DE19811674A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Obenentladung von Flüssigkeitsbehältern - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Obenentladung von Flüssigkeitsbehältern, insbesondere von Eisenbahnkesselwagen, Straßentanklastfahrzeugen und Schiffen, mittels spezieller Rohrleitungssysteme. DOLLAR A Dazu wird die zu transportierende Flüssigkeit mittels einer Förderpumpe teilweise im Kreislauf geführt, diese Flüssigkeit durchseitig nach Verlassen der Förderpumpe in einen Flüssigkeitsstrahlapparat gedrückt, wobei der Flüssigkeitsstrahlapparat die zu fördernde Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsbehälter saugt und die aus dem Flüssigkeitsbehälter angesaugte Flüssigkeit sich mit der Förderflüssigkeit vermischt, bis die Trennung in den für den Lagerbehälter und den für den Kreislauf bestimmten Teil erfolgt. DOLLAR A Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens und der Vorrichtung gegenüber Kreiselpumpen bestehen in der Erreichung einer Förderhöhe, die über der bei Kreiselpumpensaugleitungen möglichen liegt, in der Verwendung einer normalansaugenden (nicht selbstansaugenden) Pumpe, vorzugsweise Kreiselpumpel, in der Vermeidung jeglicher Explosionsgefährdung durch elektrische Antriebe in der Entladungszone und in der hohen Zuverlässigkeit des Flüssigkeitsstrahlapparates wegen Fehlens jeglicher beweglicher Teile.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Obenentladung von Flüssigkeitsbehältern, insbesondere von Eisenbahnkesselwagen, Straßentank­ lastfahrzeugen und Schiffen, mittels spezieller Rohrleitungssysteme.

Das Entladen von Flüssigkeiten aus mobilen Behältnissen, wie Eisenbahnkessel­ wagen und Straßentanklastfahrzeugen und Schiffen mittels spezieller Rohrleitungs­ systeme, wie Gelenkarmrohrleitungssystemen, Teleskoprohren und Schläuchen, ist allgemein bekannt.

Die Obenentladung kann durch sogenanntes Andrücken oder durch Pumpen­ förderung erfolgen.

Das Andrücken erfolgt durch Druckbeaufschlagung des gefüllten Behälters, d. h. die Flüssigkeit wird mit Gas aus dem Behälter gedrückt.

Dabei sind aber die Nachteile der Entladung bei Überdruck zu beachten, nämlich ein höheres Betriebsrisiko, hohe Investitionskosten durch die Einstufung als Druckgefäß und die Gefährdung der Umwelt durch Leckagen in den Leitungssystemen insbesondere bei den Kupplungen.

Bei der Pumpenförderung wird die Flüssigkeit aus dem Behälter gesaugt, d. h. in dem Entladerohrsystem wird ein Unterdruck geschaffen, wodurch die Flüssigkeit durch den Atmosphärendruck gefördert wird.

Die Saughöhe ist durch die Differenz von Atmosphärendruck und Dampfdruck der angesaugten Flüssigkeit sowie durch deren Dichte bestimmt. Bei wasserähnlichen Flüssigkeiten und Umgebungstemperaturen erreicht man unter Berücksichtigung der Strömungsverluste in der Rohrleitung eine maximale Saughöhe von 6 bis 8 m.

Das erforderliche Vakuum kann durch Evakuierungseinrichtungen oder den Einsatz selbstansaugender Kreiselpumpen geschaffen werden. Da deren Konstruktion relativ teuer ist, versucht man, durch geeignete Hilfsvorrichtungen normale nicht selbstan­ saugende Kreiselpumpen einzusetzen.

Die Entleerung von Behältern mit Strahlpumpen beschreiben DE 36 28 413 und DE 37 22 063, wobei als Treibmittelpumpen Spezialpumpen (Rotationspumpen bzw. selbstansaugende Verdrängungspumpen) eingesetzt werden.

Aus der DE 36 21 693 A1 ist eine Ansaugeinrichtung für normalansaugende Kreisel­ pumpen bekannt, die ein Ansaugrohr hat, das in einen Blasenabscheider mündet. Das Ansaugrohr weist mindestens einen Gasansaugquerschnitt auf, der mit dem Gasraum des Blasenabscheiders in Verbindung steht. Der Ansaugquerschnitt sichert das Einströmen der Gasblasen in feinverteilter Form in das Ansaugrohr, wodurch kein wesentlicher Wirkungsgradabfall in der Kreiselpumpe entsteht. Der Vorteil dieser Lösung besteht im definierten Gasblasenanteil in der Förderflüssigkeit, der 3% nicht überschreitet. Damit wird der Grenzwert für einen starken Wirkungsgradabfall nicht überschritten.

