DE1930260U - Oberirdischer lagerbehaelter fuer fluessigkeiten. - Google Patents

Description

TANKBAU WEILHEIM GMBH₀, Weüheim / Obb«, Kaltenmos er straße 26

Oberirdischer Lagerbehälter für Flüssigkeiten

Die Neuerung betrifft einen oberirdischen Lagerbehälter für Flüssigkeiten mit einer zu einer Pumpe führenden Anschlußleitung, in welcher ein gesteuertes Schutzventil gegen unkontrolliertes Auslaufen der Flüssigkeit eingeschaltet ist.

Drucklose oder unter Druck stehende oberirdische Lagerbehälter für brennbare oder andere, gewisse Gefahrenmomente mit sich bringende Flüssigkeiten müssen hinsichtlich ihrer Entnahme- und Einlagerungsleitungen so gesichert sein, daß ein Auslaufen der Flüssigkeit bei Leitungsbruch oder bei Fehlsehaltung von Armaturen mit Sicherheit vermieden wird. Unter einem Leitungsbruch ist dabei auch die Beschädigung von angeschlossenen Aggregaten beispielsweise durch Anfahren von angeschlossenen Zapfsäulen oder durch Brandeinwirkung zn verstehen,, Die entsprechenden Vorschriften sollen sowohl dem Feuerschutz als auch dem Grundwasserschutz dienen.

Um diesen Forderungen Rechnung zu tragen, wird bei bekannten Behältern der Saugstutzen der Entnahmeleitung im Inneren des Lagerbehälters mit einem feder- oder gewichtsbelasteten Saugventil versehen. Der Schließdruck des Saugventils muß so hoch gewählt werden, daß dieses den statischen Druck der Flüssigkeitssäule bei vollständig gefülltem Lagerbehälter kompensiert, so daß also der statische Druck oder ein Saugheber-Effekt das Saugventil nicht zu öffnen vermag. Es muß also auf alle Fälle gewährleistet sein, daß eine Entnahme von Flüssigkeit nur unter Saugwirkung einer im Betrieb befindlichen Saugpumpe erfolgen kann»

Wenn die maximale Füllhöhe des Lagerbehälters Z₀B,, 6 m beträgt, so muß zur Vermeidung des Saugheber-Effektes das Saugventil einen Qff-

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nungsdruck von wenigstens 7. m Wassersäule haben« Bei fast leerem Behälter muß von der Saugpumpe ein je nach dem Niveauunterschied entsprechend höherer Saugdruck aufgebracht werden, was einen entsprechenden Leistungsabfall mit sich bringt. Zur Vermeidung dieses Leistungsabfalles wurde nun bereits vorgeschlagen, einen Druckzylinder vorzusehen, welcher an die Druckseite einer mit der Saugleitung verbundenen Förderpumpe der Zapf einrichtung angeschlossen ist." Ein in dem Druckzylinder beweglicher Kolben wirkt dann auf den Ventilteller des Saugventils in dem Sinne, daß dieser unter der Einwirkung des Kolbendruckes von seinem Sitz abgehoben wird.

Gemäß diesem Vorschlag muß also eine zusätzliche Druckleitung von der Druckseite der Pumpe bis zu dem Saugventil verlegt werden, was einen gewissen Aufwand mit sichjbringt, insbesondere, wenn die Pumpe sehr weit vom Lagerbehälter entfernt ist. Weiterhin zwingt diese Lösung zur Verwendung von Förderpumpen mit sogenannter "steiler Charakteristik", da nur diese für die Abführung druckseitiger Energie zu Steuer zwecken geeignet sind. Es muß nämlich nach dem Öffnen der Abgabestelle ein genügend hoher Druck vorhanden sein, um über die Druckzylinder-Kolbenanordnung das Saugventil zu betätigen. Pumpen mit steiler Kennlinie haben jedoch nur etwa die Hälfte des Wirkungsgrades von Pumpen mit flacher Kennlinie. Ein großer Teil des theoretischen Leistungsgewinnes geht dadurch wieder verloren. Außerdem ist bei dieser Ausführungsform der Pumpenzulauf druck abhängig von der Standhöhe der Flüssigkeit im Behälter, Das Saugventil benötigt eine kräftige Ventilfeder, deren Kraft teils saugseitig, teils druckseitig überwunden werden muß„

