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B e h ä l t e r Die Erfindung betrifft einen stationären Behälter
für Flüssigkeiten mit einer im wesentlichen senkrechten inneren Behälterwand, einer
ebenfalls im wesentlichen senkrechten, hiedrigaren äußeren Wand, die den unteren
Teil der inneren Behälierwand mit Abstand umgibt, und einer mit den unteren Teilen
der beiden Wände verbundenen Grundplatte.
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Behälter, Speicher, Tanks oder dargl. für Flüssigkeiten werden übl@cherweise
nach bestimmten Normen
konstruiert, durch die die Dicke der Platten
für die Behälterwände begrenzt ist. Demgemäß ist die Größe eines Behälters konventioneller
Bauweise begrenzt, sofern normale Kohlenstoffstähle für die Wände Verwendung finden.
Behälter mit größerer Kapazität kö@@en unter Verwendung von Materialien besonders
hoher Festigkeit, wie z.B. hochfesten Stählen, @war hergestellt werden, sind aber
sehr teuer Mit der vorliegenden Erfindung soll demgegenüber ein Behälter geschaffen
werden, bei dem die auf den unteren Behälterbereich aufgrund des hydrostatischen
Druckes wirkenden Belastungen vermindert werden, so daß für ein@ gegebene Kapazität
gegenüber den bisherigen Ausführungsformen geringere Wandstärken ode r billigere
Meterialien Verwendung finden können, bzw. daß mit Materialien bestImmter Festigkeitswerte
behälter mit gräßere apazitäten gebaut werden können.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Höhe der
äußeren Wand etwa halb so groß ist wie die Höh@ der inneren Behälterwand ; und daß
der zwischen @en beiden Wänden liegende Raum und der vcn
der inneren
Behälterwand umschlossene Raum als Flüssigkeitsbehälter dienen, so daß der den unteren
Teil der inneren Behälterwand belastende hydrostatische Druck wenigstens teilweise
ausgeglichen ist.
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Abgesehen von der gemeinsamen Befestigung au@ der Grundplatte sind
die beiden Wände nicht miteinender verstrebt, so daß sie unabhängig voneinander
die auf sie sinwirkenden hydrostatischen Drücke aufnehmen. Der Raun innerhalb der
Behälterinnenwand bildet einen I Innenbehälter, der bis zu einem ersten Pegel gefüllt
werden kann, und der Zwischenraum zwischen den beiden Bahälterwänden bildet einen
Außenbehälter, der bis zu einem zweiten niedrigeren Pegel gefüllt werden kann.
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Die resultierende hydrostatische Belastung der inneren Behälterwend
wird knn ihrem unteren Bereich durch die einander entgegengerichteten hydrostatischen
Drücke beträchtlich herabgesetzt.
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Die notwendige Steuerung der relativen Flüssigkeitspegel im Innen-
im im Außenbehälter könnte durch geeignete Bedienung von Ventilen auf manuelle Weise
er@olgen, wird aber zweckmäßigerweise durch eine Einrichtung zum Steuern der Flüssigkeitsströmung
zwischen
den Behältern bewirkt, die automatisch sicherstellt, daß der Flüssigkeitspegel in
dem zwischen den beiden Behälterwänden liegenden Außenbehälter etwa auf dem oberen
Pegelstand gehalten wird, solange der Flüssigkeitspegel in dem von der inneren Behälterwand
umschlossenen Innenbehälter oberhalb dieses Pegels steht, und daß der Flüssigkeitspegel
im Außenbehälter niemals wesentlich höher als der Flüssigkeitspegel im Innenbehälter
steht.
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Um diese Verbindung zwischen dem Innen- und Außenbehälter insbesondere
bei nahezu gefülltem Innenbehälter unterbrechen und bei absinkendem Flüssigkeitspegel
wieder öffnen zu können, weist der Behälter vorzugsweise ein Rohr zum Füllen und
2ntleeren des Innenbehälters, eine Verbindung zwischen dem Innenbehälter und dem
Außenbehälter, ein Ventil zum Öffnen und Schlieffen der Verbindung, und eins Einrichtung
zum automatischen Öffnen des Ventils auf, wenn der Flüssigkeitspegel im Innenbehälter
unter den Pegel absinkt sowie zum Schließen des Ventils, wenn der Flt1ssikeitspegel
in Innenbehälter über den Pegel ansteigt.
