DE3841463A1 - Fluessigkeitsbehaelter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Flüssigkeitsbehälter, wie Lager­ tank, aus Metall, insbesondere aus Stahl, vorzugsweise zum ober- und unterirdischen Einbau, mit einem Innenmantel, einem Außen­ mantel, wobei im Innen- und Außenmantel ein endlicher Zwischen­ raum gebildet ist, mit einem Sauganschluß und einem Meßanschluß zum Anschluß eines Meßgeräts, wobei beide Anschlüsse mit dem Zwischenraum des Tanks verbunden sind.

Bei der Lagerung wassergefährdender Flüssigkeiten werden und wurden in zunehmenden Maße doppelwandige Lagertanks aus Stahl, Edelstahl und anderen metallischen Werkstoffen eingesetzt. Diese Behälter sind für brennbare Flüssigkeiten in der DIN 6608 Teil 2 und der DIN 6616 erfaßt. Der große Vorteil dieser Tanks liegt in der Doppelwandigkeit, die einen Raum schafft mit dessen Hilfe die Dichtigkeit überwacht werden kann. Der Überwachungsraum ist hierbei Teil eines Leckanzeigegerätes, das Undichtigkeiten der Wandungen von Behältern in denen Flüs­ sigkeiten gelagert werden, unterhalb und oberhalb des Flüssig­ keitsspiegels selbsttätig anzeigen soll. Eines der hierbei zu Anwendung kommenden Systeme ist die Unterdruck- oder Vakuum­ leckanzeige.

Der Überwachungsraum wird mit Hilfe einer Vakuumpumpe auf einem bestimmten Unterdruck gebracht. Steigt der Druck im Überwachungs­ raum über einen zuvor eingestellten Wert an (Meßleitung), so wird optischer und akustischer Alarm ausgelöst. Eine bestimmte "natürliche" Leckrate darf hierbei von der in ihrer Leistung begrenzten Saugpumpe ausgeglichen werden, weil die Abdichtung der Verbindungsleitungen niemals vollkommen sein kann. Lecks müssen jedoch angezeigt werden. Man unterscheidet hierbei zwei Arten:

Als Luftleck werden jene Undichtheiten des Innenmantels doppel­ wandiger Behälter bezeichnet, die über dem Flüssigkeitsspiegel liegen. Die in den evakuierten Überwachungsraum einströmende Luftmenge kann nicht von der Pumpe abgesaugt werden. Der Druck im Überwachungsraum und in der Meßleitung steigt und erreicht schließlich den Alarmschaltpunkt.

Als Flüssigkeitsleck werden jene Undichtheiten des Innenmantels doppelwandiger Behälter bezeichnet, die unterhalb des Flüssig­ keitsspiegels liegen. Die in den Überwachungsraum einströmende Flüssigkeit führt zunächst zu einem geringfügigen Druckanstieg im Überwachungsraum. Die Vakuumpumpe schaltet ein und saugt die Flüssigkeit in eine unmittelbar über dem Tank angebrachte Flüssigkeitssperre. Diese Sperre ist eine Art Schwimmerventil, das bei Eindringen von Flüssigkeit die Saugleitung verschließt. Der Überwachungsraum wird also von der Vakuumpumpe getrennt. Die aus dem Leck nachströmende Flüssigkeit komprimiert die Luft im Überwachungsraum. Verstärkt durch die natürliche Leckage steigt der Druck in der Meßleitung an und erreicht schließlich den Alarmschaltpunkt. Tanks nach DIN 6608 Teil 2 und DIN 6616 haben zwei Anschlüsse für den Überwachungsraum, die beide in Höhe des Domes liegen.

Meß- und Saugleitung liegen dabei in Längserstreckung des Be­ hälters gesehen nahe beieinander, vorzugsweise im Bereich des Domes und befinden sich in der Regel nahe eines stirnseitigen Endes des Behälters, und zwar beidseitig der senkrechten Längs­ mittellinie des Behälters. Im ungünstigsten Fall, der zur Eig­ nungsfeststellung eines Leckanzeigesystems heranzuziehen ist, muß bei einem auftretenden Flüssigkeitsleck die Flüssigkeit im Zwischenraum zwischen Innen- und Außenmantel über die ge­ samte Länge und fast den halben Umfang des Behälters zur Flüs­ sigkeitssperre gesogen werden, um ein Signal zu bewirken. Die­ sem Hochsaugen wirkt die Schwerkraft entgegen. Bei einer zähen Flüssigkeit wird die Strömungsgeschwindigkeit im recht eng bemessenen Zwischenraum zwischen Innen- und Außenmantel sehr klein. Der Abstand oder Spalt zwischen den Mänteln darf laut DIN-Norm nicht größer als die Wanddicke des Innenmantels (5 bis 9 mm) sein. Dieser Maximalwert wird nur an ganz wenigen Stellen erreicht. Durch statische Kräfte z. B. an Auflagestellen kann die mittlere Spaltbreite von ca. 3 mm erheblich vermindert werden. Dieser enge Spalt ist somit die Ursache, daß zwischen dem Auftreten des Lecks und der Alarmgabe ein erheblicher Zeit­ raum verstreicht.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen gattungs­ gemäßen Behälter dahingehend weiterzubilden, daß auch bei vis­ kosen Flüssigkeiten die Anzeige eines Flüssigkeitslecks schnell und sicher erfolgt.