Bei dieser Lösung kann allerdings der prinzipielle Nachteil des möglichen Abreißens des Saugstromes bei großen erforderlichen Förderhöhen auf der Saugseite nicht beseitigt werden. Die Gefahr des Abreißens der Flüssigkeitssäule vergrößert sich mit steigenden Dampfdrücken z. B. bei erhöhten Temperaturen im Sommer bzw. bei erhöhter Dichte bzw. Viskosität. Bei dieser Konstruktion wird auch nicht beachtet, daß eine Restentleerung des Kesselwagens nicht möglich ist, da beim Sinken der Flüssigkeitssäule unter eine vorgegebene Ebene die Pumpe abgeschaltet wird. Ein noch kritischerer Fall liegt vor, wenn bei betriebsbedingtem Unterbrechen des Entladevorganges, z. B. durch Stromausfall des Motors der Pumpe, der Ent­ gasungsprozeß des Blasenabscheiders nicht beendet und somit der erforderliche Flüssigkeitsstand im Blasenabscheider nicht erreicht und eine erneute Inbetrieb­ nahme wegen zu geringer Flüssigkeitsmenge im Blasenabscheider nicht möglich ist. Ein Nachteil der Lösung besteht auch darin, daß für den Fall ausgasender Flüssigkeiten, wie hochkonzentrierte Salpetersäure bzw. Lufteinsaugen in die Saugleitung infolge von Undichtigkeiten insbesondere in den Drehgelenken, ein Abreißen der Flüssigkeitssäule in der Saugleitung möglich ist. Ein weiterer Nachteil ist, daß im Anfahrstadium längere Zeit (ca. 3 bis 10 Minuten) Gas-Flüssigkeits­ gemische in der Druckleitung gefördert werden müssen, was den Wirkungsgrad der Entladung vermindert, und daß die Gasblasen auf dem langen Weg zum Tank sich mit dem Fördermedium sättigen, was zu einer vergrößerten Abgasreinigungsanlage führen kann.

Ziel der Erfindung ist es, Obenentladung von Flüssigkeiten aus Flüssigkeitsbehältern, nämlich Eisenbahnkesselwagen, Straßentanklastfahrzeugen und Schiffen, unter Ver­ meidung dieser Nachteile zu entwickeln.

Erfindungsgemäß gelingt das durch ein Verfahren zur Entladung von Flüssigkeits­ behältern, bei dem Flüssigkeit vom zu entladenden Behälter oben durch zwischen­ geschaltete Rohrleitungen und einen Zwischenbehälter zum Lagerbehälter fließt und der Antrieb mittels Flüssigkeitsstrahlapparat und einer Förderpumpe erfolgt.

Dazu wird die zu transportierende Flüssigkeit mittels einer Förderpumpe teilweise im Kreislauf geführt, diese Flüssigkeit druckseitig nach Verlassen der Förderpumpe in einen Flüssigkeitsstrahlapparat gedrückt, wobei der Flüssigkeitsstrahlapparat die zu fördernde Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsbehälter saugt und die aus dem Behälter angesaugte Flüssigkeit sich mit der Treibflüssigkeit vermischt, bis die Trennung in den für den Lagerbehälter und den für den Kreislauf bestimmten Teil erfolgt.

Das Treibmittel das vorteilhaft identisch mit der zu entladenden Flüssigkeit ist bzw. sich zu dieser neutral verhält, erzeugt in dem Flüssigkeitsstrahlapparat mittels einer Düse einen Impuls durch den die zu entladende Flüssigkeit in den Flüssigkeits­ strahlapparat angesaugt wird und sich mit dieser vermischt. Im Zwischenbehälter erfolgt die Trennung in den im Kreislauf zu führenden Teil und in den in den Lagerbehälter zu fördernden Teil.

Eine vorzugsweise Ausgestaltung des Verfahrens besteht darin, daß der Flüssig­ keitsstrahlapparat mit dem zu entladenen Flüssigkeitsbehälter fest verbunden ist.