Gemäß der vorliegenden Neuerung soll nun ein oberirdischer Lagerbehälter für Flüssigkeiten so ausgebildet sein, daß er gegen unkontrolliertes Auslaufen unter einem Saugheber-Effekt oder unter einem im Behälter herrschenden Überdruck gesichert ist. Der Zulaufdruck zu der Pumpe soll weitgehend unabhängig von der Füllhöhe des Behälters in bestimmten Grenzen verbleiben. Die Pumpe kann eine flache Charakteristik haben. Ihre Saugwirkung braucht das übliche Maß nicht zu übersteigen, auch wenn Behälter mit sehr hohen Füllhöhen, z.B. mit Füllhöhen von über 9 m, verwendet werden. Weiterhin soll- wie dies bekannt ist, die Entnahme und das Einlagern von Flüssigkeit über ein und. dieselbe Leitung und dementsprechend über ein und dasselbe Schutzventil erfolgen.

Diese Aufgaben wurden gemäß der Neuerung dadurch gelöst, daß der Ventilkörper des Schutzventils als hohler Stufenkolben ausgebildet ist. Der aus dem Behälter in den Hohlraum des Kolbens über eine kleine Zuströmöffnung eingeleitete Flüssigkeitsdruck preßt den Stufenkolben auf seinen Ventilsitz, wobei dieser beim Eindrücken von Flüssigkeit in den Behälter abhebt. Bei der Entnahme von Flüssigkeit wird der Flüssigkeitsdruck in dem Hohlraum des Stufenkolbens über eine Nebenleitung und ein Hilfsventil abgebaut, bis der Stufenkolben unter der Wirkung der auf seine Stufe wirkenden Differenzdrücke von seinem Ventilsitz abgehoben hat.

Vorzugsweise erfolgt das Ansprechen des Hilfsventils weitgehend unabhängig von dem im Behälter herrschenden Druck bei einem bestimmten Pumpenansaugdruck.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist dem Hilfsventil eine mittels einer Membrane verschlossene Kammer zugeordnet, deren Innenraum über eine Absaugbohrung und die Nebenleitung mit der pumpenseitigen Anschlußleitung der Anordnung in Verbindung steht. Auf die Außenseite der Membrane wirkt über eine Entlüftungsleitung der Atmosphären druck. Die Kammer des Hilfsventils steht über eine Ablaufbohrung mit dem Innenraum des Stufenkolbens in Verbindung. Diese Ablaufbohrung ist von dem Ventilkörper des Hilfsventils verschließbar. Der Ventilkörper des Hilfsventils wird dann über einen Ventilstößel von der Membrane gesteuert. Der Ventilkörper des Hilfsventils ist außerhalb der Kammer im Bereich des Hohlraumes des Stufenkolbens angeordnet.

Besonders wesentlich ist, daß der Querschnitt der Zuströmöffnung in dem Stufenkolben kleiner ist, als der Querschnitt der Ablaufbohrung des Hilfsventils. Die in die Nebenleitung führende Absaugbohrung besitzt einen größeren Querschnitt als die Zuströmöffnung in dem Stufenkolben und die Zulaufbohrung des Hilfsventils.

Damit auch bei fast vollständig entleertem Behälter eine entsprechende Anpressung des Stufenkolbens an seinen Ventilsitz gewährleistet ist, wird dieselbe durch eine vorzugsweise im Hohlraum desselben angeordnete Feder unterstützt. Auf die Membrane des Hilfsventils kann ebenfalls eine vorzugsweise in der Kammer desselben angeordnete Druckfeder wirken.

Vorzugsweise ist der Stößel des Hilfsventils in der verlängerten Achse des Stufenkolbens angeordnet. Der Stufenkolben gleitet in einem Zylinder, welcher an der Außenwand der Kammer des Hilfsventils abgedichtet befestigt ist.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die sowohl der Entnahme als auch der Einlagerung von Flüssigkeit dienende Leitung und vorzugsweise auch die Entlüftungsleitung aus dem Domdeckel des unteren Domes des Behälters herausgeführt. Die gesamte Ventilanordnung ist in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht, welches hinter dem Domdeckel des unteren Domes des Behälters montiert ist.

Auf den Zeichnungen ist eine bevorzugte Ausführungsform des Gegenstandes der Neuerung dargestellt.

