DE2304225C2

DE2304225C2 - Mischvorrichtung für einen Flüssigkeitstank mit einem Rührwerk und mit einem mit dem Flüssigkeitsspiegel sich hebenden und senkenden Dach

Info

Publication number: DE2304225C2
Application number: DE2304225A
Authority: DE
Inventors: Harry Richard Doylestown Pa. Harrington
Original assignee: General Signal Corp
Current assignee: SPX Corp
Priority date: 1972-01-31
Filing date: 1973-01-29
Publication date: 1984-11-08
Also published as: GB1397042A; AU469301B2; JPS4887462A; CA962999A; NL7301363A; NL176769B; FR2170005B1; AU5150073A; JPS5611494B2; US3762690A; NL176769C; DE2304225A1; FR2170005A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Mischvorrichtung für einen Flüssigkeitstank mit einem motorgetriebenen Rührwerk und mit einem auf der Flüssigkeit aufliegenden, mit dem Flüssigkeitsspiegel sich hebenden und senkenden Dach.

Eine derartige Mischvorrichtung ist bereits aus der US-PS 32 88 295 bekannt.

Bei solchen der Lagerung von Petroleumerzcugnissen dienenden Flüssigkeitstanks mit relativ großem Fassungsvermögen muß das Lagergut mit Hilfe des Rührwerkes umgewälzt werden, um etwaige Sedimente daran zu hindern, sich am Trankboden abzusetzen; ferner wird hierdurch das Tankinnere sauber und stets benutzungsbereit gehalten.

Wie die US-PS 32 94 372 zeigt, sind diese Rührwerke oder Mischer bisher in aller Regel innerhalb eines in der Seitenwandung nahe dem Tankboden befindlichen Domes angeordnet. Abgesehen davon, daß durch diese öffnung in der Seitenwandung die stark beanspruchte Tankwandung geschwächt wird, kann bei einer solchen Anordnung das auf der Flüssigkeit schwimmende Dach nicht bis unterhalb der Mischeinrichtung durch vollständiges Abführen von Flüssigkeit aus dem Tank abgesenkt werden. Dies bedingt einen verhältnismäßig großen Rückstand bzw. ein nicht nutzbares Taiikvolumcn, was einen beachtlichen ökonomischen Nachteil bedeulei. ganz abgesehen davon, daß das nicht nutzbare Restvolumen von Zeit zu Zeit /weeks Reinigung des Tanks anderweitig abgeführt werden muß.

Rührwerke zum Umwälzen eines Bchältcrinhallcs werden ferner bei sogenannten Faultürmen verwendet, in denen insbesondere aus eingedickten kommunalen Klärschlämmen Faulgas erzeugt wird; vgl. US-PS 32 β8 295. Diese in der Rege! aus Beton bestehenden Faultürme weisen ebenfalls ein heb- und senkbares Dach auf, das mit Hilfe von Hebevorrichtungen in geringem Ausmaß dem jeweiligen Klärschlammvolumen im Faullurm angepaßt werden kann, um bei der Faulgaserzcugung konstante Druckverhältnisse im Faulturm zu ίο erzielen. Zur Intensivierung der Faulgaserzeugung ist dem gesamten Klärschlammvolumen innerhalb des Faulturmes eine möglichst gleichförmige Strömung aufzuprägen, wozu das Rührorgan des Rührwerkes innerhalb eines als Leitkörper dienenden Rohres angeordnet ist, das samt dem Rührwerk mit dem Dach fest verbunden und somit im Ausmaß des Hebens und Senkens des Daches in Abhängigkeit des vorhandenen Klärschlammvolumens stets gleich tief in das Klärschlammvolumcn eingetaucht ist, wobei zur Erzielung der gleichförmigen Strömung die Eintrittsöffnung des Leitkörpers stets einen genügend großen Abstand vom Boden des Faulturmes aufweisen muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den bekannten Flüssigkeitstank mit einem auf der Flüssigkeit schwimmenden Dach hinsichtlich der Anordnung und Ausbildung des Rührwerkes unter Anwendung des an sich bekannten Gedankens, ein Rührwerk mit einem heb- und senkbaren Dach fest zu verbinden, derart weiterzubilden, daß eine maximale Absenkung des Daches möglich und damit das bisher nichtnutzbare Tankvolumen wesentlich verringert wird.

Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung bei einer gattungsgemäßen Einrichtung dadurch gelöst, daß das Rührwerk mit dem Dach dieses teilweise durchdringend y, derart verbunden ist. daß lediglich sein Rührorgan zwecks in wesentlich vertikaler Beschleunigung der Flüssigkeit mit vertikal liegender Drehachse sich in die Flüssigkeit erstreckt, und daß unterhalb des Rührwerkes im Boden des Tanks eine das Rührorgan bei völlig abgesenktem Dach aufnehmende Einsenkung vorgesehen ist.

