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Mehrstufige Dampfkondensiervorrichtung Die mehrstufige Dampfkondensiervorrichtung
gemäss der Erfindung bezieht sich auf Kondensatoren zum Auskondensieren der Kohlenwasserstoffe
aus den aus Treibstoffbehältern austretenden Dämpfen, um Treibstoff zu sparen und
die Abgabe von Kohlenwasserstoffen an die Aussenluft zu verhindern.
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Zu den bekannten Dampfrückgewinnungsvorrichtungen gehören die in
der USA-Patentschrift 3 266 262 beschriebenen mehrstufigen Tiefühler. Dampfrückgewinnungsanlagen
dieser Art sind nicht praktisch, wenn sie den strengen Anforderungen vieler, in
bestimmten Ländern herrschender Vorschriften genügen müssen, weil die Kühlung der
Treibstoffdämpfe auf so tiefe Temperaturen, dass nahezv alle Kohlenwasserstoffe
aus ihnen auskondensiert werden, bevor die Dämpfe an die Aussenluft abgegeben werden,
so hohe Energie erfordert, dass solche Anlagen für den praktischen Betrieb zu kostspielig
sind. Es sind auch Dampfrückgewinnungsanlagen bekannt, die mit Kondensatoren und
Kühischlangen arbeiten. Eine Anlage dieser Art ist in der USA-Patentschrif-s 3 369
371 beschrieben. Datnpfrückgewinnvu1gsanlagen dieser Art leiden an dem Nachteil,
dass sie keine bauliche Einheit aufweisen, recht umständlich sind und so viel Raum
einnehmen, dass sie sich in Tankstellen, in denen nur beschränkter Raum zur Verfügung
steht, kaum einbauen lassen.
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Die mehrstufige Dampfkondensiervorrichtung gemäss der Erfindung kennzeichnet#sich
durch ein einheltliches Gehäuse mit einer Hoch- und einer Niederdruckkondensierkammer,
die mit einer Hoch- bzw. einer Niederdruckentnebelungskammer in Verbindung stehen.
Unter den Entnebelungskammern befinden sich Flüssigkeitssaininelkammern. In den
Kondensierkammern sind Kondensierrohre und in den Entnebelungskammern Entnebler
angeordnet, und die Anordnung ist so getroffen, dass Treibstoffdämpfe durch die
Niederdruckkondensierkammer, wo die Kondensation beginnt, in die Niederdruckentnebelungskammer
geleitet werden können, wo die Flüssigkeit von den Dämpfen getrennt und in der Niederdruck-Flüssigkeitssammelkammer
gesammelt wird.
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Die aus der Niederdruckentnebelungskammer austretenden Dämpfe können
dann verdichtet und durch die Hochdruckkondensierkammer in die Hochdruckentnebelungskammer
geleitet werden, wobei weitere Flüssigkeit von den Dämpfen getrennt und in der Hochdruck-Flüssigkeitssammelkammer
gesammelt wird.
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Die mehrstufige Dampfkondensiervorrichtung gemäss der Erfindung ist
verhältnismässig gedrungen, so dass sie sich leicht an Orten einbauen lässt, wo
nur wenig Platz zur Verfügung steht.
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In der mehrstufigen Dampfkondensiervorrichtung gemäss der Erfindung
entspannt sich der Dampf in den Kondensierkammern, und diese Kammern stehen im Wärmeaustausch
miteinander, so dass sie sich gegenseitig kühlen.
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Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug
genommen.
