DE2301012A1

DE2301012A1 - Verfahren und vorrichtung zum entleeren von fluessigkeitsbehaeltern

Info

Publication number: DE2301012A1
Application number: DE2301012A
Authority: DE
Inventors: Lars-Olof Liberg
Original assignee: JOENKOEPINGS MEK WERKSTADS
Current assignee: JOENKOEPINGS MEK WERKSTADS
Priority date: 1972-01-12
Filing date: 1973-01-10
Publication date: 1973-07-19
Also published as: US3895885A; SE366702B; NL7300424A; JPS4880466A; GB1412215A; IT976778B; ES410515A1; FR2168111A1

Description

PATENTANWÄLTE

. DR. IUR. DIPU-INa. *· ^ ^ ■» —

VOLKER BUSSE DIETRICH BUSSE

45 O8NABROCK , den 9. Januar 1973

MOSERSTRASSE 2O/S4. L/Ka

Jönköpings Mekaniska Werkstads AB
KyrkoKatan 9. 551 01 Jgnkgping 1. Schweden

Verfahren und Vorrichtung zum Entleeren von Flüssigkeitsbehältern,

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entleeren von öltransporttanks od. dgl. Behältern für öl oder andere Flüssigkeiten mittels einer Zentrifugalpumpe, deren Saugleitung mit dem Behälter durch einen Abscheidebehälter od. dgl. verbunden ist, der zur Abscheidung von der Flüssigkeit in den Abscheidebehälter folgendem Gas (Luft) und/oder Dampf vorgesehen ist, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Bislang wurden für die Entleerung von z.B. Tankern im Anfangsstadium des Pumpvorgangs große Hauptpumpen (Zentrifugalpumpen) verwendet, die den gesamten Entleerungsprozeß bis zum Endstauium durchführten, wenn nur noch eine geringe fllmenge übrig war, woraufhin das endgültige Entleeren (das sog. Ab-

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zieh-Pumpen) mittels besonderer Pumpen fortgesetzt wurde, die ihr Saugvermögen nicht verlieren, wenn Gas und Dampf in die Pumpe zusammen mit öl eingesaugt werden und aus diesem Grunde zu pumpen aufhören, wie es bei Zentrifugalpumpen der Fall ist. Diese sog. Abzieh-Pumpen haben eine geringe Kapazität j die eine verhältnismäßig lange Entleerungszeit mit sich bringt.

In dem Maße, wie sich die Ausmaße der Tanker vergrößerten, erhöhte sich auch entsprechend die Zeit für das Abzieh-Pumpen und überschritt allmählich tragbare Werte.

Aus diesem Grunde sind verschiedene Systeme entwickelt worden, die ein Abzieh-Pumpen mittels der großen Hauptpumpen, im allgemeinen Zentrifugälpumpen, ermöglichen sollen. Mindestens einem Teil dieser Systeme ist die Tatsache gemeinsam, daß sie einen Abscheidebehälter aufweisen, der ein Flüssigkeitsreservoir für die ölförderpumpe darstellt und in dem Gas (Luft) und/oder Dampf (im folgenden der Einf aehheitihalber kurz als "Gas" bezeichnet) von dem öl, das in die Saugleitung der Pumpe strömt, getrennt wird. Bei dem fraglichen System wird die ölmenge, die von der Pumpe pro Zeiteinheit gefördert wird, während des Abzieh-Pumpens in Abhängigkeit von dem Flüssigkeitsspiegel im Abscheidebehälter herabgesetzt. Um dies zu ermöglichen, sind jedoch u.a. eine Vakuumpumpe zur Aufrechterhaltung eines Vakuums bzw. Unterdrucks im Abscheidebehälter und zum Abziehen von Gas, das in diesem abgeschieden wird, und eine umfangreiche Steuer- und Kontrollein-

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richtung sowohl für die Zentrifugalpumpe als auch für die Vakuumpumpe erforderlich.

