DE2256371A1

DE2256371A1 - Vorrichtung an einem mediumtank

Info

Publication number: DE2256371A1
Application number: DE19722256371
Authority: DE
Inventors: Carsten Dahl
Original assignee: Patents and Development AS
Current assignee: Patents and Development AS
Priority date: 1971-11-29
Filing date: 1972-11-17
Publication date: 1973-06-14
Also published as: GB1386314A; NO127557B

Description

Dipi. Ing. R. Mortens

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υ Vorrichtung an einem Mediumtank. .,

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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung an einem Mediumtank, insbesondere für sogenannte Schweröle, der mit einem Wärmeaustauscher ausgestattet ist, der in dem Tank hineinragt und der mit einer ventilgesteuerten Auslassvorrichtung in Verbindung steht.

Die vorliegende Erfindung betrifft hauptsächlish stationäre Lagertanks für Schweröle und ähnliche. Erzeugnisse mit hoher Viskosität in gekühltem Zustand, z.B. normalen Aussentemperatüren. Es besteht ein grosser Bedarf an einer einfachen und effektiven Heizeinrichtung für derartige Medien, um die Viskosität absetzen und die Überführungsfähigkeit erhöhen zu können. ,

Bei stationären Tankanlagen war es bisher Üblich, Erhitzung des gesamten Inhalts durch am Boden des Behälters angebrachte Heizkörper vorzunehmen. Durch die Verwendung einer Auslassvorrichtung etwa auf der Höhe des Heizkörpers kann man Tankmedium mit hohem Wärme inhalt auslassen, während höherliegende Teile des Inhalts als eine Folge der verhältnismässig niedrigen Wärmeübertragungsfähigkeit des Tankmediums nur im begrenzten Ausmass erhitzt werden. Eine Erhitzung des gesamten Tankinhalts ist aber sehr unwirtschaftlich und zeitraubend, da die Wärmeabstrahlung und die Wärmeableitung über die Behälterwände und die umgebende Luft erheblich sein können. Ein derartiges Vorgehen ist natürlich besonders unwirtschaftlich wenn nur Teilmengen in grossem Zeitabstand ausgelassen werden sollen,

Durch die Verwendung eines Wärmeaustauschers mit einem Durchströmungsweg für den Tankinhalt in Verbindung mit einer ventilgesteuerten Auslassvorrichtung kann man eine schnellere Erhitzung des Mediums und eine wirtschaftlichere Ausnutzung der zügeführteη Wärmemenge erreichen. Bei Wärmeaustauschern

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mit Durchströmungsweg ist es aber schwierig, eine effektive Wärmeübertragung zu erreichen, so dass das Medium Verhältnismassig schnell von einer niedrigen auf einer hohen Temperatur gebracht wird.

Die vorliegende Erfindung hat zur Aufgabe, eine besonders schnelle Erhitzung des Mediums in einem begrenzten Teil des Tankea durch stufenweises Aufwärmen zu ermöglichen. Man bedient sich dabei eines Vorgehens, wobei das nicht-erhitzte Medium mit vorgewärmtem Medium gemischt wird und wonach eine weitere Erhitzung der Mischung durchgeführt wird, ehe diese durch die Auslassvorrichtung abgegeben wird.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeaustauscher in einem Gehäuse angeordnet ist, das gegenüber dem Tankmedium tennisch isoliert ist, das an dem mit dem angrenzenden Tankmedium in offener Verbindung stehenden Ende eine erste Kammer in der Form einer Einlass- und Mischkammer aufweist und das an dem mit einer ventilgesteuerten Auslassleitung la Verbindung stehenden Ende eine zweite Kammer in der Form einer kombinierten Umlauf- und Auslasskammer

und
aufweist,/dass die erste und die zweite Kammer über mindestens zwei getrennten Strömungswegen verbunden sind, wovon ein Weg aus der ersten Kammer durch den Wärmeaustauscher und eine Pumpe läuft, die einen gezwungenen Durchlauf aus der ersten Kammer Über den Wärmeaustauscher in die zweite Kammer sichert, während der zweite Weg Umlaufweg aus der zweiten Kammer in die erste Kammer zum Mischen von umlaufendem, erhitztem Medium mit Medium, das aus dem Tank in Takt mit dem Auslassen zugeführt wird, bildet.