Vorteilhaft weist das Rührorgan des Rührwerkes in bezug auf die zugewandte Wandung des Daches einen Abstand auf, der etwa dem Radium des Rührorganes 4^r> entspricht.

Vorteilhaftciweise ist eine Gassperre ir/i Bereich der Durchbrechung zwischen dem Dach und der die Drehachse bildenden Welle angeordnet.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Rührwerk eine dem Heben und Senken des Daches folgende Leistungszuführungseinrichtung auf, die mit dem Tank und mit dem Dach gelenkig verbunden ist, und die Leitung für die Zuführung der zum Betrieb des Rührwerkes notwendigen Energie weist ei-55 ncn flexiblen Leitungsabschnitt auf.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung und Anordnung des Rührwerkes kann das Dach eines solchen Tanks im Rahmen der bestimmungsgemäßen Nutzung erstmals bis nahezu auf den Tankboden abgesenkt werwi den, so daß annähernd der gesamte Tankinhalt für die Nutzung zur Verfügung steht. Die Anordnung des Rührorgans senkrecht zum Flüssigkeitsspiegel und nahe der Innen wandung des Daches sichert ein zufriedenstellendes Mischen dcsTankinhaltes.da hierdurch eine vorh¹) zugsweise von der Mitte des Tanks ausgehende vertikale Strömung erzeugt wird, die sich längs der Oberseite und des Bodens des Tanks fortsetzt, so daü eine vollständige Zirkulation des Tankinhallcs hervorgerufen

wird. Ferner können bei einer solchen Ausbildung die Sicherheitserfordernisse leicht eingehalten werden. Auch bereitet die bewegliche Anordnung der erforderlichen Leistungszuführungseinrichtung keine Schwierigkeiten, da diese mit ihrem einen Ende mit dem Tank und mit ihrem anderen Ende mit dem Dach gelenkig verbunden ist, wobei durch die Anordnung eines flexiblen eine Leitungslose bildenden Leitungsabschniltcs die Leistungszuführungseinrichlung den Bewegungen <Jes schwimmenden Daches auch über lange Belricbs/.citen sicher folgen kann.

Schließlich ist die Wartung eines dachmontierten Rührwerkes einfacher als die eines an der Scitenwandung montierten Rührwerkes, da z. B. das gesamte Rührwerk entfernt werden kann, ohne daß der Tankinhalt abgelassen werden muß.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung mehr oder minder schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine teilweise schematische, geschnittene Ansicht des Inneren eines Flüssigkeitslagertanks, der die Mischvorrichtung nach der Erfindung verwendet;

F i g. 2 eine teilweise schematische und teilweise weggeschnittene Ansicht einer Dampfsperre für die Mischerwelle nach F i g. 2;

F i g. 3 und 4 teilweise schematische Teilansichten von bevorzugten Fließmustern der Flüssigkeit im Zusammenhang mit der Vorrichtung nach der Erfindung.

In Fig. 1 ist ein im wesentlichen bekannter Tank 10 gezeigt, wie er zur Lagerung von Petroleumerzeugnissen bevorzugt wird. Er weist ein ebenfalls allgemein bekanntes, schwimmendes Dach 11 auf, das auf dem gelagerten Erzeugnis schwimmt und mit dessen Pcgclstand steigt und fällt. Bis dahin wurde ein Mischen der Flüssigkeit innerhalb des Tanks 10 durch von der Seite her eintretende Mischer durchgeführt, die in der unteren Wand des Tanks 10 montiert waren. Bei der hier beschriebenen Mischvorrichtung hingegen ist in der gezeigten Weise ein Rührwerk 12 auf dem Dach 11 montiert.

Das Rührwerk 12, im folgenden Mischer genannt, besitzt einen Mischermotor 13, der auf einer Platte 14 vorzugsweise in der Mitte des Daches 11 montiert ist. Die Platte 14 bedeckt eine erhebliche Mittelöffnung im Dach 11 und besitzt, wie am besten aus Fig.2 zu entnehmen ist, eine Durchgangsöffnung 15 für die Aufnahme der Antriebswelle 16des Mischers 12.

Eine vorzugsweise flüssigkeitsgefüllte Dampf- bzw. Gassperre 17 umgibt die Welle 16, um eine Dampfdichtung zwischen der Welle 16 und dem Dach 11 an der Durchbrechung 15 zu bilden.

