DE3022089C2 - Anlage zum Umfüllen von Flüssigkeiten mit niedrigem Siedepunkt, insbesondere von kryogenen Flüssigkeiten, aus einem Behälter in einen anderen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage zum Umfüllen von Flüssigkeiten mit niedrigem Siedepunkt, insbesondere von kryogenen Flüssigkeiten, aus einem Behälter in einen anderen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der DE-PS 16 53 684 ist eine Tauchpumpenanlage dieser Art bekannt, die zur Förderung von kryogenen Flüssigkeiten aus einem Behälter, beispielsweise aus einem unterirdisch angeordneten Behälter, dessen Wände durch gefrorenes Erdreich gebildet sind, bestimmt ist. Dabei reicht das rohrförmige Gehäuse, an dessen unterem Ende das Tauchpumpenaggregat angeordnet ist, vom Dach bis zum Boden des Behälters. Das Tauchpumpenaggregat umfaßt einen Motor und eine daran einseitig angeflanschte Kreiselpumpe. Das Aggregat ist über ein Tragseil an einer teleskopartig verschiebbaren Hülse befestigt, die an einer eine öffnung im Deckel des rohrförmigen Gehäuses abschließenden Platte gehaltert ist. Im Deckel ist ferner ein Einlaß vorgesehen, durch den ein unter Druck stehendes Reinigungsgas in das rohrförmige Gehäuse eingeleitet werden kann, so daß die Flüssigkeit aus dem Gehäuse durch das Pumpenaggregat hindurch und das geöffnete- Bodenventil in den Behälter zurückgedrückt wird und das Pumpenaggregat nach völliger Entleerung des Gehäuses zunächst unter Gasdruck um den von der Stoffbuchse zugelassenen Hub angehoben werden kann, so daß das Bodenventil schließt und das Aggregat nach Abstellen des Gasdrukkes nach Lösen des Deckels zu Reparaturzwecken oder zum Austausch herausgehoben werden kann. Diese Ausbauarbeiten sind zeitraubend und umständlich, da die Flüssigkeit und das Reinigungsgas durch das Tauchpumpenaggregat hindurchströmen müssen und nach dem Entleeren des Gehäuses zunächst die Platte angehoben werden muß und dann der Deckel abgenommen werden kann. Schwierigkeiten bereitet außerdem eine einwandfreie Abdichtung des Gehäuses durch die den tiefen Temperaturen des Flüssiggases ausgesetzte Stoffbuchsenanordnung.

Eine weitere Tauchpumpenanlage für Flüssiggas, die vorzugsweise zur Entleerung von Schiffen dient, ist aus der DE-PS 27 07 042 bekannt Als Pumpe ist dort ebenfalls eine einstufige Kreiselpumpe verwendet, da auch hier große Flüssigkeitsmengen gefördert werden sollen. Der obere Teil des rohrförmigen Gehäuses ist hier zwar über eine Druckausgleichsleitung mit dem Behälter verbunden, jedoch dient diese nicht dazu, das Pumpenaggregat beim Leerpumpen des Gehäuses zu umgehen.

Vielmehr können die Flüssigkeit und das Reinigungsgas ebenfalls nur durch das Tauchpumpenaggregat selbst strömen, wenn das Gehäuse aufgrund von Störungen entleert werden muß. Auch bei dieser Anlage wird das Bodenventil vom Tauchpumpenaggregat selbst in der Weise betätigt, daß es in der Arbeitsposition des Aggregates geöffnet und ansonsten geschlossen ist. Um das Ventil nach dem Leerpumpen des Gehäuses zu schließen, muß das Pumpenaggregat über ein zusätzliches, am Deckel aufgehängtes Hebezeug zunächst unter Gasdruck um den Schließhub des Bodenbentils angehoben werden, um dann nach Abstellen des Gasdruckes und nach Lösen des Deckels mit einem weiteren externen Hebezeug herausgehoben werden zu können. Diese Anlage weist also ebenfalls den Nachteil auf, daß die Entleerung des Gehäuses nur durch das Pumpenaggregat hindurch vorgenommen werden kann und daß das Pumpenaggregat mit Hilfe eines zusätzlichen Hebezeuges vor dem vollständigen Herausheber, durch ein externes Hebezeug zunächst unter Gasdruck um einen bestimmten Betrag angehoben werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anlage der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß der Ein- und Ausbau des Pumpenaggregates einfach und schnell mit Hilfe eines einzigen externen Hebezeuges unter Vermeidung zusätzlicher Hubmittel für das Aggregat vorgenommen werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichnete Erfindung gelöst.