Bei einer anderen Variante ist der Flüssigkeitsstrahlapparat an der Entlade­ vorrichtung (Rohrleitungen, Gelenkarme, Schläuche) angeschlossen oder in diese integriert.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Entladung von Flüssigkeitsbehältern die aus einem Flüssigkeitsbehälter, einem Lagerbehälter, zwischengeschalteter Rohrlei­ tungen und/oder Gelenkarmen und/oder Schläuchen und einer Pumpe zur Förderung der Flüssigkeiten besteht, ist so konstruiert, daß die Förderpumpe in die die Flüssig­ keiten transportierenden Rohrleitungen eingebaut ist, ein Flüssigkeitsstrahlapparat saugseitig den Rohrleitungen vorgeschaltet oder in diese eingebaut ist und die Druckseite der Förderpumpe in den Flüssigkeitsstrahlapparat führt, während die Saugseite mit den Rohrleitungen verbunden ist, in denen die Flüssigkeit vom Flüssigkeitsbehälter zum Lagerbehälter strömt, wobei eine zusätzliche Gaspendel­ leitung zwischen Flüssigkeitsbehälter und Lagerbehälter geschaltet sein kann.

Bei einer vorzugsweisen Ausgestaltung ist die Vorrichtung zur Entladung von Flüssigkeitsbehältern gasseitig mit einem Gaspendelsystem oder einer Abgas­ reinigungseinrichtung verbunden.

Grundsätzlich können mit dem System alle Flüssigkeiten und deren Gemische mit Gasen und Feststoffen gefördert werden, die aus Behältern oben entladen werden. Speziell sind es solche Stoffe, für die eine Obenentladung sinnvoll ist, z. B. aus Umweltschutzgründen, bzw. wenn dies Vorschriften (z. B. Stoffe mit Wassergefähr­ dungsklasse 3 lt. Gefahrgutverordnung) fordern. Insbesondere sind Acrylnitril, Salpetersäure und organische Chloride zu nennen, deren Entladung sonst problematisch ist.

Erfindungsgemäß können alle Arten von Tanks obenentladen werden, bei denen der Flüssigkeitsstrahlapparat in den Behälter eingebaut ist (dies ist auf Grund seiner geringen Maße, die kaum über die Außenmaße der Entladeleitung selbst hinausgehen, vielfach möglich), an die Entladevorrichtung angehängt in den zu entladenden Behälter hineingelassen werden kann oder oben an einem beliebigen anderen Ort von außen anschließbar ist oder in die Entladevorrichtung an- oder eingebaut werden kann, z. B. in das Gelenkarmsystem oder in die Rohrleitungen.

Als Treibmittelpumpen kommen übliche normalansaugende Kreiselpumpen in Frage, da die Saugleitungslänge immer geringer ist als bei anderen Systemen. Dies gilt speziell bei den Varianten, wo sich der Strahlapparat im zu entladenden Behälter befindet und über große Entladezeiten geflutet ist, wobei die Saugarbeit sehr gering ist. Auf der Druckseite erreicht der Strahlapparat in der Regel bis zu 1,5 und 2 bar Überdruck, was für die risikofreie Förderung völlig ausreichend ist. Die Treibmittel­ pumpe kann gleichzeitig auch für die Förderung in den Lagerbehälter genutzt werden, wodurch Kosten gespart werden. Andererseits kann bei gesonderter Treibmittelpumpe die bislang installierte Förderpumpe weiter verwendet werden. Die Treibmittelpumpe hat in diesem Fall nur die Treibmittelmenge zu fördern.

Der Flüssigkeitsstrahlapparat zeichnet sich dadurch aus, daß sie keinen elektrischen Antrieb benötigt, d. h. die zur Erzeugung des Treibmittels erforderliche Pumpe kann in großer Entfernung von der Tankwagen-Entladungsstelle installiert werden. Sie muß ein großes Verhältnis von geförderter Flüssigkeit zur Treibflüssigkeit bei einem hohen Wirkungsgrad erreichen und stabil fördern. Das Verhältnis von Förderstrom zu Treibmittelstrom liegt in Abhängigkeit von den Entladebedingungen bei ca. 1 : 1 bis 4 : 1. Insbesondere muß eine stabile Förderung auch beim Abreißen der Strömung auf der Saugseite, d. h. beim Betreiben in Kavitationsnähe bzw. bei ausgasenden Flüssigkeiten im Sommer, gesichert sein. Außerdem soll der Strahlapparat von seiner Materialart beständig gegen das zu fördernde Medium sein, und seine Masse sollte im Falle des An- oder Einbaus an bzw. in Gelenkarmsysteme oder andere Obenentladungsvorrichtungen relativ gering sein.

