DE3721700A1 - Tankwagen fuer fluessiggas - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf einen Tankwagen für Flüssiggas, - mit Tankwagenbehälter, der einen Dampfraum oberhalb des Flüssiggasspiegels aufweist, zumindest einer Abgabeleitung, zu­ mindest einer Abgabepumpe und zumindest einer Meßstrecke, wobei der Tankwagenbehälter als geschlossener Druckbehälter ausgeführt ist sowie die Abgabepumpe und die Meßstrecke in der Abgabeleitung, die Meßstrecke in Strömungsrichtung hinter der Abgabepumpe, ange­ ordnet sind. Die Abgabepumpe ist eine Laufradpumpe. - Solche Tank­ wagen werden zur Versorgung landwirtschaftlicher Betriebe, Wohnun­ gen u. dgl. mit Flüssiggas eingesetzt. Die Meßstrecke ist mit den üblichen Meßgeräten für eine dosierte Abgabe des Flüssiggases ein­ gerichtet, die dabei zumeist in ortsfeste Aufnahmebehälter eingefüllt wird. Ein Problem beim Betrieb solcher Tankwagen besteht darin, daß die Abgabepumpe bei hoher Abgabeleistung häufig im Kavita­ tionsbereich arbeitet. Je kleiner der Tankwagenbehälter und je größer die Abgabeleistung sind, desto eher wird dieser kavitationskritische Betriebsbereich erreicht. - Unter Kavitation versteht man in diesem Zusammenhang das Entstehen von Dampfblasen infolge einer dynami­ schen Druckabsenkung bis auf den örtlichen Dampfdruck oder dar­ unter. Die Kavitationsblasen werden mit der Strömung wegtranspor­ tiert, und implodieren, sobald sie in Zonen höheren Druckes kommen. Dabei entstehende Druckspitzen sind Ursache für Schwingungsanre­ gungen, Vibrationen, Geräusche und eventuell Materialschäden. Bei einem gattungsbedingten Tankwagen führen die kavitationsbedingten Druckschwingungen hinter der Abgabepumpe zu einer hohen dynami­ schen Beanspruchung der Armaturen in der Meßstrecke, insbes. des Durchflußmessers.

Bei den (aus der Praxis) bekannten Tankwagen des beschriebenen Aufbaus und der beschriebenen Zweckbestimmung bemüht man sich, unterhalb des kavitationskritischen Bereichs zu arbeiten: Zur Ver­ meidung bzw. Reduzierung von Kavitationserscheinungen wird der sta­ tische Druck am Laufradeintritt der Abgabepumpe genügend weit unter dem Dampfdruck gehalten. Bei vorgegebenem Volumenstrom wird eine möglichst niedrige Widerstandsziffer, d. h. ein geringer Druckver­ lust in der pumpensaugseitigen Rohrleitung angestrebt. Wegen der geometrischen und räumlichen Zwänge, die bei der Konstruktion und Auslegung eines Tankwagens berücksichtigt werden müssen, ist die erreichte Wirkung nicht befriedigend. Störende Kavitationserscheinun­ gen gelten insbes. bei Tankwagen mit verhältnismäßig kleinem Tank­ wagenbehälter sowie bei hohen Abgabeleistungen bisher als unver­ meidbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Tankwagen so weiter auszubilden, daß störende Kavitationserscheinun­ gen nicht mehr auftreten.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß an die Abgabe­ leitung im Bereich zwischen Abgabepumpe und Meßstrecke eine Flüs­ siggas-Rückführleitung angeschlossen ist, deren Mündung eine Flüs­ siggas-Verdampferdüse aufweist, und daß die Flüssiggas-Verdampfer­ düse im Dampfraum des Tankwagenbehälters angeordnet ist. Dabei kann in der Flüssiggas-Rückführleitung eine Einrichtung für die Zuführung von Wärme zum rückgeführten Flüssiggas angeordnet sein. In dem rück­ geführten Flüssiggas kann zusätzliche Wärme auch durch hydrodynami­ sche Effekte erzeugt werden, z. B. durch Umwandlung von Geschwindig­ keit und Druck in Wärme oder durch innere Reibung.