Die Welle 16 erstreckt sich unter dem Dach 11 in die Flüssigkeit innerhalb des Tanks 10 hinein und trägt ein Rührorgan 10, das für eine vertikale Pumpwirkung ausgebildet ist. Bei der bevorzugten Anordnung des Mischers 12 in der Mitte des Daches 11 ist das vertikale Pumpen mittels des Rührorgans 18, im folgenden Propeller genannt, in der Lage, den Tankinhalt 10 gut gemischt und umgewälzt zu halten. Die Platte 14 ist vorzugsweise entfernbar und derart groß, daß der Mischer 12 durch Anhebung des Propellers 18 nach oben durch das Dach 11 bzw. durch die normalerweise von der Platte 14 abgedeckte Durchbrechung entfernt werden kann. Dies kann mittels eines Hebearms 19 durchgeführt werden, wie er in F i g. 1 gezeigt ist. Als Alternative kann die Platte 14 auch weggelassen werden, wobei der Mischer 12 mit seiner Wc-IIe 16 und dem Propeller 18 standig im Dach 11 eingebaut bleibt, um nur dann entfernt oder repariert zu werden, wenn der Tank iO abgelassen und für lnspektions- und Reparaturzwecke geöffnet wird.

Ein Nachteil der seitlich eintretenden Mischer für den Tank 10 bestand darin, daß das Dach 11 nicht bis unterhalb der Höhe der Mischeinrichtungen abgesenkt werden konnte. Dies verursachte einen verhältnismäßig großen Rückstand bzw. ein nicht nutzbares Volumen am Boden des Tanks 10, was einen beachtlichen ökonomischen Nachteil bedeutete. Bei der hier-beschriebenen

ιυ Mischvorrichtung hingegen wird unter Bedingungen, die es erfordern, daß der Rückstand innerhalb des Tanks

10 auf einem Minimum gehalten wird, ein Sumpf oder eine Einsenkung 20 in der Bodenmitte des Tanks 10 in Ausrichtung mit dem Propeller 18 gebildet, so daß das

]·> Dach 11 ohne irgendeine Interferenz mit dem Propeller 18 in seine unterste Stellung absinken kann. Ein anderer Weg, um den Rückstand des Tanks 10 minimal zu halten, besteht darin, den Propeller 18 so nahe unter dem Dach

11 anzubringen, wie ausführbar ist.

Der Motor 13 wird durch eine von außerhalb des Tanks 10 herführende Leistungsübertragungsleitung gespeist. Der Motor 13 kann entweder ein Elektromotor sein, der eine Leitung 21 besitzt, die stromführende elektrische Leiter trägt, oder der Motor 13 kann ein hydraulischer Motor sein, wobei die Leitung 21 Röhren besitzt, die mit unter Druck stehender Flüssigkeit gefüllt sind. Wie auch immer, der Motor 13 steigt und fällt mit dem Dach 11 relativ zum Tank 10 und erfordert dabei ein Biegen der Leitung 21 zwischen Tank 10 und Motor

jo 13. Es sind verschiedene Formen von flexiblen Leitungen verfügbar, und es gibt verschiedene Wege, um dem Motor 13 auf sichere Weise Energie zuzuführen. Es muß vielen Sicherheitserfordernissen genügt werden; insbesondere bei einem Elektromotor 13 müssen von dem

y> elektrischen Strom oder von Funkenbildung herrührende Gefahren vermieden werden.

Eine Lösung des Problems der flexiblen Leitung ist in F i g. 1 gezeigt, wo die Leitung 21 vom Motor 13 längs der Oberseite des Daches 11 starr und an ihrem Platz befestigt und längs der Leiter 22 und längs der Außenseite des Tanks 10 geführt ist. Die Leiter 22 bewegt sich zwischen einer oberen und einer unteren Stellung des Daches 11 in der gezeigten Weise und bildet einen Teil der Leitungsverbindung.

An der Oberseite der Leiter 22 ist eine biegsame Leitungsverbindung vorgesehen, die einen festen Halter 23 mit einem Schwenkkopf 24 aufweist, der einen Abschnitt der flexiblen Leitung 25 trägt, welch letztere die Verbindung mit der starren Leitung 21 am oberen Ende der Leiter 22 herstellt. Die flexible Leitung 25 und der Schwenkkopf 24 erlauben die dargestellte Leitungsbewegung zwischen den oberen und unteren Stellungen der Leiter 22.
Am Boden der Leiter 22 an der Oberseite des Daches 11 führt ein fester Halter 26 die Leitung 21 zu einem Schwenkkopf 27, von dem eine flexible Leitungslänge 28 zu einem Stützhalter 29 am unteren Ende der Leiter 22 führt. Der flexible Leitungsabschnitt 28 bewegt sich zwischen oberen und unteren Lagen der Leiter 22 in der

bo dargestellten Weise, so daß eine freie Leitungsschleife zwischen den Haltern 26 und 29 und mit Sicherheit außer Berührung mit irgendwelcher anderer Ausrüstung ge'vilten wird, so daß ein gefahrloses Anheben bzw. Steigen und Absenken des Daches 11 gewährleistet ist.

