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Tauchtopf für die Lagerbehälter für explosible Flüssigkeiten. Gegenstand
der Erfindung ist eine Tauchtopfsicherung für die Lagerung explosibler Flüssigkeiten.
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Die Erfahrung lehrt, daß bei den bisher bekannten, als Tauchverschlüsse
wirkenden Töpfen, die etwa 5oo mm hoch sind und einen Querschnitt aufweisen, welcher
doppelt so groß ist als derjenige der Fülleitung, durch einen Explosionsstoß die
Hälfte des Topfinhaltes über den Topfrand geworfen wird.
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Die Erfindung betrifft eine Tauchverschlußsicherung, bei der das rasche
Emporschießen der im Topf befindlichen Flüssigkeit sofort bei Beginn des Überdruckes
verhütet wird, sei es auch nur für ganz kurze Zeit, «-elche allein schon genügt,
um durch Abkühlung der Explosionsgase eine Druckminderung in der Fülleitung, durch
welche die Explosionswelle in den Tauchtopf gelangt, herbeizuführen.
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Die Erfindung kennzeichnet sich durch Anordnung eines Drosselgliedes
innerhalb des Tauchtopfes, das beim Einfüllen von Flüssigkeit unwirksam ist, dagegen
bei einer in der Fülleitung fortschreitenden Explosion, welche sich schlagartig
in den Topf fortsetzt, derart angehoben oder ausgeschwungen wird, daß das Austrittsende
des Topfes sofort geschlössen oder wenigstens gedrosselt und dadurch das Hinausdrängen
der Flüssigkeit aus dem Tauchtopf verhindert wird.
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Der Erfindungsgegenstand ist auf der Zeichnung in mehreren Ausführungsbeispielen
veranschaulicht.
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Bei dem Ausführungsbeispiel der Abb. i endigt die in den Lagerbehälter
i eingeführte Flüssigkeitsleitung 2 in einen Tauchtopf 3. Bei der dargestellten
Ausführungsform schließt sich die Flüssigkeitsleitung :2 seitlich an der tiefsten
Stelle des Tauchtopfes an. Eine andere Ausführungsform besteht darin, daß die Leitung
:2 von oben in den Topf 3 hineinragt. Das obere Ende des Topfes 3 trägt einen ringförmig
nach innen vorspringenden Rand ,4. Unterhalb desselben sitzt auf Haltenasen 6 eine
Platte 5, die als Drosselglied wirkt. Ihr Gewicht ist derart bemessen, daß das beim
Einfüllen von Flüssigkeit durch die Leitung :2 im Topf 3 erfolgende Hochsteigen
des Flüssigkeitsspiegels in Anbetracht der verhältnismäßig geringen Steigegeschwindigkeit
nicht dazu führt, um die Platte 5 von den Haltenasen 6 anzuheben und gegen den Rand
4 zu drücken. Wenn jedoch durch die
Leitung 2 eine Explosionswelle
schlägt, durch welche die im abwärts gerichteten Schenkel der Leitung 2 befindliche
Flüssigkeit stoßartig in den Topf 3 gepreßt wird, und darüber hinaus sogar noch
eine gewisse Gasmenge schlagartig von unten in den Topf eintritt, wird die Flüssigkeit
im Topf 3 so rasch angehoben, daß die Platte 5 sich an die Innenseite des Randes
4 anlegt und die von dem Rand umschlossene obere Gefäßöffnung abschließt. Dadurch
wird das Hinausschleudern von Flüssigkeit aus dem Topf 3 verhindert.
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In der Ruhelage ist der Topf 3, wie die Abb. i ersehen läßt, bis zum
oberen Rande mit Flüssigkeit gefüllt und dementsprechend auch in gleicher Höhe der
Schenkel der Flüssigkeitsleitung 2.
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Eine andere Ausführungsform besteht darin, daß die Drossel- und Prallplatte
nicht, entsprechend Abb. i, in Ruhelage innerhalb der Flüssigkeit liegt, sondern
oberhalb des Flüssigkeitsspiegels gelagert ist. Hierbei kann die Prallplatte auch
als Schwimmer ausgebildet sein.