Die Pumpe kann eine hydraulisch betriebene Umlaufpumpe' oder eine beliebige geeignete Vorrichtung aur Umwälzung des

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Mediums durch die Strömungswege sein, wobei sie am Einlassende oder Auslassende angebracht sein kann. Der Hauptzweck dieser Pumpe ist, eine gezwungene Strömung durch den Umlaufweg aus der ersten in die zweite Kammer zu sichern. Durch Ventilsteuerung des Auslassens durch die Auslassvorrichtung gemäss der Strömungskapazität der Vorrichtung kann man eine Umlaufmenge einstellen, die das Erreichen einer bestimmten Temperatur am Einlassende zum Wärmeaustauscher sichert, damit der Wärmeaustauscher effektiv arbeitet. Der Wärmeaustauscher kann beispielsweise durch Wasserdampf betrieben werden.

Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung hervorgehen. Es zeigt in der Zeichnung:

Fig. 1 einen Ausschnitt eines Tanks mit einer erfindungsgemäss gestalteten Vorrichtung in Vertikalschnitt, während

'Fig. 2 einen Querschnitt in vertikaler Richtung durch die Vorrichtung in Fig. 1 zeigt.

In Pig. 1 ist ein Ausschnitt eines Öltanks mit einer Wand 10 und einem Boden 11 gezeigt.

In geeigneter Höhe über dem Tankboden 11 ist ein doppelwand iges Heizgehäuse 12 mit einer Isolationsschicht 13 zwischen einer ausserenWand 14 und einer inneren Wand 15 angeordnet. Das Gehäuse 12 ruht auf einem Träger 16, der an dem Tankboden 11 befestigt ist. Das Gehäuse 12 ist ausserdem an einer Öffnung 17 in der Tankwand dicht befestigt. An dem Tankboden 11 ist mit gestrichelter Linie eine Schicht 18 aus Sedimente gezeigt. An dem freien Ende des Gehäuses 12 ist eine nach unten gerichtete Öffnung 19 angeordnet, die eine Verbindung zwischen dem Gehäuseinneren und dem umgebenden Tankraum erstellt. Die Öffnung 19 ist mit einem Sieb 20 gedeckt. Die Verbindung

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zwischen dem Gehäuse 12 und der Ta niewand 10 wird mit einem Gehäuseflansch 21 unter Zwischenschaltung eines Dichtungsorgane s mit Schraubenbolzen 23 erreicht. Das Gehäuse 12 ist mit einer lösbaren Abdeckplatte 24 versehen/ die mit Schraubenbolzen 25 zum Gehäuse 12 befestigt ist. Die Abdeckplatte trägt ein Auslassrohr 26 zur Verbindung an einer Auslassleitung 27. Das Auslassrohr ist mit einem Ventil 28 versehen. Ferner ist die Abdeckplatte 24 mit einem Einlasstutzen 29 für Wasserdampf aus einer Leitung 30 und einem Auslasstutzen 31 für Eondenz zu einer Leitung 32, sowie mit Stutzen 33 und 34,versehen, die mit einer Einlassleitung 35 bzw. einer Auslassleitung 36 für hydraulisches Medium verbunden sind. Die Stutzen 29, 31» 33 und 34 können durch Muttern zur Abdeckplatte befestigt sein.

Die Stutzen 29 und 31 sind mit einem Verteilerkasten 38 in einem Wärmeaustauscher 39 im Gehäuse 12 steif verbunden. Aus dem Verteilerkasten 38 führen eine Reihe parallele Zweigrohre 40 an einer im anderen Ende des Gehäuses 12 angeordnete Sammelkasten 41, der über einer Rückführleitung 42 (Fig. 2) mit dem Stutzen 31 verbunden ist. Wie Fig. 2 zeigt, ist der Wärmeaustauscher 39 zentral in der Höhenrichtung im Gehäuse angeordnet, wobei er durch Schienen 43 verschiebbar aufgenommen wird. An der Oberseite und der Unterseite des Wärmeaustauschers werden jeweils Strömungswege 44 bzw. 45 abgegrenzt, die zwischen entgegenstehenden Enden des Gehäuses 12 Verbindung schaffen. An den Enden des Gehäuses ist eine erste Kammer 46, die eine kombinierte Einlass- und Mischkammer bildet bzw. eine zweite Kammer 47, die eine kombinierte Umlauf- und Auslasskammer bildet, angeordnet. Die erste Kammer 46 steht in Verbindung mit dom Medium nusserhalb des Gehäuses 12 durch die Öffnung 19, während die zwei ie Karmnor durch daa Ventil 20 mit der Auslass-

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leitung 27 in Verbindung steht.

