DE2734428C2

DE2734428C2 - Behälter zur Speicherung von Flüssigkeiten

Info

Publication number: DE2734428C2
Application number: DE19772734428
Authority: DE
Inventors: Ivan Fedorovi&ccaron; Moskva Macenko; Michail Grigorjevi&ccaron; Stancia Levobere&scaron;naja Skakunov
Original assignee: GOSUDARSTVENNYJ PROEKTNO-KONSTRUKTORSKIJ INSTITUT PO PROEKTIROVANIJU TECHNOLOGII MONTAZA LEGKOJ I PISCEVOJ PROMYSLENNOSTI MOSKVA SU
Current assignee: GOSUDARSTVENNYJ PROEKTNO-KONSTRUKTORSKIJ INSTITUT PO PROEKTIROVANIJU TECHNOLOGII MONTAZA LEGKOJ I PISCEVOJ PROMYSLENNOSTI MOSKVA SU
Priority date: 1976-07-30
Filing date: 1977-07-29
Publication date: 1984-03-22
Also published as: FR2366184B1; JPS5336716A; JPS5541986B2; FR2366184A1; CA1060177A; AT353179B; ATA555177A; SU691355A1; DE2734428A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Behälter zur Speicherung von Flüssigkeiten gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Ein derartiger Behälter ist aus der GB-PS 13 95 736 bekannt. Bei diesem Behälter wird der Innenraum durch ein zylindrisches Gehäuse mit an dieses von oben und von unten anschließenden Deckeln gebildet. Der an das Gehäuse von unten anschließende Deckel ist mit ihm einstückig gestaltet. In der Mitte des Behälters ist zwischen den Deckeln ein hohler Ständer aufgestellt, der zum Auffangen von Dämpfen der gespeicherten Flüssigkeit mit dem Innenraum des Behälters in Verbindung steht. Eines der Enden des hohlen Ständers ■ragt über den Bereich des Behälters hinaus und steht zur Ableitung von Dämpfen aus dem Behalter mit der Atmosphäre in Verbindung, wodurch eine nicht unerhebliche Menge der gespeicherten Flüssigkeit in Form von Dämpfen verloren geht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Behälter zur Speicherung von Flüssigkeiten mit einer baulich unkomplizierten, platzsparenden, billigen und energiesparenden Dampf-Rückgewinnungsanlage zu versehen.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des

kennzeichnenden Teiles des Patentanspruches 1 gelöst.

Aus der DE-PS 5 11 631 ist nun ein Behälter zur

Speicherung von Flüssigkeiten bekannt, bei welchem

to der Innenraum von einem zylindrischen Gehäuse begrenzt wird, das von einem zylindrischen, mit dem Gehäuse einen Ringraum bildenden Mantel umgeben ist. Der Ringraum enthält Kühlwasser, und in ihm ist eine einen Kanal bildende Rohrschlange von oben nach uaten geführt, deren oberes Ende durch den oberen Deckel des Gehäuses hindurch mit dem Innenraum des Gehäuses verbunden ist und deren unteres Ende über eine Auslaßleitung mit einer Vorlage für das Kondensat von Dämpfen der gespeicherten Flüssigkeit verbunden

ist Über der gespeicherten Flüssigkeit sind ansammelnde Dämpfe werden ;n die Rohrschlange an ihrem oberen Ende hineingesaugt, darin durch die Kühlwirkung des sie umgebenden Kühlwassers verflüssigt und am unteren Ende der Rohrschlange als Kondensat in die Vorlage geleitet, von wo aus sie der unvergasten gespeicherten Flüssigkeit wieder zugeführt werden können.

Bei diesem vorbekannten Behälter besteht der Nachteil, daß durch die Dampf-Rückgewinnungsanlage

jo die bauliche Gestaltung des Behälters kompliziert wird, und daß wegen dieser Dampf- Rückgewinnungsaniage eine dünnwandige, sphärische Ausbildung des Behälters nicht möglich ist.

