DE2450037A1

DE2450037A1 - Pumpanlage

Info

Publication number: DE2450037A1
Application number: DE19742450037
Authority: DE
Inventors: Robert C Wolff
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-11-01
Filing date: 1974-10-22
Publication date: 1975-05-07
Also published as: ES431759A1; BE821591A; CA1021223A; US3883269A; BR7409141A; DK139276B; AU7483674A; ZA746664B; IT1024732B; SE420523B; ES451140A1; FI60680B; JPS5078076A; NO743917L; AR208298A1; AU476406B2; GB1491717A; DK139276C; IL45866A0; ES451139A1

Description

Pumpanlage

Die Erfindung betrifft eine Pumpanlage zum Abpumpen von Flüssigkeiten aus mindestens einem Flüssigkeitsbehälter. '.-

Pneumatische Pumpanlagen gemäß der vorliegenden Art sind in vielfältiger Ausführungsform bekannt. Typische Beispiele dieser Anlagen sind in den US-Patenten 2 145 540, 1 783 747 und 3 405 648 / beschrieben. Diese bekannten pneumatischen Pumpanlagen v/eisen jedoch alle den Nachteil auf, daß sie nur für ein spezielles Einsatzgebiet ausgelegt sind, so daß ihre allgemeine Anwendung als Pumpanlagen nicht möglich ist. Die bekannten Pump-

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anlagen pneumatischer Art verwenden jeweils einen Pumpbehälter, in v.elchem die abzupumpende Flüssigkeit einströmt. Sodann v;ird Druckluft in diesen Pumpbehälter eingeleitet, die die darin befindliche Flüssigkeit aus dem Pumpbehälter austreibt. ~\

Eine der Aufgaben, die mit der vorliegenden Erfindung gelöst werden soll, besteht darin, die Druckluft, welche zum Entleeren des Purnpbehälters diente, in einer solchen V/eise weiterzuverwenden,. daß eine größere Abpumpgeschwindigkeit erreicht wird. Die ausströmende Druckluft wird einmal dazu verv,endet, in einem Flüssigkeitsvorratstank., der leerzupumpen ist, einen Überdruck zu erzeugen, andererseits dazu, in einem Behälter einen Unterdruck zu erzeugen, der ein rascheres Füllen des Pumpbehälters rev.ährleistet.

Insbesondere soll die Pumpanlage bei Tankbooten und Tankschiffen einsetzbar sein. Der Transport von Flüssigkeiten mittels Schiffen, Booten und Schleppern ist nach wie vor die billigste Transportart. Die Pumpsysteme, die hierbei zur Anwendung kommen, weisen jedoch eine ganze Reihe von Mängeln auf. So ist es beispielsweise nicht möglich, die Tanks, in denen die Flüssigkeit transportiert wird, vollständig zu entleeren. Dies führt beispielsweise zu einer Verunreinigung der nächsten Tankfüllung. Soll dies vermieden werden, rrr'issen die Tanks gereinigt werden. Diese Reini-

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gung erfordert üblicherweise hohe Zeit- und Per-· sonalkosten.

Bei den bekannten Pumpsystemen werden Zentrifugal-, Rotations- und Kolbenpumpen verwendet. Bei Verwen- . dung solcher Pumpen entstehen Probleme bezüglich der Zuverlässigkeit, Sicherheit und des Unterhalts. Sehr viele Flüssigkeiten greifen beispielsweise die sich bewegenden Teile der Pumpanlage an, \\as zu..Verschleiß und Erosionen führt. Die unvermeidbaren Leckverluste sind besonders gefährlich, 'wenn leicht entflammbare Flüssigkeiten abgepumpt werden. Die Reparatur und der Unterhalt solcher Anlagen ist gefährlich, wenn entflammbare Flüssigkeiten abgepumpt werden. Zum An~ trieb der Pumpen dienen üblicherweise Dieselmotoren. Diese sind teuer im Umterhalt. Die Art der zuvor erv.ähnten Pumpen macht es erforderlich, daß viskose Flüssigkeiten relativ stark erhitzt werden müssen.. \ Viele dieser Flüssigkeiten scheiden hierbei leicht entzündbare Gase ab, v^:as die Gefahr von Explosionen erhöht. V/eiterhiη sind die bekannten Pumpanlagen relativ schwer und nehmen relativ viel Platz ein, was zu Lasten der zu transportierenden Flüssigkeits- "" menge geht.

Mit der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine fianze Reihe der zuvor erwähnten Probleme zu lösen.'. Insbesondere treten viele. Gefahrenmomente, die bei den bekannten Anlagen vorhanden sind, bei der AnIa-- "* ge gemäß der vorliegenden Erfindung nicht auf. Bei-

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spielsvveise ist es bei den bekannten Anlagen erforderlich, daß die Kannlöcher bei den Flüssigkeitstanks während des Abpumpens geöffnet und mit einem Feuersieb abgedeckt werden. Gegen Ende des Abpumpvorgangs werden ,jedoch die Feuersiebe entfernt, damit der Flüssigkeitsspiegel in den Tanks beobachtet werden kann. Diese Beobachtung ist erforderlich, damit die verwendeten dieselbetriebe— nen Zentrifugalpurnpen gegen Schluß des Auspumpvor-. .'-gangs keine Luft ansaugen. Deshalb wird der Punipvorgang beendet, sobald in Höhe des Spundloches Wirbel entstehen. Gleichgültig, ob das Feuersieb sich auf dem Mannloch befindet oder nicht, können Gase und Dämpfe durch das Mannloch entweichen. Dies ist besonders gefährlich, wenn die Gase und Dämpfe entflammbar oder, in sonstiger Weise gefährlich sind. Bei der Anlage gemäß der vorliegenden Erfindung bleiben die Mannlöcher stets geschlossen. Der Abpumpvorgang wird automatisch beendet, wenn die Lasttanks leergepumpt sind. Da die Mannlöcher nicht geöffnet werden müssen, wird bei der Anlage gemäß der vorliegenden Erfindung die Umweltverschmutzung wesentlich reduziert. Bei der Anlage gemäß der vorliegenden Erfindung ist lediglich ein. Druckluftkompressor zum Betrieb der Anlage erforderlich.