Durch die Verwendung einer in zwei Gruppen aufgeteilten mehrstufigen Seitenkanalpumpe, die an beiden Stirnseiten des Motors an dessen Antriebswelle angeflanscht sind, wobei eine Gruppe einem Saugraum und die andere Gruppe einem gegenüber diesem abgedichteten Druckraum des Gehäuses zugeordnet sind, ergibt sich im Vergleich zu bekannten Anlagen ein Aggregat mit kleineren Abmessungen und kleinerem Gewicht. Durch die Bedienbarkeit des Bodenvcntils des Gehäuses über von außen bedienbarc Betätigungsmittol er-

übrigt sich ein Zwischenanheben des Pumpenaggregates zwecks Schließung des Bodenventiis unter Gasdruck im Falie des Ausbaues. Dadurch kann das Aggregat unter Vermeidung zusätzlicher Hubmittel unmittelbar an den Deckel des Gehäuses angehängt werden.

Durch die den Dichtsitz zwischen Saugraum und Dmckraum umgehende absperrbare Umgehungsleitung ist vermieden, daß das Entleeren des Gehäuses durch das Aggregat hindurch erfolgen muß. Dadurch ist eine einwandfreie und rasche Entleerung auch im Falie einer Verstopfung der Pumpe oder der inneren Verbindungsleitungen schnell und einwandfrei möglich.

Anhand eines Ausfübrungsbeispiels wird die Erfindung nachstehend erläutert Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch das Pumpenaggregat und

F i g. 2 einen Längsschnitt durch das Gehäuse mit dem in Arbeitsposition befindlichen, gestrichelt angedeuteten Pumpenaggregat nach F i g. 1.

Das in F i g. 1 im Längsschnitt dargestellte Tauchpumpenaggregat, besteht aus einem Elektromotor und an dessen Stirnseiten angebauter Seitenkanalpumpe in mehrstufiger Ausführung. Der Läufer la des Motors ist zwischen den Lagern 2 und 3 angeordnet Die verlängerten Wellenenden 4 und 5 tragen die auf je eine Eingangs- und eine Ausgangsgruppe 6 bzw. 7 aufgeteilten Laufräder 8 der einzelnen Stufen der Seitenkanalpumpe. Ein zusätzliches Laufrad 9, das als offenes Radialrad ausgebildet ist, führt dem Laufrad 8 der ersten Stufe die Flüssigkeit zu. Hier beginnt die Druckerhöhung, die nach dem Durchlauf durch die beiden Laufradgruppen 6 und 7 beendet ist. Die von der Eingangsgruppe 6 geförderte Flüssigkeit gelangt in den Motorraum 10 und strömt durch den Ringspalt zwischen dem Läufer la und dem Ständer \b und einem zwischen dem Ständer und dem Motorgehäuse 1 ei gebildeten Ringkanal 11 in einen zwischen Motor und Ausgangsgruppe 7 angeordneten Saugraum 12. Die im Motor entstehende Wärme wird durch die geförderte Flüssigkeit abgeführt.

Eine Verdampfung der Flüssigkeit im Bereich des Motors kann nicht auftreten, da die Flüssigkeit bereits unter erhöhtem Druck steht. Die Laufräder 8 der Ausgangsgruppe 7 fördern die Flüssigkeit durch einen Druckstutzen 13 in eine Druckleitung 14.

Der untere Deckel 115 des Pumpengehäuses ist mittels Schraubbolzen 16, der obere Deckel 17 des Pumpengehäuses mittels Schraubbolzen 18 am Motorgehäuse \d befestigt. Der Deckel 17 enthält den Druckstutzen 13 und ist derart geformt, daß oberhalb der Ausgangsgruppe 7 ein Anschlußraum 20 für die den Motor mit dem Netz verbindenden Leitungen 19 gebildet ist. Der Anschlußraum ist über Durchführungen 21, die in einer Isolierstoffplatte 22 eingesetzt sind, mit einer Anschlußkammer 23 verbunden. Die Leitungen 19 sind in einem Rohr 24 angeordnet, durch das die Anschlußleitungen flüssigkeitsdicht nach außen geführt sind.