Der Erfindung liegt nun im wesentlichen die Aufgabe zugrunde, das Abzieh-Pumpen und die dazu erforderliche Einrichtung zu vereinfachen. Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Gas (Luft) und/oder der Dampf im Abscheidebehälter in Form von Blaser in die Flüssigkeit auf der Saugseite der Zentrifugalpumpe eingemischt und in .der Flüssigkeit verteilt zusammen mit dieser von der Zentrifugalpumpe abgefördert wird. Die Vorrichtung nach der Erfindung ist durch eine Einrichtung .zur Rückleitung von Flüssigkeit aus der Druckleitung der Pumpe zu einer in geeigneter Weise im Abscheidebehälter angeordneten Vorrichtung zum Mischen von in diesem vorhandenem Gas (Luft) und/oder Dampf in einer mehr oder weniger fein verteilten Form in die rückgeleitete Flüssigkeit und eine Einrichtung zum Einführen des Gas/Flüssigkeit-Gemisches in den Pumpeneinlaß gekennzeichnet,

Der Grundgedanke, auf dem die Erfindung basiert, besteht darin, das Gas, das in die Saugleitung der Pumpe eingedrungen ist, in der Weise fein zu verteilen, daß das Gas/Flüssigkeits-Gemisch pumpfähig wird. Indem auf diese Weise das Gas durch die Pumpe gefördert wird, fällt der von der Pumpe erzeugte Druck aufgrund der Abnahme in der Dichte des Pumpmediums wegen des in dieses eingeführten Gases. Der Druckabfall hat zur Folge, daß die Menge des gepumpten Strömungsmediums kleiner wird. Ferner kann ein

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Teil des Gases im Pumprad ausgeschieden werden und dort einen · Teil des Strömungsraums blockieren, was ebenfalls zu einer Verringerung des Mediumsstroms führt. Dieser Abfall im Strom des Strömungsmediums hat seinerseits zur Folge, daß das Eintreten von Gas in die Saugleitung verringert wird. Auf diese Weise wird das in die Saugleitung eindringende Gas zur Regelung der gepumpten Flüssigkeitsmengen verwendet, so daß ein Ausgleich zwischen dem Eintreten von Gas in die Saugleitung und dem Luftpumpvermögen der Pumpe erreicht wird.

Um ein "Abfallen" der Pumpe aufgrund einer Gasabscheidung im Pumprad, z.B. bei einem geringen Flüssigkeitsstrom in der Saugleitung der Pumpe (vor dem Abscheidebehälter) zu verhindern, wird ein Teil der Pumpflüssigkeit von der Druckleitung der Pumpe zum Abscheidebehälter gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung rückgeleitet. Die Energie der rückgeleiteten Flüssigkeit wird dazu benutzt, die im Abscheidebehälter abgeschiedene Luft fein in der Pumpflüssigkeit zu verteilen. Vorzugsweise steuert der Flüssigkeitsspiegel im Abscheidebehälter die mit der Flüssigkeit gemischte Gasmenge und entsprechend auch das Strömungsvolumen durch die Pumpe.

Aufgrund dieses Systems wird eine Regulierung nur im Bedarfsfall erreicht, d.h. wenn sich im Abscheidebehälter Gas befindet. Für das Abziehen von Gas sind demnach keine besonderen Luft- bzw. Vakuumpumpen wie in bekannten Systemen erforderlich, da das Gas nach der Erfindung der Pumpflüssigkeit durch die Zentrifugalpumpe folgt.

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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachstehenden Beschreibung zweier schematisch

in der Zeichnung dargestellter bevorzugter Ausführungsbeispiele. In der Zeichnung zeigen:

Pig. 1 in vereinfachter Weise die Hauptteile eines Pumpensystems nach der Erfindung in Seitenansicht und

Fig. 2 in dergleichen Weise eine Abänderung des Systems nach Pig. I.

In der Zeichnung bezeichnet 1 eine Saugleitung, die von einem Öltransporttank (nicht dargestellt) oder von einem anderen beliebigen Behälter kommt, und 2 einen Abscheidebehälter, der in seinem unteren Bereich mit dem Einlaßstutzen *l einer ölpumpe 3 (Zentrifugalpumpe) verbunden ist. Aus Sicherheitsgründen, insbesondere um zu gewährleisten, daß die Pumpe immer Flüssigkeit erhält, ist der Einlaß der Saugleitung 1 in den Abscheidebehältei» 2 gemäß Fig. 1 in dessen oberem Bereich angeordnet. In der alternativen Ausführungsform nach Fig. 2, in der gleiche Bezugszeichen zur Bezeichnung gleicher oder ähnlicher Teile verwendet worden sind, ist der Abscheidebehälter mittels einer senkrechten Zwischenwand 5 in einen Einlaßbereich 2a und einen Ausläßbereich 2b unterteilt, die nur oberhalb der Oberkante der Zwischenwand 5 miteinander in Verbindung stehen. Die ölpumpe 3 besitzt eine Druckleitung 6, die in herkömmlicher Weise mit einem HückschlncventiL 7 versehen ist. Von der Unterseite oJrujf»