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Die mehrstufige Dampfkondensiervorrichtung gemäss der Brfindung weist
ein Gehäuse 7 auf, in dem Nieder- und Hochdruckkondensierkaminern untergebracht
sind, in denen senkrecht verlaufende, parallele Nieder- und Hochdruckkondensierrohre
5 bzw. 6 angeordnet sind. Die unteren Enden der Nieder- und Hochdruckkondensierrohre
5 und 6 sind mit zugehörigen Entnebelungskammern verbunden, in denen sich Entnebler
19 bzw, 20 befinden, die die Aufgabe haben, die lüssigltçitströpfchen aus den Dämpfen
zwecks Sammlung in den den#unteren Teil der betreffenden
Entnebelungskammern
bildenden Flüs sigkeitssammelkammern. 35' bzw. 36' auszuscheiden. Die Treibstoffdämpfe
werden in die Niederdruckkondensierrohre an deren oberen Enden eingeleitet. Beim
Hindurchströmen der Dämpfe durch diese Rohre beginnt die Eondensation, und die Dämpfe
strömen dann durch den Entnebler 19, wo die kondensierte Flüssigkeit von den Dämpfen
getrennt und in der Niederdruck-Flüssigkeitssammelkammer 35t aufgefangen wird. Der
abgetrennte Dampf wird dann verdichtet und in die oberen Enden der Hochdruckkondensierrohre
6 eingeleitet, durch die er abwärts strömt, wobei sich weitere Flüssigkeit kondensiert.
Dieser Dampf strömt dann durch den Hochdruckentnebler 20, wo ihm weiteres reibstoffkondensat
entzogen wird, das sich in der Hochdruck-Flüssigkeitssammelkammer 36' sammelt.
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Das Gehäuse 7 weist einen Niederdruckkondensierkammereinlass 1 auf,
der mit einem Verdichter 1' verbunden sein kann, dem die aus einem Treibstoffbehälter
T ausgetrlebenen Dämpfe zugeführt werden.-Der Einlass 1 bildet einen Teil eines
Einlasskopfes 2 mit einer mittleren Trennwand 3, die den Niederdruckeinlass 1 von
einem Hochdruckeinlass 4 trennt.
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Der Einlasskopf 2 ist auf dem oberen Ende des Gehäuses 7 mit Schraubenbolzen
8 befestigt, die durch Befestigungsflansehe des Kopfes und des Gehäuses 7 hindurchgeführt
sind. Zwischen die Flansche ist ein Dichtungsring 9 eingelegt. Das Gehäuse 7 bildet
eine gühlmittelkammer, die die Nieder- und die Hochdruckkondensierrohre 5 und 6
umgibt und an ihrem unteren Ende einen Kühimitteleinlass i0 sovie an ihrem oberen
Ende einen Kühlmittelauslass 11 aufweist. Zwischen dem Kühlmitteleinlass und dem
Kühlmittelauslass ist das Gehäuse 7 mit einer radial nach aussen vorspringenden-Windung
versehen, die einen Dehnungsbalg 12 bildet.
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Am unteren Ende des Gehäuses 7 sind radial vorspringende Befestigungsflansche
vorgesehen, die durch Schraubejibolzen 13 an entsprechenden Befestigungsflanschen
am oberen Ende des Entneblergehäuses 14 befestigt sind, wobei ein Dichtungsring
15 zwischen die Flansche eingelegt ist.
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Durch das Entnebelungsgehäuse 14 läuft eine mittlere Trennwand 16,
die das Gehäuse in eine Nieder- und eine Hochdruckentnebelungskammer aufteilt. In
diesen Kammern sind die Entnebler 19 bzw. 20 untergebracht. Abwärts gerichtete Umlenkorgane
17 und 18 bilden zusammen mit der Trennwand 16 die Einlässe zu den betreffenden
Entnebelungskammern und gleichzeitig Dampfleitungen, die die Dämpfe an ihrem unteren
Ende zur Umkehr in ihrer Strömungsrichtung zwingen. Die Entnebler 19 und 20 bestehen
aus je einer Stahlwolleschicht zwischen je einem oberen und einem unteren Sieb.
In ihnen treten die winzigen Nebeltröpfchen in den Dämpfen zu grösseren Tropfen
zusammen, die sich dann in den Flüssigkeitssammelkammern 35' und 36' sammeln. Senkrecht
über den Entneblern 19 und 20 befinden sich die schwingenden Blattfedern 19A bzw.