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Eine besonders betriebesichere Anordnung wird dann erreicht, wenn
die Einrichtung zum automatischen
Öffnen und Schließen des Ventils
einen auf den Flüssigkeitspegel im Innenbehälter ansprechenden Schwimmer aufweist,
der mittels einer mechanischen Übertragung mit dem Ventil in Verbindung steht.
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Im folgenden Teil der Beschreibung werden einige, mit verschiedenen
Pegelsteuerungen versehena Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes anhand von
Zeichnungen beschrieben.
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Es zeigen : Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine Ausführungaform
des erfindungsgemäßen Behälters ; Fig. 2, 3 und 4 ähnliche Schnitte durch Teile
von drei alternativen Ausführungsformen; Fig. 5 einen Vertikalschnitt in einer anderen
Ebene; und Fig. 6 einen Teilschnitt durch eine Abwandlung der Ausführungaform gemäß
Fig. 2.
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In Fig. 1 sind eine Behälterinnenwand 1 und eine außenwand oder Wand
2 auf einer gemeinsamen Grundplatte 3 befestigt. Der innerhalb der Innenwand 1 liegende
Innenbehälter oder -tank und der Außenbehälter oder außentank 4, der zwischen den
beiden Bahälterwänden gebildet ist, sind über ein Rohr 5
miteinander
verbunden, das yon einem Ventil 6 geschlossen werden kann. Das Ventil 6 ist an einem
Hebel 7drehbar befestigt, der seinerseits drehbar an einem festen Stützbock 8 angelenkt
ist. Der Hebel 7 ist über einen Lenker 9 mit einem Arm 10 drehbar verbunden, der
seinerseits an einem StEtzbock 11 drehbar gehalten ist und einen Schwimmer 12 trigt.
Die Anordnung ist so gewählt, daß das Ventil das Ende des Rohres 5 verschließt,
wenn der Pegel im Innenbehälter den mazimalen fl2ssigkeitspegel dea Außenbehälters
erreicht, wie es durch die gestrichelte Linie 13 angedeutet iat. Das Ventil bleibt
so lange geschlossen, wie der Pegel im Innenbehälter oberhalb dieser Linie 13 steht.
Sobald der Pegel im Innenbehälter unter die Linie 13 sinkt, senkt sich der Schwimmer
12 und öffnet das Ventil 6, wobei di. Bewegung des Hebels 7 von einem Anschlag 21
begrenst ist.
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Der Außenbehälter 4 ist mit einem Dach oder einer Abdeckung 22 von
flexibler oder auf andere Weise nachgiebiger Konstruktion sowie mit einem oder mehreren
Überlaufrohren 15 veraehen, deren Enden offen oder von geeigneten Überdruckventilen
vèschlossen sein können. Im letsteren Fall kann in der Abdeckung 22 ein Dampfdruckentlastungsventil
16 vorgesehen sein.
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Eine Leitung 17 zum Füllen bzw. Entleeren des Innenbehälters verläuft
durch den Außenbehälter hindurch.
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Zwischen einem Flansch am Rohr 17 und der Außenwand 2 des Außenbehälters
4 ist ein Kompensator oder dergl. 18 vorgesehen. Ein Absperrventil 19 regelt die
Flüssigkeitsströmung durch das Rohr 17. Das Ventil 19 ist auf einet Bock 20 befestigt.
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Die Verbindung zwischen Innen- und Außenbehälter muß ausreichend groß
sein, um die Flüssigkeitspegel bin den beiden Behältern im wesentlichen gleich zu
haiten, während der Innenbehälter mit der maximalen Geschwindigkeit gefüllt oder
geleert wird. Dieses läßt sich durch Vorsehen von zwei oder mehr Pegelsteuerungen
bewirken, die durch die Bezugszeichen 5 bis 12 und 21 gegeben sind oder durch die
nachstehend noch beschriebenen Pegelsteuerungen. Eine derartige Anordnung hat den
Vorteil, das Risiko einer Zerstörung des Behälters aufgrund eines schlechten Funktionierens
einer einzigen Pegelsteuerung zu vermindern.