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Die Abb. 2 zeigt eine solche Ausführungsform und läßt ersehen, daß
in der Ruhelage die Flüssigkeit bis zum Spiegel? reicht, der etwa die Unterkante
der Eintrittsöffnung 8 des Ablaufrohres 9 berührt. Beim Einfüllen durch das Leitungsrohr?,
tritt die Flüssigkeit aus dem Topf 3 in das Ablaufrohr 9 über; das Ablaufrohr 9
kann auch in Wegfäll kommen; in diesem Falle fällt die Flüssigkeit durch eine seitliche
Öffnung des Topfes, entsprechend der Eintrittsöffnung 8, frei in den Lagerbehälter.
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Bei dieser Ausführungsform ist die Prallplatte 5 als Schwimmer ausgebildet,
der so hoch gelagert ist, daß er bei den normalen Betriebsvorgängen, also nicht
nur im Ruhezustande, sondern auch beim Füllen, von dem Flüssigkeitsspiegel nicht
erreicht wird. Der Schwimmer 15 wird nach Abb. 2 von einem Arm io getragen, der
zugleich als Verschlußplatte für die Eintrittsöffnung 8 ausgebildet und an die Gefäßwandung
mittels eines Zapfens i i angelenkt ist. Das Plattenstück io legt sich gewöhnlich
gegen eine Haltenase 12, die ebenfalls an der Gefäßwandung sitzt.
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Wenn unter dem Einfluß einer aus der Flüssigkeitsleitung 2 kommenden
Explosionswelle die Flüssigkeit im Topf 3 plötzlich hochgehoben wird, erreicht sie
die schwimnierartige Prallplatte 5 und hebt diese hoch, so claß ein Ausschwingen
der Platte io um den Zapfen i i eintritt, derart, daß diese Platte die Austrittsöffnung
8 verschließt.
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Bei der Anordnung der Abb. 2 wird zweckm a «ißigerweise das obere
Ende des Topfes durch einen Deckel 13 verschlossen. Eine kleine Öffnung 14 dieses
Deckels dient denn Zweck, die Luft, welche beim Hochschießen der Flüssigkeit verdrängt
wird, entweichen zu lassen; dagegen kann die Flüssigkeit innerhalb der in Betracht
kommenden kurzen Zeit nicht in einer größeren Menge durch die Öffnung 8 unter der
Wirkung einer Explosionswelle austreten.
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Die Ausführungsform der Abb.3 unterscheidet sich von derjenigen nach
Abb. i dadurch, daß oberhalb der Austrittsöffnung 16 des Topfes 3 ein kleiner Zwischenbehälter
17 vorgesehen ist, an den sich seitlich ein Fall- . rohr 18 anschließt, das bis
auf den Grund des Behälters i führt.
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Für die Schaffung dieser Ausführungsform sind folgende Erwägungen
maßgebend: Bei der Anordnung der Abb. i oder bei derjenigen nach Abb. 2, sofern
das Fallrohr 9 weggelassen wird, fällt die in den Tauchtopf 3 eingefüllte Flüssigkeit
über die obere Topfkante oder durch die freie Seitenöffnung 8 in den Lagerbehälter
frei hinab. Hierbei können aber erfahrungsgemäß leicht elektrische Rufladungen der
Flüssigkeitstropfen zustande kommen. Dadurch, daß man nach Abb. 3 den Tauchtopf
oben abschließt und mit einem Uberlauf= oder Fallrohr versieht, welches in den Flüssigkeitssumpf
des Lagetbehälters eintaucht, wird diese Gefahr vermieden.
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Anderseits ist aber zu berücksichtigen, daß der Tauchtopf 3, der von
unten nach aufwärts durchflossen wird, mit dem Fallrohr 18 zusammen einen Heber
bildet, der erst dann unterbrochen wird, wenn durch das Füllrohr 2 Luft eingesaugt
ist.
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Diese Heberwirkung ist besonders bedeutsam, wenn aus konstruktiven
Gründen der aufwärts durchflossene Tauchtopf 3 nicht viel größeren Durchmesser als
die Füllleitung 2 und das Fallrohr 18 besitzt. Bei einer solchen Größenbemessung
ist es wichtig, die durch Topf 3 und Fallrohr i8 gebildete Heberwirkung zu unterbrechen,
bevor durch das Füllrohr 2 Luft eingesaugt wird.
