DE2733219A1

DE2733219A1 - Verfahren und vorrichtung zum speichern und mischen von brennstoffen

Info

Publication number: DE2733219A1
Application number: DE19772733219
Authority: DE
Inventors: Otis Max Taylor
Original assignee: T M C; T M C Inc
Current assignee: T M C; T M C Inc
Priority date: 1976-07-22
Filing date: 1977-07-22
Publication date: 1978-01-26
Also published as: US4036402A; FR2359363A1; FR2359363B3; SE7708372L; GB1523840A

Description

Patentanwälte

Dipt -Ing Dipt -Chetn. Dipl-Ing.

E. Prinz - Dr. G. Hauser - G. Leiser

Ernsbergerstrasse 19

8 München 60

T.M.C, Inc. 21. Juli 1977

600 Northeide Drive, N.W. Atlanta, Georgia 30318 /V.St.A.

Unser Zeichen; T 2196

Verfahren und Vorrichtung zum Speichern und Mischen

von Brennstoffen

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Speichern und selbsttätigen Mischen von Brennstoffen mit verschiedenen spezifischon Gewichten, sowie eine zur Durchführung des Verfahren? besonders geeignete Vorrichtung.

Einige Verwendung;; fälle für industrielle Brennstoffe erfordern eine Mischung ziveier oder mehrerer Brennstoffkomponenten unmittelbar vor ihrem Verbrauch. So werden Schweißbrenner in der Regel mit Propan oder Erdgas betrieben, denen Pentane zugemischt sind, um die Plammencharakteristiken zu verbessern. Derartige Additive haben ein spezifisches Gewicht, welches erheblich über demjenigen des Grundbrennstoffes liegt, so daß sie dazu neigen, sich auf dem Boden des Speicherbehälters abzusetzen. Wenn daher die Brennstoffe für eine bestimmte Zeitspanne im Behälter eingeschlossen sind, so besteht das Gas in der Dampfkammer über der Oberfläche des flüssigen Brennstoffes weitgehend nur noch aus dem weniger dichten Grundbrennstoff. Demzufolge müssen die Brennstoffe bei oder unmittelbar vor der Ableitung dieser Dämpfe für die Verbrennung gemischt werden, um an der Mündung des Schweißbrenners die richtige Mischung zu erhalten.

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Es sind Mischvorrichtungen bekannt, mit denen Erdgas oder Propan im Gaszustand mit Additiven im flüssigen Zustand gemischt werden Vann. Eine solche Mischvorrichtung ist aus der US-PS 3 924 6Ί3 bekannt, wobei die Mischvorrichtung eine abgeschlossene Kammer aufweist, in der das flüssige Additiv enthalten ist, und eine Einrichtung zum Durchsickern des Erdgases oder Propan? nach oben durch das flüssige Additiv aufweist, \im eine richtige Damp.Pmischung über der Oberfläche des flüssigen Additives zu erzielen, welche zum Mischer des Schweißbrenners abgeführt werden kann. Bei einer aus der US-PS 3 870 069 bekannten Mischvorrichtung erzexigt der Durchgang des Grundbrennstoffes in gasförmigem Zustand durch den Dampfraum oberhalb der Oberfläche des flüssigen Additives sozusagen ein Aufkochen des Additives nach oben aus einem Tauchrohr heraus unter Erzielung der Mischung. Diese Mischvorrichtungen setzen selbstverständlich voraus, daß der Grundbrennstoff in gasförmigem Zustand ist, was wiederum das Erfordernis eines sehr großen Speicherraumes mit sich bringt. Bei anderen bekannten Vorrichtungen werden sowohl der Grundbrennstoff als auch das Additiv in verflüssigtem Zustand vorgemischt gespeichert und erfolgt die Durchmischung durch mechanische Einwirkung. Solche Vorrichtungen erfordern jedoch eine Energiezufuhr zur Erzeugung der mechanischen Durchmischung, was sich als störend erweist. Darüberhinaus bleibt bei diesen Vorrichtungen in der Regel eine erhebliche Menge an Rest-Additiv zurück, wenn der Grundbrennstoff bereits verbraucht ist. Hierdurch ergeben sich erhebliche Verluste, da eine Wiedergewinnung der Additive schwierig und unwirtschaftlich ist. Die Zumischung des flüssigen Additives zum flüssigen Grundbrennstoff führt auch dazu, daß viele Verunreinigungen in dem Grundbrennstoff auf Kohlenwasserstoffbasis verfestigt werden. Wenn eine nachfolgende Entleerung durch ein Speichertankventil od. dgl. hindurch erfolgt, so beeinträchtigen solche verfestigten Verunreinigungen den Ventilbetrieb.