Erfindungsgemäß wird die genannte Aufgabe gelöst durch einen Fließweg mit Querschnittsabmessungen, nämlich Höhe und Breite, die beide wesentlich über der durch den Abstand von Innen- und Außenmantel gegebenen Breite des Zwischenraums liegen, wobei der Fließweg mit dem Zwischenraum in Flüssigkeitsverbindung steht, vom Lager- oder Innenraum jedoch völlig getrennt ist. Durch die Erfindung wird ermöglicht, daß auch zähflüssige Flüs­ sigkeiten sich schnell über die Länge des Behälters ausbreiten können, bedingt durch ein völlig anderes Fließverhalten der Flüssigkeit im erfindungsgemäß geschaffenen Fließkanal. In bevorzugter Ausgestaltung ist vorgesehen, daß der Fließweg durch ein im Inneren des Innenmantels eingesetztes, an den Enden verschlossenes Profil gebildet wird, dessen Hohlraum mit dem Zwischenraum über Verbindungsöffnungen in Verbindung steht, wobei insbesondere die Flüssigkeitsverbindung zwischen Fließweg und Zwischenraum durch Bohrungen im Innenmantel gebildet ist.

Eine Weiterbildung sieht vor, daß die Flüssigkeitsverbindung zwischen Fließweg und Zwischenraum im Sohlenbereich des Innen­ mantels vorgesehen ist. Während die Durchbrüche oder Verbindungen zwischen dem Fließkanal und dem Zwischenraum zwischen Innen- und Außenmantel auch in anderer Weise geschaffen werden können, haben Bohrungen, die zwar einen gegenüber der Höhe des Zwischen­ raums derart großen Durchmesser aufweisen, daß sie das Fließ­ verhalten nicht nachhaltig negativ beeinflussen, den Vorteil, daß sie einfach in den Innenmantel einzubringen sind und darüber­ hinaus die Stabilität desselben nicht beeinträchtigen, was beispielsweise der Fall wäre, wenn ein durchgehender Schlitz als Verbindung zwischen Fließkanal und Zwischenraum vorgesehen würde. Darüberhinaus können die Bohrungen in geeignet gewählten Abständen angebracht werden.

Eine weitere Ausbildung sieht vor, daß das den Fließweg bilden­ de Profil ein mit den Enden seiner Schenkeln auf der Innenseite des Innenmantels angeschweißtes Hohlprofil ist, wobei weiter­ hin vorgesehen ist, daß das Hohlprofil ein U-Profil ist, das entweder abgekantet oder in der handelsüblichen Ausführung (z. B. U80 nach DIN 1026) eingesetzt wird. Das Material wird derart gewählt, daß es gegenüber dem Lagergut hinreichend be­ ständig ist. Im Zweifelsfall ist es mit jenem des Innenmantels identisch. Hinsichtlich der Wanddicke des Profils ist dem zu erwartenden Korrosionsabtrag Rechnung zu tragen, um eine aus­ reichende Lebensdauer gewährleisten zu können. Da das Profil keiner statischen Beanspruchung unterworfen ist, kann bei aus­ reichender Verträglichkeit von Material und Lagergut eine Wand­ dicke von 5 mm gewählt werden. Ist diese Verträglichkeit nicht gegeben, so ist die Wanddicke an jene des Innenmantels anzu­ lehnen.

