DE2631879A1

DE2631879A1 - Auffang- und beseitigungsanlage fuer verdampfenden treibstoff

Info

Publication number: DE2631879A1
Application number: DE19762631879
Authority: DE
Inventors: Detlev Edgar Max Hasselmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-07-24
Filing date: 1976-07-15
Publication date: 1977-02-10
Also published as: JPS5215176A; US3999936A

Description

Dipl.-Ing. Wilfrid RAECK

PATENTANWALT
7 STUTTGART 1, MOSERSTRASSE 8 · TELEFON (0711) 244003 263187

- H 9b -

Detlev Edgar Max HASSELMANN,
519 S.Nardo Avenue, Solana Beach, California 92075 / USA

Auffang- und Beseitigungsanlage für
verdampfenden Treibstoff

Als Teil eines Programms zur Verringerung der Luftverschmutzung hat man Untersuchungen durchgeführt, um die Benzinverdampfung an Tankstellen zu überwachen. Benzindämpfe bestehen gewöhnlich aus photochemisch reaktiven Kohlenwasserstoffen. Diese reagieren in Gegenwart von Sonnenlicht mit Stickstoffoxyden, z.B. mit Lachgas, und erzeugen Smog. Untersuchungen zeigen, daß für jeden Liter Benzin, der in einen Fahrzeugtank überführt bzw» umgepumpt wird, annähernd 1 g Dampf austritt bzw. freigesetzt wird. Entsprechende Dampfmengen werden freigesetzt, wenn der unterirdische Speichertank aufgefüllt
wird.

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Beim Füllen eines Kraftfahrzeug-Brennstofftanks werden die im Tankraum befindlichen Dämpfe durch das einströmende Benzinvolumen verdrängt. Diese Dämpfe können vom Brennstofftank abgesaugt und dem Speichertank überführt werden, aus dem das Benzin herausgepumpt wird. Zu diesem Zweck hat man ein Sauggebläse eingesetzt.

Leckstellen, Lüftungsöffnungen und lockere Verschraubungen haben dazu geführt, daß übermäßige Luft- oder Dampfmengen in den Speicherbehälter hineingezogen werden. Dies führt dazu, daß ein größeres Dampfvolumen als notwendig dem Speichertank überführt werden muß. Die überschüssigen Dämpfe müssen entspannt werden, um eine übermäßige Druckerzeugung im Speichertank zu verhindern.

Bekanntgewordene Anstrengungen, um in den Speichertanks befindlichen überdruck abzubauen, haben nur zu begrenztem Erfolg geführt. In diesem Zusammenhang ist als einfachste Methode ein sog. Ausgleichssystem bekannt. Es besteht aus einer Spezialdüse und einer gewöhnlichen unterirdischen Leitung. Der Kraftfahrzeugtank und der unterirdische Speichertank tauschen hierbei Dampfvolumen gegen Flüssigkeitsvolumen ein. überschußdämpfe, die auf Temperaturänderungen, Flüssigkeitsklappen, Rückflüsse aus Fahrzeugtanks, LeitungsVerengungen und schlechten Paßsitzen an der am Fahrzeugtank angeordneten Absaugdüse zurückzuführen sind, lassen das sog, Ausgleichssystem sehr unwirksam bleiben.

Zur Verbesserung des Wirkungsgrades sind zahlreiche "Sekundärsysteme¹¹ oder "Vakuumhilfssysteme¹¹ bekanntgeworden« Bei dem Sekundärsystem wird eine kleine Vakuumpumpe benutzt, um die Dämpfe vom Fahrzeugtank-Einfüllstutzen abzusaugen. Die Dämpfe werden dann gekühlt und

kondensiert, oder katalytisch oxydiert oder abgebrannt bzw. verascht. Bei einem anderen bekannten Verfahren hat man versucht, die Dämpfe auf Aktivkohlebetten zu absorbieren, Dabei werden die Aktivkohlebetten durch Rückspülung von Luft regeneriert. Diese Systeme leiden an zahlreichen wichtigen Unzulänglichkeiten. Eine Rückspülung mit Kondensation bringt nur bei sehr großen Lagerkapazitäten Vorteile oder bei Tankstellen, die pro Monat eine Größenordnung von etwa 400 000 Litern abgeben. Außerdem erfordern sie eine komplizierte und teuere Kühlausrüstung zur Kondensation. Schließlieh sind derartige Einrichtungen auch unter dem Gesichtspunkt des Energieverbrauches unwirtschaftlich.

Ein anderes bekanntes Auffangsystem arbeitet auf dem Prinzip der Umwandlung von Kohlenwasserstoffdämpfen in Kohlendioxyd und Wasserdampf und benutzt dazu einen Katalysator aus Platin oder einem anderen Edelmetall zur Oxydation. Hierbei ist die überwachung der Reaktionstemperaturen von großem Einfluß. Oberhalb von 660° C verringert sich die Lebensdauer des Katalysators in beträchtlichem Umfang. Unterhalb von 500° C sinkt der Wirkungsgrad für die Umwandlung rapide. Um die Baugröße der Reaktionsanlage klein zu halten, werden Kohleabsorptionsbetten für Zwischenstufen von Dämpfen verwendet. Die Aktivkohlebetten gleichen die größere Strömungsmenge während der Fahrzeugbetankung aus und ermöglichen eine langsame Regenerierung über eine längere Zeitdauer. Aktivkohlebetten sind jedoch nicht voll wirksam. Die leichteren Kohlenwasserstoff-Fraktionen, Wie Methan oder Äthan, werden nicht leicht absorbiert und durchströmen die Kohlebetten ohne festgehalten zu werden. Die schwereren Fraktionen, wie Hexan oder Heptan, werden leicht absorbiert, jedoch genauso schwer wieder abgegeben. Diese Stoffe haben die Neigung, auch nach der Säuberung des Kohlebettes haften zu bleiben und verringern die Absorptionsfähigkeit

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des Kohlebettes für nachfolgende Dämpfe.