Mit der Erfindung soll ein Verfahren und eine Vorrichtung zur

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Speicherung und zur selbsttätigen Mischung von Brennstoffen mit unterschiedlichem spezifischen Gewicht geschaffen werden, beispielsweise eines verflüssigten Grundbrennstoffes wie Erdgas oder Propan mit einem verflüssigtem Brennstoffadditiv mit höherem spezifischem Gewicht. Dabei soll erreicht werden, daß alle Flüssigkeiten weitestgehend rückstandsfrei und damit verlustfroi aus dem Speicherbehälter entnommen und genutzt werden können. Die Durchmischung soll spontan ohne Fremdenergiezxifuhr bei dem Abzug der Brennstoffdämpfe aus dem Speicherbehälter für die Nutzung erfolgen. Dabei soll auch eine selbsttätige Filterung der Brennstoffe möglich sein und sollen Aufbau und Betrieb einFach und wirtschaftlich sein.

Diese Zielsetzung wird verfahrenstechnisch im wesentlichen dadurch gelöst, daß ein Behälter mit den flüssigen Brennstoffen teilweise gefüllt wird, so.daß ein Dampfraum über der Flüssigkeitsoberfläche verbleibt; der Behälter wird sodann dicht verschlossen und gelagert, so daß der Brennstoff mit größerem spezifischem Gewicht durch Schwerkrafteinwirkung sich zum Boden des Behälters hin absetzt und der Brennstoff mit geringerem spezifischem Gewicht sich über dem schwereren Brennstoff anordnet und die Oberfläche der Flüssigkeit bildet. Der flüssige Brennstoff größeren spezifischen Gewichtes wird vom Boden des Behälters aus in einem Docht hochgezogen, der sich in den Dampfraum hinein erstreckt. Die Dämpfe des Brennstoffes mit niedrigerem spezifischem Gewicht, die von der Oberfläche der Flüssigkeit aus verdunsten, werden durch den flüssigen Brennstoff höheren spezifischen Gewichtes im Docht im Dampfraum aus dem Speicherbehälter abgezogen.

Vorrichtungstechnisch wird die gestellte Aufgabenstellung im "'osentlichen dadurch gelöst, daß ein Behälter mit einer Oberseite, einem Boden und Seiten vorgesehen ist, der eine geschlossene Kammer mit einem Auslaß in der Nachbarschaft der Oberseite der Kammer aufweist, an dem die Gase die Kammer verlassen können.

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Ein Tauchrohr ist im Behälter gelagert und erstreckt sich von der Nachbarschaft des Behälterbodens zum Behälterauslaß. Dar-Tauchrohr weist wenigstens eine untere öffnung in einem unteren Abschnitt und eine obere öffnung in einem oberen Abschnitt auf, über die eine Strömungsverbindung zwischen dom Innenraum und dem Außenraum des Tauchrohres besteht. Ein Docht ist im Tauchrohr gelagert und überdecl't wenigstens einen Teil dor oberen Öffnung. Eine Steuereinrichtung wie ein Ventil dient zur Steuerung der Gasströmung aus dem Behäl teraiislaR heraus.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung, insbesondere in Vorbindung mit den Ansprüchen.
Es zeigt
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen industriell genutzten Vorrats- und Mischtank mit erfindungsgemäßer Ausbildung und

Fig. P teilweise im Schnitt und in auseinandergebogenem Zustand eine vergrößerte Seitenansicht einer Einzelheit des Tanks gemäß Fig. 1.

In der Zeichnung ist ein Tank oder Behälter in Form eines üblichen Zylinders dargestellt, wie er zur Speicherung verschiedener Brennstoffe in vergleichsweise kleinen Mengen eingesetzt wird. Der Behälter weist einstückig ausgebildete Stahlseitenwände 10 mit einer oberen Wand 12 und einem Boden 14 auf. Eine Standkonsole 16 ist beispielsweise durch Schweißen an der AuBenoberfläche des Bodens des Behälters befestigt. In einem Hals des Zylinders, der sich von der oberen Wand 12 aus nach oben erstreckt, ist ein Gewindeauslaß vorgesehen. Ein von Hand betätig— bares Ventil wie beispielsweise das Ventil B 850, welches von der Firma Fisher Controls Company in McKinney, Texas, USA vertrieben wird, ist an der Oberseite des Zylinders befestigt, wobei das Hauptanschlußrohr des Ventiles in den Auslaß eingeschraubt ist.