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Zur Lösung dieser Aufgabe genügt es als einfachste Ausführungsform,
am Scheitel des Hebers, also im Oberboden der Kammer 17 der Abb. 3, eine Öffnung
i9 vorzusehen.
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Diese Auführungsform wird für eine Anzahl von Fällen genügen. Es ist
aber hierbei nicht ausgeschlossen, daß die Flüssigkeit unter Umständen beim Füllen
durch die Öffnung i9 herausspritzt, so daß damit gerechnet «,erden muß, daß eine
unerwünschte Menge der einzufüllenden Flüssigkeit frei in den Lagerbehälter herunterfällt,
was gerade durch die Anordnung des Fallrohres 18 vermieden werden soll.
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Diese Schwierigkeit wird durch das Ausführungsbeispiel der Abb.4 beseitigt,
indem
statt der Öffnung ig ein Tauchrohr 2o vorgesehen wird, welches
an der höchsten Heberstelle angeschlossen ist. Dieses Tauchrohr bietet eiliereits
der ausspritzenden Flüssigkeit bei gleichem Querschnitt mehr Widerstand und verringert
anderseits den mit dem Luftraum des.Lagerbehälters verbundenen Flüssigkeitsspiegel
des Tauchtopfes auf den Querschnitt des Tauchröhrchens. Letzteres hat die Bedeutung,
daß nicht eine größere Flüssigkeitsoberfläche, entsprechend dem größeren Durchmesser
des Tauchtopfes 3, zur Sättigung der beim Zapfen von Flüssigkeit in den Lagerbehälter
eindringenden Luft mit herangezogen wird. Durch die Anordnung des Tauchrohres 2o
wird also erreicht, daß die Heberunterbrechung durch Lufteintritt aus dem Röhrchen
25 erfolgt und daher der Flüssigkeitsspiegel im Füllrohr :2 nur auf die Höhe 21,
entsprechend der Lage des unteren Endes des Tauchrohres 2o, sinken kann.
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Bei der in Abb. 4 dargestellten Ausführungsforin liegt die Prallplatte
5 etwa in der Mitte des aufwärts durchflossenen Tauchtopfes 3 und ist gegebenenfalls,
wie die Zeichnung ersehen läßt, mit einem Gewicht 22 beschwert, derart, daß eine
Aufwärtsbewegung der Prallplatte 5 nicht zustande kommt, solange die Flüssigkeit
mit der beim Einfüllen möglichen Geschwindigkeit nach aufwärts strömt. Wird aber
diese Durchschnittsgeschwindigkeit wesentlich überschritten, wie es z. B. bei einer
Explosion im Rohr 2 der Fall ist, dann wird die Prallplatte 5 angehoben und die
Üttnung 16 des Tauchtopfes geschlossen oder abgedrosselt.
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Für die Erfindung ist es wesentlich, daß es nicht darauf ankommt,
daß die Prallplatte 5 die üffnung 16 abdichtend verschließt; für die Sicherung genügt
es im wesentlichen, den Durchgang durch die Üffnung 16 erheblich abzudrosseln; denn
es kommt lediglich darauf an, die plötzlich gesteigerte Geschwindigkeit der Flüssigkeit
wieder zu vermindern, da die Druckentwicklung im Rohr 2 nur ganz augenblicklichen
schlagartigen Charakter hat.
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Statt einer Prallplatte, wie sie in Abb. i bis 4. veranschaulicht
ist, kann in dem abw a ärts durchflossenen Füllrohr 2 eine schwimniende Kugel 22
vorgesehen werden, wie das Ausführungsbeispiel der Abb. 5 ersehen läßt. Der Auftrieb
der Schwimmkugel ist so zu bemessen, daß er durch die beim Einfüllen erfolgende
Flüssigkeitsströmung nicht überwtlll(len wird, wohl aber durch die bei der Verpuffung
(Explosion) im Rohr 2 auftretende stark gesteigerte Flüssigkeitsbewegung. Die Kugel
22- wirkt also in derselben Weise wie die Praliplatte 5 der Abb. i bis 4. Unterhalb
der Kugel 22 ist ein Ventilsitz 2-. vorgesehen, gegen den die Kugel bei einer Explosion
gedrückt wird. Die oberhalb der Kugel 22 vorgesehenen Haltenasen 23 verhindern ein
Hochsteigen der Kugel in der Flüssigkeitsleitung 2.