Entsprechend einem anderen bekannten Verfahren werden die Dämpfe abgebrannt. Hierbei treten zahlreiche Probleme auf. Die Dampfströmung ist in Abhängigkeit von der Anzahl betankter Fahrzeuge während einer bestimmten Zeitdauer veränderlich. Die Konzentration der Kohlenwasserstoffe in den Dämpfen variiert in großem Umfang. Im einzelnen reichen die Konzentrationen manchmal nicht aus, um die Verbrennung aufrechtzuerhalten, wobei überschüssige Luft die Flamme auslöscht. Andererseits führt eine zu hohe Konzentration zu einer unvollständigen Verbrennung, so daß die Nebenprodukte an die Atmosphäre abgegeben werden. Man hat verschiedene Veraschungssysteme erprobt, um diese Probleme lösen zu können. Bei einem System werden Kohlebetten als Speichermedium verwendet. Die Desorption bzw. die Abgabe von Kohlenwasserstoffen erfolgt mit einer bestimmten zeitlich bemessenen Menge, um den Verbrennungsvorgang zu steuern. Aus der Verwendung von Aktivkohlebetten ergeben sich die solchen Systemen innewohnenden Schwierigkeiten, wie sie weiter oben schon beschrieben worden sind. Außerdem wird hierbei Energie vergeutet, da das Gebläse während des Desorptionszyklus laufen muß. Bei einem anderen bekannten Vorschlag werden die Dämpfe in einem kontinuierlichen Ofen verbrannt. Hierbei ist zusätzlicher Kraftstoff notwendig, um die Ofenflamme am Leben zu halten. Weiterhin ist es bekannt, mit Luft arbeitendeStrahlpumpen einzusetzen, um Treibstoffdämpfe aus den unterirdischen Vorratstanks auszuspülen. Dabei schaltet die Treibdüse abwechselnd ein und aus, um ein vorbestimmtes Vakuum im unterirdischen Speiehertank aufrechtzuerhalten. Bei diesem System wird jedoch unnötig viel Benzin verdampft«

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Weitere Schwierigkeiten bei sämtlichen der vorerwähnten Techniken und Methoden ergeben sich aus Zulieferungen zu den Tankstellen. Im Herbst ist es üblich, daß die ölgesellschaften ein leichter flüchtiges Benzin abgeben, denn dadurch sprechen die Fahrzeugmotoren bei niedrigen Temperaturen besser an. Wenn nun dieses flüchtigere Benzin über das ältere Benzin im Speieher gefüllt wird, entstehen überschüssige Dämpfe. Die bisher bekannten Anlagen sind nicht in der Lage, derartig große DampfÜberschußvolumina zu verarbeiten»

Es besteht daher Nachfrage bzw. Bedarf nach Entwicklung eines Systems, mit dem Kohlenwasserstoffdämpfe sicher und wirksam aufgefangen und beseitigt werden. Bei einem solchen wirksam arbeitenden System sollten Hilfsgebläse und Aktivkohleeinsätze beseitigt sein und auch Leckstellen und Risse im System vermeiden, indem man in dem Rohrleitungssystem und im Speichertank einen niedrigen Druck aufrechterhält und einen überschußdruck im Tank als Antriebskraft für die Beseitigung der darin enthaltenen Dämpfe verwendet, die an der Umgebungsatmosphäre verbrannt werden. Schließlich ist es erfindungsgemäß beabsichtigt, das System wirksam überwachen zu können und seine Arbeitsweise zu unterbrechen, sobald sich Unregelmäßigkeiten im Betrieb einstellen.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Auffang- und Beseitigungsanlage für verdampfenden Treibstoff bzw. für brennbare Dämpfe. Obwohl die Erfindung im Zusammenhang mit dem Auffangen und der Verarbeitung von Benzindämpfen an Benzinstationen beschrieben wird, läßt sich absehen, daß die Erfindung überall dort ebenfalls eingesetzt werden kann, wo man verhindern will, daß brennbareDämpfe

an die Umwelt abgegeben werden»

