DE2403679A1 - Abgasventil fuer den reinigungsvorgang in einem inertgas-system - Google Patents

Description

Misuzu Machineries & Engineering Ltd. 25, Sakaemachi-dori 5-chome, Ikutaku Kobe-city, Japan

Abgasventil für den ReinigungsVorgang in einem Inertgas-System

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf verbesserte Ventile für Abgase, die in den Abgasrohrleitungen eines Gaserzeugers gebraucht werden und die dazu bestimmt sind, die Luft in den Ladungstanks, den Flüssiggastanks und den leeren Hohlräumen zwischen den Tanks und der Hüllenkonstruktion durch Inertgas auszuwechseln, das aus dem Abgas durch einen Reinigungsvorgang zum Vorbeugen gegen Explosionen gewonnen wird.

Zum Beispiel wird in einem Öltankschiff der Gehalt an Sauerstoff durch Auswechseln einer gashaltigen Mischung von Ölgas und Luft in dem Tank durch eine gashaltige Mischung von Ölgas und Inertgas vermindert, wodurch das Ölgas unentzündbar wird und Explosionen nicht auftreten können, sogar wenn eine Entzündungsquelle vorhanden ist. Ein System für die Zuführung von Inertgas zu Ladungstanks ist deshalb in einem Tankschiff vorhanden. Im allgemeinen, wenn der Gehalt an Sauerstoff weniger als 11% ist, was weniger als der Sauerstoffgehalt von 21% in der Atmosphäre

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ist, ist Kohlenwasserstoffgas im gasförmigen Zustand nicht entflammbar und zwar ohne Rücksicht auf seine Konzentration. Folglich, wenn der Gehalt an Sauerstoff weniger als 5% im explosionsgeschützten Inertgas beträgt, kann das Ergebnis eines Explosionsschutzes voll erreicht werden.

Da diese Art eines Inertgases leicht durch Verwendung des Abgases eines Kessels und eines Gaserzeugers in einem Tankschiff erhalten werden kann, wird das Abgas gewöhnlich als Inertgas benutzt. Jedoch, da Schwefeldioxyd, das die Öltanks korrodiert, und Russ, der die Ölladung verunreinigt, im Abgas enthalten sind und da ja auch die Temperatur des Abgases zu hoch ist, ist ein Reinigungssystem vorgesehen, um diese zerstörenden Gase und Körper zu entfernen und die Temperatur des Abgases ausreichend zu kühlen.

Bei einem bekannten Reinigungssystem wird das Abgas, das vom Kessel des Öltankschiffes ausströmt, durch eine Abgasleitung von einem Kesselsteigrohr abgezweigt und durch ein Abgasventil in einen Berieselungstum geführt. Grosse Mengen von Seewasser zum Kühle und Berieseln des Abgases werden durch Sprühdüsen aus vielen Rohrleitungen versprüht, die im oberen Teil des Berieselungsturmes angeordnet sind. Indem das Abgas, das eine Temperatur von etwa 250 bis 450 C aufweist, durch das Seewasser hindurchströmt, wird es auf die Temperatur des Seewassers abgekühlt und gleichzeitig ausgewaschen, um so Schwefeldioxyd und Russ aus dem Gas auszuscheiden. Nachdem das gekühlte und gereinigte Abgas durch ein Gasgebläse abgezogen worden ist, wird es durch eine hydraulische Dichtung und andere Einrichtungen zur Verhinderung einer Gasgegenströmung in den Ladungstank geführt.

In diesem Falle, da ja das Abgasventil mit einem Gas von hoher

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Temperatur in Berührung steht, das ausserdem Schwefeldioxyd enthält, kann eine Gummidichtung zur Verhinderung von Undichtigkeiten im Abgasventil nicht gebraucht werden, wenn dieses in dem vorher beschriebenen Reinigungssystem Verwendung findet. Folglich gibt es zwei Methoden, von denen eine die einen Luftvorhang verwendende Absperrmethode ist. Die andere arbeitet mit Sperrwasser, bei der Seewasser am Boden des Berieselungsturmes abgelagert wird, in den das Abgas durch ein Gas einlass rohr geführt wird. Bei der bisherigen Methode ist die Absperrwirkung relativ gering, da der Durchmesser der Abgas rohre gewöhnlich Weiten von 500 bis 700 mm aufweist. Bei der letzteren Methode ist der wirtschaftliche Nachteil grosser, da dem Gebläse während der Arbeitsweise eine grössere Leistung abverlangt wird, und das Seewasser am Boden des Berieselungsturmes muss folglich kontinuierlich nachgefüllt werden, sogar wenn das Reinigungs system nicht in Betrieb ist.