Dagegen hat der erfindungsgemäße Behälter den

j5 Vorteil. daS er dünnwandig und sphärisch ausgebildet werden kann, denn Teile der Dampf-Rückgewinnungsanlage dienen gleichzeitig auch der Versteifung des Behälters und erhöhen somit seine Festigkeit.
Eine vorteilhafte Weiterbildung Jer Erfindung ist Gegenstand des Patentanspruches 2 und hat den Vorteil, daß die Dämpfe der gespeicherten Flüssigkeit unabhängig von der Temperatur der Umgebung des Behälters kondensiert werden.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist

■>ΐ Gegenstand des Patentanspruches 3 und hat den Vorteil, daß ein intensives Kondensieren von Dämpfen des gespeicherten Produktes innerhalb des Bereiches des Behälters stattfindet und ein einheitliches, geschlossenes System zur Speicherung von Flüssigkeiten ohne

ίο einen Austritt von Dämpfen in die Umgebung geschaffen wird. Darüber hinaus besteht der Vorteil, daß ds-. Kondensationssystem und das gesamte System durch geringe Abmessungen gekennzeichnet ist.

Eine weitere Fortbildung der Erfindung ist Gegenstand des Patentanspruches 4 und hat den Vorteil, daß durch die Rückschlagventile ein Hineingelangen der gespeicherten Flüssigkeit in den Hohlraum des Ständers vermieden wird.

Der gemäß der Erfindung ausgeführte Behalter zum Speichern von Flüssigkeiten ist baulich einfach und beseitigt vollkommen einen Verlust der gespeicherten Flüssigkeit. Er eignet sich insbesondere zur Speicherung von leicht verdampfenden Flüssigkeiten. Die Erfindung kann mit bestem Erfolg bei dünnwandigen sphärischen

*>5 Behältern mit einem Fassungsvermögen von über 50 m¹ verwendet werden.

In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispicle des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 den Behälter zum Speichern von Flüssigkeiten, in Gesamtansicht, teils im Schnitt;

Fig.2 einen Schnitt entlang der Linie II-II gemäß Fig.t;

F i g. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III gemäß F i g. 1 mit einem Wärmeaustauscher, dessen Elemente in den Gehäusekanälen fegen;

F i g. 4 den Behälter zum Speichern von Flüssigkeiten mit einem im hohlen Ständer untergebrachte« Wärmeaustauscher, teilweise im Längsschnitt;

Fig.5 einen Schnitt entlang der Linie V-V gemäß Fig. 4;

F i g. 6 eine Ausführungsvariante des Behälters zum Speichern von Flüssigkeiten.

Im konkreten Beispiel ist ein dünnwandiger Behälter beschrieben, der eine sphärische Form hat Dieser Behälter weist ein Gehäuse t (Fig. 1) und einen an dasselbe von oben anschließenden Deckel 2 sowie einen von unten anschließenden Deckel 3 auf. Das Gehäuse 1 und die Deckel 2 und 3 bilden den Innenraum »A« des Behälters.

Die Deckel 2 und 3 sind hohl ausgefüllt, und ihre jeweiligen Hohlräume »Β« und »C« stehen über Kanäle 4 miteinander in Verbindung, die im Gehäuse 1 angeordnet sind und entlang der Erzeugenden desselben verlaufen. Die Kanäle 4 sind aus Elementen 5 (F i g. 2) gebildet, die an der Innenfläche des Gehäuses befestigt sind und im vorliegenden Fall der Verwendung eines dünnwandigen sphärischen Behälters a!s Versteifungsrippen dienen.

Im zentralen Teil des Innenraums »A« des Behälters ist zwischen den Deckeln 2 und 3 ein hohler Ständer 6 angeordnet, der als tragendes Element der Behälterkonstraktion dient. Der hohle Ständer 6 steht in seinem oberen Teil über Rückschlagventile 7 (F i g. 3) mit dem Innenraum »A« des Behälters zum Auffangen von Dämpfen der gespeicherten Flüssigkeit aus demselben in Verbindung. Mit seinem offenen Ende ragt der Ständer 6 in den Hohlraum »Β« des oberen Deckels 2 hinein.

Der Hohlraum »C« des unteren Deckels 3 ist über eine Rohrleitung 8 und ein Ventil 9 mit ein^r Vorlage 10 (Fig. 1) für das Kondensat von Dämpfen der gespeicherten Flüssigkeit verbunden, die sich außerhalb des Behälters befinde».

Der sphärische Behälter ist auf einem Stützlager 11 angeordnet.

Eine solche bauliche Gestaltung des Behälters ist am einfachsten. Bei größeren Temperaturgefällen an der Oberfläche des Behälters (wenn an der einen Seite des Behältergehäuses Licht, an der anderen Seite desselben aber Schatten ist), findet in den Kanälen 4 des Behältergehäuses eine natürliche Kondensation von Dämpfen statt.

