DE1951405C3 - Einrichtung zum Erwärmen einer Flüssigkeit in einem Tank an Bord eines Schiffes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Erwär- '·> men einer Flüssigkeit in einem Tank an Bord eines Schiffes unter Anwendung einer durch einen Strömungskanal mit einem Wärmetauscher verbundenen Pumpe.

Derartige Systeme werden bei der Entladung von ^r> Flüssigkeiten aus Tanks benötigt, die bei Umgebungstemperatur nicht oder nur schwer pumpbar sind.

Aus der US-PS 24 65 771 ist eine derartige Einrichtung zum Erwärmen einer Flüssigkeit in einem Tank an Bord eines Schiffes bekannt. Hierbei kommt eine durch ^l() einen Strömungskanal mit einem Wärmetauscher verbundene Pumpe zur Anwendung. Es handelt sich aber nicht um eine separate Einheit und eine separate Wärmetauschereinheit, die, beispielsweise wenn sie nicht benötigt werden, oder zu Reinigungs-, Wartungs- ^v> und Reparaturzwecken aus dem Tank herausnehmbar sind.

Aus der DE-AS 12 43 044 ist ein in einem Lagerraum von Transportschiffen angeordneter Wärmeaustauscher bekannt, der aus dem Lagerraum entfernbar ist. Es ^r>° handelt sich dabei aber nicht um eine separate Pumpeinheit und eine separate Wärmetauschereinheit, die aus dem Tank herausnehmbar sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs genannten Art so zu verbessern, die bei gleichmäßiger Erwärmung der Tankflüssigkeit durch konzentrierte Erwärmung und Erzeugung einer wirksamen Zirkulation der Tankflüssigkeit einfach aufgebaut, leicht zu kontrollieren und im Bedarfsfall leicht aus dem Tank entfernbar oder auch auswechselbar ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß die Pumpe in Form einer aus dem Tank herausnehmbaren, separaten Einheit vorgesehen ist und daß eine separate Wärmeaustau- "¹^ schereinheit vorgesehen ist, die ebenfalls aus dem Tank herausnehmbar ist, wobei die beiden Einheiten miteinander mittels einer Strömungsverbindung an oiler über dem Deck verbunden sind.

Die Lösung nach der Erfindung hat den Vorteil, daß man sowohl die Pumpeneinheit als auch die Wärineai'slauschereinheit einzeln oder aber natürlich auch gemeinsam, aus dem Tank herausnehmen kann, ohne daß in dem Tank selbst irgendwelche Tätigkeiten verrichtet werden müssen. Man kann auch diese beiden Einheiten wahlweise an unterschiedlichen Stellen des Tanks anbringen, um damit eine den jeweiligen Umständen nach am besten angepaßte Zirkulation des Tankinhalts /u erzielen, und zwar natürlich im Sinne einer möglichst gleichmäßigen und wirksamen Erwärmung des gesamten Tankinhalts. Man kann damit einen optimalen Wirkungsgrad für die Wärmeübertragung zwischen dem System und dem Tankinhalt erzielen. Dieses System schafft außerdem die Grundlage für eine ganze Reihe anderer vorteilhafter Ausbildungen, die nachstehend beschrieben werden sollen.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann die Wärmeaustauschereinheit einen Wärmeaustauscher umfassen, der in einer Hinablührleitung für die Flüssigkeit (diopline) angeordnet ist und am Boden des Tanks mündet.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung tier Erfindung kann die .Strömungsverbindung zwischen den beiden Einheiten ein Ventil enthalten, das die Pumpe wahlweise mit einer Lade- oder Löschleitung oder mii der Wärmeaustauschereinheit zur Zirkulation tier Htissigkcil im Tank verbindet. Das ist dann ein Dreiwegeventil. Dadurch kann man die Pumpe einerseits zur Zirkulation der Flüssigkeit in den Tank selbst benutzen, und eine derartige Zirkulation dient zur Verhinderung von Bodenabsetzimgen von Verunreinigungen der Flüssigkeit im Tank und aber auch zur Zirkulation der Flüssigkeit durch den oder die Wärmeaustauscher hindurch zwecks gleichzeitigen Erwärmens der Flüssigkeit, die sich im Tank befindet. Man kann also durch Umschaltung dieses Dreiwegventils entweder kontinuierlich, für den gesamten Tankinhalt, oder aber auch in demjenigen Maße, wie die Flüssigkeit aus dem Tank abgepumpt werden soll, vornehmen.