Kit der Anlage gemäß der vorliegenden Erfindung soll eine vollständige Entleerung der Tanks möglich sein. Das Abpumpen soll sicher und mit hohem Wirkungsgrad von statten gehen. Die Umweltver-

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schmutzung und eine Verschmutzung der zu transportierenden Flüssigkeiten soll reduziert werden. Die Tanks sollen leichter gereinigt werden können. Bei viskosen Flüssigkeiten ist es besonders wichtig, daß ass Erwärmen dieser Flüssigkeiten mit einem möglichst geringen Energieaufwand durchgeführt wird. _

Bei einer Pumpanlage der eingangs genannten Art 'wird deshalb erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß mindestens zwei Pumpkainmern vorgesehen sind, an welchen eine gemeinsame Entleerleitung angeschlossen ist und wobei zwischen dem Flüssigkeitsbehälter und den Pumpkainmern eine Zuführleitung verläuft, über die die Pumpkämmern abwechselnd gefüllt werden, die über die Entleerleitung abwechselnd entleert werden, eine Druckmittelzuführleitung vorhanden ist, die an die Pumpkammern angeschlossen ist und über welche ein ' Druckmittel zum Entleeren der Kammern in diese einleitbar ist, weiterhin eine Druckmittelaustrittsleitung an. die Pumpkammern angeschlossen ist. über welche das Druckmittel nach dem Entleeren der Kammern ableitbar.ist, schließlich Steuermittel zum Betätigen von Steuerorganen in den Leitungen in geeigneter Reihenfolge vorgesehen sind, und daß eine Leitung zwischen der Druckmittelaustrittsleitung und dem Flüssigkeitsbehälter vorhanden ist, der zum Erhöhen des Drucks in dem Flüssigkeitsbehälter dient.

^usführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Pumpanlage werden nachfolgend anhand der Zeichnungen

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n'Jher erläutert. Εε zeilen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Aufbaus eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Pumpanlage;

Fig. 2 die perspektivische Darstellung

einer Schiffspurcpanlage, wobei der Bootskörper gestrichelt dargestellt ist;

Fig. 3 eine stirnseitige Ansicht der Anlage genröß Fig. 2;

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie 4-4 in Fig. 3;

Fig. 5 einen Schnitt IMngs der Linie 5-5 in Fig. 3;

Fig. 6 die perspektivische Ansicht des im Flüssigkeitsbehülter verwendeten AuslaSvent'ils;

• Fig. 7A einen Schnitt durch ein bei der Anlage verwendetes Flüssigkeitseinlaßventil an einem Pumptank; -

Fig. 7B Schnitte längs der Linien B-B und ^{und 7C} C-C in Fig. 7A.

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Die Arbeitsweise des grundlegenden Pumpsystems gemäß der vorliegenden Erfindung >drd nachfolgend anband der Figur 1 erläutert. Eine bevorzugte.Ausführungsforrr. des grundlegenden Systems c:it Modifikationen und Verbesserungen zum Betrieb bei Booten und Schiffen wird später im Detail anhand der Fig. 2. Ms 5 erläutert.

Das grundlegende System nach Fig. 1 besteht beispielsweise sus zv.-ei Pumpbehältern P und S, welche über .die Leitung 4 miteinander verbunden sind. Die Leitung 4 wiederum ist angeschlossen an die FlüssigkeitszufluSleitung FL, v.elfhe vom Boden des Flüssigkeitsbehälters 42 abgeht. Der Zufluß vom Flüssigkeitsbehälter wird mittels eines von Hand einstell-.baren Ventils 3 gesteuert, während der Zufluß in die Pumpbehälter automatisch geregelt v/ird durch Flüssigkeitseinlaßventil'e 5, von denen jeweils eines für einen Pumpbehälter vorgesehen ist. Diese Ventile 5' sind in der Leitung 4 vor den Pumpbehcltern P und S angeordnet.

Ein automatisches Steuersystem bewirkt das erforderliche öffnen und Schließen der verschiedenen Ventile in geeigneter Reihenfolge, . rarnit das abv.-echselnde Füllen und Entleeren der Flüssigkeit in den Pumpbehälter sichergestellt ist. Das abwechselnde . Füllen und Entleeren vird als Arbeitszyklus bezeichnet. Das Steuersystem ist speziell ausgelegt und kann beispielsweise elektrisch, mechanisch, hydraulisch oder pneumatisch arbeiten, wobei die Steuer-

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oder Regelvorgänge entweder durch Abtasten der Flüssigkeitsspiegel innerhalb der Pumpbehälter oder durch eine Zeitsteuerung oder durch beides ausgelöst werden.

Die anderen Bauteile des Systems, ihre Funktion und. Arbeitsweise wird nachfolgend klar werden anhand der Beschreibung eines Arbeitszyklusses. Ein Arbeitszyklus beginnt beispielsweise damit, daß das Flüssigkeitseingang sventil" 5 für cen Pumpbehälter P gerade geschlossen wurde, wobei der Behälter P gerade voll mit Flüssigkeit ist. Das Pumpmedium, beispielsweise Preßluft, wird über die Leitung 13 zum Pumpbehälter P geleitet. Die Luftzufuhr zum Behälter P wird.automatisch gesteuert durch das Lufteingangsventil 10. Die Druckluftzufuhr erfolgt über die Leitung 11, wodurch die Flüssigkeit im Behälter P über cen Flüssigkeitsboden in die Ausflußleitung 18 gepreßt wird. Hierbei durchströmt die Flüssigkeit ein Schließventil 19.und gelangt schließlich in die gemeinsame Ausflußleitung 20.