Während bei der Erfindung grundsätzlich die Anschlüsse für die Saug- und Meßleitung in der Nähe des Domes und an der höchsten Stelle des Überwachungsraumes liegen, kann auch in anderer bevorzugter Ausbildung vorgesehen sein, daß der Sauganschluß am zuvor beschriebenen Profil angebracht wird und mittels eines Rohres durch den Innenraum des Behälters geführt wird. Hier­ durch wird die Flüssigkeit auch in Umfangsrichtung nicht mehr durch den engen Spalt des Zwischenraums geleitet, sondern kann sich quasi im Rohr aufhängen und trennt dadurch die Vakuumpumpe vom Überwachungsraum. Durch nachströmende Flüssigkeit und die natürliche Leckage steigt der Druck an. Bei Erreichen des Alarm­ schaltpunktes löst der Leckanzeiger Alarm aus. Diese Alarmgabe erfolgt wesentlich früher, weil die Flüssigkeit nicht mehr bis zur Flüssigkeitssperre steigen muß und der im Vergleich zur Spalthöhe große Rohrdurchmesser ein ungehindertes Steigen selbst zähester Flüssigkeiten erlaubt. Verstopft das Rohr, so ist dies ohne Bedeutung, da wie zuvor beschrieben die Pumpe vom Überwachungsraum getrennt wird. Kommt die Strömung im engen Spalt des Überwachungsraumes zum Erliegen, was z. B. durch Korrosionsprodukte oder ein Versagen der nur für geringe Ein­ schaltdauer ausgelegten Saugpumpen durchaus möglich ist, erfolgt die Alarmgabe nicht.

Eine solche weiter, zu einer tieferen Stelle des Zwischenraums geführten Saugleitung ist für jede Art von doppelwandigen Be­ hältern geeignet und sollte aus Rohr hergestellt werden, das in Material und Wanddicke in etwa dem Innenmantel entspricht. Auf jeden Fall muß das Leitungsmaterial gegenüber der Lager­ flüssigkeit beständig sein. Die Leitung wird auf geeignete Art und Weise, vorzugsweise mittels Schweißen dicht mit dem Innenmantel verbunden. Der Anschluß für die Verbindungsleitung kann ebenfalls in geeigneter Weise gewählt werden, wobei die Dichtheit im Vorgrund zu stehen hat. Vorzugsweise wird das Saugrohr nicht auf der Außenseite des Behälters herum bis zu einem tieferen Punkt des Zwischenraums geführt, sondern gege­ benenfalls durch den die zu lagernden Flüssigkeit aufnehmenden Innenraum des Lagertanks. Hierdurch wird das Saugrohr gegen Gefahren, wie sie durch Stöße, Quetschungen oder dergleichen auf der Außenseite eintreten können, geschützt, so daß das Saugrohr selbst keine neuen Gefahren oder Nachteile beinhaltet. Auch eine Hinunterführung des Saugrohrs zwischen Innen- und Außenwand wäre demgegenüber nicht optimal, da sie einerseits den Zwischenraum unterbrechen würde, andererseits sich Probleme hinsichtlich des zur Verfügung stehenden Platzes ergeben könnten, da aufgrund der erforderlichen Wandstärke eines solchen Saug­ rohres, die mindestens im Bereich der Wandstärke des Außenman­ tels, d.h. bei 3mm liegen sollte, die Gesamtstärke des Saug­ rohrs, die ebenfalls in der Größenordnung von wenigen, wie 5 mm, vorzugsweise 3 mm liegende Zwischenraumstärke überragen würde, so daß die Anordnung eines Saugrohrs im Zwischenraum mit Ausbeulung entweder des Innen- oder Außenmantels verbunden wäre, was aber aufgrund der zylinderförmig gebogenen Ausge­ staltung der Mäntel schwierig wäre, abgesehen davon, daß das Saugrohr dann ebenfalls angepaßt werden müßte.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Zeichnung im einzelnen erläutert ist. Dabei zeigt:

Fig. 1 Eine perpektivische Darstellung des Flüssig­ keitsbehälters mit einem Schnitt senkrecht zu seiner Längsachse; und

Fig. 2 einen senkrechten Längsschnitt entsprechend II-II.

Der in der Zeichnung dargestellte Flüssigkeitsbehälter 1 oder Lagertank ist ein liegender Tank dessen größere Erstreckung horizontal gerichtet ist. Ein solcher Behälter 1 wird vorzugs­ weise unterirdisch eingesetzt. Der Behälter 1 weist zylindrische Form mit abgerundeten Stirnseiten 2 und entsprechend weitgehend kreisförmigen Querschnitt (Fig. 1) auf. Die Längssymmetrieachse des Behälters erstreckt sich ebenfalls horizontal.