Wenn der Sirömungskanal, der die Pumpeneinheit und die Wärnieaustauschereinheit miteinander verbindet, über Deck verläuft, dann kann man besonders einfach und gefahrlos dieses Ventil verstellen und auch die Dichtigkeit dieses Ventils unter den verschiedenen, praktisch auftretenden Betriebsverhältnissen überprüfen.

Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel der Einrichtung nach der Erfindung.

Fig. 2 zeigt in Vertikalschnitt und in größerem Maßstab Einzelheiten einer Komponente der Einrichtung nach Fig. 1.

F i g. 3 zeigt schematisch ein anderes Ausführungsbeispiel für die Anwendung der erfindungsgemäßen Einrichtung.

F i g. 4, 5 und b zeigen verschiedene bevorzugte Einzelheiten der erfindungsgemäßen Einrichtung.

In Fig. 1 ist ein Schiffstank 10 gezeigt, dessen Innenboden 11 im Abstand vom Außenboden 12 des Schiffes verläuft. Die Seitenwände 13, 14 des Tanks 10 grenzen an anstoßende Tankräume 15 und 16, während die übrigen Wände (von denen allein die Wand 17

gezeigt ist) an die Schiffsseite bzw. an einen anstoßenden Tankraum angrenzen können. Jeder Tankraum kann mittels einer separaten Lösch- und Ladeleitung 18, die durch eine Butter worth-Luke 19 oder eine ähnliche Luke an Deck des Schiffes vertikal ί verschoben wird, einzeln behandelt werden. Ein Lukendeckel ist mit 20 bezeichne l Die Lösch- und Ladeleitung 18 umfaßt eine Pumpe 21, die in einem Brunnen 22 im Boden 11 des Tanks 10 stationär angeordnet ist- Diese Pumpe wird von einem noch- i» druckhydraulischen Antriebsmotor angetrieben, der in einer Schutzhülle 23, 24 gegenüber der Tankfüllung abgeschirmt und abgedichtet ist. Die Ablaufleitung 25 der Pumpe läuft außerhalb der Schutzhülle 23, 24 und parallel zu dieser zum Schiffsdeck hinauf. f»

Ober Deck läuft von einem Absperrventil 27 ein Strömungskanal in Form einer Leitungsverbindung, wie mit gestrichelten Linien 26 angedeutet, über ein Dreiwegventil 28 zu einer Anschlußstell·· außerhalb des Schiffes zum Laden bzw. Löschen des Tanks. -'<>

Mit Hilfe des Dreiwegventils 28 sind Pumpe und Druckleitung der Lösch- und Ladeleitung 18 über eine Leitungsverbindung 33 mit einer Wärmeaustauschereinheit 29 zu einem Aggregat zum Erwärmen und Zirkulieren der Flüssigkeit in dem Tank verbunden. -'">

Die Wärmeaustauschereinheit 29 ist durch einen Lukendeckel 30 in einer Luke 31 in dem Schiffsdeck geführt und gehaltert und kann unabhängig von der Lösch- und Ladeleitung in den Schiffstank eingesetzt und aus diesem herausgezogen werden. Die Wärnieaus- J<> tuuschereinheit ist im einzelnen in F i g. 2 gezeigt. An dem oberen Ende der Einheit befindet sich ein Einlaufgehäuse 12. mit dem Ventil 28 über die Leitung und über ToröfFiiungcn 14 in Verbindung mit einem vertikalen Kanal 15 in einem Außenrohr 16, das einen )■> Wärmeaustauscher 17 enthält, in Verbindung steht. Unter dem Wärmeaustauscher ist das Rohr 36 über ein Verbindungsstück J8 mit einem Hinabführrohr 39 (dropline) mit einer Auslaufmündung 40 nahe an dem Boden Il des Tanks verbunden, wie aus F i g. 1 ^4|) hervorgeht.