Das Steuersystem schließt das Ventil 10, bevor der Behälter P durch die Druckluft völlig entleert ist. Unmittelbar nach dem Schließen des Ventils 10.erfolgt automatisch ein Öffnen des Luftablaßventils 15» \\odurch die Luft vom Behälter P durch die Leitung 11 in die Luftauslaßleitung 15 L ausströmt, welche wiederum verbunden ist mit der Leitung 27. Durch das Ausströmen der Luft durch die Leitung 27 und durch ein Sifon 26, welches über ein Minderventil 26 verbunden ist rr.it einem Vakuumbehälter V, wird im

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Vakuumbehälter V ein Unterdruck von "beispielsweise etwas über 500 mm QS (20" Hg) erzeugt.

Nach Durchströmen des Sifons bzw. der Strahlpumpe gelangt die Luft über die Leitung 29 zu einem Luftvorratsbehälter 32, v;o mittels des Regelventils 30 in der Leitung 29 ein Druck von beispielsweise

0,^52 kg pro cm. herrscht. Mit dem Behälter 32 ist weiterhin ein Drucksteuerventil 34 verbunden, welches den Druck der durch dieses Ventil durchströ-

mend en Luft auf 526 kg/m (12 Unzen pro Quadratzoll) reduziert. Dieser Druck herrscht dann in
der Leitung 34 L und somit auch i:n Flüssigkeitsbehälter 42. Die Wirkung im Flüssigkeitsbehälter besteht darin, daß die statische Druckhöhe im Behälter Uni 526 kg/m^ vergrößert wird, etwa 0,5 m zusätzliche Druckhöhe, wodurch die Av sfluRgesrhv/indigkeit aus dem Behälter erhöht und eine vollständige Entleerung des Behälters erleichtert wird, was jeweils wichtig ist, wenn es sich um viskose FlUs-' sigkeiten handelt.

Der als beispielhaft angegebene Druck von 526 kg/m ist der maximal zulässige Druck bei einigen Behalf, tern, speziell bei Booten und Schiffen, wobei dieser Maximaldruck sichergestellt ist durch Überdruckventile, die in Fig. 1 nicht dargestellt sind. Sollte der Druck der ausströmenden Luft in der Leitung ?9 über 0,352 kg-pro crn ansteigen, wird dieser 'Druck abgebaut durch das Druckregelventil 30, welches Luft an die Atmosphäre abgibt.

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Nach dem automatischen Offnen des Luftauslaßven- . . tils 15 öffnet kurzzeitig danach automatisch das Luftauslaßventil 14. Die noch vorhandene Luft, welche einen niederen Druck aufweist,.gelangt über .-. die Leitung 14 L und die Leitung 31 L an die Atmos-... Dliä re. ':''■'

Ein weiteres Mittel zum Erzeugen eines Unterdrucks, besteht darin, daß die komprimierte Luft von der . Leitung 13 über eine geeignete direkte Verbindung zum Sifon 26 geführt wird.

Bas ,automatische öffnen des Luftauslaßventils 14 bewirkt kurzzeitig danach ein automatisches öffnen des Flüssigkeitseinla^ventils 5 für öen Behälter P. Hierdurch v;ird der Behälter mit Flüssigkeit gelullt. Danach wird das Ventil automatisch geschlos- ' sen und der Zyklus für aen Behälter P ist beendet. Die gleiche Steuerfolge v.ie beim Pumpbehälter P findet auch beim Pumpbehälter S statt, jedoch ist die Ze'itsteuerfolge so, daß, während der Behälter P . gefüllt wird, der Behälter S entleert wird. Auf diese V/eise wird ein kontinuierlicher und nicht unterbrochener Flüssigkeitsstrom erzeugt. Der Arbeitszyklus kann verzögert oder beschleunigt werden durch eine entsprechende Einstellung des automatischen Steuersystems. Andere Faktoren jedoch, wie beispielsweise die Kapazität des Luftkompressors, die Größe der Leitungen und die Viskosität der Flüssigkeit können die -Arbeitsgeschwindigkeit zusätzlich beeinflussen.

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Nachfolgend wird die Bedeutung des erzeugten Un- . terdrucks beschrieben. Der Unterdruckbehälter V ist über die Leitung 12 L mit dem Sperrventil 12 . verbunden. Dieses Ventil 12 steht wiederum in Verbindung mit der Luftleitung 11, welche zu den Pumpbehältern P und S führt. Hierdurch "wird die Verwendung des Unterdrucks in den Pumpbehältern ermöglicht, eine Anordnung, welche zum Ende des Pumpbetriebs nützlich ist, insbesondere venn viskose oder sehr teure Flüssigkeiten gepumpt werden, da . hierdurch der letzte Teil der Flüssigkeit in die Pumpbeh?lter eingezogen ^ird. Die Leitung 12 L ist weiterhin über ein Sperrventil 25 mit der Leitung 25 L verbunden. Hierdurch vird ermöglicht, daß der Unterdruck sls Saugpumpe verwendet werden kann,_rohne die Kompliziertheit eines unabhängigen ■ Antriebs und ohne Gefahr, venn es sich um leicht entflammbare Flüssigkeiten handelt.

Die vorliegende Erfindung ist in einer großen Anzahl von Ausführungsbeispielen anwendbar, unter Verwendung des .gleichen grundlegenden Systems gemäß der vorliegenden Erfindung. Wird beispielsweise das vorliegende Prinzip bei Tankern angewendet, velche tiefe Tanks aufweisen und separate PumprMuine besitzen, ergibt sich der Vorteil, daß beim vorliegenden System eine höhere Sicherheit gegeben ist und die Ausrüstung der. Pumpr?Iume entfallen kann.· ·

Die verschiedenen Anv.endunßsmö'glichkeiten des grundlegenden Sj sterns gem'iß der vorliegenden Erfindung

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umfassen unter anderem:

1. Anwendung bei Binnen- und Eeebooten.

2. Anwendung bei Schiffen, wie beispielsweise Öltankern.

3. Verwendung bei Schleppbooten.

4. Verwendung als unabhängige Pumpeinheit, bei^: spielsweise als Pumpboot mit oder ohne eigenem Antrieb.

5. Verwendung eis unabhängige Pumpeinheit auf dem Lande mit oder ohne Eigenantrieb.

Das Hauptanwendungsgebiet ist unter Ziffer 1 genannt. Die Anwendung der Erfindung auf ein Binnenboot oder ein seegängiges Boot wird nachfolgend beschrieben.

Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die aktiven Bauteile des Systems im Pumpenraum des. Bootes angeordnet, welcher sich vorzugsweise am bugseitigen Ende des Bootes befindet. Dieser Raum erstreckt sich, quer zum Boot,* er ist beispielsweise 10 m breit, 4 m tief und 1,5 m in Längsrichtung des Bootes lang.

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Aus den Fig. 2,3, 4 und 5 ist ersichtlich, daß zwei zylindrische Punpbehälter P und S horizontal quer zum Eoot angeordnet sind und miteinan- i, der fluchtend nahe der Unterseite des Pumpraums angeordnet sind. Jeder Purr.pbehälter kann beispielsweise einen Durchmesser von 0,76 m und eine Länge .von 4 m aufweisen. Die beiden Behälter P und S sind über ein Verbindungsstück 4 miteinander verflanscht. Weitere Öffnungen sind vorgesehen, durch veiche die Ladung von den Zufuhrleitungen FL gelangt. Bei Booten, die kein Hittelschott aufweisen, wird lediglich eine Zuführleitung-entsprechender Größe verwendet. Der Arbeitszyklus und das automatische Steuersystem ist das gleiche, v/ie zuvor beim grundlegenden System beschrieben.

Die Ventile 3 in der Zuführleitung für die Ladung sind, wie in Fig. 6 gezeigt, im Boden 50 jedes Tanks für die Ladung angeordnet und so ausgebildet, daß eine völlige Entleerung der Flüssigkeit sichergestellt ist. Diese Ventile können beispielsweise einen Durchmesser von 0,5 m aufweisen und können von Hand betätigt werden .durch ein Handrad 2', das sich an Deck befindet'und an einer Welle 2 angeordnet ist, wde dies den Fig. 4, 5 und 6 entnehmbar ist. Falls erforderlich, kann je-4e Welle 2 von einem Wellengehäuse umgeben sein, um die Reibung zu vermindern. In geöffneter Stel-.lung ermöglichen die großdimensionierten.Durchlässe 53 an der Unterseite eines äußeren Zylinders 54 einen freien Ddrchfluß in die Leitung FL,

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ν.ie ries der Fig. 6 zu entnehmen ist. Das öffnen und Schließen des Ventils wird duroh Drehen, des Handrades 2' bewirkt, wodurch der innere zylindrische Kolben 51 sich aufwärts oder abwärts bewegt. Am Kolben 51 ist eine Dichtungsscheibe 44 angeordnet. Jede Welle 2 weist im Innern eine Leitung 61 auf, welche eine obere Öffnung 63 und eine untere Öffnung 62 umfaßt. Flüssigkeit, die in den Raum oberhalb des Kolbens 51 eingedrungen ist, kann hierdurch über die obere Öffnung 63 in das Innere des Tanks ausgedrückt "werden. Die Vertikalbewegung des Kolbens kann beispielsweise etwa.0,13 m betragen. Die Dichtflächen können, wie gezeigt, aus Ketall bestehen, jedoch kann auch gegen den Dichtflansch 45 ein U-Ring aus einem nachgiebigen Material anliegen. Es sind weiterhin vertikale Führungen vorgesehen, die verhindern, daß der innere Kolben 51 in Bezug auf das äußere Ge- . häuse 54 sich dreht, wenn das Handrad 2' und die Welle 2 gedreht werden. . ^s · : .

Das Eingangsvent.il 5 für die Flüssigkeit innerhalb jedes Pumpbehälters ist ebenfalls speziell ausgebildet. Die Fig. 7 A bis C zeigen' Einzelheiten dieser Ventile 5, welche beispielsweise einen Durchmesser von 0,76 m aufweisen. Es kann sich hierbei um Drehventile mit zwei Durchgängen handeln. Die Ventile 5 können beispielsweise an dem Verbindungsflansch zwischen den Pumpbehältern und dem Zwischenstück 4 installiert sein, wobei die · Betätigung der Ventile·durch einen Luftdruckmo- ·

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tor 52 erfolgt. Das Öffnen und Schließen der beiden Durchlässe wird durch oine 90 ° Drehung der Ventilscheibe 46 bewirkt. Beide Operationen, sind im Arbeitszyklus zeitlich so eingestellt, daß ein Minimaldruck auf das Ventil 5 wirkt. Wie die Fig. 7 A ■zeigt, Kind Stahlfedern A? vorgesehen, die einen konstanten Druck in der Leitung reit dem Pumpendruck ausüben, damit das Ventil regen seinen Sitz gehalten wird. Der Luftdruckmotor 52 und die Antriebswelle 48-. verden durch Auslerer 49 gehalten. ■

Die Flüssigkeitsleitung FL weist beispielsweise einen Querschnitt von 0,356 in auf und ist konzentrisch ummantelt von einem weiteren Rohr von 0,4 m Durchmesser, welches von Heißdampf durchströmt. .· _:. ^;*ird. Dieses ümnantelungsrohr ist in den Fig. 3 und 5 mit HL bezeichnet. Der HeiRdarnpf zum Aufwär-. men von viskosen Flüssigkeiten wird über die Lei-' • tung 40... zugef ühr't, ' wobei die Zufuhr einstellbar _; ist über Von Hand zu betätigende Absperrventile 41, wie dies in den Fig. 2, 3 und 5 gezeigt ist. Eine zusrHzliche Heizwirkung kann, falls dies, notwendig' ■,. ist,' erzeugt werden durch zusätzliche, nicht dar-^ ..· ,. gestellte Heizschlangen. Da diese Vr-Jrrneenergie ver-' lustig rent, sollte nicht mehr Heizwärme zugeführt werden als notwendig ist, um die Flüssigkeit pump- .. bar zu machen. Da es unrationell ist, den gesamten f Tankinhalt Qeaes Tanks aufzuwärmen, ist das Heiz- ^: '.. k>stern so ausgelegt, da3'lediglich die zu fördern-'·- ce Flüssigkeit erwHrnrt wird. Dies ist besonders '^--V* wichtig, wenn es sich bei der Flüssigkeit"üin öl

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oder derartiges handelt,-da beim Aufheizen einer derartigen Flüssigkeit die leichtflüchtigen Bestandteile zuerst verdampfen, "was die Entzündungsfahr erhöht. Bei einer solchen Flüssigkeit ist eine geringstmöfliehe Erwärmung a;n besten. Falls es sich bei dem zu fördernden Medium beispielsweise urn Asphalt oder ähnliche Stoffe handelt, kennen die rumpenbehälter P und S zum Zwecke der V/Hr:ne7-ufuhr ummantelt sein, damit eine freie Bev'egung der Flüssigkeitseinlaßventile 5 gev.ährleistet ist.