Die Vorteile des erfinderischen Verfahrens und der Vorrichtung gegenüber Kreiselpumpen bestehen in der Erreichung einer Förderhöhe, die über der bei Kreiselpumpensaugleitungen möglichen liegt, in der Verwendung einer normalan­ saugenden (nicht selbstansaugenden) Pumpe, vorzugsweise Kreiselpumpe, in der Vermeidung jeglicher Explosionsgefährdung durch elektrische Antriebe in der Entladungszone und in der hohen Zuverlässigkeit des Flüssigkeitsstrahlapparates wegen Fehlens jeglicher beweglicher Teile.

Gegenüber der in der DE 36 21 693 beschriebenen Vorrichtung besteht der Vorteil des Ausschlusses jeglichen Abreißens des Förderstromes auch bei der Restentlee­ rung des zu entladenden Behälters sowie des generellen Ausschlusses der Förderung gashaltiger Flüssigkeit in den Lagerbehälter.

Die Obenentladevorrichtung besteht aus der Flüssigkeitsstrahlapparat, dem Rohr­ leitungssystem, einem Zwischenbehälter und der Förderpumpe sowie den Regelungseinrichtungen, wie sie in Fig. 1 dargestellt wird. Darin bedeuten:

Bezugszeichenliste

1

Flüssigkeitsbehälter

2

Entladevorrichtung

3

Lagerbehälter

4

Flüssigkeitsstrahlapparat

5

Vorlagebehälter

6

Förderpumpe.

7

Motor

8

Förderleitung

9

Treibstrahlleitung

10

Ventil

11

Ventil

12

Entlüftungsventil

13

Mediendichtemeßeinrichtung

14

Gaspendelsystem

In Fig. 1 sind dargestellt ein zu entladender Flüssigkeitsbehälter (1), eine Entladevor­ richtung (2) und ein Lagerbehälter (3). Im Flüssigkeitsbehälter (1) ist ein Flüssigkeits­ strahlapparat (4), der an der Entladevorrichtung (2) befestigt ist, in die zu entladende Flüssigkeit eingelassen. An die Entladevorrichtung schließt sich ein Vorlagebehälter (5) an, der am unteren Ende mit einer Kreiselpumpe (6) verbunden ist. Die Kreiselpumpe wird von einem Motor (7) angetrieben. Die Druckleitung teilt sich in die Förderleitung (8), die in den Lagerbehälter (3) fördert, und in die Treibstrahlleitung (9), die in den Flüssigkeitsstrahlapparat (4) fördert.

Die Obenentladung gestaltet sich wie folgt:

Die Entladevorrichtung (2) wird mit dem Flüssigkeitsstrahlapparat (4), an dem die Treibstrahlleitung (9) befestigt ist, an den Tankwagenöffnungen befestigt. Im Vorlagebehälter befindet sich auf dem Niveau 1 Flüssigkeit, die vom vorangegan­ genen Entladevorgang stammt oder durch den Anschluß (10) aufgefüllt wurde. Der Entladevorgang beginnt mit dem in der Treibstrahlleitung (9) geöffneten Ventil (10) und in der Förderleitung (8) geschlossenen Stellung des Ventils (11) mit dem Einschalten des Motors (7) der Förderpumpe. Damit wird die im Vorlagebehälter (5) befindliche Flüssigkeit angesaugt und über die Treibstrahlleitung (9) in den Flüssig­ keitsstrahlapparat (4) gefördert. Der Treibstrahl tritt über die Treibdüse in den Flüssigkeitsstrahlapparat (4) ein und saugt die sich im Flüssigkeitsbehälter (1) befindliche Flüssigkeit an und befördert diese zusammen mit dem Treibstrahl in die Entladevorrichtung (2) und von dort in den Vorlagebehälter (5). Die verdrängte Luft aus der Entladevorrichtung (2) gelangt über den Vorlagebehälter (5) und das Entlüftungsventil (12) in das Gaspendelsystem (14).

Sobald der Flüssigkeitsstand im Vorlagebehälter (5) einen bestimmten Wert überschritten hat, beginnt sich das Ventil (11) zu öffnen und die Fördermenge, die der aus dem Flüssigkeitsbehälter abgesaugten Flüssigkeitsmenge entspricht, gelangt über die Förderleitung (8) in den Lagerbehälter (3). Der Vorlagebehälter (5) ist so gestaltet daß ein Einsaugen von Gasblasen verhindert wird bzw. ein Maß nicht überschreitet, das den Fördervorgang in der Förderpumpe (6) beeinträchtigen würde.