Wenn Brennstoff aus einem Vorratstank abgezapft und in einen Fahrzeugtank eingefüllt wird_e zieht ein Unterdruekgebläse die Dämpfe aus dem Brennstofftank ab und gibt sie in den Speichertank zurück. Ein steuerbares Strömungsventil stellt sicher, daß die Dämpfe aus dem Kraftstofftank nur dann abgesaugt werden, wenn Benzin bzw· Kraftstoff eingefüllt wird. Dämpfe entstehen (an Tankstellen) nur dann, wenn Kraftfahrzeuge aufgetankt werden, übliche Füllgeschwindigkeiten liegen in der Größenordnung von etwa 30 Liter pro Minute. Die in den unterirdischen Speichertank abgezogenen überschußdämpfe liegen in einer Strömungsmenge von etwa 10 - 15 Liter pro Minute vor. Der unterirdische Speichertank wird als Niederdrucksammler verwendet. Da solche Tanks eine Speicherkapazität in der Größenordnung von etwa 30 000 Liter haben, so daß ein ausreichendes Volumen zur Verfügung steht, um die zurückgewonnenen Dämpfe vorübergehend zu speichern, Die Zunahme des Druckes im Speicher-

tank kann etwa im Bereich zwischen 0_#05 - etwa 0,08 kg/cm liegen.- Diese Drücke werden in Zeiträumen von mehreren Minuten entspannt, so daß auch erhöhte Druckanstiege durch häufiges Betanken allmählich abgebaut werden können. Wenn nur ein Kraftfahrzeug aufgetankt wird, ist der Speichertankdruck niedrig, so daß auch nur eine geringe Dampfströmungsgeschwindigkeit erforderlich ist. Werden mehrere Kraftfahrzeuge aufgetankt, so wird der Speichertankdruck ansteigen und die Dampfentspannung muß höher sein. Da Jedoch die Eriteleerungsgeschwindigkeit niedriger liegt als die Tankfüllgeschwindigkeit, ist eine kontinuierliche Entleerung notwendig, um zu verhindern, daß die Anlage periodisch größeren Belastungen ausgesetzt wird«

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Ein Druckfühler in Form eines druckempfindlichen Schalters wird ausgelöst, wenn der Druck im Vorratstank 10 - 20 mm Wassersäule höher liegt als der Umgebungsdruck· Dieser Druckschalter schließt einen Stromkreis für ein Magnetventil, das dann öffnet, um die Dämpfe aus dem Speichertank zu entspannen. Die aus dem Tank abströmenden Dämpfe werden durch eine Strömungsregeleinrichtung in Form eines Druckregulators und einer Öffnungsplatte gemessen, worauf die Dämpfe in eine Beseitigungseinrichtung abgegeben werden, die in Form einer Verbrennungskammer vorgesehen ist, um die Gase in Gegenwart von größeren Mengen Umgebungsluft abzubrennen» Eine Flamm-Hemm-Einrichtung in Form einer perforierten Platte in der Dampfleitung verhindert das Rückschlagen der Flamme in die Dampfleitung. Dieses Rückschlagen wird auch verhindert durch Anwendung von Rohrleitungen und Brennerdüsen in der Größenordnung von 1/8 " bzw» etwa 3 mm Öffnungsdurchmesser. Düsenstrahlen dieser Größe halten den Druckabfall klein, sind Jedoch auch klein genug, um ein Rückschlagen der Flamme zu verhindern, falls aus der Anlage austretende Dämpfe sich im Brennbereich oder in einer solchen Zusammensetzung befinden. Die Verbrennungskammer ist ein Schachtrohr in Form eines Venturirohres« Die Brennerdüsen sind etwa im Bereich der Verengungsstelle des Venturi-Rohres angeordnet. Beim Abbrennen der Dämpfe werden große Mengen von Umgebungsluft über den unteren Abschnitt des Schachtrohres angesaugt, um eine vollständige Verbrennung an den Brennerdüsen sicherzustellen· Um die Flamme am Ausgehen zu verhindern, ist oberhalb der Brennerdüsen ein Sieb aus Edelstahl aufgehängt. Für den Fall eines abnormalen Betriebsablaufes 1st ein normalerweise abgeschlossener Temperaturfühler oder Temperaturschalter in der Nähe der Verbrennungskammer angeordnet, um eine möglicherweise stattfindende Rückschlagwirkung der

Flamme festzustellen. Tritt dieser Fall ein, so öffnet der Temperaturfühler und unterbricht den Stromkreis zum Magnetventil, um dadurch die Zufuhr zusätzlicher Dämpfe aus der Anlage abzusperren. Wenn der druckempfindliche Schalter geschlossen ist, wird ein Zünder erregt, der einen Lichtbogen zum Zünden der Brennerdüsen zur Verfügung stellt. Gleichzeitig mit dem Zünder wird ein Flammenwächter erregt, der das Vorhandensein einer Flamme abfühlt. Gleichzeitig wird eine Unterbrechereinrichtung, beispielsweise ein Zeitschalter oder ein Zeitglied aktiviert, wobei dies Zeitglied auf eine bestimmte Zeitdauer eingestellt ist, in der der Flammenwächter eine Flamme feststellen muß. Wird innerhalb der vorgegebenen Zeitdauer keine Flamme festgestellt, so öffnet das Zeitglied einen Zeitschalter, der den Stromkreis zum Magnetventil öffnet und die Dampfströmung absperrt· Eine vom Flammenwächter ermittelte Flamme erzeugt ein Signal, das verstärkt und einem Relais zugeführt wird, um einen Relaisschalter zu öffnen. Der Relaisschalter unterbricht den Stromkreis zum Zeitglied, so daß dessen Funktion damit beendet ist. Sobald demnach eine Flamme festgestellt wird, ist das Zeitglied abgeschaltet und kann nicht mehr auf das Magnetventil einwirken.