Die. Anlage genwß der vorliegenden Erfindung weist beträchtliche Vorteile gegenüber öen bekannten Anlagen beim Pumpen viskoser Produkte auf bzw. bei solchen Produkten, welche bei niederen Umgebungstemperaturen viskos v-erden. Es hat sich beispielsveise gezeigt, daß bei Schwerölen zur Herstellung von Fetten die Zufuhr von Heizenergie für das Verflüssigen des Öls/wesentlich geringer 'war als bei konventionellen Pumpanla.een.

Das bei der Erfindung zur Anv;end.ung gelangende Heizsystem bringt gegenüber öen bekannten Systemen eine wesentliche Energieersparnis mit sich. Bei einem Tanker isit einer Ladung von 1 600 t Bunker C-Cl ist bei einer konventionellen Pumpenanlage ein Erwärmen des CIs von 5 ⁰C auf ijber 50 ° C notwendig. Hierfür «erden etwa 60 Einheiten Benzin (80 bbls) oder Leichtöl benötigt. Etwa nur die Hälfte der erzeugten Wärme wird hierbei tatsächlich zum Er- -

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wärmen des CIs verv.endet. Bei dem Heizsystem gemäß der vorliegenden Erfindung wird dagegen nur die Hälfte des Benzins bzw. leichten Heizöls verbraucht.

Bei dem zuvor beschriebenen Ausiührungsbeispiel v;erden Λ/ier komplette Arbeitszyklen pro Minute durchgeführt. Der Arbeitszyklus beginnt damit, daß der Pumpbehälter P gerade seinen nahezu entleerten Zustand erreicht hat. Eas automatische Steuerststern bewirkt daher ein Schließen des Lufteinlaßventils 10.für den Tank P. Eine halbe Sekunde später bewirkt das automatische Steuersystem ein Öffnen des Luftauslaßventils 15 für den Tank P. Etwa eine Sekunde nach diesem Vorgang bewirkt die automatische Steuerung ein Öffnen cies Luftauslaßven-' tils 14-für den Tank P. Darauffolgend etwa eine Sekunde später wird das Flüssigkeitseinlaßventil 5 innerhalb des Behälters F geöffnet, wobei die Öffnungszeit etwa 4 Sekunden beträgt. Hierbei strömt -Flüssigkeit in den Behälter P ein und er wird gefüllt. Am Ende der Vier-Sekunden-Periode bewirkt die automatische Steueranlage ein Schließen des Flüssigkeitseinlaßventils 5 --ind etwa 2 Sekunden später wird das Einlaßventil 10 für die Druckluft zum Tank P geöffnet. Hierdurch wird Druckluft über die Leitung 11 und das Absperrventil 6 zum Tank P durchgelassen, wodurch der Tankinhalt bodenseitig in die Leitung 18 gedrückt wird. Die Flüssigkeit strömt über das Sperrventil . 19 zur gemeinsamen Austrittsleitung 20 an Beck. Von dieser Kauptlei-

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tung 20 kann das Gut entsprechend der Einstellung der Absperrventile 21 backbords oder steuerbords ausgeladen werden. Die Zeit, die vergebt zwischen dem Zeitpunkt, v.o der Behälter P nahezu entleert ist und dem Zeitpunkt, wo er gefüllt ist und die Druckluft einströmen kann, beträgt 7 1/2 Sekunden. Weitere 7 1/2 Sekunden v.erden benötigt, um die Füllung des Behälters P auszutreiben, so daß für einen Zyklus insgesamt 15 Sekunden benötigt werden. Die Arbeitsfolge für den Tank P wiederholt-.-,.. sich für den Tank £, .jedoch r.it einer solchen Zeitverschiebung, daß v..?]-jrend der Tank P gefüllt wird,. "_ der Tank S entleert wird. Auf diese Weise wird die Flüssigkeit kontinuierlich ausgepumpt. Der komplet- ' te Zyklus für beide Tanks tritt alle 15 Sekunden ,-.. auf, das heißt vier mal pro Minute, was bedeutet, .■ daß innerhalb einer Stunde etwa 3 500 barrel abgepumpt werden können.

Sobald die Lasttenks leergepumpt sind, ν,-ird der Purnpbet.rieb automatisch unterbrochen. Obwohl die Pumpbehälter niemals während des Normalbetriebs ganz entleert v.erden, verden sie. leer am Ende des Fumpbetriebs, wenn die Lasttanks ganz entleert ..;> sind. Dieser Zustand wird in den Pumpbehältern durch Fühler B (Fig. 4 und 5) am Boden Jedes Pumptanks signalisiert. Bei A.uf treten eines solchen Signals wird über die automatische Steueranlage das Lufteinlaßventil 10 für die Druckluft zu beiden Pumpbehgltern geschlossen, während, die Luft-; , auslaßventile 15 und 14· für. beide Purapoehälter ge--'^v ·. öffnet '..erden. _;

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• Die eintretende Druckluft und die ausströmende Luft wandert über die gemeinssme Leitung 11 durch das Absperrventil 6 und das Schaurobr 8. Bei·, schlammigen Flüssigkeiten dagegen vird die eintretende Druckluft über das Absperrventil 7 geleitet und tritt ne.be dem Boden jedes ^urnpbehälters ein. Die austretende Luft strömt über die Leitung 11 und das Echaurohr 8.