'· P ^f) s : ^!l / M B -1

zweckmäßigerweise im wesentlichen waagerechten Bereichs der Druckleitung, die vorzugsweise verhältnismäßig hoch über der Pumpe 3 angeordnet ist, wo Gas und öl Zeit hatten, sich zu trennen, ist eine Umkehr- bzw. Rücklaufleitung 8 von der Druckleitung 6 abgezweigt. Die Rücklaufleitung mündet in eine Gaseinführ- bzw. zumischeinrichtung, die zweckmäßig im Abscheidebehälter 2 bzw. in dessen Auslaßbereich 2a angeordnet und vorzugsweise als Strahlpumpe bzw. Ejektor ausgebildet ist. Diese Gaszumischeinrichtung, die als Ganzes mit 9 bezeichnet ist, mündet in den oder nahe dem Auslaß des Abscheidebehälters bzw. in den Einlaßstutzen ¹I der Pumpe. Die Rücklauf leitung 8 ist mit einem Regel- bzw. Absperrventil IO versehen, das durch einen Plüssigkeitsniveauschalter 11 automatisch oder auf andere geeignete Weise in Abhängigkeit vom Flüssigkeitsniveau im Abscheide behälter betätigt wird.

Zur Gaszumischeinrichtung führt ferner ein im wesentlichen senkrechtes Gasrohr 12, das im Abscheidebehälter angeordnet ist und kleine öffnungen bzw. Düsen 13 besitzt, die in der Rohrwandung vorgesehen sind und geeignete Abmessungen und gegenseitige Abstände aufweisen. Aufgrund der Geschwindigkeit des rückgeführten Mediums in der Gaszumischeinrichtung 9 reißt die Flüssigkeit Gas in feinverteilter Form, d.h. in Form kleinerer oder größerer Blasen, aus dem Abscheidebehälter 2 in die Pumpe 3 mit. Die rückgeführte Fluss Lgkoit hat eino größere Geschwindigkeit air· die nicht rückgf.-filhrte Plfliir. u;ke Ltr, im EinUißstutzen Ί der Pumpe.

Die Einrichtung ist im größtmöglichen Maß so ausgelegt, daß das Gas/Flüssigkeits-Gemisch so gleichmäßig kleinblasig wird, daß da Gemisch pumpfähig wird. Erforderlichenfalls kann das zur Pumpe 3 rückgeführte Gas/Plüssigkeits-Gemisch direkt auf den Einlaß des Pumprads gerichtet werden, um dort evtl. Anhäufungen von Gas niederzuschlagen. Stattdessen oder zusätzlich kann das Gemisch in den Einlaß der Pumpe derart eingeführt werden,-daß dort eine geeignete Vorrotation erzeugt wird. Außderdem kann das Gasrohr 12 mit einem verschiebbaren und/oder, drehbaren Schieber od. dgl. versehen sein, der so angeordnet ist, daß er durch Verschiebung oder Verdrehung eine gewünschte Anzahl von Öffnungen abdeckt. Durch diese Anordnung wird der Vorteil erreicht, daß die Gesamtquerschnittsfläche der unbedeckten Öffnungen an das Luftpumpvermögen der Pumpe unter den jeweiligen Betriebsbedingungen angepaßt werden kann.

Das Plüssigkeitsniveau im Abscheideb-ehälter regelt die Gasmenge zum Rohr 12, indem das Gas nur durch diejenigen Öffnungen im Rohr 12, die über der Plüssigkeitsoberflache liegen, in die Gaszumischeinrichtung 9 gelangen kann.

Bei einem niedrigen Flüssigkeitsspiegel ist eine große Zahl von Öffnungen unbedeckt, so daß eine große Gasmenge mit dem Pump- . medium gemischt wird. Hierdurch erhält man eine starke Verringerung des Strömungsvolumens der Zentrifugalpumpe aufgrund des Einflusses der Gasmenge auf die Förderhöhe der Pumpe, wobei die Pumpe zugleich viel Gas abfördert. Durch eine hohe Zumischuni

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von Gas zum Pumpemedium wird in vergleichbar starkem Ausmaß das Strömungsvolumen in der Saugleitung zum Abscheidebehälter verringert und dadurch auch die in den Behälter 2 gelangende Gasmenge herabgesetzt. Wenn der Flüssigkeitsspiegel hoch ist, sind die obigen Bedingungen im umgekehrten Verhältnis gegeben. Auf diese Weise arbeitet das System selbstregelnd, so daß es stets die höchctmögliche Pumpkapazität aufrechterhält.