Dem soweit beschriebenen System ist eine Zusstzanlage zum Auffangen und zur Beseitigung von Dämpfen aageordnet, um auch hohe Dampfdrücke aufzunehmen, z.B. unter besonderen Umständen wie beim Ausfall der Umsehalteinrichtung. Diese Zusatzanlage verdoppelt die vorbeschriebene Anlage in verschiedener Hinsicht. Ein zusätzlicher Druckfühlschalter ist vorgesehen, um bei einem vorbestimmten Druck einzusetzen, der oberhalb des Wertes liegt, bei dem der erstgenannte Druckfühlschalter anspricht. Mit dem Schließen des Hilfsschalters wird ein Hilfsmagnetventil betätigt, das die Strömung in einen Hilfsdruckregler uid eine öffnungs- oder

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Blendenplatte lenkt, wodurch die Dampfströmung durch eine Parallelleitung gesteuert wird, in der ebenfalls zur Vermeidung von Flammenrückschlag eine andere Hemmeinrichtung ν orgesehen ist. In der Verbrennungskammer ist in der Nähe der ersten Gruppe von Brennerdüeen eine Düsenhilfsgruppe angeordnet. Um sich weiterhin gegen ungewöhnliche Betriebszustände abzusichern, ist ein zusätzlicher Temperaturschalter in der Nähe der Brennkammer angeordnet und liegt in Reihe mit dem ersten Temperaturfühler. Falls ein Flammenrückschlag auftritt, öffnet der Hilfstemperaturschalter und unterbricht den zum ersten Magnetventil gehenden Stromkreis. Dies hat zur Wirkung, daß jegliche Dampfströmung in der Ailage unterbrochen wird, bis der Betriebsfehler beseitigt 1st. Der Flammenwächter, das Relais und das Zeitglied arbeiten wie oben beschrieben, jedoch mit der Ausnahme, daß in dem Fall, wo in den ersten Brennerdüsen keine Flamme ermittelt wird, das Relais die Leitung zu dem Hilfsdruckschalter öffnet. Damit wird dais Hilfsmagnetventil geschlossen und die Hochdruck-Dampfströmung unterbrochen.

Zur Absicherung gegen eine ungewöhnlich hohe Druckkonzentration aufgrund ungewöhnlicher Umstände kann ein Not-Belüftungsventil vorgesehen sein, um die Dämpfe aus dem Speichertank direkt in die Atmosphäre zu entlassen.

Aus der Anwendung der erfindungsgemäßen Auffang- und Beseitigungsanlage für Brennstoffdämpfe u.dgl. ergeben sich zahlreiche Vorteile. So wird eine vollständige Verbrennung von Dämpfen aus Benzin od4sl» erreicht, ohne daß luftverschmutzende Nebenprodukte entstehen. In der Anlage werden die Dämpfe allein durch den Tankdruck abgegeben, so daß kein HHfsgebläse erforderlich ist. Der Betrieb läuft im Niederdruckbereich ab, so daß Leitungsbrüche oder Leckstellen

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vermieden werden. Eine zusätzliche Speicheranlage ist nicht notwendig. Mit der Anlage nach der Erfindung wird in dem unterirdischen Speichertank auch kein Unterdruck erzogt, über den sonst Umgebungsluft in den Tank angesaugt würde. Die Verbrennung der zu beseitigenden Dämpfe findet bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen statt. Die Anlage sorgt dafür, daß die Dämpfe allmählich abgegeben werden, auch wenn der Dampfdruck intermittierend zunimmt. Die Anlage wird automatisch überwacht und abgeschaltet, falls ein ungewöhnlicher Betriebsablauf auftreten sollte. Der Dampfaustritt wird durch eine Voreinstellung automatisch unterbrochen, falls der eingeleitete Abbrand nicht stattfindet. Ferner wird bei einem abnormalen Betriebsablauf überschüssiger Dampfdruck an die Luft abgelassen. Mit der Anlage lassen sich relativ hohe Dampfdrücke beherrschen, die auf saisonbedingte Änderungen in der Brennstoffzusammensetzung zurückgehen. Der Energieverbrauch ist gering, und der Betrieb läuft nur bei Bedarf. Ferner wird in der Anlage nach der Erfindung ein Anstieg des Dampfdruckes zur Beseitigung bzw. zur Veraschung ausgenutzt. In der Anlage liegt die Dampfkonzentration merklich oberhalb der Entflammbarkeitsgrenze in sämtlichen Dampfleitungen und erreicht nur die Entflammbarkeitsgrenze unmittelbar nach Verlassen der Brennerdüsen· Darüber hinaus besitzt die Anlage eine hohe Lebensdauer, einen einfachen Aufbau, einen guten Wirkungsgrad und läßt sich auch leicht einbauen*

Die Erfindung ist nachfolgend mit weiteren Einzelheiten und Vorteilen anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert« Es zeigen

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Pig» 1 eine schematische Übersicht der Anlage, Fig. 2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht der

Verbrennungseinheit,
Pig· 3 ein vergrößerter Schnitt nach der Linie 3-3

in Fig. 2,
Fig. 4 ein vergrößerter Schnitt nach der Linie 4-4

in Fig. 2,
Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie 5-5 in Fig. 4.