V-ie schon zuvor beim grundlegenden System beschrie-' ben, V'ird im Unterdruckbehälter V ein Unterdruck von über 0,5 πί Quecksilbersäule erzeugt. Dies wird durch die anfänglich ausströmende Luft bewirkt. Durch das Drucksteuerventil 30 in der Leitung 29 wird im Tank 32 ein Druck von et\va.O,35 kg pro cm erzeugt. Gegenüber diesem grundlegenden System weist das zuvor beschriebene „Ausführungsbeispiel eine Änderung auf, was das Luftaustrittssystern betrifft.

Eine Verbindung zum Behälter 32 ermöglicht es, daß die austretende Luft durch einen.Flammenschirm 33 · hindurchgeht und schließlich durch ein Drucksteuer!-:;-; ventil 34, v.elches cen Luftdruck in der Leitung 34 L auf 526 kg/m^ (12 Unzen pro Quadratzoll) reduziert. Diese Leitung führt zu den Lasttanks, wobei die Wirkung darin besteht, cen statischen Druck um etv;a 0,5 m zu erhöheil. Hierdurch wird eine vollständige Entleerung der Lasttanks mitbewirkt, insbesondere' im Fall von viskosen Flüssigkeiten, weiterhin ' v;ird dadurch die Entleergeschvvindigkeit erhöht.

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',.ie bereits beim grundlegenden £ j stern beschrieben, be-ranzen Druckre£rel\?entilc den Luftdruck in den Tanks auf 12 Unzen r.ro Quadratzoll. Sollte der Druck

in Tank ^7- vber 0,352 kg pro τ·" ansteigen, spricht '.".fs Drucks teuer ventil 30 in der Leitung 29 an, vorauf Lu it "-ber nie Leitung y\ L in den Gasvr_:s.htank 31 strömt. Dieser Behälter dient dazu, Feuchtigkeit und irgendwelche mit der Lui't mitgeführten·Teilchen ebzuE :.beiden, bevor die Luit über ein Flammengitter an die Atmosphäre entweicht. Die Fiar^enritter 35 und 33 sind so angeordnet und ausgebildet, daß sie leicht zug^ngl i'"h sind und ^ut gereinigt werden können. Letztlich 'r'ffnet automatisch kurz nach dem ersten Luftaustrittsventil 15 £&£ zweite Luftaustrittsventil 14, viodurch Luft über die Leitung 14 L direkt zum Gasreini£ungBbehälter 31 strörrt.

V.ie schon bereits beim grundlegenden System beschrieben, kann der Unterdruck auch dadurch erzeugt verden, daß komprimierte Luft von der Leitung 13 direkt dem Sifon ZG duroh C'ffnen eines Abschlußventils 17 zugeführt wird, ^...obei die Luft durch die Leitung 27 geleitet wird. Dieser Unterdruck kann bei Booten und Schiffen euch -dazu dienen, die Bilije zu entleeren. Bei Schiffen der beschriebenen Art sind in der Bil.ce Schlamm?.! und Wasser in Höhe von 25 bis 100 mn vorhanden.

Es ist bekannt, daß das Reinigen der Bilgen eine unangenehme und schvere·, zudem gefährliche Arbeit ist. Hierzu muß ein Kann ein Schiffsboden einen

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Saugschlauch anbringen, jedoch ist der zur Verfügung stehende Raum sehr eng und zudem durch Gase .gefährdet.

Durch das vorhandene Unterdrucksystem ist jedoch ein Entleeren und Reinigen der 3i]ge sehr einfach möglich. Hierzu dient ein festinstalliertes Röhrensystem 60, welches eine Verlängerung der Leitung 25 L (siehe Fig. 2 und 4) darstellt. Dieses Röhrensystein führt zum jev.eils tiefsten Punkt jeder Bilge und saugt dort cen vorhandenen Schlamm und die Flüssigkeit ab. Ea die Bilgen ständig entleert werden, somit trocken und sauber sind, bringt ein Leck in einem Lasttank keine großen Schwierigkeiten mit sich. Die vom Lasttenk auslaufende Flüssigkeit kann cur:h das Bilgenabpumps; stein auf einfache weise entfernt v.ercen.

Da es pTem^ß 6er Erfindung ttkj glich ist, die Lasttanks völlig zu entleeren, -.,erden die sonst vorhandenen Probleme des Reinigens der Lasttanks v.esentlich gemildert,. Nur bei einigen Arten von zu transportierenden Flüssigkeiten ist eine anschliessende Reinigung der Lasttanks erforderlich, v-enn anschließend andere Flüssigkeiten transportiert
v-erden sollen.

Die Reinigungsflüssigkeit zürn Reinigen der Lasttanks v/ird durch die Pumpbehälter ausgepumpt, wobei die ausgepumpte Reinigungsflüssigkeit entv.-e-

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eier irr, Gp £ re :\ η i.fungso eh alter ^ , im I.-uft behälter 32 oder im Untereruokbeh?lter V für eine veitere Vervendunrr relarert verden >?nn.

.-.in voiterer Vorteil der drei auf aer. Zeck sr.? eord— net en Tanks, r'-l.r/liir: ei en; Ga sreini {rungs tank 5'1, dem Lufttank Jv und dem Untercrucktank V liegt darin, daß sie bei Schleppern als zusätzliche Tanks für Brennstoff :rur Verfügung stehen. Schlepper kennen üblichei-weise 350 t Betriebsstoff pro Fahrt aufnehrr:en, was ,jedoch bedeutet, c?i? der Aktionsradius begrenzt ist. Dieces Problem v.ird erleichtert, da. in äen drei Tanks auf Deck zus-.^tslich r-.ehn bis fünfzehn Tonnen Betriebsstoff nr.itseführt ;verden können. Der Verbrauch an Kraftstoff muß ,jedoch so ausgelegt v.-erden, d.e.ß die drei Tanks cn Deck leer sind, Kenn des Pumps} stern in Betrieb Lenorrav.er. \verden soll.