Im Rahmen der Erfindung ist die Ausbildung der Flüssiggas-Verdampfer­ düse grundsätzlich beliebig. Durch Einfachheit und Funktionssicher­ heit ausgezeichnet ist eine Ausführungsform, die dadurch gekenn­ zeichnet ist, daß die Flüssiggas-Verdampferdüse als Venturidüse mit Diffusoraustritt ausgeführt ist. Es empfiehlt sich, vor dem Diffusor­ austritt der Venturidüse ein Prallelement anzuschließen.

Erfindungsgemäß wird das Kavitationsverhalten der Abgabepumpe durch eine aktive Nachverdampfung im Tankwagenbehälter verbessert. Der kavitationskritische Bereich wird so verschoben, daß bei normalen Be­ triebsverhältnissen Kavitationserscheinungen nicht mehr auftreten. Durch die aktive Nachverdampfung wird der Druck in der Dampf­ phase des Tankwagenbehälters bei dessen Entleerung angehoben, so daß er weniger stark abfällt. Das gilt dann auch für den Druck auf der Pumpensaugseite, wodurch sich dort ein genügend hoher Druck ein­ stellt. Der Druck im Tankwagenbehälter stellt sich nämlich so ein, daß das in der Zeiteinheit entnommene Flüssiggasvolumen nachver­ dampfen kann. Je größer die Abgabeleistung ist, um so mehr muß pro Zeiteinheit nachverdampfen. Die Erfindung bewirkt diese Nachver­ dampfung durch die Flüssiggas-Verdampferdüse. In der Flüssiggas-Ver­ dampferdüse findet eine örtliche Dampfdruckunterschreitung statt. Die­ ser Effekt wird zur Verdampfung des Flüssiggases herangezogen. Die Prallelemente dienen dazu, vor der Flüssiggas-Verdampferdüse die Tur­ bulenz von nichtverdampften rückgeführten Flüssigkeitsteilchen zu er­ höhen, woraus eine zusätzliche Verdampfung resultiert. Die Verdamp­ fung des rückgeführten Flüssiggases läßt sich im übrigen über die schon erwähnte Zufuhr von Wärme steuern.

Die Frage, wieviel Flüssiggas zurückgeführt und verdampft werden muß, um störende Kavitationserscheinungen zu vermeiden, läßt sich leicht beantworten: Das an der Flüssiggasoberfläche und in dem Flüs­ siggas selbst im Tankwagenbehälter entstehende zeitliche Dampfvolu­ men und dasjenige, welches durch die Flüssiggas-Verdampferdüse er­ zeugt wird, müssen gemeinsam gleich der Abgabeleistung an den Kundentank in l/min. sein. Die so definierte Menge des zu verdamp­ fenden Flüssiggases erweist sich als verhältnismäßig gering. Sie beträgt nur einige Prozent der Abgabeleistung des Tankwagens. Be­ trachtet man den Extremfall, daß die Dampfphase ausschließlich mit Hilfe der Flüssiggas-Verdampferdüse erzeugt würde, so ergäbe sich eine lediglich um einige Prozent reduzierte Abgabeleistung des Tank­ wagens. Dieser Leistungsabfall ist beachtlich geringer als der durch Kavitationserscheinungen hervorgerufene. Es versteht sich, daß der Mengenstrom der rückgeführten Flüssiggasmenge den betrieblichen Ge­ gebenheiten unter Beachtung der vorstehend geschilderten Zusammen­ hänge anzupassen ist. Dazu lehrt die Erfindung, daß in der Flüssig­ gas-Rückführleitung zumindest ein Steuer- und/oder Regelventil ange­ ordnet ist, welches nach Maßgabe des statischen Druckes im Dampf­ raum oder nach Maßgabe der Leistung der Abgabepumpe die Flüssig­ gasrückführung kontrolliert.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausfüh­ rungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zei­ gen in schematischer Darstellung

Fig. 1 den Tankwagenbehälter eines erfindungsgemäßen Tankwagens,

Fig. 2 den vergrößerten Ausschnitt A aus dem Gegenstand nach Fig. 1 und

Fig. 3 eine andere Ausführungsform des Gegenstandes der Fig. 2.