Es zeigen:

Fig. 1 eine zum Teil ausgebrochene Ansicht eines oberirdischen Lagerbehälter s j

Fig„ 2 einen Schnitt einer bevorzugten Ausführungsform des in dem Lagerbehälter vorgesehenen Schutzventils«

Ein oberirdischer Lagerbehälter 1 besitzt in bekannter Weise einen unteren Dom 2, welcher mittels eines Domdeckels 3 verschlossen ist. Durch den Donrieckel 3 ist eine Entlüftungsleitung 4 und eine sowohl der Entnahme als auch der Einlagerung von Flüssigkeit aus dem bzw. in den Behälter 1 dienende Leitung 5 abgedichtet herausgeführt. Hinter dem Domdeckel 3 ist eine ein Schutzventil bildende Ventilanordnung β angeordnet, an welche eine bis in die Nähe des Behälterbodens führende Leitung 7 angeschlossen ist. Dem Einlagern von Flüssigkeit in den Behälter 1 und der Entnahme derselben dient eine schematisch angedeutete Pumpe 8. Die Ventilanordnung 6 ist in Fig. 2 in vergrößertem Maßstab und im Schnitt dargestellt.

Ein Stufenkolben 10, welcher eine Stufe 11 und eine Zuströmöffnung 12 in seinem Mantel besitzt, gleitet in einem Zylinder 13.

Dem Stufenkolben 10 ist ein Ventilsitz 14 zugeordnet, so daß er als Druckventil gegen die sowohl der Entnahme als auch der Einlagerung von Flüssigkeit dienenden Leitung 5 arbeitet und diese in seiner offenen Stellung mit der bis in die Nähe des Behälterbodens führenden Leitung verbindet. Den Anschlüssen der entsprechenden Leitungen dienen Flansche 5a und 7a, welche mittels Schrauben 15 miteinander und mit einem die gesamte Ventilanordnung umschließenden Gehäuse 16 verbänden sind,,

Der Zylinder 13 ist auf der Außenseite eines eine Kammer 17 bildenden Gehäusestückes abgedichtet befestigt. Die Kammer 17 steht über eine Absaugbohrung 18 mit einer Nebenleitung 19 in Verbindung, welch letztere über einen Ringkanal 21 in die Leitung 5 mündet» Weiterhin steht die Kammer 17 über eine Ablaufbohrung 22 mit dem Innenraum des Stufenkolbens 10 in Verbindung. Diese Ablaufbohrung 22 ist durch einen Ventilkörper 23 verschließbar, welcher über einen Ventilstößel mit einer Membrane 25 verbunden ist.

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Das die Kammer 17 bildende Gehäusestück ist mittels Schrauben 26 an dem Kopfteil des Gehäuses 16 unter Einspannung der Membrane 25 befestigt und bildet mit diesem einen Raum 27, der von der Membrane in zwei Hälften unterteilt wird. Der obere Teil des Raumes 27 steht über die Entlüftungsleitung 4 mit der Atmosphäre in Verbindung» Der

untere Teil des Raumes 27 bildet eine Erweiterung der Kammer 17. Bi der Kammer 17 ist noch eine Druckfeder 28 vorgesehen, welche die Membrane 25 abstützt. Weiterhin ist im Inneren des Stufenkolbens 10 eine Feder 29 vorgesehen, welche sich an dem die Kammer 17 bildenden Gehäuseteil abstützt und welche bestrebt ist, den Stufenkolben 10 in seine Schließstellung auf dem Ventilsitz 14 zu drücken»

Zu erwähnen ist noch, daß der Querschnitt der Zuströmöffnung 12 in dem Stufenkolben 10 kleiner ist als der Querschnitt der Ablaufbohrung Der Querschnitt der in die Nebenleitung 19 führenden Absaugbohrung ist größer sowohl als der Querschnitt der Ablaufbohrung 22 als auch der Zuströmöffnung 12₀

Die Wirkungsweise der dargestellten Vorrichtung ist folgende:

Im Ruhestand herrscht im Inneren des Stufenkolbens 10 der volle Behälterdruck, da sich dieser über die Leitung 7 und die Zuströmöffnung ausgeglichen hat Dieser Druck, welcher auf die Differenzfläche der gesamten Querschnittsfläche des Kolbens 10 und der Fläche der Stufe 11 wirkt, preßt den Kolben 10 auf seinen Ventilsitz 14 unter entsprechender Unterstützung durch die Feder 29» Wenn der Behälter 1 vollständig entleert und drucklos ist, hält nur noch die Feder 29 den Stufenkolben in seiner Schließstellung»

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Bei Einlagerung von Flüssigkeit unter entsprechendem Überdruck via der Leitung 5 wird durch den Flüssigkeitsdruck der Stufenkolben 10 langsam zurückgedrängt, wobei die überschüssige Flüssigkeitsmenge sich über die Zuströmöffnung 12 entleerte Durch diesen Flüssigkeitsausgleich erfolgen die Bewegungen des Kolbens 10 ruhig und langsam; Stoßbelastungen werden entsprechend vermieden,,