Das Ausführungsbeispiel der beschriebenen Anlage ist einem üblichen Benzinspeichertank 10 zugeordnet. Kraftstoff wird einem Kraftstofftank 12 über die Leitung 14 mit Hilfe einer Pumpe 16 zugeführt. Die Kraftstoffeinfülldüse 18 kann mit einer locker passenden Manschette ausgestattet sein, um die aus dem Kraftstofftank 12 verdrängten Dämpfe zurückzuhalten. Ein fester luftdichter Abschluß auf dem Kraftstofftank 12 ist nicht erforderlich, so daß Umgebungsluft mit den Benzindämpfen angesaugt wird. In der Rücklaufleitung 24 sorgt ein Gebläse 26 für einen Unterdruck, um die Dämpfe aus dem Kraftstofftank 12 in den Speichertank 10 zu überführen und das durch das entnommene Benzin freigewordene Volumen aufzufüllen. In der Dampfleitung 24 ist ein Strömungsventil 26 angeordnet. Das Ventil 26 hat die Aufgabe, die Dampfströmung in der Periode zu begrenzen, wenn kein Benzin in den Kraftstofftank 12 eingefülfc wird. Die Benzinströmung in der Leitung 14 ist unterbrochen, so strömen auch keine Dämpfe in der Rücklaufleitung 24. Die Anordnung einer locker sitzenden Manschette 20 und des Strömungsventils 26 führt zu einer Überschußdampfeinnahme im Bereich zwischen 30 % und 50 %.

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Temperaturunterschiede zwischen dem unterirdischen Speichertank 10 und dem Kraftstofftank 12, Unterschiede in der Flüchtigkeit zwischen frischem und alten Kraftstoff und die Einführung von Luft an der Einfülldüsen-Grenzschicht verursachen überschuß-Dampfvolumina, die in den Speichertank 10 zurückgeführt werden müssen» Die überschußdämpfe müssen beseitigt werden, um eine im Speichertank 10 zu verhindern. Aus diesem Grunde besitzt ein Rohrleitungssystem 28 einen Abzweig 29» der in den oberen mit Dampf ausgefüllten Raum in dem Speichertank 17 eingeführt ist. Ein druckempfindlicher Schalter 30 ist über eine Leitung an den Dampfdruck im Speichertank 10 angeschlossen. Sobald der Druok etwa ein bis zwei Zentimeter Wassersäule oberhalb des Umgebungsdruckes erreicht, bewirkt der Dampfdruck ein Schließen des Schalters 30. Der Schalter 30 ist zwischen einer Stromversorgungseinheit und einer elektrischen Leitung 36 angeschlossen, über die Leitung 36 und die normalerweise geschlossenen Temperatur fühlsdaalter 38 und ist auch die Leitung 42 elektrisch angeschlossen. Die Leitung 42 gibt ein Magnetventil 44 frei, das öffnet, um Dämpfe von der stromauf liegenden Seite des Rohrleitungssystems 28 zur stromab liegenden Seite strömen zu lassen. Die Dampfströmung durch das Leitungssystem 28 ist vom Druck im Speichertank 10 abhängig. Die Dampfströmung wird durch eine Stau- oder Blendenscheibe 46 gesteuert. Bei einer erprobten Ausführungsform wurde eine Stauplatte mit drei Öffnungen, jeweils mit einem Durchmesser von 3,2 mm benutzt. Auf diese Weise wird die Strömungsmenge auf etwa 0,015 m^/min bei einem Druck von etwa 13 mm Wassersäule begrenzt. Die Strömungsmenge steigt an bis auf ungefähr 0,043 nr/min bei einem Druck von etwa 115 mm Wassersäule. Die maximale Strömungsmenge von etwa 0,043 m^/min wird durch den Druckregler 48 eingestellt, der stromauf von der Stauplatte liegt. Der Druckregler 48 begrenzt den Druck an der Stauplatte

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auf etwa 115 m Wassersäule. Die Dämpfe strömen in dem Leitungssystem 28 an einer Flammsperre 50 vorbei in die Brennerdüse 52 innerhalb der Verbrennungskammer 53. Die zu den Brennerdüsen 52 bzw. den Düsenöffnungen führenden Rohrleitungen sind beim Ausführungsbeispiel mit einem Durchmesser von 1/8" bzw. 3»2 mm Durchmesser gewählt worden. Es hat sich .herausgestellt, daß dieser Durchmesser groß genug ist, um einen Druckabfall auf einem Minimum zu halten, andererseits jedoch klein genug ist, um ein Rückschlagen der Flamme in das Leitungssystem zu verhindern, wenn sich die Dämpfe in einer brennbaren Zusammensetzung oder in einem brennbaren Bereich befinden. Die Flammsperre 50 sichert außerdem gegen Flammrückschläge. Bei einer Ausfuhrungsform besteht die Flammsperre aus einer Sperrplatte 54, beispielsweise aus Kupfer und besitzt ungefähr 12 öffnungen, jeweils mit einem Durchmesser von 3,2 mm, die im mittleren Bereich der Sperrplatte gemäß Fig. 5 angeordnet sind. Diese Sperrplatte ist mit Hilfe von Schrauben 57 in einer Anschluß- und Halteanordnung 56 befestigt und in das Leitungssystem eingeigt (Fig. 4). Die Flammsperre 50 erfüllt ihre Funktion in der Weise, daß sie die Stoßfront absorbiert und über ihre Masse und ihre Wärmeableitungseigenschaften die auftretende Wärme ableitet. Mit Hilfe der Platte wird die von einer Explosion herrührende Stoßwellenfront gebrochen. Die Flammen sind aufgrund der Kühlwirkung der Sperrplatte 54 daran gehindert, die Flammsperre 50 zu durchlaufen. Ohne ausreichende Wärme bleibt die Flamme nicht erhalten. Die Wärme wird der Flammenfront durch die Eigenmasse der Sperrplatte 5²J und durch Wärmeableitung an die Umgebung entzogen.