Unter diesen Umständen, sogar wenn das Abgasventil, wenn es geschlossen ist, so konstruiert ist, dass es Gas entweichungen, wie oben beschrieben, verhindert, kann die Gummidichtung nicht, wie vorher beschrieben, zum Sperren gebraucht werden; es ist vielmehr ein metallischer Kontakt zwischen der Oberfläche des Ventilsitzes an der Seite des Ventilgehäuses und der Oberfläche des Ventilsitzes, an der Ventilscheibe erforderlich. Jedoch, da ein vollkommener Kontakt nicht aufrechterhalten werden kann wegen auf thermische Ausdehnung aufgrund hoher Temperaturen zurückzuführender Verformungen, entstehen Korrosionen durch Schwefeldioxydgas, Schäden durch Staub und Russ usw., ein Entweichen von Gas tritt häufig auf, und das Ventil läuft häufig fest.

Im Hinblick auf den herkömmlichen Typ eines Klappenventiles ist es

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unmöglich, den Abgasstrom unbeschadet des Materials und der für das Ventil verwendeten Bauart vollständig abzuschliessen. Ein ähnliches Ergebnis wird erhalten, wenn ein Schieberventil oder ein Kugelventil verwendet wird.

Eine Beschreibung des Reinigungssystemes für Inertgas wird im folgenden gegeben. Bei Beurteilung vom Verwendungszweck des Systems aus wird einmal die Luft in den vollen Tanks zunächst durch Inertgas ersetzt, der Abfüllvorgang von Inertgas wird hauptsächlich ausgeführt, wenn die Ölladung entladen wird, und manchmal, wenn der Druck des Inertgases in den Tanks auf einen negativen Druck abgesunken ist, was auf eine Verringerung der Temperatur während der Seefahrt zurückzuführen ist,und überdies zu einer Zeit, wenn Schlamm usw. von den Wänden der Ladungstanks abgewaschen wird. Alle diese genannten Beispiele nehmen das Reinigungsystem nur für eine kurze Arbeitsperiode in Anspruch.

Zum Beispiel nimmt der Arbeitsvorgang dieses Systems einschliesslich der Zeit zum Entladen nur ungefähr ein bis zwei Tage pro Seereise in Anspruch, die gewöhnlich etwa 45 Tage dauert. Während des Restes der Dauer der Seereise ist das System nicht in Betrieb. Da, wie oben ausgeführt, die Arbeitsperiode des Systems sehr kurz ist und eine grosse Menge von Seewasser kontinuierlich dem Berieselungsturm zur Kühlung und zum Auswaschen zugeführt wird, tritt die Korrosion, die auf Schwefelsäure zurückzuführen ist, nicht auf, sogar wenn gewöhnliche säurebeständige Materialien im System verwendet worden sind.

Wenn jedoch das System für eine längere Periode nicht in Betrieb gewesen ist, wird kein Kühlwasser zugeführt und das Abgas, das Schwefeldioxyd enthält, kriecht durch das geschlossene Abgasventil

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und erreicht den Berieselungsturm oder das Gasgebläse. Hier wird das Gas von der Atmosphäre durch die Aussenwände gekühlt. Als Ergebnis wird Schwefelsäure kontinuierlich an den inneren Wänden gebildet, wodurch am System Schaden verursacht wird. Wenn daher ein teures Spezialmaterial nicht verwendet wird/ wird die Lebensdauer des Reinigungssystems für Inertgas extrem kurz in der Praxis.

Ausgehend von der oben beschriebenen Situation bezweckt die vorliegende Erfindung, die oben beschriebenen Mangel dadurch au fzuheben, dass ein Abgasventil von der Sperrluft-Art zur Verhinderung des Durchsickerns von Abgas vorgeschlagen wird, bei dem eine Hilfsventilscheibe in Verbindung mit der Ventilscheibe eines Flügelventiles vorgesehen ist mit einer druckbeaufschlagten Frischluftzone zum Sperren, die zwischen diesen Scheiben ausgebildet ist.

Nachfolgend werden die Vorteile und Einzelheiten der Erfindung anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung einer an sich bekannten Reinigungsanordnung eines Ineigas-Systemes, wie es z. B. in einem Tankschiff vorgesehen ist,

Fig. 2 einen vertikalen Querschnitt des Abgasventils in geschlossener Stellung,

Fig. 3 einen horizontalen Querschnitt durch das Abgasventil und Fig. 4 eine teilweise geschnittene Darstellung des in eine Rohrleitung eingebauten Abgasventils in prinzipieller Darstellung.