Im Wärmeaustauscher ist ein getrennter Strömungsweg 43 zwischen der ersten und der zweiten Kammer auf der Innenseite eines Susseren Mantels 49 im Wärmeaustauscher abgegrenzt. Der Strömungsweg 48 verläuft quer zu den Zweigröhren 40 in einer Zick-Zack-Bahn zwischen vertikalen Trennplatten 50 und 51, die abwechselnd an dem oberen und unteren Teil des Mantels 49 befestigt sind und die jeweils eine Durchlassöffnung52 freilässt. Die Einlassöffnung 53 und die Auslassöffnung zum Wärmeaustauscher sind im unteren Teil desselben angeordnet. Am Einlassende ist ein Pumpengehäuse 55 mit einem von einem hydraulischen Motor 57 getriebenen Pumpenflüge1 56 befestigt. Das Pumpengehäuse 55 hat eine Einlassöffnung aus der Kammer 46, die koaxial zur Längsachse des Gehäuses 12 angeordnet ist. -

Die Anschlusstutzen 33, 34 sind über einem Einlassrohr 58 bzw. einem Auslassrohr 59 mit dem hydraulischen Motor 57 verbunden. Die Anordnung der Rohre 58 und 59 an dem Wärmeaustauscher 38 geht aus Fig. 2 hervor.

In dem gezeigten Ausführungsbeispiel war die Länge des Gehäuses 12 etwa 600 cm, der Diameter etwa 80 cm mit einem totalen Olvolumen von etwa 2 m , während die Pumpe eine Kapazität von etwa 200 mvStunde hatte. Der Wärmeaustauscher

ρ hatte eine Grosse der Wärmeübertragungsfläche von etwa 50 m .

In einem Beispiel, wo die Oltemperatur auf OC lag und das mit 80⁰G ausgelassen würde, war eine vollständige Erhitzung im Laufe 7-8 Minuten möglich. Danach konnte bia etwa 40 πγ/ Stunde kontinuierlich ausgelassen werden, Die era te Erhitzung wurde stufenweise durchgeführt, indem man erst daο Lm Wärmeaustauscher aufgenommene 01 3 Minuten lang erhitzte, wonach

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die Pumpe in Betrieb gesetzt wurde. Nach weiteren 4-5 Minuten war die Temperatur ausreichend erhöht, damit der Auslass des Ols aus dem Gehäuse 12 durch die Leitung 27 anfangen konnte. Während des Auslassens durch die Kammer 47 und die Auslassleitung 27 wurde eine entsprechende Menge unerhitztes Öl aus dem Tank durch die Öffnung 19 in die Kammer 46 nachgefüllt. Im gezeigten Beispiel wurde 4/5 der erhitzten Ölmenge aus der Kammer 47 zurück zur Kammer 46 durch die Strömungswege 44 und 45 geführt, während nur 1/5 durch die Leitung 27 ausgelassen wurde und eine entsprechende Menge unerhitztes Öl durch die Öffnung 19 zugeführt wurde.

Bereits vor dem Pumpeneinlass hatte deshalb die Mischung aus erhitztem und unerhitztem Ol eine verhältnismässig hohe Temperatur erreicht, und die Mischung konnte deshalb entsprechend leicht von der Pumpe gefördert werden. Bei der gezeigten Einrichtung mit der Pumpe vor dem Wärmeaustauscher wird ein zusätzliches Mischen der beiden Öl-Bestandteile erreicht. Durch die Anordning der Pumpe an dem entgegengesetzten Ende des Wärmeaustauschers wird das Öl durch den Austauscher gesaugt. Das Mischen der beiden Ol-Bestandteile kann jedoch auch in diesem Pail ausreichend geschehen. In dem gezeigten Beispiel streicht also der erhitzte Ölstrom aus dem Strömungsweg 45 unmittelbar die Öffnung 19 vorbei. Man erreicht somit ein Mischen bereits am Einlass zur Mischkammer 46. Durch das erhitzte 01 aus dem Strömungsweg 44 wird ein weiteren Mischen erreicht, indem dieser Ölatrom mit der teilweise erhitzten OlmLaohung gomiacht wird. Dadurch entsteht ein wirksamen stufenweioes Mischen Ol-Bestandtoile verachiedoner Temperatur bereits vor der Pumpe.