Zur Intensivierung der Kondensation von Dämpfen der gespeicherten Flüssigkeit ist im Behälter ein Wärmeaustauscher 12 (F i g. 3) mit umlaufendem Kältemantei vorgesehen, der ringförmige Rohrleitungen 13 und 14 enthält, die. in den jeweiligen Hohlräumen »Β« und »C« des oberen Deckels 2 und des unteren Deckels 3 liegen und über in den Kanälen 4 verlegte Rohre IS miteinander in Verbindung gesetzt sind. Die ringförmige Rohrleitung 14 steht mit einer Kältemittelquelle (in der Zeichnung nicht abgebildet) in Verbindung, wobei als Kältemittel V'asser oder ein beliebiges anderes Kältemittel verwendet werden kann, das für dieses Ziel geeignet ist. Die ringförmige Rohrleitung 13 ist mit einem Rohr 16 verbunden, das zur Wasserableitung dient

Im Hohlraum »C« ist ein Höhenstandsgeber 17 für das Dämpfekondensat angeordnet, dessen bewegliches Element 18 auf ein Ventil 19 einwirkt, das die ) Rohrleitung 8 sperrt.

Um ein geschlossenes Zirkulationssystem des Dämpfekondensats der gespeicherten Flüssigkeit innerhalb des Behälters zu bilden, ist ein hohler Ständer 20 (Fig.4) derart aufgestellt, daß er mit seinem offenen i<> Ende in den Hohlraum »C« hineinragt Im hohlen Ständer 20 ist ein Wärmeaustauscher 21 angeordnet, der eine Schlange darstellt deren eines Ende mit der Kältemittelquelle in Verbindung steht, während das andere Ende derselben zur Ableitung des Kältemittels π dient

Zum Oberpumpen des im Hohlraum »C« angesammelten Dämpfekondensats in den Hohlraum »Β« dient eine Einrichtung 22 zur zwangsweisen Kondensatzuführung.

*> Diese Einrichtung enthält eine Pumpe 23, deren Saugleitung 24 mit dem Hohlraum >>C« in Verbindung steht während eine Druckleitung 2ä>" an Kanäle 26 (F i g. 5) angeschlossen ist, die Abschnitte von Rohrleitungen darstellen, welche in Vertiefungen 27 verlegt 2ϊ sind, die in einem Gehäuse 28 längs dessen Erzeugenden ausgeführt sind. Die Vertiefungen 27 im dünnwandigen sphärischen Behälter vergrößern die Tragfläche des Behälters und dienen als Versteifungsrippen.

In einem oberen Deckel 29 sind Rückschlagventile 30 Ji) angeordnet die zur Verbindung des Hohlraums »Β« des oberen Deckels 29 mit dem Innenraum »A« des Behälters dienen, der zugleich auch als Kondensatvorlage dient.

Im Hohlraum »C« eines unteren Deckels 31 ist ein Höhenstandsgeber 32 für das Dämpfekondensat angeordnet dessen bewegliches Element 33, indem es auf ein Ventil 34 einwirkt, das Signal zum Einschalten der Pumpe 23 auslöst.

Im in F i g. 6 dargestellten Behälter dienen Kanäle 35 ·") als Druckleitung und sind von der Außenfläche eines Gehäuses 36 sowie von an ihr längs der Behähererzeugenden befestigten Elementen 37 gebildet.

Diese Anordnung der Kanäle vergrößert den Nutzinhalt des Innenraums »A« des Behälters, ist *5 fertigungsgerecht und bequem im Betrieb.

Die Arbeitsweise des Behälters zum Speichern von Flüssigkeiten ist folgende:

Während des Betriebes des Behälters verdampft die

im Behälter gespeicherte Flüssigkeit intensiv, insbeson-

5n dere bei erhöhter Umgebungstemperatur, was zum Ansammeln von Flüssigkeitsdämpfen im oberen Teil des Behälters führt.

Ormäß der in F i g. 1 und 3 dargestellten baulichen Variante üben die angesammelten Dämpfe einen Diuck auf die Rückschlagventile 7 des zentralen Ständei s 6 aus. Die Rückschlagventile 7 öffnen sich, und die Flüssigkeitsdämpfe gelangen, indem sie den Hohlraum des Ständers 6 füllen, in den Hohlraum »Β« des oberen Deckels 2 und cLnn aus diesem in die Kanäle 4, die längs w> der Erzeugenden des Gehäuses 1 verlegt und vom Innenraum »A«dts Behälters isoliert sind.