Aus der Flammsperre gelangen die Dämpfe in die Leitung 49 und dann zu den Brennerdüsen 52. Oberhalb der Brennerdüsen ist ein Sieb 58 aus korrosionsbeständigem Stahl gehaltert, das die Aufgabe hat, Zugluft daran zu hindern, die Flamme auszublasen.

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Die Brennkammer 53 ist als Schachtrohr 59 in Form eines Venturi-Rohrs 59 mit einer Verengungsstelle 60 vorgesehen. Die Brennerdüsen 52 sind im allgemeinen in der Ebene der Verengung 60 gehaltert. Die Brennkammer 53 ist auf einer Plattform 62 abgestützt, damit sie über ihren offenen Boden große Luftmengen aus der Umgebungsatmosphäre ansaugen kann» Die Dampfkonzentration in dem Leitungssystem 28 liegt im allgemeinen gut oberhalb der Entflammbarkeitsgrenze, so daß die Verbrennung innerhalb des Leitungssystems 28 nicht aufrechterhalten werden kann« Die Entflammbarkeitsgrenze wird erreicht, wenn die Dämpfe die Brennerdüsen 52 verlassen. Die großen Mengen angesaugter Luft ermöglichen eine vollständige Verbrennung der·Dämpfe und stellen sicher, daß keine Vereunreinigungen in die Atmosphäre gelangen. Da die Verbrennungsgase bei ihrem Aufsteigen expandieren, werden zusätzlichen nach oben gerichtete Zugkräfte erzeugt. Diese Zugkräfte saugen nochnehr Umgebungsluft an, um den vollständigen VerbrennungsVorgang zu unterstützen und zu verbessern und jegliche Rußbildung zu vermeiden.

Wenn der Druckfühlschalter 30 geschlossen ist, wird über die Leitung 68 ein Zünder 66 erregt. Der Zünder erzeugt einen Lichtbogen in der Nähe der Brennerdüsen 52. Um einen normalen Betriebsät)lauf der Anlage sicherzustellen, ist ein Flammwächter 70 so angeordnet, daß er das Vorhandensein von Flammen in der Verbrennungskammer 53 feststellen kann. Gleichzeitig mit der Erregung des Zünders 66 wird über die Leitung auch ein Zeitschalter 76 eingeschaltet. Der Zeitschalter ist so ausgelegt, daß er ein Zeitschaltwerk 81 nach einem bestimmten Zeitablauf öffnet« Man erkennt, daß beim öffnen des Zeitschaltwerkes 8l der Stromkreis zum Magnetventil 44 unterbrochen und damit die Dampfströmung im Leitungssystem abgesperrt wird« Der Zeitschalter 76 ist so ausgelegt, daß er seine Funktion nur ausübt, wenn der Flammwächter 70 nicht

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angesprochen hat bzw« von diesem keine Flamme entdeckt worden ist. Werden jedoch Flammen abgefühlt, so wird ein Verstärker 80 über ehe Leitung 74 erregt und liefert über die Leitung 84 ein Signal zu einem Relais 86« Wenn das Relais 86 anzieht, wird ein Relaisschalter 88 geöffnet, der in der Leitung 78 liegt» Beim öffnen des Schalters oder Kontaktes 88 wird offensichtlich der Zeitschalter 76 abgeschaltet und kann nun nicht mehr das Zeitschalterwerk 8l auslösen. Wenn somit der Flammwächter 70 das Vorhandensein einer Flamme festgestellt hat, öffnet der Schalter 88, während der Schalter 81 geschlossen bleibt, wobei das Magnetventil 44 offenbleibt, um die Dämpfe aus dem Speichertank 10 ausströmen zu lassen« Bei ungewöhnlichen Betriebsablauf oder bei einem Flammrückschlag öffnet der normalerweise geschlossene Temperaturfühlschalter 38 in der Leitung und unterbricht somit die Stromzufuhr zum Magnetventil 44. Dies sperrt damit die Dampfströmung ab und schützt die Anlage vor Explosionsgefahr.

Zu gewissen Zeiten können sich im praktischen Betrieb Drücke einstellen, die oberhalb derjenigen liegen, die vom dem Druckregulator 48 und der Stauplatte 46 eingestellt bzw. aufgenommen werden, und zwar aufgrund von saisonbedingten Änderungen in der Benzinzusammensetzung, wenn die Benzinhersteller auf eine niedrigere Verdampfungstemperatur bzw. einen größeren Verflüchtigungsgrad einstellen. Wenn das leichter siedende Benzin über das im Speichertank befindliche ältere Benzin gefüllt wird, werden überschußdämpfe erzeugt. Aus diesem Grund 1st in die Anlage eine Schnellströmungsanordnung eingebaut. Ein Zusatzleitungssystem 90 leitet die Dämpfetber eine Leitung 94 einem zweiten Druckschalter 92 zu. Bei überschreiten einer bestimmten Druckschwelle schließt der Schalter 92 und gibt damit ein Hilfsmagnetventil 98 frei.