Im gezeigten Ausfuhrungsbeispiel kann a is Wärme trogor

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Wasserdampf verwendet werden und der Dampfzufuhr kann nach Wunsch reguliert werden. Es kann auch andere Wärmeträger verwendet werden, beispielsweise ein Gas oder eine Flüssigkeit.

Durch die Verwendung eines Wärmeaustauschers und einer Umwälzpumpe in einer Einheit kann eine besonders konzentrierte und wirksame Erhitzung erreicht werden, indem man durch die von der Pumpe bewirkte hohe Umwälzgeschwindigkeit durch den Wärmeaustauscher eine vörhältnismässig hohe Wfirmeübergangszahl erreichen kann. Dieses bewirkt wiederum, dass man keine grossen Hitzflächen braucht, um die erwünschte Wärmeübertragung zu erreichen,und dass ein Herabsetzen der dem Wärmeaustauscher zugeführten Dampfmenge ermöglicht wird. Es kann auch eine Einsparung des Wärmeaustauschervolumens erreicht werden, damit das Wärmeaustauschergehäuse eine grössere Volumkapazität erhält.

Durch das Erhitzen und die starke Umwälzbewegung im Gehäuse 12 kann sich Luft oder Gas darin einschliessen. Um die Heizwirkung optimal auszunutzen, ist eine Entlüftung des Gehäuses 12 zu empfehlen. Zu diesem Zweck sind im oberen Teil des Gehäuses einige enge Luftströmungsöffnungen versehen, die dem Gehäuse inneren mit dem umschliessenden Medium verbinden. Die öffnungen können einen Diameter von 5 bis 10 mm haben, und sie können beispielsweise an einem Ende deα Gehäuses an den Kammern- 47 angebracht sein, wo gegenüber den übrigen, Teilen des Gehäuses ein Überdruck herrscht.

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Claims

Patentansprüche.

1. J Vorrichtung an einem Mediumtank, insbesondere Schwerölink, der mit einem Wärmeaustauscher ausgestattet ist, der

im Mediumtank hineinragt und der mit einer ventilgesteuerten Auslassvorrichtung in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeaustauscher (39) in einem Gehäuse (12) angeordnet ist, das gegenüber dem Tankmedium termiscn isoliert ist, das an dem mit dem angrenzenden Tankmedium in offener Verbindung stehenden Ende (19) eine erste Kammer (46) in der Form einer

aufweist

Einlass- und Mischkammer/und das an dem mit einer ventilgesteuerten Auslassleitung (27) in Verbindung stehenden Ende eine zweite Kammer (47) in der Form einer kombinierten Umlauf- und Auslasskammer aufweist, und dass die erste und die zweite Kammer Über mindestens zwei getrennten Strömungswegen (44, 45, 48) verbunden sind, wovon ein Weg (48) aus der ersten Kammer (46) durch den Wärmeaustauscher (39) und eine Pumpe (55, 56) läuft, die einen gezwungenen Durchlauf aus der ersten Kammer (46) über den Wärmeaustauscher in die zweite Kammer sichert, während der zweite Weg (44, 45) Umlaufweg aus der zweiten Kammer in die erste Kammer zum Mischen von umlaufendem, erhitzten Medium mit Medium, das aus dem Tank in Takt mit dem Auslassen zugeführt wird, bildet.

2. Vorrichtung gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Umlaufweg (44, 45) mindestens einen Zweigweg (44) an dem oberen Teil des Gehäuses (12) und mindestens einen Zweigweg (45) am Boden des Gehäuses, worin die Einlassöffnung (19) des Gehäuses einmündet, aufweist.

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3, Vorrichtung gemäss Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (12) eine durch eine Öffnung in der Tankwand ausziebare Einheit bildet, die mit einem dichtenden Plansch (21-22) an der Tankwand befestigt ist.

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