In den geschlossenen Kanälen 4 findet die Kondensation von Dämpfen unter Bedingungen eines natürlichen Temperaturgefälles statt. Hierbei kondensiert die ^&5 überwiegende Mefige von Dämpfen im unteren Teil des Behälters, da das Stützlager 11 ihn vor Sonne schützt.

Die in den Kanälen 4 in Form von Tropfen kondensierten Flüssigkeitsdämpfe sammeln sich im

Hohlraum »C« des unteren Deckels 3 an, von wo sie jeweils nach dem Füllen desselben durch das Ventil 9 über die Rohrleitung 8 in die Vorlage 10 abgeleitet werden.

Aus der Vorlage 10 kann das aufgefangene Kondensat nach einem der bekannten Verfahren erneut in den Behälter eingefüllt werden.

Wenn aber das natürliche Temperaturgefälle zur Kondensation von Dämpfen nicht ausreicht, so muß in den Kanälen 4 des Behälters der Wärmeaustauscher 12 angeordnet werden.

In diesem Fall wird die Kondensation von Flüssigkeitsdämpfen in den Kanälen 4 zwangsweise vom Kältemittel herbeigeführt, das durch die Rohre 15 des Wärmeaustauschers 12 bei dessen Anschluß an die Kältemittelquelle (nicht abgebildet) umläuft. Hat das im Hohlraum »C« des unteren Deckels 3 in Form einer Flüssigkeit zwangsweise angesammelte Kondensat einen bestimmten Höhenstand erreicht, so wird der Geber 17 ausgelöst.

Das bewegliche Element 18 des Höhenstandsgebers 17 öffnet das Ventil 19, und die kondensierte Flüssigkeit wird durch die Rohrleitung 8 aus dem Hohlraum »C« des unteren Deckels 3 in die Vorlage 10 abgeleitet, von wo sie nach einem der bekannten Verfahren erneut in den Behälter eingefüllt werden kann.

Gemäß den in Fig.4 und 6 dargestellten Varianten öffnen die Flüssigkeitsdämpfe, die im oberen Teil des Behälters angesammelt sind und auf ihn einen Druck ausüben, die Rückschlag-Ventile 38, deren Wirkungsrichtung aus dem Innenraum »A« des Behälters ins Innere des Hohlraums des Ständers 20 gerichtet ist, wobei die Rückschlag-Ventile 30 im oberen Deckel 29 geschlossen bleiben, da ihre Wirkungsrichtung aus dem Hohlraum »ß« des oberen Deckels 29 in den Innenraum »Λ«des Behälters gerichtet ist.

Die Rückschlag-Ventile 38 des Ständers 20 lassen, indem sie sich öffnen, die Flüssigkeitsdämpfe in den Hohlraum des Ständers durch, wo sie unter der Wirkung des Wärmeaustauschers 21 kondensiert werden und das auf diese Weise entstandene Dämpfekondensat sich im Hohlraum »C«des unteren Deckels 31 ansammelt.

Beim Ansammeln des Dämpfekondensats im Hohlraum »C« spricht der Höhenstandsgeber 32 an, dessen bewegliches Element auf das Ventil 34 einwirkt, das das Signal zum Einschalten der Pumpe 23 auslöst. Die Pumpe 23 entnimmt unmittelbar aus dem Hohlraum »C« das Dämpfekondensat und pumpt es über die Drucklejtung 25 durch die Kanäle 26 in den Hohlraum »B« des oberen Dackels 29 über, wo dieses Kondensat, indem es den Dampfdruck im Innern des Behälterraums »A« überwindet, in Form von Spritzern auf die Oberfläche der gespeicherten Flüssigkeit herausfließt, wobei die Rückschlag-Ventil 30 geöffnet werden.

Somit findet mit dem Auslösen des Höhenstandsgebers 32 gemäß den in Fig.4 und 6 dargestellten Varianten eine periodische Rückführung von kondensierten Dämpfen in Form von Spritzern in den Innenraum »A« des Behälters durch die innerhalb der Behälterkonstruktion liegenden Kanäle statt.