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Im Betrieb des erfindungsgemäßen Behälters, der sunächst als leer
angenommen wird, ist das Ventil 6 offen und der Hebel 7 liegt auf dem Anschlag 21.
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Nach einer kurzen Einströmzeit wird das Rohr 5 von
der
Flüssigkeit umspült, so daß diese durch das Rohr in den Außenbehälter fließt. Die
beiden Flüssigkeitspegel im Innen- und Außenbehälter steigen gemeinsam bis zum Erreichen
des Pegels 13 an. Zu diesem Zeitpunkt hat der sich nach oben bewegende Schwimmer
12 das Ventil 6 geschlossen. Der Flüssigkeitspegel im Innenbehälter steigt weiterhin
an, während der Pegel im Außenbehälter seinen Wert beibehält.
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Wenn der Pegel beim Entleeren unter die Linie 13 absinkt, öffnet das
Ventil 6, und die Pegel im Innen- und Außenbehälter fallen gemeinsam, bis der Pegel
im Innenbehälter unterhalb des Rohres 5 steht. Wenn es gewunscht ist, sowohl den
Innen- als auch den Außenbehälter völlig zu entleeren, dann können die Enden des
Rohres - das als Flüssigkeitsheber wirkt-bis in Sümpfe verlängert werden, die in
der Grundplatte 3 vorgesehen werden. Das Ventil 6, der Hebel 7 sowie der Stützbock
8 sind in dem Fall ebenfalls im Sumpf angeordnet und das Rohr 17 ist auf ähnliche
Weise wie das Rohr 5 bis in einen Sumpf im Behälterboden hinein verlängert. Der
Innenbehälter ist in Fig. 1 ohne oberen Abschluß dargestellt. Er könnte Jedoch mit
einer festen Abdeckung beliebiger Konstruktion oder auch mit einem schwimmenden
Dach
versehen seine Bei der Verwendung eines schwimmenden Daches in Verbindung mit einer
Pegelsteuerung gemäß der Fig. 1 treten jedoch Schwierigkeiten mit dem Sch"mmer 12,
dem Arm 10 und dem Stützbock 11 auf, die die freie Bewegung des schwimmenden Daches
behindern würden.
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In Fig. 2 ist daher eine abgewandelten Ausführungsform der Erfindung
gezeigt, die vorzugsweise im zusammenhang mit Schwimmdächern Verwendung findet.
In dieser Ausführungsform befindet sich der Schwimmer 12 in einem vertikal verlaufenden
Rohr 26, das im Außenbehälter 4 angeordnet, jedoch mit dem Innebehälter verbunden
und von diesem über ein Ventilgehäuse 23 sowie ein Knie 27 und entsprechende Stutzen
24 und 25 getragen ist. Der Schwimmer 12 ist direkt an der Stange 9 befestigt und
kann sich frei innerhalb es Rohres 26 bewegen.
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Das Rohr 5 aus Fig. 1 ist durch das Ventilgehäuse 23 ersetzt und der
Drehpunkt 3 des Hebels 7 liegt nunmehr zwischen dem Ventil 6 und der Stange 9.
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Das Innere des Behälters 1 wird demgemäß in keiner Weise von der Pegelsteuerung
beeinträchtigt, so daß sich das Schwimmdach 14 frei im innenbehälter bewegen kann.
Die Arbeitsweise dieser Anordnung ist genan die gleiche wis bei der Anordnung gemäß
Fig. 1
mit der Ausnahme, daß die Verwendung des Rohres 5 als Flüssigkeitsheber
nun nicht mehr möglich ist In Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsforn der Erfindung
gezeigt, die entsj?rechend der Anordnung gt:-mäß Fig. 1 an offenen Behältern oder
Bohälf;ern mit einem feststehenden Dach Verwendung finden kann.
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Die Pegelsteuerung entspricht in diesem Fall derjenigen gemäß Fig.
2, sie ist Jedoch an der innenseite des Innenbehälters befestigt. Das Ventilgehäuse
23 ist in diesem Fall an einem nach innen gerichteten Ansatz 28 des inneren Gehäuses
befestigt, und das obere Ende des Rohres 26 ist offen und von einer Klammer 29 abgestützt.