Die Inbetriebnahme des Purr.psystems reßsß der vorliegenden Erfindunr bei einem vollbeladenen Lastkahn bei einer Entladung" steuerbordseits wird wie folgt durchgeführt: Alle Schließventile des Systems (Fig. 2, 3, 4 und 5) sind geschlossen. Das Flutventil 1 (Fig. 5) v-'ird geöffnet. Hierdurch strömt V/asser in den vorderen Ballasttank 59, vodurch dieser Teil des Schiffs, in v,el:hem der Pumprauns angeordnet ist, tiefer cent. Die Flüssigkeitsventile 3 bei allen Lasttanks werden geöffnet curch Drehen der Handräder 2·, die sich an Deck befinden. Das Absperrventil 6 in der«Luftleitung 11 zu beiden Punipbehältern wird geöffnet. Weiterhin" wird das

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steuerbordseitige .Absperrventil 21 eier Ausgabehauptieitung 20 an Deck geöffnet, so oaß die auszupumpende Flüssigkeit in α ie gewünschte Richtung l^r=uft. Anschließend ^iro das automatische Steuerst stern durch Druckknopf betätigt, wobei gleichzeitig Preßluft in die Luftleitung 13 strömt. Die Arbeitsvorgänge laufen sodann automatisch ab. Venn der vordere Ballasttank 59 gefüllt ist, wird das Bodenventil 1 geschlossen, bis die zu entladende Flüssigkeit entladen ist. Bei den bekannten Pumpsystemen tritt der Nachteil auf, daß,bei einem Versagen eines Ventils in. Pumps\ stern ein unzulässig hoher Druck entsteht. Bein EntJadesystem gemg'B der vorliegenden Erfindung ist diese Gefahr nicht vorhanden, da der Druck an federn Punkt des Systems maximal nur so hoch sein kann, Vvie der relativ niedere Pumpdruck am Eingang des Systems.

der Pumpvorgang beendet ist, kenn das gesamte Pümpensν stem gereinigt v.erd'-n. Hierbei vird Druckluft über das Absperrventil t.Z> in die Hauptaustrittsleitung 20 an Deck geleitet, deren.Absperrventile 21 sich in geschlossener Stellung befinden. Die Rückschlagventile "^!9 in der Flüssigkeitsleitung 18 werden in offener Stellung gehalten, v.odurch es möglich ist, daß die Druckluft noch vorhandene Flüssigkeit austreibt. Dies erfolgt über die Unterseite der Leitungen IS, durch die Leitung 2A L, das Absperrventil 24 und in die Leitung 22 L, ; ■ worauf schließlich die Flüssigkeit durch das Absperrventil 22 in die Hauptaustrittsleitung gelangt.

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Bei Tankkähnen, v.elche verschiedene Arten von Flüssigkeiten transportieren, ist es erforderlich, daß zwei oder mehrere durch Dieselmotoren angetriebene Pumpen vorhanden sind. Dieser .Aufwand muß beim vorliegenden System nicht betrieben v. er den, da nach dem Abpumpen einer bestimmten Flüssigkeit das Purap- Sj stern leicht rereinigt v.ercen kann und somit zum Abpumpen einer anderen Art von Flüssigkeit zur Ver- £ii/-'un£ steht.

Bei den bekannten Tankkähnen erfolgt das Füllen der Tanks über an Deck befindliche Zuführleitungen, wobei dann die zugef - .irte Flüssigkeit frei in die Tanks fällt. Dieses Einfüllen ist mit einiger Gefahr verbunden, insbesondere wenn es sich um entflammbare oder auf andere Weise gefährliche Flüssigkeiten handelt. Bei Tankkähnen, welche mit einer Anlage gemäß der vorliegenden Erfindung ausgestattet sind, erfolgt das Einfüllen über die Leitungen 20, 18 und FL über die handbetätigten Absperrventile und die einzelnen Flüssigkeitszuflußventile 3. Hierbei tritt kein freier Fall der Flüssigkeit in die Tanks auf.

Mit einem Puaipsystem gemäß der vorliegenden Erfindung können große Flüssigkeitsmengen schnell und leicht entladen werden. Kit einem Puirpsystem gemäß der vorliegenden Erfindung sind die damit ausgestatteten K?hne und Schiffe universeller einsetzbar. Außerdem v.drd die Wirtschaftlichkeit und Zuverlässigkeit erhöht, da lediglich ein Kompressor erfr--

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cierlich ist, vährend bei den konventionellen Puapcnlagen beträchtliche Energie-, Reibungs- und mechanische Verluste auftreten. Gegenüber den bekannten Systemen wird die Gefährlichkeit wesentlich vermindert, ohne daß beim neuen System irgendwelche andere Gefahren entstehen wurden. Außerdem wird die Umweltverschmutzung bei dem neuen System v.esentlich vermindert.

Das vorliegende System kann auch als geschlossenes System ausgeführt v.erden, in v.elchem beispielsweise anstelle von Preßluft Stickstoff verwendet werden kann. Das System ist weiterhin bei der Ölförderung einsetzbar, wo Naturgas unter Druck zur Verfügung steht. Dieses Gas, kann, bevor es abgefackelt wird, zum Betrieb der Pumpanlage verwendet werden.

- 26 -■ Ansprüche

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Claims

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■"' 1 Pumpanlage zum Abpumpen von Flüssigkeiten aus mindestens einem Flüssigkeitsbehälter, gekennzeichnet durch mindestens zwei Pumpkammern (P, S), an welchen eine gemeinsame Entleerleitung (18, 20) angeschlossen ist und wobei zwischen den Flüssigkeitsbehälter (42) und den Pumpkammern (P, S) eine Zuführleitung (FL, 4) verläuft, über die die Pumpkammern (P, S) abwechselnd gefüllt werden, die über die Entleerleitung (18, 20) abwechselnd entleert werden, eine Druckmittelzuführleitung (11), die an die Pumpkammern (P, S) angeschlossen ist und über welche ein Druckmittel zum Entleeren der Kammern (P, S) in diese einleitbar -ist, eine Druckmittelaustrittsleitung, die an die Pumpkammern (P," S) angeschlossen ist und über welche das Druckmittel nach Entleeren der Kammern (P, S) ableitbar ist, Steuermittel zum Betätigen von Steuerorganen (5» 19, 10, 15) in den Leitungen (18, 20, FL, 4, 11) in geeigneter Reihenfolge, und durch eine Leitung (34 L) zwischen der Druckmittelaustrittsleitung und dem Flüssigkeitsbehälter zum Erhöhen des Drucks in diesem Flüssigkeitsbehälter (42).