20A, die mit der natIfrlichen Frequenz der in den Dämpfen suspendierten Treibstofftröpfchen
schwingen und dadurch die Tröpfchen selbst zum Schwingen und zum Zusammentreten
zu grösseren Tropfen bringen, die nach unten in die Flüssigkeitssammelkammern 35'
bzw.
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36' fallen.
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Die Nieder- und Hochdruckentnebelungskammern sind mit den Auslässen
21 bzw. 22 für die von der Flüssigkeit getrennten Dämpfe versehen.
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Zum Steuern der Strömung zu den Auslässen 33 bzw. 34 der Plüssigkeitssammelkammern
35' bzw. 36' dienen die Schwimmerventile 23 bzw. 24. Die Schwimmerventile 23 und
24 haben lIebelarme 25 bzw. 26, die mit Hilfe von Zapfen 27 bzw. 28 schwenkbar in
den Schiebern 29 bzw. 30 gelagert sind. Die Stellschrauben 45 und 46 beaufschlagen
die den Schwimmern 23 bzw. 24 abgewandten Enden der Hebelarme 25 bzw. 26. Die Schieber
29 und 30 sitzen unabhangig voneinander auf den Ventilsitzen 31 bzw. 32 und steuern
den Ausfluss aus-den betreffenden Auslässen 33 bzw. 34. Die Schwlmmerkugeln 23 und
24 sind von den Siebkäfigen 35 bzw. 36 umgeben, die die Schwimmerkugeln gegen Beschädigung
durch Peststoffe schützen, die sich in den Kammern 35' und 36' ansammeln.
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Die Schwimmerventile 23 und 24 befinden sich in den Ventilgehäusen
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bzw. 38, die an dem Entneblergehäuse 14 mit Schraubenbolzen 39 und 40 befestigt
sind. Zwischen das Entneblergehäuse 14 und die Schraubenbolzen 39 und 40 sind Dichtungsringe
41 bzw. 42 eingelegt, um das Auslaufen von Flüssigkeit zu verhindern.
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Im Boden der Flüssigkeitssammelkammern 35' und 36' sind Reinigungsstöpsel
43 bzw. 44 angebracht, damit der sich in den Kammern ansammelnde Rückstand abgezogen
werden kann. Ein Verdichter 21' ist mit seinem Einlass an den Auslass 21 der Niederdruckentnebelungskammer
und mit seinem Auslass an den Einlass 4 der Hochdruckkondensierkammer angeschlossen.
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Beim Betrieb der Vorrichtung ist der Einlass des Verdichters 1' der
ersten Stufe mit dem oberen Teil eines Treibstoffbehälters T verbunden, aus dem
er die Dämpfe abzieht, die beim Füllen des Behälters daraus verdrängt werden, oder
die bei warmem Wetter durch zusätzliche Verdampfung entstehen.
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Die Steuerung des Verdichters 1' kann durch einen Druckfühler erfolgen,
der auf einen bestimmten Druck im Treibstoffbehälter T eingestellt ist und in Tätigkeit
tritt, sobald dieser Druck erreicht ist. Der Verdichter 1' verdichtet die Treibstoffdämpfe
auf einen Ueberdruck von etwa 4,76 kg/cm2 und erhöht deren Temperatur auf 121o C.
Die Dämpfe werden dann in die Niederdruckkondensierrohre 5 entspannt, wo sie sich
ausdehnen und auf ungefähr 160 C abkühlen, wobei die Eondensation beginnt. Kondensat
kondensiert sich aus den durch die Rohre abwärts strömenden Dämpfen an den Rohrwandungen
aus und fliesst zusammen mit den Dämpfen abwärts in die Niederdruckentnebelungskammer
und sammelt sich in der Niederdruck-Plüssigkeitssammelkammer 35', bis der Flüssigkeitsspiegel
in der letzteren so hoch steigt, dass das Schwimmerventil 23 aufsteigt und den Schieber
29 von dem Ventilsitz 31 abhebt, so dass die Flüssigkeit aus dem Auslass 33 ausströmen
und in den reibstoffbehälter T zurückkehren kann.