An seiner oberen Seite weist der Behälter 1 einen Einfüll- und Entnahmestutzen 4 auf, der durch einen Deckel 5 verschließ­ bar ist. Der Behälter selbst hat eine Hülle mit einem Innen­ mantel 6 und einem Außenmantel 7, die über den größten Bereich des Umfangs des Behälters 1 bis etwa in dem Bereich des Ansatzes 10 des Ein- und Auslaßstutzens 4 konzentrisch zueinander ange­ ordnet sind und zwischen sich einen freien Zwischenraum 8 frei­ lassen.

Der Behälter 1 besteht aus einem metallischen Werkstoff, nämlich Stahl,vorzugsweise aus Edelstahl. Die Stärke der Mäntel be­ trägt jeweils 3 bis 9 mm, wobei der Außenmantel dünner ist und vorzugsweise eine Stärke in der Größenordnung von 3 mm aufweist, während der Innenmantel stärker ausgebildet ist und Stärken zwischen 5 und 9 mm aufweisen sollte. Der Zwischenraum zwischen Innen- und Außenmantel 6, 7 liegt in der Größenordnung von wenigen, bis zu 5, vorzugsweise 3 mm und bleibt aufgrund der Stabilität der Mäntel über den gesamten Umfangsbereich im wesentlichen konstant. Der Zwischenraum 8 in den Mänteln 6, 7 ist in seinem oberen Bereich mit einem Meßanschluß 9 für eine zu einem Druckmeßgerät (Manometer) führende Meßleitung versehen. Weiterhin ist ein Saugrohr 11 vorgesehen, das eben­ so wie der Meßanschluß in den Zwischenraum 8 zwischen Innen­ und Außenmantel 6, 7 mündet, mit diesem also in Verbindung steht. Am Saugrohr 11 ist über ein Rückschlagventil 12 eine Saug- oder Vakuumpumpe 13 angeschlossen, die über das Saugrohr 11 im Zwischenraum 8 einen Unterdruck anlegt. Dieser Unterdruck wird über ein am Meßanschluß 9 angeschlossenes Manometer gemes­ sen. Tritt nun im Bereich oberhalb der momentanen Flüssigkeits­ oberfläche 17 des Tanks ein Leck, ein sogenanntes Luftleck auf, so strömt durch dieses Luft in den Zwischenraum 8 zwischen Innen- und Außenmantel 6, 7, so daß der Druck in diesem Zwischenraum ansteigt, dieses Ansteigen vom über den Meßanschluß 9 ange­ schlossenes Manometer registriert und ein Alarm gegeben werden kann. Entsteht ein Leck unterhalb der Flüssigkeitsoberfläche 17, ein sogenanntes Flüssigkeitsleck, so dringt durch dieses Leck Flüssigkeit in den Zwischenraum 8 ein, füllt den Zwischen­ raum mit der Zeit aus und wird gegebenenfalls teilweise durch den Unterdruck in diesem hochgesogen, gegebenenfalls bis zum Ventil 13, womit dieses schließt. Wesentlich ist aber, daß durch in den Zwischenraum 8 eindringende Flüssigkeit letztendlich die Gasverbindung zwischen Meßanschluß 9 und Sauganschluß 12 durch die anstehende Flüssigkeit getrennt wird und der am Meßanschluß 9 anstehende Druckwert lediglich durch den Atmosphärendruck über der Flüssigkeitsoberfläche 17 bestimmt wird, also gegenüber dem durch das Absaugen entstehenden Leck gegebenen Unterdruck­ wert ebenfalls erhöht ist, was das am Meßanschluß 9 angeschlos­ sene Manometer ebenfalls messen und anzeigen kann und daraufhin gegebenenfalls ebenfalls ein Alarmsignal abgibt.

Gegebenenfalls kann das Saugrohr 11 auch bis in einen tieferen Bereich des Zwischenraums 8, beispielsweise bis zur Sohle des­ selben heruntergeführt sein, insbesondere bei sehr großen Tanks.

Bei zähen Flüssigkeiten kann sich nun folgendes Problem ergeben: Wenn ein Leck weit weg von Meß- und Sauganschluß 9, 11 ent­ steht, beispielsweise nach der Stirnseite 2, so fließt diese Flüssigkeit nur äußerst langsam im Zwischenraum 8 bis zu dem Querschnittsbereich, in dem Saug- und Meßanschluß 9, 11 ange­ ordnet sind. Es kann vorkommen, daß die den Fluß der Flüssigkeit aufhaltenden Kapillarkräfte so groß sind, daß die Flüssigkeit überhaupt nicht bis in den fraglichen Bereich dringt. Hier­ durch wird bei der bisher beschriebenen Ausgestaltung bei zähen Flüssigkeiten sehr spät oder überhaupt nicht das ein Leck im Innenmantel 6 anzeigende Alarmsignal ausgelöst.