In Fig. 1 ist das Reinigungssystem in einer prinzipiellen Darstellung

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gezeigt. Das tosi Kessel Ol eines Tankschiffes ausströmende Abgas wird abgeleitet ύοώ. einer Abgasleitung 02 eines Kessel Steigrohres und durch ein Abgasventil 03 in einen Berieselungsturm 04 geführt. Grosse Mengen von Seewasser zum Kühlen und Auswaschen des Abgases werden durch Sprühdüsen an vielen Rohrleitungen versprüht, die im oberen Teil des Berieselungsturmes 04 angeordnet sind. Das Abgas, das eine Temperatur von etwa 250 bis 450 C aufweist, ist, nachdem es durch das Seewasser geleitet worden ist, auf die Temperatur des Seewassers abgekühlt und gleichzeitig ausgewaschen worden, um Schwefeldioxyd und Russ aus dem Gas auszuscheiden.

Nachdem es mittels eines Gasgebläses 05 abgezogen worden ist,

(Wasservorlagebehälter) wird das Abgas durch eine hydraulische Dichtung 06/und andere Einrichtungen, die zur Verhinderung einer Gegenströmung des Gases vorgesehen sind, in einen Ladungstank 07 geführt.

In den Fig. 2 und 3 wird ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Abgasventiles dargestellt. Dieses besteht aus einem ringförmigen Ventilgehäuse 1, das aus einem säure- und hitzebeständigen Gusseisen hergestellt ist, das Nickel und Chrom enthält. Eine Ventilspindel 2, welche aus einem Spezialstahl mit Nickel, Chrom und Molybdän gefertigt worden ist, durchdringt das Ventilgehäuse 1 in einer radialen Richtung.

-Klügelaus-

-Klügel-Eine kreisförmige Hauptventilscheibe 3 des als Klappenventil gebildeten Abgasventiles ist mit der Ventilspindel 2 fest verbunden. Die Fig. 2 und 3 zeigen die geschlossene Stellung des Abgasventiles, bei welcher der Ventilsitz ring 4 in Verbindung mit dem Ventilgehäuse 1 steht- Der Ventilsitz ring 4 ist auf die Oberfläche eines ausgebauchten Teiles 3a der Hauptventilscheibe 3 fest aufgeschraubt. Der konvexe Bogen des ausgebauchten Teiles 3a des Ventilsitz-

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ringes 4 und der konkave Bogen des Ventilgehäuses 1 stehen in der Kugelform 4', V in Berührung, wobei das Ku-gelzentrum im Zentrum der Ventilspindel 2 liegt, und der Raum (Sitz) zwischen den Bögen rundherujm gleich ist.

Eine kreisförmige Hilfsventilscheibe 5 ist parallel zur Hauptventilscheibe 3 angeordnet. Die Hilfsventilscheibe 5 ist gleicherweise wie die Hauptventilscheibe 3 auf der Ventilspindel 2 befestigt. Zwischen der Hilfsventilscheibe 5 und dem inneren Umfang des Ventilgehäuses 1 ist ein Zwischenraum S' gebildet.

Wie es aus Fig. 3 ersichtlich ist, sind im Ventilgehäuse 1 Sperrluftmündungen la angebracht, welche eine Sperrluftleitung 6 mit dem Sperrluftfangraum S verbinden, der zwischen den Ventilscheiben 3, 5 liegt. Die Sperrluftleitungen 6 sind mit dem Kessel-Druckluft-Gebläse durch ein Überdruckventil 6' (Fig. 4) verbunden.

Es sind Verbindungskonsolen 7 zur Arretierung der Ventilspindel 2 sowohl mit der Hauptventilscheibe 3 als auch mit der Hilfsventilscheibe 5 vorgesehen. Weiterhin dienen die Verbindungskonsolen 7 zur Festlegung der Ventilspindel 2 sowohl mit der Hauptventilscheibe 3 als auch der Hilfsventilscheibe 5 mittels Schrauben 8.

Stopfbüchsenbrillen 9 dienen zur Beaufschlagung von Stopfbüchsenpackungen 10 in Stopfbüchsen, die Teile des Ventilgehäuses 1 bilden und welche die Ventilspindel 2durchdringt.

Kupplungsflansche 11 sind zur Verbindung der Rohrleitungen an beiden Seiten des Ventilgehäuses 1 vorgesehen. In die Kupplungsflansche 11 sind Schraubenlöcher 11* eingebracht, in welche Schrauben zur Verbindung mit den Rohrleitungs flanschen eingesetzt

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werden können. Ein Betätigungsarm 12 ist mit dem Boden der Ventilspindel 2 fest verbunden.