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Die in die Entnebelungskammer abwärts strömenden Dämpfe kehren ihre
Strömungsrichtung am unteren Ende des Umlenkorgans 17 nach oben hin um und ziehen
durch den Entnebler 19,
auf dessen grosser- Oberfläche eine weitere
Kondensation erfolgt. Die im Entnebler 19 auskondensierte Flüssigkeit fliesst ebenfalls
nach unten in die Flüssigkeitssammelkammer 35'. Ferner werden die Dämpfe, wenn sie
den Entnebler 19 durchsetzt haben, mit den Schwingungen der schwingenden Blattfedern
19A beaufschlagt, wodurch die in den Dämpfen noch enthaltenen winzigen Tröpfchen
zu grösseren.Tropfen zusammentreten, die unter der Wirkung der Schwerkraft ebenfalls
abwärts in die Plüssigkeitssammelkammer 35' fliessen.
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Die durch den Auslass 21 der Niederdruckentnebelungskammer ausströmenden
Dämpfe werden zum Einlass des Verdichters 21' der zweiten Stufe geleitet, wo sie
auf einen Überdruck von etwa 29 kg/cm² verdichtet und dadurch auf 177° C erhitzt
werden. Der aus dem Verdichter 21' ausströmende verdichtete Dampf wird zu den oberen
Enden der Hochdruckkondensierrohre 6 gefördert, wo er sich entspannt und auf etwa
160 C abkühlt.
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Das hierbei entstehende Kondensat scheidet sich auf der Oberfläche
dieser Rohre ab und fliesst nach unten in die Hochdruck-Flüssigkeitssammelkammer
36#. Von besonderer Bedeutung ist es, dass die Kondensierrohre 5 und 6 miteinander
im Wärmeaustausch stehen, so dass die Kühlwirkung der sich entspannenden Dämpfe
ausgenutzt wird, um die Dämpfe in den Rohren auf einer verhältnismässig niedrigen
Temperatur zu halten. Die restlichen Dämpfe ziehen abwärts in die Hochdruckentnebelungskammer
und kehren ihre Strömungsrichtung am unteren Ende des Umlenkorgans 18 ut, wodurch
ihnen weitere Flüssigkeitsmengen durch Zentrifugalkraft entzogen werden. Dann strömen
die Dämpfe aufwärts durch den Entnebler 20, wo sich weiteres Kondensat auf der Oberfläche
der Stahlwolle abscheidet. Nach dem Durchströmen des Entneblers 20 werden die Dämpfe
mit den Schwingungen der schwingenden Blattfedern 20A beaulschlagt, wodurch die
noch in ihnen enthaltenen allerkleinsten Tröpfchen sich zu grossen Tropfen zusammenballen,
die nach unten in die Flüssigkeitssammelkammer 36' fliessen. Wenn der Flüssigkeitsspiegel
in der Sammelkammer 36' hoch genug steigt, öffnet sich das Schwimmerventil, und
Flüssigkeit fliesst nach aussen durch
den Ventilsitz 32 und den
Auslass 34, von wo sie in den Treibstoffbehälter T zurückkehrt.
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Aus der obigen Beschreibung ergibt sich, dass die mehrstufige Dampfkondensiervorrichtung
gemäss der Erfindung eine verhältnismässig gedrungene Yorflchtung zum wirksamen
und gründlichen Kondensieren der aus einem Treibstoffbehälter austretenden Dämpfe
ist, die nur unschädliche, Dämpfe an die Aussenluft gelangen lässt. Durch den gedrungenen
Bau und die nahe gegenseitige Anordnung der einzelnen Kammern wird verhindert, dass
die von einer Kammer in die andere geförderten Dämpfe sich zu stark erwärmen, und
ermöglicht, dass die Dämpfe verhältnismässig kalt bleiben und die Kohlenwasserstoffe
praktisch vollständig aus ihnen auskondensiert werden.