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Die Dämpfe strömen dann direkt durch das Leitungssystem in einen Hilfsdruckregler 100 und durch die Hilfsstauplatte 102, Die Stauplatte 102 ist bei einem Ausführungsbeispiel mit drei Öffnungen bzw. Bohrungen von jeweils 6,35 mm Durchmesser versehen. Dadurch wird die Dampfströmung bei einem Druck von 150 mm Wassersäule auf 0,2 nr/min begrenzt, Wobei die Strömungsmenge bei einem Druckanstieg auf etwa 250 mm Wassersäule auf annähernd 0,255 mVmin ansteigt. Eine Hilfs-Flammsperre 104 ist ebenfalls in dem Leitungssystem 90 vorgesehen und arbeitet wie die Flammsperre 50. Außerdem ist identisch zu den Brennerdüsen 52 ein Satz von HiIfs-Brennerdüsen 106 vorgesehen, der in der Verbrennungskammer 53 ebenfalls fluchtend in der Höhe des Halses oder der Verengung angeordnet ist. Ein Hilfstemperaturfühler 40 arbeitet in Verbindung mit dem Leitungssystem 90 wie der oben beschriebene Temperaturfühler 38. Wenn ein Flammrückschlag im Leitungssystem 90 ermittelt wird, unterbricht der normalerweise geschlossene Temperaturfühler 40 die Leitung 36. Wird eine Flamme von dem Flammwächter 70 festgestellt, so zieht das Relais 86 an und schließt den Schalter 107. Wenn der Schalter 107 offenbleibt aufgrund der Tatsache, daß keine Flamme festgestellt worden ist, so hat dies die Wirkung, daß das Magnetventil 98 abschaltet. Das Zusatzsystem arbeitet nur, wenn der Flammwächter 70 an den Brennerdüsen 52 eine Flamme feststellt. Die Brennerdüs>en 106 zünden nur, wenn der Flammwächter 70 feststellt, daß bereits die Brennerdüsen 52 gezündet haben. Sodann lassen sich die Brennerdüsen 106 die Flammhülle der Düsen 52 ausströmen. Die Brenerdüsen IO6 gewährleisten genauso einen gleichmäßig fein verteilten Gasaustritt, um das vollständige Abbrenner großer Dampfmengen mit der Umgebungsluft zu ermöglichen.

Falls bei einer irgendwie gearteten abnormalen Betriebsweise sich im Speichertank 10 ein ungewöhnlich hoher Dampfdruck

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aufbauen sollte, ist ein Entlastungsventil 108 in einer Leitung 110 angeordnet, die in den Dampfraum des Speichertankes 10 einmündet. Der Druck wird dann durch Ablassen · der Dämpfe oder durch Nachfüllen von Luft abgebaut. Es handelt sich dabei jedoch nur um einen zeitweiligen Zustand, um die bei Überdrücken entstehende Gefahr zu beseitigen, wobei das Ventil 108 wieder schließt, sobald die Anlage sich im normalen Betriebsablauf befindet.

Die oben beschriebene Anlage ist somit in der Lage, angesammelte Dämpfe allmählich abzugeben und abzubrennen. Beispielsweise liegen an Tankstellen normale Einfüllgeschwindigkeiten bei etwa 30 Liter pro Minute« Die in den unterirdischen Speichertank hineingedrückten überschußdämpfe liegen bei 10 bis 20 l/min. Der Verbrennungskammer 53 werden Dämpfe in einer zeitlichen Menge zugeführt, die von dem im Speichertank 10 herrschenden Druck abhängt. Wenn nur ein Kraftfahrzeug betankt wird, ist der Druck im Speichertank 10 niedrig, so daß auch der Dampf nur mit einer geringen zeitlichen Durchflußmenge abströmt, Werden jedoch mehrere Kraftwagen betankt, so steigt der Druck im Speichertank 10 an und die Abströmgeschwindigkeit und Menge der Dämpfe in Richtung auf die Verbrennungskammer 53 nimmt zu. Die Abgabemenge ist dennoch g eringer als die Dampfeinfüllmenge in den Speichertank 10, damit eine kontinuierliche Dampfabgabe gewährleistet ist und nicht ein häufiges An- und Abschalten der Anlage. Da die Anlage bei verhältnismäßig niedrigen Drücken arbeitet, können Leckstellen in den Rohrleitungen, Brüche usw. nicht auftreten und zusätzliche Entlüftungsventile erübrigen sich. Mit dieser Anlage wird auch die Verarbeitung von solchen Dämpfen getrennt, die einerseits aus dem Betanken von Kraftwagen entstehen und andererseits von Nachfüllungen des Vorratstanks. Dadurch lassen sich die Brennerdüsen 52 zur Gewährleistung einer maximalen

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Sicherheit mit niedriger Strömungsgeschwindigkeit auslegen. Die Anlage besitzt einen kompakten Aufbau und kann auch in Parallelbauweise für größere Einrichtungen angewendet werden.