Der in Fig. 1 dargestellte Tankwagenbehälter 1 gehört einem Tank­ wagen an, dessen Chassis und Fahrwerk nicht gezeichnet wurden. Man erkennt in dem Tankwagenbehälter 1 den Dampfraum 2 oberhalb des Flüssiggasspiegels 3. Der Tankwagenbehälter 1 besitzt eine Ab­ gabeleitung 4, eine Abgabepumpe 5 und eine Meßstrecke 6. Hinter der Meßstrecke 6 kann ein Kundentank angeschlossen werden, der mit dem Flüssiggas aus dem Tankwagenbehälter 1 zu betanken ist.

Der Tankwagenbehälter 1 ist als geschlossener Druckbehälter ausge­ führt. Die Abgabepumpe 5 und die Meßstrecke 6 liegen in der Abgabe­ leitung 4, die Meßstrecke 6 in Strömungsrichtung hinter der Abgabe­ pumpe 5. An die Abgabeleitung 4 ist im Bereich zwischen Abgabe­ pumpe 5 und Meßstrecke 6 eine Flüssiggas-Rückführleitung 7 ange­ schlossen. Die Mündung dieser Flüssiggas-Rückführleitung 7 weist eine Flüssiggas-Verdampferdüse 8 auf. Die Flüssiggas-Verdampfer­ düse 8 ist im Dampfraum 2 des Tankwagenbehälters 1 angeordnet. Im Ausführungsbeispiel und nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung befindet sich in der Flüssiggas-Rückführleitung 7 eine Einrichtung 8 für die Zuführung von Wärme zum rückgeführten Flüs­ siggas. Es kann sich dabei um eine übliche Beheizungseinrichtung 9 handeln, die beispielsweise mit elektrischer Energie betrieben wird.

Insbes. aus den Fig. 2 und 3 entnimmt man, daß die Flüssiggas- Verdampferdüse als Venturidüse 8 mit Diffusoraustritt 10 ausgeführt ist. Im Ausführungsbeispiel befindet sich vor dem Diffusoraustritt 10 der Venturidüse 8 ein Prallelement 11. Es kann als Prallkegel ( Fig. 2) oder als Prallplatte (Fig. 3) ausgeführt sein. In der Flüs­ siggas-Rückführleitung 7 befindet sich zumindest ein Steuer- und/oder Regelventil 12, weIches nach Maßgabe des statischen Druckes im Dampfraum 2 oder nach Maßgabe der Leistung der Abgabepumpe 5 die Flüssiggasrückführung kontrolliert. Das wurde zeichnerisch nicht dargestellt.

Claims (5)

1. Tankwagen für Flüssiggas, - mit Tankwagenbehälter, der einen Dampfraum oberhalb des Flüssiggasspiegels aufweist, zumindest einer Abgabeleitung, zumindest einer Abgabepumpe und zumindest einer Meßstrecke, wobei der Tankwagenbehälter als geschlossener Druckbe­ hälter ausgeführt ist sowie die Abgabepumpe und die Meßstrecke in der Abgabeleitung, die Meßstrecke in Strömungsrichtung hinter der Abgabepumpe, angeordnet sind, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an die Abgabeleitung (4) im Bereich zwischen Abgabepumpe (5) und Meßstrecke (6) eine Flüssiggas-Rückführlei­ tung (7) angeschlossen ist, deren Mündung eine Flüssiggas-Verdamp­ ferdüse (8) aufweist, und daß die Flüssiggas-Verdampferdüse (8) im Dampfraum (2) des Tankwagenbehälters (1) angeordnet ist.

2. Tankwagen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Flüssiggas-Rückführleitung (7) eine Einrichtung (9) für die Zu­ führung von Wärme zum rückgeführten Flüssiggas angeordnet ist.

3. Tankwagen nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Flüssiggas-Verdampferdüse als Venturidüse (8) mit Diffusoraustritt (10) ausgeführt ist.

4. Tankwagen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Diffusoraustritt (10) der Venturidüse (8) ein Prallelement (11) angeordnet ist.

5. Tankwagen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in der Flüssiggas-Rückführleitung (7) Steuer- und/oder Regelventile (12) angeordnet sind, die nach Maßgabe des statischen Druckes im Dampfraum (2) oder nach Maßgabe der Leistung der Ab­ gabepumpe (5) die Flüssiggasrückführung kontrollieren.