Der Wärmeaustauscher ist über einen Rohrstutzen 41 in einem Gipfelstück 42 an eine mittlere, verhältnismäßig dicke Hinablaufleitung 43 angeschlossen, die das Heizmedium über eine untere Wendekammer 44 durch *■> eine Reihe (z. B. 30) schmaler Zweigrohre 45, von denen lediglich einige wenige auf der Zeichnung gezeigt sind, zu einer Ablaufkammer 46 hinaufleitet, die mit einem anderen Rohrstutzen 47 in Verbindung steht. Das Heizmedium (vorzugsweise Druckdampf) wird, wie mit dem Pfeil 48 gezeigt, dem Rohrstutzen 41 zugeführt und wird, wie mit dem Pfeil 49 gezeigt, von dem Rohrstutzen 47 in einem nicht näher gezeigten Dampfzirkuliersystem in an sich bekannter Weise abgeleitet. Das Dampfzirkuliersystem kann mit Kontrollmitteln zwecks Nachweisens eventueller Verunreinigung durch Leckage im Wärmeaustauscher ausgerüstet sein. Es wird, wie in F i g. 2 gezeigt, eine Gegenstromzirkulation von Dampf in den Zweigrohren 45 gegenüber dem Flüssigkeitsstrom in der Massage 35 bewirkt.

Wie in Fig. 2 gezeigt, ist das Verbindungsstück 38 teilsphärisch ausgestaltet, und an dem Übergang zwischen der Wendekai'imer 44 und den Rohren 45 ist ein teil-sphärischer MaiHel 46 vorgesehen, der zusammen mit dem Verbindungsstück 38 eine Druckmedium- ^fe5 passage mit verengtem Querschnitt im Verhältnis zu der Passage 35 abgrenzt. Unte^r der Wendekammer 44, kurz vor dem Übergang zu dem Hinabführrohr 39, ist eine Passagenerweiterung vorgesehen, die mit Hilfe von Turbulenzeffekt eine kräftige Vermischung der eventuell unterschiedlich stark erwärmten Flüssigkeitsschichten von dem Kanal 35 schaffen kann, ehe die Flüssigkeit gesammelt zum Tank zurückgeführt wird.

Während des Ladens des Tanks kann man die Flüssigkeitsfüllung des Tanks mit Hilfe des Ventils 28 durch die Leitung 33 am Kanal 35 und das Hinabführrohr 39 zum Beden des Tanks leiten. Während des Ladens kann die Flüssigkeit eventuell durch Hindurchleitung durch den Wärmeaustauscher erwärmen. In den Fällen, in denen die zugeführte Flüssigkeit nicht erwärmt werden soll, kann der Wärmeaustauscher aus dem Kanal 35 durch die Oberseite des Einlaufgehäuses 32 herausgezogen Vi erden, worauf diese Oberseite des Einlaufgehäuses mit einem (nicht dargestellten) Deckel verschlossen werden kann.

In Fig. 3 sind mit gestrichelten Linien der Boden 11 und die Seitenwände 13, 14 des Tanks 10 sowie zwei Schotten 13a und 136, die den Tank 10 nach unten hin in zwei Seitenkammern 10a und 10c aufteilen, sowie eine dazwischenliegende Kammer iOb angedeutet. In diese Kammer 106 ist eine insgesamt mit 51 be/eichni-ie Pumpe mit einem Einlauf 52 direkt über dem Tankboden 11 und mit einem direkt über dem Tankboden 11 und mit einem direkt an einem Wärmeaustauscher 54 auge schlossenen Ablauf 53 abgesenkt. Der Wärmeaustauscher 54 ist über ein Dreiwegventil 55 mit einer eisten Druckleitung 56 verbunden, die über eine Rohrverbindung über Deck mit einer geeigneten Anschlußstelle außerhalb des Schiffes verbunden ist. Das Ventil 55 kann den Ablauf 53 von dem Wärmeaustauscher 54 bzw. die Leitung 56 mit den Hinabführrohren 57, 58 die zum Boden der Kammer 10a und 10c führen, in Verbindung bringen. Es ist, entweder durch einen Überlauf zwischen den Kammern 10a—10c oder durch geeignete, nicht gezeigte Öffnungen zwischen diesen Kammern möglich, eine Zirkulation zwischen den Kammern mit Hilfe des Zirkulationssystems zu schaffen, das in dem geschlossenen Strömungskanal von der Mittelkammer 10i» durch die Pumpe, den Wärmeaustauscher und die Leitungsverbindung zu den Nachbarkammern 10a und 10c hervorgerufen wird.

Die in Fig. 3 gezeigte Einrichtung umfaßt eine zeitweise installierte Anlage. Das Ventil 55 ist direkt unter Deck angebracht und mit einer Anschlußmöglichkeii für die Leitungen 57,58 dicht an der dazugehörigen Zugangsluke an Deck versehen, so daß es verhältnismäßig leicht ist, die Leitungen 57,58 von dem Aggregat aus Pumpe und Wärmeaustauscher zum Herausnehmen des Aggregats nach Bedarf abzukuppeln.