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Im Behälter ist in der vertikalen Mittelachse des Zylinders ein Tauchrohr 22 aus Kupfer angeordnet, welches mit dem Auslaß in Verbindung steht. Die Oberseite des Rohres ist direkt unterhalb des Auslasses durch eine Reihe von Hülsen oder Muffen 24 gelagert, während das offene bodenseitige Ende des Tauchrohres 22 in unmittelbarer Nachbarschaft, jedoch immer noch im Abstand von der Innenseite der Bodenwand 14 des Zylinders angeordnet ist. Der obere Abschnitt des Tauchrohres unterhalb des Auslasses ist mit einem Satz von öffnungen 25 versehen, die eine Strömungsverbindung zwischen dem Innenraum und dem Außenraum des Tauchrohres herstellen. Ein faseriger industrieller Docht 30 ist im Tauchrohr angeordnet und erstreckt sich unter Überdeckung der Öffnungen 25 von der Oberseite des Tauchrohres bis ganz hinab zum bodenseitigen Ende des Tauchrohres und aus diesem hinaus.

Im Betrieb werden Brennstoffe mit unterschiedlichen spezifischen Gewichten über einen mit einem selbstabdichtenden Ventil versehenen Einlaß 32 in den Behälter eingeführt oder alternativ bei vorübergehend abgenommenem Ventil 20 in den Behälter eingegossen. Nach einer gewissen Zeitspanne der Speicherung im Behälter setzt sich der Brennstoff 33 mit größerem spezifischem Gewicht am Boden des Zylinders ab, während der Brennstoff 35 mit geringerem spezifischem Gewicht sich darüber ansammelt. Ein gewisser Teil des schwereren Brennstoffes kann im leichteren Brennstoff absorbiert werden, was jedoch nichts daran ändert, daß der Brennstoff in der Nachbarschaft der Oberfläche 36 der Flüssigkeit zumindest fast ausschließlich aus dem leichteren Brennstoff besteht. Während der Speicherung bei geschlossenem Ventil 20 und damit abgeschlossenem Tank verdunstet Brennstoff im Bereich der Oberfläche 36 in einen Dampfraum 38 über der Oberfläche 36. Der Brennstoff 33 mit größerem spezifischem Gewicht wird durch den Docht 30 durch das Tauchrohr 22 hindurch nach oben durch den Brennstoff 35 mit geringerem spezifischem Gewicht und in den Teil des Dochtes gezogen,

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dor die Öffnungen 25 im Oberteil des Tauchrohres in Höhe des Dampfraiimos 23 überdeckt. Wenn der Brennstoff anschließend aus dom Tank durch den Auslaß Ί0 do?; Ventils 20 abgezogen wird, r.o worden die Dämpfe des leichteren Brennstoffes im Dampfraum durch dio öffnungen 25 in das Tauchrohr eingesaugt und sodann durch d<~>n Au⁰.lan des Behälters und das Ventil 20 abgeführt. Box dem Einsaugen in den Oberteil des Saugrohres durchsetzen diese Dämpfe den schv/ereren flüssigen Brennstoff im Oberteil des Dochtes, v/elcher die öffnungen 25 überdecVt. Hierdurch wird der Brennstoff größeren spezifischen Gev/ichts im Oberteil des Dochtes selbst verdampft und mit dem Dampf dos flüssigen Brennstoffe? niedrigeren spezifischen Gev/ichts beim Abziehen aus dem Behälter vermischt. Gleichzeitig dient der Docht zur Ausfilterung von Unreinheiten, die sonst die Funktion des Ventilen no beeinträchtigen könnten. Der Docht dient darüberhinaus zum Hochziehen von Rest-Additiv vom Boden des Tanks, wenn dieser fast ganz entleort ist, so daß kaum Restbrennstoff übrigbleibt und verlorengeht.

Wie die vorstehende Beschreibung zeigt, ist die Erfindung nicht auf die dargestellte Ausführungsform beschränkt. Vielmehr sind vielfache Abwandlungen und Abänderungen möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

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Claims

Dipl.-Ing. Dipl.-Ctiem. Dipl.-Ing.