Bei Entnahme von Flüssigkeit aus dem Behälter 1 über die Leitung 5 mittels einer Saugpumpe wird zuerst über den Ringkanal 21, über die Nebenleitung 19 und über die Absaugbohrung 18 die Kammer 17 etwas entleert, wodurch ein Unterdruck gegenüber dem Atmosphärendruck entsteht Unter diesem Unterdruck wird die Membrane 25 gegen die Wirkung der Feder 28 zurückgezogen, wobei über den Ventilstößel 24 der Ventil körper 23 zurückweicht und die Ablaufbohrung 22 freigibt. Die Membrane 25, der Ventilstößel 24 und der Ventilkörper 23 wirken also als Hilfsventil, über welches bei Entnahme von Flüssigkeit aus dem Behälter 1 der Flüssigkeitsdruck in dem Hohlraum des Stufenkolbens 10 abgebaut wir do Infolge des kleinen Querschnittes der Zuströmöffnung 12 stellt sich im Inneren des Stufenkolbens 10 ein Druck ein, der zwischen dem Behälterdruck und dem Absaugdruck liegt. Die Dimensionierung der Querschnitte der Bohrungen und der Stufe 11 ist nun so getroffen, daß der auf die Stufe 11 des Kolbens 10 wirkende Behälterdruck zusammen mit

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dem Differenzdruck aus dem im Inneren des Kolbens 10 herrschenden Druckes und dem Ansaugdruck der Pumpe den Kolben über den Stufenkolben 10 von seinem Ventilsitz 14 abhebt« Da der vom Stufenkolben 10 freigegebene Durchflußquerschnitt kleiner ist als die Durchflußquerschnitte in den Leitungen 5 und 7, d, h«, da die Ventilanordnung einen gewissen Durchflußwiderstand abhängig von der Durchflußmenge besitzt, wirkt bei der Entnahme von Flüssigkeit über die Nebenleitung 19 immer ein gewisser Saugdruck, der den Stufenkolben 10 in seiner geöffneten Stellung hält. Bei Entnahme mit geringerer Durchflußmenge oder bei dosierter Entnahme spielt sich der Kolben 10 in eine Mittelstellung ein, in welcher immer noch ein gewisser Saugdruck über die Nebenleitung 19 wirkt.

Die dargestellte Ausführungsform ermöglicht sowohl die Entnahme als auch die Einlagerung von Flüssigkeit aus bzw. in den Behälter über die Leitung 5. Es braucht dementsprechend der Leitung 5 auch nur eine einzige Pumpe 8 zugeordnet werden, an der beispielsweise durch einen Vierwegehahn wahlweise die Saugseite und die Druckseite vertauscht werden können. Die Anordnung schützt weiterhin mit Sicherheit gegen Auslaufen des Behälters beiLeitungsbruch» Wenn die tiefste Stelle der Leitung 5 oder eine entsprechende Zapf einrichtung im Höhenniveau tiefer liegt, als die Ventilanordnung 6, kann durch entsprechende Wahl der

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Stärke der Membrane 25 und der Feder 28 verhindert werden, daß dieses Gefalle einen Unterdruck in der Kammer 17 erzeugt, welcher zur Öffnung des Ventilstößels 24 führen könnte» Die Wahl der Federstärke im Hilfsventil ist also nicht von der möglichen Füllhöhe des Behälters, sondern lediglich von der relativen Höhenanordnung der Ventilanordnung 6 gegenüber der pumpenseitigen Leitungsverlegung abhängig. Dementsprechend braucht auch die Pumpe nicht wie bei den bekannten Anordnungen gegen eine übermäßig hohe Ventileinstellung arbeiten, wenn Behälter mit hohen Füllhöhen verwendet werden sollen,,

In der dargestellten Ausführungsform wurde bewußt auf hydraulische oder elektrische Regeleinrichtungen verzichtet, da diese einen nicht unerheblichen Aufwand und gegebenenfalls weitere Gefahrenmomente bei Ausfall mit sich bringen. Es lassen sich gewisse Vereinfachungen treffen, wenn die Ventilanordnung nur als Schutzventil für eine Entnahmeleitung dienen soll, d.h. also, wenn eine getrennte Einlagerungsleitung vorgesehen ist. Weiterhin kann der Stufenkolben durch irgendein anderes Element ersetzt werden, welches unter den entsprechenden Differenzdrücken ähnliche Bewegungen durchführt. Dieses Element kann dann seinerseits einen den Ventilsitz 14 verschließenden Ventilkörper steuern. Es ist auch nicht unbedingt erforderlich, daß der Stufenkolben 10 und das Hilfsventil in einer einzigen Ventilanordnung vereinigt werden. Die beiden Teile kön-

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nen räumlich voneinander getrennt angeordnet und durch einen entsprechenden Nebenleitungszug miteinander verbunden werden. Als Bezugs norm für den das Ansprechen des Hilfsventils bewirkenden Unterdruck wurde der über die Leitung 4 zugeführte Atmosphärendruck gewählt.
Diese Bezugsnorm kann durch andere Vergleichsdrücke ersetzt werden.