ti^r> Der im Tunk 10 vom Propeller 18 erzeugte Zirkulalionsstroin ist schematisch in den F i g. 3 und 4 dargestellt, die zwei Alternativen bevorzugter Ausführungsformcn /eigen. In F i g. 3 ist der Propeller 18 derart

orientiert, daß er in Aufwärtsrichtung pumpt und dabei Flüssigkeit vom Boden des Tanks 10 in einer zentralen Säule nach oben zieht, die gegen die Unterseite des Daches 11 gerichtet ist und dann radial nach außen quer über die Oberseite des Tanks 10 gezwungen bzw. abge- ^r> lenkt wird. Dies verursacht längs der Wände des Tanks 10 einen Abwärtsstrom, sowie einen radial nach innen gerichteten Strom über den Boden des Tanks 10 zurück zu dem aufsteigenden, mittleren Strom zum Propeller 18. Als Folge davon bleibt die Flüssigkeit in dem Tank κι stets gut gemischt, gleichzeitig wird ein Absetzen von Sedimenten verhindert. Ein derartiger Fluß bzw. Strom kann von einem Saugrohr und Diffusor 30 unterstützt werden, der rund um den Propeller 18 in der dargestellten Weise angeordnet wird, um zu helfen, die aufströ- \ϊ mende Flüssigkeit dem Propeller 18 zuzuführen und den radial auswärts gerichteten Strom unter dem Dach 11 zu beschleunigen. Saugrohr-Diffusor 30 kann speziell und bevorzugt dann weggelassen werden, wenn die Mischvorrichtung nur minimal unterhalb des Daches 11 nach unten vorstehen soll.

Der Propeller 18 in F i g. 4 ist derart angeordnet, daß er nach unten pumpt, um ein Strömungsmuster zu erzeugen, das demjenigen gemäß F i g. 3 entgegengesetzt ist. In F i g. 4 zieht der Propeller 18 die Flüssigkeit unter 2^r> dem Dach 11 radial nach innen und pumpt diese nach unten zur Mitte des Bodens des Tanks 10 hin, wo die Flüssigkeit radial nach außen abgelenkt wird und über den Boden des Tanks 10 streicht, sowie anschließend längs der Außenwände, um dann radial nach innen unter jo dem Dach 11 zusammengezogen zu werden, um erneut durch den Propeller 18 hindurchzutrcien. Der abwärts pumpende Propeller nach Fig.4 erfordert ein wenig mehr Freiheit bzw. Abstand unterhalb des Daches 11 und wird vorzugsweise in einem Abstand unter dem π Dach 11 angeordnet, der etwa seinem Radius entspricht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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4^r>

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Claims

Patentansprüche:

1. Mischvorrichtung für einen Flüssigkeitstank mit einem motorgetriebenen Rührwerk und mit einem auf der Flüssigkeit aufliegenden, mil dem Flüssigkeitsspiegel sich hebenden und senkenden Dach, dadurch gekennzeichnet, daß das Rührwerk (12) mit dem Dach (11) dieses teilweise durchdringend derart verbunden ist, daß lediglich sein Rührorgan (18) zwecks im wesentlichen vertikaler Beschleunigung der Flüssigkeit mit vertikal liegender Drehachse sich in die Flüssigkeit erstreckt, und daß unterhalb des Rührwerkes (12) im Boden des Tanks (10) eine das Rührorgan (18) bei völlig abgesenktem Dach (11) aufnehmende Einsenkun» (20) vorgesehen ist

2. Mischvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rührorgan (18) des Rührwerks (12) in bezug auf die zugewandte Wandung des Daches (U) einen Abstand aufweist, der etwa dem Radius des Rührorganes entspricht.

3. Mischvorrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß eine Gassperre (17) im Bereich der Durchbrechung zwischen dem Dach (11) und der die Drehachse bildenden Welle (16) angeordnet ist.

4. Mischvorrichtung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß das Rührwerk (12) eine dem Heben und Senken des Daches (U) folgende Lcistungszuführungseinrichtung (21 bis 28) aufweist, die mit dem Tank (10) und mit dem Dach gelenkig verbunden ist, und daß die Leitung (21) für die Zuführung der zum Betrieb des Rührwerkes notwendigen Energie einen flexiblen Leitungsabschnitt (28) aufweist.