kammer 18 ist eine verhältnismäßig kleine Filterkammer,
welche unmittelbar mit dem Einlaßstutzen 12 in Verbindung steht, während die Kammer
20 eine erheblich größere Ableitungs- oder Entspannungskammer ist, welche unmittelbar
mit dem Brennstoffauslaßstutzen 14 in Verbindung steht.
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An dem Boden des Gehäuses 16 ist eine Anzahl von Sicherungsfilterelementen
22 (von denen nur drei gezeigt sind) befestigt, welche durch eine Halteplatte 24,
die mit dem Gehäuse 16 verbunden ist, in ihrer Lage gehalten sind. Die Elemente
22 werden von außen nach innen durchflossen und geben Brennstoff in die Entspannungskammer
20 durch die Abgabeöffnungen 26 ab, die im Boden des Gehäuses 16 angeordnet
sind. Die Flußrichtung durch den Tank ist durch Pfeile angedeutet.
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Jedes Filterelement 22 umfaßt gemäß F i g. 2 einen porösen rohrförmigen
Randkörper 30, der aus einer Reihe von Scheiben gebildet ist, die in Flächenberührung
miteinander stehen. Diese Scheiben können aus Papier, Zellulose oder anderem Fasermaterial
oder Nichtfasermaterial hergestellt sein, und werden in einem perforierten Rohr
32 zusammengebaut, dessen eines Ende geschlossen ist, und zwar unter einem
Druck von vorher festgelegtem Ausmaß. Mit anderen Worten, werden die Scheiben unter
einen geeichten Vordruck gebracht. Eine Feder 34, die zu ihrer festen oder geschlossenen
Höhe zusammengedrückt ist, ist an dem geschlossenen Ende des Rohres angeordnet und
stößt gegen eine bewegliche Endplatte 36 an, welche mit einem Ende des porösen rohrförmigen
Körpers 30 in Berührung ist. An dem anderen Ende des Rohres 32 ist ein Sperrring
38 mit einer O-Ringdichtung 40 befestigt. Die Einzelheiten dieser Art von Filter-Elementen
sind an sich bekannt.
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Der Betrieb der Einrichtung ist wie folgt: Der Brennstoff, der in
den Einlaßstutzen 12 einströmt, tritt zunächst in die Filterkammer 18 ein. Er strömt
dann durch die Poren der Elemente 22 von der Außenseite zu der Innenseite derselben
und von dort durch die Abgabeöffnungen 26 in die Entspannungskammer 20, wo auf Grund
der Größe der Kammer eine starke Verzögerung stattfindet, bevor der Brennstoff den
Tank durch den Auslaßstutzen 14 verläßt. Durch das Abtrennen der Filterkammer 18
von der Entspannungskammer 20 nur durch die Trennwand 16 ist es möglich, .den gefilterten
Brennstoff mit einer beträchtlich niedrigeren Geschwindigkeit unmittelbar in die
Entspannungskammer zu entlassen, als wenn der Brennstoff in bekannter Weise unmittelbar
wieder in eine Rohrleitung abgegeben würde. Da die Erzeugung der statischen Elektrizität
proportional zu der Abnahme der Brennstoffdurchflußgeschwindigkeit abnimmt, wird
die Erzeugung statischer Elektrizität nach dem Durchgang des Brennstoffes durch
die Trennwand 16 im wesentlichen ausgeschaltet. Da außerdem die Entspannungskammer
20 genügend groß ist, um es dem aus
den Abgabeöffnungen 26 herausströmenden
Brennstoff zu gestatten, für eine ausreichende Zeit in .der Kammer zu bleiben, um
eine Ableitung jeglicher in dem Brennstoff enthaltener statischer Elektrizität zu
gestatten, bevor er den Auslaßstutzen 14 verläßt und beispielsweise in die Brennstofftanks
des Flugzeugs eintritt, wird die statische Elektrizität in einem solchen Maße verringert,
daß die Möglichkeit von Explosionen und Feuer ziemlich fern liegt.