E. Prinz - Dr. G. Hauser - G. Leiser

Ernsbergerstrasse 19

8 München 60

T.M.C, Inc. 21. Juli 1977

600 Northsidθ Drive, N.W. Atlanta. Georgia 30318 /V.St.A.

Unaer Zeichen; T 2196

Ansprüche

Verfahren zur Speicherung und selbsttätigen Mischung von Brennstoffen mit unterschiedlichen spezifischen Gewichten, dadurch gekennzeichnet, daß ein Behälter teilweise mit den Brennstoffen in flüssiger Form gefüllt wird, wobei ein Dampfraum über der Flüssigkeitsoberfläche verbleibt, daß der Behälter dicht verschlossen wird, daß der dichtjverschlossene Behälter gelagert wird, so daß der Brennstoff höheren spezifischen Gewichtes durch Schwerkrafteinwirkung auf den Boden des Behälters absinken und der Brennstoff mit niedrigerem spezifischem Gewicht sich darüber zur Oberfläche hin ansammeln kann, daß der flüssige Brennstoff mit größerem spezifischem Gewicht aus der Nachbarschaft des Bodens des Behälters durch Kapillarwirkung od. dgl. ohne Berührung mit dem Brennstoff niedriger Dichte durch diesen hindurch nach oben in einem Docht gezogen wird, der in dem Dampfraum über der Oberfläche der Flüssigkeit angeordnet ist, und daß Dämpfe des Brennstoffes mit geringerem spezifischem Gewicht, die von der Oberfläche der Flüssigkeit verdunsten, durch den flüssigen Brennstoff höheren spezifischen Gewichtes im Docht im Dampfraum hindurch abgezogen werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hochziehen des Brennstoffes höheren spezifischen Gewichtes von der Nachbarschaft des Bodens des Behälters nach oben in den Docht im Dampfraum durch ein Filter hindurch erfolgt.
3. Speicher- und Mischbehälter, insbesondere für industrielle Anwendung, mit einer oberen Wand, einer Bodenwand und Seitenwänden, dessen Innenraum mit einer Mehrzahl von Flüssigkeiten verschiedener spezifischer Gewichte bis zu einer maximalen Füllhöhe füllbar ist, die unterhalb der oberen Wand des Behälters liegt, so daß wenigstens zwischen der maximalen Füllhöhe und

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der Oberwand ein Dampfraum entsteht, und mit einem Auslaß im Bereich der Oberwand des Behälters, durch welchen hinduroh Dämpfe gesteuert den Dampfraum und den Innenraum des Behälters verlassen können, dadurch gekennzeichnet, daß ein Tauchrohr im Behälter gelagert ist, welches sich von der Nachbarschaft der Bodenwand zum Auslaß erstreckt und dessen Oberteil sich von der maximalen Füllhöhe aus durch die Dampfkammer hindurch nach oben zum Auslaß erstreckt, während der Unterteil dos Tauchrohres in der Nachbarschaft der Bodenwand des Behälters angeordnet ist, wobei der zwischen dem Oberteil und dem Unterteil des Tauchrohres angeordnete Mittelteil des Tauchrohres gegen einen Übertritt von Flüssigkeit aus dem Innenraum des Tauchrohres zur Umgebung des Tauchrohres hin dicht ist, wobei weiterhin der Boden- oder Unterteil des Tauchrohres eine untere Öffnung aufweist, durch welche Flüssigkeit aus der Umgebung des Tauchrohres in dieses eintreten kann und der Oberteil des Tauchrohres eine obere Öffnung aufweist, durch welche Gase axis der Umgebung des Tauchrohres in dessen Innenraum eintreten können, und durch einen im Tauchrohr angeordneten Docht, der wenigstens einen Teil der oberen öffnung des Tauchrohres überdeckt, wobei eine Ventilsteuereinrichtung zvir Steuerung der Gasströmung durch den Behälterauslaß hindurch vorgesehen ist.
4. Behälter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Docht sich durch die untere Öffnung hindurch aus dem Tauchrohr hinaus erstreckt.
5. Behälter nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Oberteil des Tauchrohres eine Mehrzahl von in vertikalem Abstand voneinander liegenden öffnungen vorgesehen ist, die vom Docht überdeckt sind.
6. Behälter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Docht sich von den öffnungen im Oberteil des Tauchrohres aus über die gesamte Tauchrohrlänge hindurch erstreckt und an der unteren Öffnung im Unterteil des Tauchrohres aus dem Tauchrohr austritt.

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