Die Wirkung dieser Pegelsteuerung entspricht genau derjenigen gemäß fig. 2.
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Im Gegensatz zu den bereits beschriebenen Pegel steuerungen, die alle
aufgrund der Pegeländerungen im Innenbehälter arbeiten, ist es jedoch auch söglich,
eine Anordnung zu verwenden, die teilweise von Änderungen des Flüssigkeitspegels
im Außenbehälter und teilweise durch geringe Differenzen in den hydrostatischen
Drücken zwischen Außen- und Innenbehälter betätigt wird. Ein Beispiel einer derartigen
Anordnung ist in Fig. 4 gezeigt, in der der Schwimmer 12 im Außenbehälter 4 angeordnet
iCt
und auf der dort befindlichen Flüssigkeit schwimmt.
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Hierbei ist die Stange 9 drehbar mit einem Winkelhebel 30 verbunden,
der in enem Drehpunkt 31 befestigt ist, und dessen unteres-Ende drehbar mit dem
Ventil 6 verbunden ist. Die Stange 9 ist in einer Führung 32, welche von einem Stützbock
33 getragen ist, längsverschieblich angeordnet.
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Solange der Flüssigkeitspegel im Außenbehälter unterhalb des Maximslpegels
13 steht, ist das Ventil 6 offen, so daß Flüssigkeit zwischen dem Innen- und dem
Außenbehälter strömen kann. Wenn der Pegel im Außenbehälter bis auf 13 ansteigt,
hebt sich der Schwimmer 12 an, betätigt den Hebel 30, der seinerseits das Ventil
6 auf seinen Sitz zieht. Der Pegel im Innenbehälter kann nunmehr weiter steigen,
während der Flüssigkeitspegel im Außenbehälter auf dem Pegelstand 43 verharrt, wobei
die Differenz der hydrostatischen Drücke das Ventil 6 test gegen seinen Sitz preßt.
Wenn der Pegel im Innenbehälter geringfiigig unter den Pegelstand 13 absinkt, öffnet
die Differenz der hydrostatischen Drucke das Ventil 6, und der Innen- und der Außenbehälter
bleiben bei niedrigeren Pegeln miteinander verbunden. Durch geeignete Wahl der Abmessungen
der Hebellängen des Hebels 30 und des Auftriebes des Schwimmers 12 öffnet
das
Ventil 6 automatisch auch unter der Wirkung kleiner Druckdifferenzen, die die Wandung
des Innenbehälters ohne Gefahr aufnehmen kann.
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Es ist zweckmäßig und in gewissen Verwendungsfällen notwendig, eine
Sicherheitsüberwachung gegen Jedes Abweichen von den normalen Betriebsbedingungen
vorzusehen, welche zu einer Zerstörung des Innen- oder Außenbehälters führen könnten.
Insbesondere ist es wichtig sicherzustellen, daß (a) der Flüssigkeitspegel im Außenbehälter
auf seinem Maximalstand gehalten wird, solange der Pegel im Innenbehälter höher
steht; daß (b) der hydrostatische Druck im Innenbehälter nicht auf die Außenwand
des Außenbefilters wirken kann, wenn der Pegel im Innenbehälter im oder in der NShe
seines Maximums steht; und daß (c) der Flüssigkeitspegel im Außenbehälter im wesentlichen
auf den Pegel des Innenbehälters abfällt, sobald der Pegel im Innenbehälter unter
den Maximalpegel 13 des Außenbehälters absinkt. Solange keime Zerttbrung oder falsche
Funktion auftritt, werden diese Anforderungen von weder der vorstehend beschriebenen
Pegelsteuerungen erfüllt, es können jedoch zusätzliche Sicherungen gegen Zerstörung
oder falsche Funktion vorgesehen werden, Eine derartige Zusatzsioheruhg ist in Fig.
5 gesesgt.
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In Fig. 5 ist ein Schnitt durch einen eil eines erfindungsgemäß,en
Behälters dargestellt, der durch einen von der Pegel steuerung entfernten Bereich
geht. Das bereits beschriebene Vberströmrohr 15 im Außenbehälter ist eine fundamentale
Sicherheitseinrichtung gegen die Übertragung des Druckes im Innenbehälter, auf die
Wand des Außenbehälters.