Ein entscheidender Punkt ist die sog. Restentleerung des Flüssigkeitsbehälters, d. h. das Ende des Entladevorganges. Während die Lösung nach DE 36 21 693 einen Zustand des Lufteinsaugens am Ende des Entladevorganges unbedingt vermeiden muß, da sonst ein Trockenlaufen der Kreiselpumpe nicht verhindert werden kann und ein neuer Entladevorgang nur nach Auffüllen des Blasenabscheiders möglich ist, wird in der vorgeschlagenen Lösung beim Absinken des Niveaus im Vorlagebehälter (5) das Ventil (11) geschlossen und die Förderpumpe (6) fördert die Restmenge über die Treibstrahlleitung (9) im Kreislauf. Zum Abschalten der Förderpumpe (6) wird ein Signal aus der Mediendichtemeßeinrichtung (13) bei Entstehen einer Zweiphasen­ strömung benutzt. Somit bleibt die für den folgenden Entladevorgang notwendige Flüssigkeitsmenge im Vorlagebehälter (5).

Fig. 2 zeigt 3 Möglichkeiten für den Einbauort des Flüssigkeitsstrahlapparates. Er kann am oder über dem zu entladenden Flüssigkeitsbehälter (2.1), im Flüssigkeits­ behälter (2.2), im Gelenkarmsystem (2.3) oder im Bereich des Vorlagebehälters sein. In der Fig. 2 bedeuten wie in der Fig. 1:

Bezugszeichenliste

1

Flüssigkeitsbehälter

2

Entladevorrichtung

3

Lagerbehälter

4

Flüssigkeitsstrahlapparat

5

Vorlagebehälter

6

Förderpumpe

14

Gaspendelsystem

Claims (5)

1. Verfahren zur Entladung von Flüssigkeitsbehältern, bei dem die Flüssigkeit vom Flüssigkeitsbehälter durch zwischengeschaltete Förderleitungen zum Lagerbehälter fließt und der Antrieb mittels eines in das Rohrleitungssystem eingebauten Flüssigkeitsstrahlapparates und einer Förderpumpe erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die zu transportierende Flüssigkeit mittels einer Förderpumpe (6), vorzugsweise Kreiselpumpe, teilweise im Kreislauf geführt wird, diese Flüssigkeit druckseitig nach Verlassen der Förderpumpe in einen Flüssigkeitsstrahlapparat (4) gedrückt wird, der Flüssigkeitsstrahlapparat die zu fördernde Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsbehälter (1) saugt, wobei die angesaugte Flüssigkeit sich mit der Treibflüssigkeit vermischt, bis die Trennung in den für den Lagerbehälter (3) und den für den Kreislauf bestimmten Teil erfolgt.

2. Verfahren zur Entladung von Flüssigkeitsbehältern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitsstrahlapparat mit dem zu entladenden Flüssigkeitsbehälter fest verbunden ist.

3. Verfahren zur Entladung von Flüssigkeitsbehältern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsstrahlapparat an der Entladevorrichtung (Rohrleitung, Gelenkarm, Schlauch) angeschlossen oder in diese integriert ist.

4. Vorrichtung zur Entladung von Flüssigkeitsbehältern, bestehend aus einem Flüssigkeitsbehälter, einem Lagerbehälter, zwischengeschalteter Rohrleitungen und/oder Gelenkarmen und oder Schläuchen und einer Pumpe zur Förderung der Flüssigkeiten, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderpumpe (6) in die die Flüssigkeiten transportierenden Rohrleitungen eingebaut ist, ein Flüssigkeits­ strahlapparat (4) saugseitig den Rohrleitungen vorgeschaltet oder in diese eingebaut ist und die Druckseite der Förderpumpe in den Flüssigkeitsstrahl­ apparat führt, während die Saugseite mit den Rohrleitungen verbunden ist, in denen die Flüssigkeit vom Flüssigkeitsbehälter (1) zum Lagerbehälter (3) strömt, wobei eine zusätzliche Gaspendelleitung (14) zwischen Flüssigkeitsbehälter und Lagerbehälter geschaltet sein kann.

5. Vorrichtung zur Entladung von Flüssigkeitsbehältern nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß diese gasseitig mit einem Gaspendelsystem oder einer Abgasreinigungseinrichtung verbunden ist.