In F i g. 4 ist eine stationäre Anlage mit horizontaler Lage der Drehachse der Pumpe 83 und mit an dem Einlaufende 84 des Aggregats vorgesehener Pumpe gezeigt. Diese Pumpe ist mit Hilfe einer Rohrverbindung 85 über ein Dreiwegventil 86 mit einer Druckleitung 87 mit Verbindung zum Deck und zu einer Rohrverbindung 88, die mit einem Kanal durch einen Zwei-Stufen-Wärmeaustauscher 89, 90 in Verbindung steht, verbunden, deich hinter dem Wärmeaustauscher 89, 90 ist ein weiteres Dreiwegventil 91, das zu einer Druckleitung 92 zum Deck führt, und zu einem ANaufrohr 93, das in den Tank einmündet, vorgesehen.

In F i g. 5 ist ein Aggregat gezeigt, das besonders für eine stationäre Anlage bestimmt ist. Das Aggregat ist mit einer Pumpe 95 ausgerüstet, die zwischen zwei separat beeinflußbaren Wärmeaustauschern 96,97 liegt

und direkt an diese angeschlossen ist, so daß man die Erwärmung von Flüssigkeit je nach Bedarf vor der Pumpe oder hinler der Pumpe bzw. sowohl vor als auch hinter der Pumpe, wenn dies wünschenswert sein sollte, vornehmen kann.

In F i g. 5 ist ine Ausführung für den Wärmeaustauscher gezeigt, bei dem Dampf oder ein anderes geeignetes Wärmeübertragungsmedium durch ein Zufuhrrolir 98 einer Verteilungskammer 99 zugeführt wird und sich auf eine Reihe von parallelen Rohren (von denen lediglich einige wenige auf der Zeichnung gezeigt sind) 100 verteilt, die quer zu dem Durchströmungskanal 101 duivh das Aggregat 96,95,97 laufen. Die Rohre 100 stehen an ihren anderen Enden mit einer Sammclkamiiier !02, die mit einem Ablaufrohr 103 verbunden ist, in Verbindung. In dem gezeigten Beispiel ist das Aggregat dazu bestimmt, ausschließlich eine kombinierte Erwärmung und Zirkulation von Flüssigkeil an dem Tank hervorzurufen, und zwar unabhängig von dem Lösch- ί und Ladearrangement, und aus diesem Grund ist der Pumpenrotor 104 im wesentlichen wie ein Schiffspropeller ausgebildet, während der Antriebsmotor der Pumpe abgeschirmt von einem annähernd tropfenförmigen Schutzgehäuse gleich hinter dem Pumpenrotor

κι aufgenommen ist.

Das Aggregat 96,95,97 ist dazu bestimmt, horizontal angebracht zu werden, kann aber gegebenenfalls ohne wesentliche Abwandlungen auch vertikal angebracht werden und die Aggregate nach F i g. I und J ersetzt

r? bzw. mit ihnen kombiniert werden.

Hierzu 4 IMaIt Zeichnungen

Claims (3)

EV: Sl Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Erwärmen einer Flüssigkeit in einem Tank an Bord eines Schiffes, unter Anwendung einer durch einen Strömungskanal mit einem > Wärmeaustauscher verbundenen Pumpe, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (21) in Form einer aus dem Tank (10) herausnehmbaren separaten Einheit vorgesehen ist und daß eine separate Wärmeaustauschereinheit (29) vorgesehen ι» ist, die ebenfalls aus dem Tank herausnehmbar ist, wobei die beiden Einheiten miteinander mittels einer Strömungs-Verbindung (26, 33) an oder über dem Deck verbunden sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenii- ' > zeichnet, daß die Wärmeaustauschereinheit (29) einen Wärmeaustauscher (57) umfaßt, de·- in einer Hinabführleitung (39) für die Flüssigkeit angeordnet ist und am Boden des Tanks mündet.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch -'<· gekennzeichnet, daß die Strömungs-Verbindung (26, 33) ein Ventil (28) enthalt, das die Pumpe (21) wahlweise mit einer Lade- oder Löschleitung (18) bzw. mit der Wärmeaustauschereinhdt (29) zur Zirkulation der Flüssigkeit im Tank (10) verbindet. ->