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Dieses Überströmrohr ist außerdem eine Einrichtung zur Erzeugung einer
Warnung beim Auftreten eines Leckens in den Außanbehälter. Zusätzlich ist sin schwimmergesteuerter
Schalter 34 vorgesehen, der einen visuell und/oder hörbar bemerkbaren Alarm auslöst,
sobald der Flüssigkeitspegel im Außenbehälter über den maximalen Pegelstand 13 ansteigt
und bevor der Pegel daa Übarlaufrohr 15 erreicht.
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Zur Erzeugung einer Warnung bei geringen Pegeln im Außenbehälter,
die dann auftreten können, wenn Flüssigkeitsverluste z.B. durch Lecken aus dem Außenbehälter
auftreten, ist ein schwimmerbetätigter Schalter 35 eitwas unterhalb des Pegels 13
angeordnet. Damit der Schalter 35 die Warnanlage jedoch nicht unnötigerweise in
Betrieb setzt, wenn die Pegel in beiden behältern niedrig sind, liegt der Schalter
35 in Reihe mit einem ähnlichen Pegelschalter 36, der von dem Pegel im Innenbehälter
geschaltet
wird und geringfügig oberhalb des Pegel-Standes 13 befestigt ist. Die Pegelschalter
34, 35 und 36 können elektrisch, pneumatisch oder auf jede andere Weise arbeiten.
Der in Fig. 5 gezeigte Pegelschalter 36 ist in einem Gehäuse 37 angeordnet, das
im Außenbehälter befestigt ist, Jedoch mit dem Innenbehälter über sein offenes Ende
38 und durch kleine Rohre 39 und 40 verbunden ist. Es handelt sich hielt bei um
eine übliche Anordnung eines Pegelschalters im Zusammenhang mit einem Behälter,
der ein SchwiEwldach aufweist. Sofern kein Schwimmdach vorhanden ist, kann der Pegelsohalter
36 direkt an der Wand des innenbehälters auf die gleiche Weise befestigt sein, wie
die Pegelsohalter 34 und 35 im Außenbehälter.
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Die Pegelschalter 35 und 36 können bekannte Zweiwegsohalter und so
angeordnet sein, daß sie die Alarmanlage dann auslösen, wenn der Pegel im Außenbehälter
im Bereich des Pegels 13 bleibt und der Pegel im Innenbehälter darunter absinkt.
Eine derartige Punktion kann zusätzlich zu ihrer oben beschriebenen Arbeitsweise
vorgesehen sein, gemäß derer sie ein Warnsignal bei niedrigem Pegelstand im Außenbehälter
steuern. Außerdem können ein oder mehrere Paare von Pegelschaltern 35 und 36 Verwendung
finden.
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Als zusätzliche Sicherungsmaßnahme gegen zu große Drücke, und zwar
entweder innen oder außen bezüglich der Behälterwand des Innenbehälters, kann ein
bekannter Differenzdruckgeber 41 in der dargestellten Weise zwischen Innen- und
Außenbehälter im Bereich des Bodens vorgesehen sein. Das den Geber 41 mit dem Innenbehälter
verbindende Rohr ist mit der Außenwand 2 des Außenbehälters über einen Kompensator
42 verbunden. Dieser Differenzdruckgeber läßt sich so einstellen1 daß er das Warnsystem
auslöst, bevor die Begrenzungsventile für den auf die innere Behälterwand wirkenden
Innen- und Außendruck erreicht werden. Zusätzlich kann der Differenzdruckgeber 41
eine visuelle Anzeige des auf die innere Behälterwand wirkenden Druckes in der Höhe
des Gebers 41 bewirken. Darüberhinaus kann es vorteilhaft sein, mehr als einen dieser
Differenzdruckgeber vorzusehen.
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Eine vorteilhafte Anordnung jes Pegel schalters 36 ist in Pig. 6 dargestellt,
die eine Abwandlung der Ausführungsform nach fig. 2 zeigt. Hierbei nimmt das Gehäuse
37 die Stelle des in Fig. 2 gezeigten Knies 27 ein.