Da die Temperatur der Spritzer der kondensierten Dämpfe niedriger als die Temperatur der über der Flüssigkeitsoberfläche entstehenden Dämpfe ist, so veranlassen die kalten Spritzer eine zusätzliche Kondensierung von Dämpfen vor dem Eintritt dieser

Dämpfe in den Hohlraum des tragenden Ständers 20, wodurch die Spritzer sie in die flüssige Phase zurückführen.

Diese Varianten sind deshalb durch höchste Wirksamkeit des Wärmeaustauschers bei geringstem Ver- brauch an Kältemitte! und durch höchst gedrungene Bauweise gekennzeichnet.

Gemäß den vorstehend beschriebenen Varianten ist eine wirtschaftliche raumsparende und in baulicher Hinsicht einfache Einrichtung zur Speicherung von großen Mengen leicht verdampfender Flüssigkeilen geschaffen.

Die Einrichtung sieht einen geschlossenen Speicherungszyklus vor, gemäß welchem im Behälter mit der gespeicherten Flüssigkeit die Bildung von Dämpfen

derselben zugelassen wird, danach auf natürliche oder erzwungene Weise deren vollständige Kondensation bewirkt wird, worauf die Rückführung des Kondensats in das Hauptvolumen der gespeicherten Flüssigkeit erfolgt.

Der Arbeitsvorgang der zwangsläufigen Kondensation ist besonders wirkungsvoll und durch eine niedrige Energieintensitäi gekennzeichnet.

Eine Besonderheit der baulichen Gestaltung der vorgeschlagenen Varianten besteht darin, daß die

Einrichtung im Innern eines dünnwandigen Behälters untergebracht ist, der eine sphärische Form aufweist und mit Versteifungselementen versehen ist, welche hohl ausgeführt sind und zur Bildung eines Speicherungssystems mit geschlossenem Zyklus in erforderli-

eher Reihenfolge miteinander in Verbindung stehen, wobei in diesen zur Erzielung einer zwangsläufigen Kondensation Wärmeaustauscher angeordnet sind.

Der Behälter gemäß jeder der vorgeschlagenen Varianten ist bequem zu transportieren, weil er ein

so einheitliches Aggregat darstellt

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Behälter zur Speicherung von Flüssigkeiten, in dessen von einem Gehäuse sowie von einem oberen und unteren Deckel gebildeten Innenraum ein diese Deckel verbindender hohler Ständer angeordnet ist, der zur Ableitung von Dämpfen der gespeicherten Flüssigkeit mit dem Innenraum des Behälters in Verbindung steht und mit seinem offenen Ende über den Bereich dieses Innenraumes hinausragt, dadurch gekennzeichnet, daß der obere und untere Deckel (2,3; 29,31) hohl ausgeführt sind, von oben nach unten führende, gekühlte Kanäle (4) vorgesehen sind, die in im Gehäuse (1) entlang der Erzeugenden desselben verlaufenden, als Versteifungsrippen dienenden Führungen angeordnet sind, das offene Ende des hohlen Ständers (6; 20) in den Hohlraum eines der Deckel (2, 3; 29, 31) hineinragt und der Hohlraum des anderen Deckels (2,3; 29,31) mit einer "Vorlage (10) für das Kondensat von Dampfen der gespeichericn Flüssigkeit verbunden ist.

2. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das offene Ende des hohlen Ständers (6) in den Hohlraum (B) des oberen Deckels (2) hineinragt und in den Kanälen (4) des Gehäuses (1) Wärmeaustauscher (12) mit umlaufendem Kältemittel angeordnet sind.

3. Behälter nach Anspruch t, dadurch gekennzeichnet, daß im hohlen Ständer (20) ein Wärmeaustauscher (21) r. it umlaufendem Kältemittel angeordnet isi, das offene Ende des Ständers (20) in den Hohlraum (C) des unteren Deckels (31) hineinragt und der Behälter eine Eirv^:?htung (22) zur Zwangszuführung des Dämpfekondensais aus dem Hohlraum (C) des unteren Deckels (31) durch die Kanäle (26) des Gehäuses (28) zum Hohlraum (B)des oberen Deckels (29) aufweist, der mittels Rückschlagventilen (30) mit dem Innenraum (A) des Behälters zur Rückführung des Dämpfekondensats auf den Spiegel der gespeicherten Flüssigkeit in Verbindung steht.

4. Behälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der hohle Ständer (6, 20) mit dem Innenraum (A)des Behälters über Rückschlagventile (7; 38) in Verbindung steht.