Wenn der öl- bzw. Flüssigkeitsbehälter 2 leer ist oder wenn aus einem anderen Grund ein Flüssigkeitsdurchsatz in der Saugleitung 1 nicht mehr stattfindet, erhält die Zentrifugalpumpe 3 noch Flüssigkeit durch die in der Leitung 8 rückgeführte Flüssigkeit. Aufgrund der Rückführung wird dem Pumprad ein Flüssigkeitsstrom zugeführt, wie er erforderlich ist, um die Pumpe an einem "Abfallen" zu hindern, wodurch im System das eigentliche Pumpen bzw. "Abziehen" (Stripping) aufrechterhalten werden kann, wenn der Saugleitung erneut Flüssigkeit zugeführt wird. Eine derartige intermittierende Strömung kann beispielsweise auftreten, wenn aus einem Tank mit einer langen Saugleitung an Bord eines Tankschiffes bzw. -fahrzeuge gepumpt wird. Die Rücklaufleitung 8 ist zweckmäßigerweise so bemessen und der Flüssigkeitsstrom durch diese so geregelt, daß sie von Null (vor dem "Abzieh'^-Pumpen bei mit Flüssigkeit gefülltem Abscheidebehälter) bis zu der Menge Rücklaufflüssigkeit führen kann, die für die Funktion bei dem vorgesehenen Betriebsfall .(bei leerem ültranspcrttank)erforderlich ist.

3 o y f; 3 /1; f·«'.«ι

Die durch die Erfindung erreichten Vorteile liegen vor allem darin, daß das Pumpensystem einfacher wird und eine geringere Anzahl von Bestandteilen und beweglichen Einzelteilen aufweist. Aus diesem Grunde wird es billiger in der Anschaffung, Montage, Inbetriebnahme, im Betrieb, in der Wartung und im Unterhalt. Die Steuer- und Regeleinrichtung ist weniger umfangreich und die automatischen Regeleinrichtungen sind einfacher, wodurch das System betriebssicherer wird. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß eine Explosionsgefahr durch die Vermeidung von Spezial-Vakuumpumpen für die Gasabführung ausgeschaltet ist.

Die oben beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen, sind, wie bereits erwähnt, lediglich als Ausführungsbeispiele anzusehen und können auf verschiedene Weise in ihren Einzelheiten abgeändert werden, ohne den Rahmen der Erfindung gemäß den folgenden Ansprüchen zu verlassen. Insbesondere kann das System für andere Zwecke als das Pumpen von öl, z.B. von Tankschiffen, verwendet werden. Ferner kann der Flüssigkeitsniveausehalter 11 beispielsweise durch eine Regeleinrichtung ersetzt werden, mittels welcher die Anteile von Gas und Flüssigkeit im der Pumpe zugeführten Gas/Flüssigkeits-Gemisch in direkter Abhängigkeit von den Anteilen von Gas und Flüssigkeit im Abscheidebehälter geregelt werden.

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Claims

- 10 Ansprüche:

1.1 Verfahren zum Entleeren von Öltransporttanks od. dgl. Be-

ältern für öl oder andere Flüssigkeiten mittels einer Zentrifugal pumpe, deren Saugleitung mit dem Behälter durch einen Abscheidebehälter od. dgl. verbunden ist, der zur Abscheidung von der Flüssigkeit in den Abscheidebehälter folgendem Gas "(Luft) und/oder Dampf vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas (Luft) und/oder der Dampf im Abscheidebehälter in Form von Blasen in die Flüssigkeit auf. der Saugseite der Zentrifugalpumpe eingemischt und in der Flüssigkeit verteilt zusammen mit dieser von der Zentrifugalpumpe abgefördert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas (Luft) und/oder der Dampf fein verteilt und in die Zentrifugalpumpe auf deren Saugseite mit Hilfe von Flüssigkeit eingeführt wird, die von der Druckleitung der Pumpe rückgeleitet und durch den Abscheidebehälter geführt wird, wo sie Gas (Luft) und/od Dampf mitnimmt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die rückgeleitete Flüssigkeit mit dem Gas (Luft) und/oder dem Dampf unmittelbar vor dem Pumpeneinlaß gemischt wird.

H. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Pumpe rückgeleitete Flüssigkeitsmenge in direkter Abhängigkeit vom Plüssigkeitsnxveau im Abscheidebehälter

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geregelt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis H, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas/Flüssigkeits-Gemisch der Pumpe in einem derartigen Verhältnis abgeführt wird, daß der Flüssigkeitsstrom durch die Pumpe in Bezug auf das Flüssigkeitsniveau im Abscheidebehälter geregelt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anteile von Gas (Luft) und/oder Dampf einerseits und Flüssigkeit andererseits in dem der Pumpe zugeführten Gas/Flüssigkeits-Gemisch in direkter Abhängigkeit vom Flüssigkeitsniveau im Abscheidebehälter geregelt werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil des Gemisches rückgeführter Flüssigkeit einerseits und Gas (Luft) und/oder Dampf andererseits in die Pumpe direkt auf den Radeinlaß gerichtet eingeführt wird, um dort evtl. Anhäufungen von Gas (Luft) und/oder Dampf niederzuschlagen.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil des Gemisches rückgeleiteter Flüssigkeit einerseits und Gas (Luft) und/oder Dampf andererseits in den Pumpeneinlaß derart eingeführt wird, daß in diesem eine Vorrotation des Gemisches erzeugt wird.

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Π8 8

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 2bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die rückgeleitete Flüssigkeit einer Stelle in der Druckleitung der Pumpe oder in der Pumpe, an der die Flüssigkeit von Gas (Luft) und/oder Dampf getrennt worden ist, entnommen wird.

10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, mit einem öltra'nsporttank od. dgl. Flüssigkeitstank und einer zum Entleeren des Tanks vorgesehenen Zentrifugalpumpe, deren Saugleitung mit dem Tank durch einen Abscheidebehälter verbunden ist, der für die Abscheidung von Gas (Luft) und/oder Dampf aus der Flüssigkeit auf deren Weg von dem Flüssigkeitstank zur Pumpe vorgesehen ist, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Rückleitung von Flüssigkeit aus der Druckleitung der Pumpe zu einer in geeigneter Weise im Abscheidebehälter angeordneten Vorrichtung zum Mischen von in diesem vorhandenem Gas (Luft) und/oder Dampf in einer mehr oder weniger •fein verteilten Form in die rüokgeleitete Flüssigkeit und eine Einrichtung zum Einführen des Gas/Flüssigkeits-Gemisches in den Pumpeneinlaß.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas/Flüssigkeits-Gemisch der Pumpe in einem derartigen Verhältnis zuführbar ist, daß der Flüssigkeitsstrom durch die Pumpe in Bezug auf das Flüssigkeitsniveau im Abscheidebehälter regelbar ist.

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12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Einführen von Gas (Luft) und/od Dampf in die rückgeleitete Flüssigkeit und zum Einführen des Gemisches in den Pumpeneinlaß einen Ejektor od. dgl. aufweist.

13· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Einführen von Gas (Luft) und/oder Dampf in die rückgeleitete Flüssigkeit ein im Abscheidebehälter vorgesehenes im wesentlichen senkrechtes Rohr aufweist, das eine etwas kürzere senkrechte Ausdehnung als der Abscheidebehälter und mehrere Perforationslöcher aufweist, die eine kleine Querschnittsfläche besitzen und in der Rohrwandung über und unter einander zweckmäßigerweise mit gleichen gegenseitigen Abständen angeordnet sind, und daß das untere Ende des senkrechten Rohres mit der Druckleitung der Pumpe durch eine Rückführung verbunden ist.

IM. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13> gekennzeichnet durch eine Rücklaufleitung mit einem Regel- bzw. Absperr ventil, welches durch ein dem Abscheidebehälter zugeordnetes Niveaumeßgerät derart regelbar ist, daß das Ventil die Rücklaufleitung bei unter ein festgesetztes Niveau fallendem Plüssigkeits spiegel im Abscheidebehälter öffnet.

15· Vorrichtung nach Anspruch 13 oder IM, dadurch gekennzeichnet, daß das senkrechte Rohr mit einem einstellbaren Schie-

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ber od. dgl. versehen ist, mit dem wahlweise ein regelbarer Teil der Querschnittsfläche der Perforationslöcher des Rohrs abdeckbar ist.

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