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Claims

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1. Auffang- und Beseitigungsanlage für verdampfenden Treibstoff zur Anwendung in Verbindung mit brennbarem Material enthaltenden Speichertanks, gekennzeichnet durch eine Druckfühleinrichtung (38) in einer ersten Stellung, bis der Dampfdruck im Speichertank (10) einen Schwellwert erreicht, bei dem die Druckfühleinrichtung durch den Dampfdruck in eine zweite Stellung überführt ist, ferner durch eine mit dem Speichertank (10) in Verbindung stehende Ventileinrichtung (4*1), die beim Ansprechen der Druckfühleinrichtung (38) in deren zweiten Stellung den Austritt der Dämpfe aus dem Speichertank ermöglicht, die über den im Speichertank herrschenden Dampfdruck ohne angesaugtes Trägergas austreten, und durch eine an die Ventileinrichtung

angeschlossene Beseitigungseinrichtung (53)» in der die Dämpfe nach Durchströmung der Ventileinrichtung abgebrannt bzw« verascht werden»

2. Anlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Strömungsregeleinrichtungen (26) zwischen der Ventileinrichtung (44) und dem Speichertank (10), um die Strömungsgeschwindigkeit der Dämpfe in Richtung auf die Beseitigungseinrichtung (53) steuern zu können·

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3. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfühleinrichtung einen Druckschalter umfaßt, der durch den Dampfdruck von der ersten in die zweite Stellung bewegbar ist, wenn der Dampfdruck im Bereich zwischen etwa 12 mm und 25 mm Wassersäule liegt«

4« Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beseitigungseinrichtung (53) eine Verbrennungskammer aufweist, in der die abgegebenen Dämpfe abgebrannt werden, und daß zwischen dem Tank und der Ventileinrichtung eine Plammsperre zur Verhinderung von Flammrückschlägen in den Speichertank (10) vorgesehen 1st«

5. Anlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Hilfs-Auffanganlage und -beseitigungsanlage, die ab einem vorbestimmten überdruckwert anspricht, der oberhalb des Wertes liegt, durch den die Druckfühleinrichtung in die zweite Stellung bewegt wird, bestehend aus einer Hilfsdruckfühleinrichtung (92), die sich in einer ersten Stellung befindet, bis der Dampfdruck einen vorbestimmten Schwellwert erreicht, der oberhalb des Druckwertes liegt, bei dem die Druckfühleinrichtung in ihre zweite Stellung bewegt wird, so daß die Hilfsdruckfühleinrichtung von dem Dampfdruck in die zweite Stellung bewegbar ist, und aus einer in Verbindung mit dem Speichertank(10) stehenden Hilfsventileinrichtung (98), die dadurch betätigbar ist, daß die Hilfsdruckfühleinrichtung sich in ihrer zweiten Stellung befindet, um Dämpfe aus dem Speichertank entweichen zu lassen«

6. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfühleinrichtung aus einem Druckschalter besteht, der durch den Bremsdruck in eine zweite Stellung betätigbar ist, in der ein Stromkreis zu einer elektrischen Stromversorgung geschlossen wird, daß die Ventileinrichtung geschaltet wird, wenn der Druckschalter sich in seiner zweiten Stellung befindet,

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um dann Dämpfe in die Brennkammer entweichen zu lassen, daß ferner ein Zünder vorgesehen ist, der bei Stellung des Druckschalters in seiner zweiten Stellung erregt wird, um die in die Brennkammer einströmenden Dämpfe zu zünden, und daß ein Flammwächter zur Feststellung von brennenden Dämpfen in der Brennkammer sowie eine Unterbrechereinrichtung vorgesehen sind, die erregt wird, wenn der Druckschalter sich in seiner zweiten Stellung befindet und die Ventileinrichtung abschaltet bzw» zum Scliießen veranlaßt, wenn keine Verbrennungsflamme von dem Flammwächter festgestellt wird»

7» Anlage nach ANspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterbreehereinrichtung einen Zeitschalter enthält, der erregt wird, wenn sich der Druckschalter in seiner zweiten Stellung befindet, wobei der Zeitschalter die Ventileinrichtung nach einem vorbestimmten Zeitintervall abschaltet, wobei die auf den Flammwächter ansprechende Einrichtung erregt wird, wenn der Druckschalter sich in einer zweiten Stellung befindet, um den Zeitschalter nach Feststellung der Verbrennungsflamme abzuschalten, bevor die Ventileinrichtung durch den Zeitschalter stromlos gemacht wird und sperrt.

8. Anlage nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß ein Temperaturfühler erregt wird, wenn der Druckschalter sich in seiner zweiten Stellung befindet und dann auf Flammrükschläge in Richtung auf den Speicherbehälter anspricht, um die Ventileinrichtung (44) bzw. (98) in diesem Fall abzuschalten und zu sperren»

9. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer ein entsprechend einem Venturi-Rohr geformtes Brennrohr (59) aufweist, daß im Bereich der Verengung der

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Brennkammer Brennereinrichtungen angeordnet sind zum Abbrennen der Überschußdämpfe, und daß die Brennkammer so angeordnet ist, daß sie während des VerbrennungsVorganges umgebende Luft ansaugt*

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