Das Klappenventil in der beschriebenen Ausführungsform wird so angeordnet, dass die Hauptventilscheibe 3 demBerieselungsturm Q4 zugekehrt ist und die Hilfsventilscheibe 5 dem Kessel 01 zugekehrt ist. In der Fig. 4 ist die geschlossene Stellung des Abgasventiles dargestellt. Während dieses Zustandes ist der Sperrluftfangraum S druckbeaufschlagt durch das Kessel-Druckluftgebläse, und Frischluft, welche auf einen geeigneten Kessel-Druckluftwert mittels des Überdruckventiles 6' eingestellt werden kann, wird dem Sperrluftfangraum S durch die Sperrluftmündungen la zugeführt. :

Der Luftdruck AP, der dem Sperrluftfangraum S zugeführt wird, ist so eingestellt, dass er grosser ist als der Abgasdruck GP in :

der Abgasleitung 02. Frischluft aus dem Sperrluftfangraum S gelangt dabei in die Abgasleitung 02 durch den Zwischenraum S^J, der zwischen der Hilfsventilscheibe 5 und dem Ventilgehäuse 1 :

vorhanden ist. Andererseits gelangt niemals Abgas in die druckbeaufschlagte Luftzone in dem Sperrluftfangraum durch den Zwischenraum S* wegen des höheren Luftdruckes AP in dem Sperrluftfang- ■ raum.

Wenn jedoch Frischluft aus dem Sperrluftfangraum S durch die von der Hauptventilscheibe 3 gebildete Dichtung hindurchdringt, erreicht sie den Berieselungsturm 04 und weiterhin das Gasgebläse 05 :

während einer langen Seereise. Wie es in Fig. 1 ersichtlich ist, ;

kann diese durchgesickerte Frischluft leicht am Ventil 05* abgefangen werden, welches eine Gummidichtung enthalten kann. Sollten an diesem Ventil 05' Undichtigkeiten auftreten, so kann die hindurchdringende Frischluft vom Wasserabschlusstank 06 abgefangen werden,

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welcher einen Gegenstrom von Ölgas aus den Ladungstanks 07 verhindert. Die Rohrleitung vom Gasgebläse 05 ist in den Wasserabschlusstank 06 geführt und 300 mm des einen Endes dieser Rohrleitung ist in den Wasserabschlusstank 06 eingetaucht. Sollte der Luftdruck AP im Sperrluftfang raum S geringer als die 300 mm entsprechende Wasserdrucksäule WP sein, so wird die Leckluft völlig am Wasserabschlusstank 06 abgefangen, und es besteht nicht länger die Gefahr, dass Leckluft die Ladungstanks 07 erreicht.

Der obengenannte Sperrluftdruck beträgt zweckmässig etwa 200 mm im Hinblick auf tatsächliche Abgasdrücke, die etwa 150 mm betragen, während die Länge der eingetauchten Rohrleitung etwa 300 mm beträgt. Wenn der Berieselungsturm 04 in Tätigkeit gesetzt ist und das Überdruckventil 6' geschlossen ist und das Abgasventil geöffnet ist, kann das Abgasventil wie ein normales Abgasventil arbeiten.

Die vorliegende Erfindung sieht eine vollkommene Verhinderung von Leckverlusten durch die Bildung einer beständigen Sperrzone von druckbeaufschlagter Luft vor, während sie die bisherige Gestaltung der Klappen-Flügelventile beibehält und eine einfache Konstruktion einer Hilfsventilscheibe 5 hinzufügt.

Wenn die vorliegende Erfindung an Ladungstanks von Öltankern und Flüssiggastransportern angewendet wird, die neuerdings in gross en Zahlen gebaut werden, kann das Inertgas-System folglich für eine längere Zeit aufrechterhalten werden. Die vorliegende Erfindung bildet daher eine grosse Bereicherung der Schiffsindustrie, insbesondere im Hinblick auf den Tankschiffbau.

Patentansprüche: 409832/0345

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Abgasventil zur Anordnung in der Abgas rohrleitung eines Kessels oder eines Gaserzeugers, zum Gasaustausch in Fluss igkeits-Ladungs· behältern, wie z. B. Ölladungstankern und Flüssiggas-Transportern, in einem Reinigungsprozess mit Inertgas, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptventilscheibe (3) auf der Seite des Kessels oder des Gaserzeugers in dem Ventilgehäuse (1) eine Hilfsventilscheibe (5) zugeordnet ist und dass dem zwischen den Ventilscheiben (3, 5) gebildeten Sperrluftfangraum (S) druckbeauf^schlagte Frischluft mit einem Druck, der grosser ist als der Abgasdruck im Kessel oder im Gaserzeuger, bei geschlossenem Ventil zuführbar ist.

2. Abgasyentil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es als Klappen-Flügelventil ausgebildet ist und die Frischluft in den Sperrluftfangraum durch Sperrluftmündungen (la) im Ventilgehäuse (1) zugeführt wird.

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