Claims (1)

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   Schutzansprüche

   1« Oberirdischer Lagerbehälter für Flüssigkeiten mit einer zu einer Pumpe führenden Anschlußleitung, in welcher ein gesteuertes Schutzventil gegen unkontrolliertes Auslaufen der Flüssigkeit eingeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper des Schutzventils als hohler Stufenkolben (10) ausgebildet ist und daß der aus dem Behälter (1) in den Hohlraum des Kolbens (10) über eine kleine Zuströmöffnung (12) eingeleitete Flüssigkeitsdruck den Stufenkolben (10) auf seinen Ventilsitz (1.4) preßt, wobei dieser beim Eindrücken von Flüssigkeit in den Behälter (1) abhebt, und daß bei Entnahme von Flüssigkeit der Flüssigkeitsdruck in dem Hohlraum des Stufenkolbens (10) über eine Nebenleitung (19) und ein Hilfsventil abgebaut wird, bis der Stufenkolben (10) unter der Wirkung der auf seine Stufe (11) wirkenden Differenzdrücke von seinem Ventilsitz (14) abgehoben hat»

   2. Lagerbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ansprechen des Hilfsventils weitgehend unabhängig von dem im Behälter (1) herrschenden Druck bei einem bestimmten Pumpenansaugdruck erfolgt.

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   3» Lagerbehälter nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Hilfsventil eine mittels einer Membrane (25) verschlossene Kammer (17) zugeordnet ist, deren Innenraum über eine Absaugbohrung (18) und die Nebenleitung (19) mit der pumpenseitigen Anschlußleitung (5) der Anordnung in Verbindung steht, und daß auf die Außenseite der Membrane (25) über eine Entlüftungsleitung (4) der Atmosphärendruck wirkt.

   4o Lagerbehälter nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (17) des Hüfsventils über eine Ablaufbohrung (22) mit dem innenraum des Stufenkolbens (10) in Verbindung steht und daß diese Ablaufbohrung (22) von dem Ventilkörper (23) des Hüfsventils verschließbar ist, und daß der Ventilkörper (23) des Hüfsventils über einen Ventilstößel (24) von der Membrane (25) gesteuert wird»

   5„ Lagerbehälter nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (23) des Hilfsventüs außerhalb der Kammer (17) im Bereich des Hohlraumes des Stufenkolbens (10) angeordnet ist.

   6. Lagerbehälter nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch, gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Zuströmöffnung (12) in dem Stufenkolben (10) kleiner ist als der Querschnitt der Ablaufbohrung (22) des Hüfsventils, wobei dieser wiederum kleiner ist als der Querschnitt der in die Nebenleitung führenden Absaugbohrung (18).

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   7o Lagerbehälter nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpressung des Stufenkolbens (10) an seinen Ventilsitz (14) durch eine vorzugsweise im Hohlraum desselben angeordnete Feder (29) unterstützt wird.

   8. Lagerbehälter nach Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Membrane (25) des Hilfsventils eine vorzugsweise in der Kammer (17) desselben angeordnete Druckfeder (28) wirkt.

   9. Lagerbehälter nach Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel (24) des Hilfsventils in der verlängerten Achse des Stufenkolbens (10) angeordnet ist.

   10. Lagerbehälter nach Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Stufenkolben (10) in einem Zylinder (13) gleitet, welcher an der Außenwand der Kammer (17) des Hilfsventils abgedichtet befestigt ist.

   11. Entnahmebehälter nach Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die sowohl der Entnahme als auch der Einlagerung von Flüssigkeit dienende Leitung (5) und vorzugsweise auch die Entlüftungsleitung (4) aus dem Domdeckel (3) des unteren Domes (2) des Behälters (1) herausgeführt ist.

   12, Lagerbehälter nach Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Ventilanordnung in einem gemeinsamen Gehäuse (16) untergebracht ist, welches vorzugsweise hinter dem Domdeckel (3) des unteren Domes (2) des Behälters (1) montiert ist.