Um hier Abhilfe zu schaffen, schlägt die Erfindung (weiterhin) vor, daß für in den Zwischenraum 8 gedrungene Flüssigkeit ein im wesentlichen achsparalleler Fließweg mit einem größeren Querschnitt und damit einem geringeren Fließwiderstand ge­ schaffen wird. Hierzu ist beim dargestellten Ausführungsbei­ spiel im Inneren des Mantels 6 auf dessen Sohle 16 ein Hohl­ profil 17 durch Schweißungen 18 aufgesetzt und verbunden. Bei dem Hohlprofil 17 handelt es sich im dargestellten Ausführungs­ beispiel um ein U-Profilrohr, stattdessen kann auch ein im Schnitt halbkreisförmiges oder ein geeignetes anderes Profil genommen werden.

Weiterhin ist zwischen dem Innen- oder Hohlraum des Profils 17 und dem Zwischenraum 8 zwischen den Mänteln 6, 7 des Lager­ behälters 1 eine Verbindung, insbesondere eine Flüssigkeits­ verbindung durch Durchbrechungen 19 in der Sohle 16 des Mantels 6 geschaffen. Diese Durchbrechungen können einfache Bohrungen sein, beispielsweise mit einem Durchmesser von 8 bis 12 mm, der, abgesehen davon, daß die Länge des Bohrlochs nur der Stärke des Mantels 6 entspricht, wesentlich über der durch den Abstand der Mäntel 6, 7 bestimmten Höhe des Zwischenraums 8 liegt, also als solcher keinen Fließwiderstand aufbringt. Auch die Querschnittsabmessungen - Höhe und Breite - des Profils 17 liegen deutlich oberhalb des Abstandes von Innen- und Außenmantel und vorzugsweise im Zentimeter-Bereich.

Hierdurch wird durch das Innere des Profils 17 für die viskose Flüssigkeit des Lagertanks im Falle eines Flüssigkeitslecks ein Fließweg geschaffen, in dem die Flüssigkeit durch die Durch­ brüche 19 in das Profil 17 eindringt und entlang diesem wesent­ lich schneller über die Länge des Behälter 1 fließen und sich im Sohlenbereich des Zwischenraums 8 verteilen kann, als dies ohne diesen zusätzlichen Fließweg der Fall wäre. Hierdurch wird sehr schnell die gesamte Gasverbindung zwischen Meß- und Sauganschluß 9, 11 durch die Flüssigkeit ausgefüllt und ge­ schlossen, so daß der am Sauganschluß 11 anliegende Unterdruck aufgrund der Vakuumpumpe 13 nicht mehr auf den Meßanschluß 9 wirkt, dort der Druck ansteigt, vom Manometer registriert und angezeigt werden kann.

Claims (6)

1. Flüssigkeitsbehälter, wie Lagertank, aus Metall, insbeson­ dere aus Stahl, vorzugsweise zum ober- und unterirdischen Einbau, mit einem Innenmantel, einem Außenmantel, wobei im Innen- und Außenmantel ein endlicher Zwischenraum gebildet ist, mit einem Sauganschluß und einem Meßanschluß zum An­ schluß eines Meßgeräts, wobei beide Anschlüsse mit dem Zwischenraum des Tanks verbunden sind, gekennzeichnet durch einen Fließweg (17) mit Querschnittsabmessungen, nämlich Höhe und Breite, die beide wesentlich über der durch den Abstand von Innen- und Außenmantel (6, 7) gegebenen Breite des Zwischenraums (8) liegen, wobei der Fließweg mit dem Zwischenraum (8) in Flüssigkeitsverbindung steht.

2. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fließweg durch ein im Inneren des Innenmantels (6) einge­ setztes Profil (17) gebildet wird, dessen Hohlraum mit dem Zwischenraum (8) über Verbindungsöffnungen (19) in Verbindung steht.

3. Behälter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitsverbindung zwischen Fließweg und Zwischenraum (8) durch Bohrungen (19) im Innenmantel (6) gebildet ist.

4. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Flüssigkeitsverbindung zwischen Fließweg und Zwischenraum (8) im Sohlenbereich (16) des Innenmantels (6) vorgesehen ist.

5. Behälter nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das den Fließweg bildende Profil (17) ein mit den Enden seiner Schenkel auf der Innenseite des Innenmantels (6) angeschweißtes Hohlprofil ist.

6. Behälter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Hohlprofil ein U-Profil ist.