Die Lager 2 und 3 des Motors sind vorteilhafterweise als Gleitlager ausgeführt. Die in den Lagern entstehende Wärme wird ebenfalls von der Flüssigkeit aufgenommen und abgeführt. Zur Aufnahme der in Längsrichtung der Motorwelle la wirkenden Kräfte sind ein Axiallager 25, das an der Lagerbuchse 26 des Motors abgestützt ist, und ein Axiallager 27 vorgesehen, das Bestandteil einer Entlastungseinrichtung 28 ist. Ein durch das Axiallager 27 fließender Teilstrom der Flüssigkeit gelangt durch den Anschlußraum 20 und das Rohr 24 zurück in den Saugraum 12. Die Mantelfläche des der Ausgangsgruppe 7 zugeordneten Flansches l/des Motors hat einen konischen Ansatz 29.

In F i g. 2 ist die in einen Vorratsbehälter eintauchende Gesamtanlage mit eingebautem Tauchpumpenaggregat dargestellt. Zur Aufnahme des Tauchpumpenaggregates ist ein rohrförmiges Gehäuse 31 mittels einer Flanschverbindung 32 am Behälterdom 30 befestigt. Die Oberseite des Gehäuses ist flanschartig ausgebildet und durch einen abnehmbaren Deckel 33 pasdicht verschließbar. Die Unterseite des Deckels 33 ist mit einer öse zum Anhängen der Kette 34 versehen, die mit dem Pumpenaggregat verbunden ist Die Länge der Kette ist so bemessen, daß das Aggregat soweit in den Schacht eintaucht, daß sich der konisch abgesetzte Teil 29 des Motorflansches 1/auf einem entsprechend ausgebildeten konischen Absatz 35 des Schachtes abstützt. Mit 36 ist der Flüssigkeitspiegel im Behälter angedeutet. In Bodennähe des Gehäuses 31 ist ein über das Gestänge 44, 45 von außen bedienbares Ventil 37 angeordnet, weiches die Verbindung zwischen dem Gehäuse und dem Behälterinhalt herstellt

Der die zu fördernde Flüssigkeit aufnehmende Behälter steht in der Regel unter höherem Druck als die Umgebung. Im Normalbetrieb fördert die Pumpe die durch das Ventil 37 in den den unteren Teil des Gehäuses 31 bildenden Saugraum 39 eintretende Flüssigkeit in den oberhalb des Dichtsitzes 29,35 befindlichen Druckraum 40. Bei diesem Vorgang wird die Flüssigkeit von der unteren Pumpengruppe 6 angesaugt und durch den Ringkanal 11 des Motors in die obere Pumpengruppe 7 geleitet und gelangt von dieser über die Druckleitung 14 und ein Rückschlagventil 41 in den oberhalb des konischen Dichtsitzes 29, 35 befindlichen Druckraum 40. Das Rückschlagventil 41 hat die Aufgabe, ein Rücklaufen der Flüssigkeit aus dem Druckraum 40 in den Saugraum 39 durch das Pumpenaggregat hindurch während eines Pumpenstillstandes zu verhindern. Die Flüssigkeit gelangt unter dem Pumpendruck vom Saugraum 40 über die Druckleitung 46 und ein Überströmventil 47 in den zu füllenden Behälter.

Falls ein Ausbau des Pumpenaggregates zur Wartung, Reparatur oder zum Austausch aus dem Behälter erforderlich ist, müssen die dazu notwendigen Montagearbeiten ohne Absenkung des Drucks im Behälter und ohne Entleerung des Behälters möglich sein. Dies gelingt nur, wenn die im Gehäuse befindliche Flüssigkeit durch Druckerhöhung oberhalb des Flüssigkeitspiegels durch das Ventil 37 in den Behälter zurückgedrückt wird. Dazu besitzt das Gehäuse 31 oberhalb des Flüssigkeitsspiegels einen Einlaßstutzen 38, durch den ein Gas zugeführt werden kann, dessen Kondensationspunkt niedriger ist als der der Flüssigkeit, beispielsweise Stickstoff. Damit nun die Entleerung des Gehäuses nicht über das Pumpenaggregat erfolgen muß, was zeitraubend und im Falle einer Verstopfung der Pumpe ohne diese aus den Dichtsitz herauszuheben unmöglich wäre, ist der Druckraum 40 mit dem Saugraum 39 durch eine Umgehungsleitung 43 verbunden. Normalerweise ist diese Umgehungsleitung mit Hilfe eines Handabsperrventils 42 verschlossen.