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2. Pumpanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dai3 ein Druckmittelvorratsbeh.ölter (3-2) vorgesehen ist, der an ■ die Druckmittelaustrittsleitung und die Leitung (34 L) zum Flüssigkeitsbehälter (42) angeschlossen ist, v;obei an diesen Behälter (32) ein Druckregelventil (30) angeschlossen ist.

-3., Pumpanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , dai* in der Leitung (34 L) zum Flüssigkeitsbehälter (42) ein Druckminderventil (34) angeordnet ist.

4. Pumpanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , da 3die Druckmittelaustritt sleitung (15 L, 27, 29) über Ventile (15) absperrbar ist.

Pumpanlage nach Anspruch 1, 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet , daß eine weitere Druckmittelaustrittsleitung (14 L) vorgesehen ist, deren Absperrventile (14) nach denjenigen (15) der ersten Bruckmittelaustrittsleitung öffnen.

Pumpanlage nach Anspruch 1, dadurch ge- ; kennzeichnet , daß die Pumpkara- · ' raern (P, S) an einen Unterdruckbehälter (V) angeschlossen sind.

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Pumpanlage nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet , daß in der Druckmittelaustrittsleitung ein Sifon oder Strahlpumpe (26) angeordnet ist, welche über ein Rückschlagventil (.26) mit einem Unterdruckbehälter (V) verbunden ist.

3. Pumpanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet ; daß der Unterdruckbehälter (V) über eine Leitung mit den Pumpbehältern (P, S) verbunden ist.

Pumpanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß an den Unterdruckbehälter (V) eine Absaugleitung angeschlossen ist. .

10. Pumpanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Druckmittelaustrittsleitung jedes Tanks nach dem Absperrventil (15) ein Rückschlagventil (16) angeordnet ist. '

11. Pumpanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß bei leerem Pumpbehälter (P oder S) das Flüssigkeitseinlaßventil (5) in der Flüssigkeitszuführleitung (FL, 4)

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geöffnet und bei gefülltem Behalter geschlossen wird, wobei gleichzeitig oder danach das Flüssigkeitsauslaßventil (19) in der Flüssigkeitsaustrittsleitung (18, 20) geöffnet wird.

12. Pumpanlage ns?h Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß mit oder nach.dem öffnen des Flüssigkeitsauslaßventils (19) das Drucklufteinlaßventil (10) in der Druckluftleitung (11) geöffnet ^i

13. Pumpanlage nach Anspruch 1.1 oder 12, dadurch gekennzeichnet , daß bei leerem Pumpbehälter (P oder S) das Absperrventil (15) der ersten Luftaustrittsleitung (15 L, 27, 29) und danach das Absperrventil (14) der zweiten Luftaustrittsleitung (14 L) geöffnet wird, wobei nach dem Schließen beider Ventile (1A, 15) das Flüssigkeitseinlaßventil (5) öffnet.

Pumpanlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß mindestens während des letzten Teils der Öffnungszeit des Flü.ssigkeitceinlaßventil (5) das Absperrventil (12) in der Leitung (12 L) zum Unterdruckbehälter (V) öffnet.

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15- Pumpanlage r>ach Anspruch 11 bis ΊΑ, dadurch £ e k e η η ζ e i c h η e t , Oa₁? die Öffnung s- und Schließvorg-Insre der Ventile des einen PumpbehSlters (S) um einen halben Zyklus zu denjenigen der Ventile des anderen Fumpbehälters (P) versetzt" sind.

i6. Pumpanlage bei Wasserfahrzeugen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Fu:r.pbehälter (P, S) zylindrisch r-usgebildet und. horizontal quer zur Schiffskcrperlängsachse angeordnet sind.

17. Pumpanlage nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet , daß die Pumpbehälter irn Bereich der' Pumpenkarmer angeordnet sind ^x und hinter der Pumpenkammer sich ein Ballasttsnk befindet.

18. Pumpanlage na--;h Anspruch 9 und 16, dadurch gekennzeichnet , 'daß die Absaugleitung in der Eilge endet.

19. Pumpanlage nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet , daß ein Flüssigkeits abscheidetank (31) zwischen dem Luftvorratstank (32)bzw. dessen Druckregelventil (30) und der Atmosphäre angeordnet ist.

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P.O. Pumpanlage nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet , daß Flsnraengitter in den Leitungen zwischen dem Luftvorratstank und cerr. Ausla.? zur Atmosphäre einer- . seits und dem Flüssigkeitstank (42) andererseits angeordnet sind.

.'..Pumpanlage nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet , daßdie Zuführleitung (FL) Mittel zum Erwärmen dieser Leitung bzw. deren Inhalt aufweist.

22. Pumpanlage nach Anspruch 1, dadurch g e-.; kennzeichnet , daß an der Unter_T1;■".-Seite des Flüssigkeitsbeh^lters (42) ein Ventil (3) angeordnet ist, v.elches aus einem .·":.. äußeren zylindrischen Gehäuse (54) besteht,λ ' velches oben geschlossen ist und unten Durchtrittsöffrungen (53) aufweist, in V/elcheai ein zylindrischer Kolben (51) angeordnet ist, derrelativ zum äußeren Gehäuse (54) verschiebbar ist, Vvobei die den Kolben betätigende Ventilstange (2) eine Eohruns (61) /aufweist, v/elche einerseits im Lasttank, andererseits im Raum des Gehäuses oberhalb des Kolbens mundet.

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