Zum Ausbau des Pumpenaggregates wird zunächst der Druckraum 40 oberhalb des Flüssigkeitsspiegels durch Zuführung von Druckgas über den Einlaßstutzen 38 unter einen Gasdruck gesetzt, der höher ist als der von dtr Flüssigkeit erzeugte Druck. Dann wird das Handventil 42 geöffnet, so daß die im Gehäuse 31 befindliche Flüssigkeit durch die Umgehungsleitung 43 und das geöffnete Ventil 37 in den Behälter zurückfließen kann. Wenn die Flüssiekeit aus dem Gehäuse ent-

fernt ist, wird mit Hilfe des Betätigungshebels 44 über das Gestänge 45 das Ventil 37 geschlossen und dann das Druckgas aus dem Gehäuse abgelassen, so daß dieses unter Atmosphärendruck steht. Dann wird der Deckel 33 abgenommen und dabei das Pumpenaggregat über die Kette 34 aus dem Gehäuse herausgezogen.

Der Einbau des Pumpenaggregates läuft sinngemäß in umgekehrter Reihenfolge ab. Das über die Kette 34 mit dem Gehäusedeckel 33 verbundene Aggregat wird in das Gehäuse eingelassen und bis auf den konischen Dichtsitzen 29, 35 abgesenkt Anschließend wird der Deckel 33 dicht geschlossen. Dann wird der Druckraum 40 über den Gaseinlaßstutzen 38 mit der Atmosphäre verbunden. Das Absperrventil 42 der Umgehungsleitung 43 ist noch geöffnet. Dadurch stellt sich nach dem Öffnen des Bodenventils 37 ein Druckausgleich zwischen dem Saugraum 39 und dem Druckraum 40 ein. Wenn der Niveauausgleich zwischen dem Behälter und dem Gehäuse 31 erreicht ist, wird das Absperrventil 42 geschlossen. Nach Inbetriebssetzung der Pumpe drückt die Flüssigkeit die in dem rohrförmigen Gehäuse befindliche Restluft zunächst über den Gaseinlaßstutzen 38 ins Freie. Nach Schließen des Gaseinlaßstutzens wird die Restluft im oberen Teil des Gehäuses komprimiert und durch die Druckleitung 46 sowie das Überstromventil 47 nach außen abgeführt. Durch eine vor der Einmündung der Druckleitung 46 in das Gehäuse angeordnete Schikane 48 wird eine restlose Abführung der Luft erzielt. Die Schikane kann entfallen, wenn die Druckleitung, wie gestrichelt dargestellt, achsparallel zum Gehäuse durch den Deckel 33 hindurch nach außen geführt wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims (2)

Patentansprüche:

1. Anlage zum Umhüllen von Flüssigkeiten mit niedrigem Siedepunkt insbesondere von kryogenen Flüssigkeiten, aus einem Behälter in einen anderen, vorzugsweise in den Tank eines Kraftfahrzeuges, mittels eines aus einem Elektromotor und einer Pumpe bestehenden Tauchpumpenaggregates, das in ein rohrförmiges, als Förderleitung dienendes Gehäuse eingesetzt ist und das Tauchpumpenaggregat mit einer ringförmigen konischen Wulst versehen ist, die mit einer entsprechenden Wulst am Innenmantel des Gehäuses im Betriebszustand einen Dichtsitz bildet und das Pumpenaggregat an dem das Gehäuse abschließenden Deckel an einer Kette gehaltert und über eine elektrische Zuleitung mit im Deckel eingesetzten Durchführungen verbunden ist sowie mit einem die Verbindung zum Behälter herstellenden Ventil am unteren Ende des Gehäuses und mit einem Gaszuführungsstutzen an dessen oberem Ende, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe eine mehrstufige Seitenkanalpumpe mit in zwei Gruppen (6, 7) aufgeteilten, auf den fliegend gelagerten Enden (4, 5) der Motorwelle (ie) angeordneten Laufrädern (8) ist, daß das Aggregat unmittelbar am Gehäusedeckel (17) aufgehängt ist, daß sich der Dichtsitz (29, 35) zwischen den beiden Gruppen der Pumpe und sich der den Motor (1) und die Eingangsgruppe (6) der Laufräder aufnehmende Raum unterhalb des Dichtsitzes (29,35) und der die Ausgangsgruppe (7) der Laufräder enthaltende Raum oberhalb des Dichtsitzes befindet, daß der Saugraum (39) unterhalb des Dichtsitzes mit dem Druckraum (40) oberhalb des Dichtsitzes durch eine den Dichtsitz umgehende und mit einem Absperrventil (42) ausgestattete Umgehungsleitung (43) verbunden ist und daß das den Saugraum (39) mit dem Behälter verbindende Ventil (37) über Betätigungsmittel (44, 45) betriebsmäßig von außen bedienbar ist.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckleitung (14) des Aggregates über ein Rückschlagventil (41) mit dem Druckraum (40) des Gehäuses (31) verbunden ist.