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Der Erfindungsgegenstand ist nicht nur bei stationären Lagerungen
und Anlagen zu verwenden, sondern auch bei Wagentanks. Die Anwendung des Ausführungsbeispieles
der Abb. i auf Wagentanks zeigt die Abb. 6. An die Bodenöffnung 25 des Wagentanks
26 ist der Tauchtopf 3 angeschlossen, an dessen unteres Ende sich das winklig abgebogene
Füllrohr 27, 28 anschließt. In dem aufwärts durchflossenen Tauchtopf 3 sind wie
bei Abb. i Haltenasen und eine oberhalb desselben liegende Prallplatte 5 angeordnet.
Bei Auftreten einer Explosionswelle wird die Prallplatte 5 von unten gegen die Tanköffnung
25 gedrückt oder jedenfalls dieser so genähert, daß ein Übertreten der Explosionswelle
in das Tankinnere ausgeschlossen ist.
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In Abb. 7 ist eine geänderte Ausführungsform der Tauchtopfsicherung
bei Wagentanks veranschaulicht, bei der eine Schwimmkugel, ähnlich wie bei Abb.
5, vorgesehen ist. Die :#,usfiihrungsform nach Abb.7 beseitigt diL Schwierigkeit,
die beim Entleeren des Tanks dadurch entstehen kann, daß der an das Rohrstück 28
angeschlossene Schlauch als Heber wirkt und daher gerade den Tauchtopf 3, in welchem
die Prallplatte 5 arbeitet, von Flüssigkeit gänzlich entleert, so daß nach Unterbrechung
des Hebers, in dem Tauchtopf 3 nur noch diejenige Flüssigkeitsmenge vorhanden wäre,
welche der nachgesaugte Luftstrom im aufwärts durchflossenen Schenkel
27 abgelassen hat.
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Bei dem Ausführungsbeispiel der Abb.7 erhält der beim Entleeren aufwärts
durchflossene Schenkel 29 einen größeren Querschnitt als der abwärts durchflossene
Schenl:el3o, der mit seinem oberen Ende an der Unterseite des Tankbehälters 26 mündet,
und ebenso einen größeren Querschnitt als das Rohrstück 3r, das sich oben an den
Schenkel 29 anschließt. Hierdurch wird erreicht, daß im Schenkel 29 bei der Heberunterbrechung
eine genügende Flüssigkeitsmenge verbleibt. Da weiterhin wichtig ist, daß das Drosselorgan
stets in der Flüssigkeit sich befindet. ist gemäß Abb. 7 ebenfalls die Form einer
Kugel 32 gewählt, welche im unteren Scheitel des als [)-Rohr 29, 30 ausgebildeten
Tauchtopfes auf einer schrägen Bahn 33 sich bewegen kann, derart. daß sie beim Einfüllen
und Zapfen der Flüssigkeit aus dem Wagentank 26 in der in ausgezogenen Linien veranschaulichten
Stellung sich befindet, wobei sie sich gegen eineu Anschlag 3.4 legt, während, sobald
aus dein Rohr 31 eine Explosionswelle
kommt, die Kugel in die gestrichelt
verainschaulichte Stellung bewegt wird. Hierbei drosselt sie die Durchtrittsöffnung
35 am unteren Ende des Schenkels 33 ab und bringt die vom Explosionsstoß beschleunigte
Flüssigkeit wieder zum Stillstand.
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Dadurch, daß die Kugel in den unteren Scheitel des ()-Bogens der Schenkel
29, 30 verlegt ist und außerdem der Schenkel 29. einen größeren Querschnitt
als der Schenkel 30 und das Rohrstück 3 i erhält, ist eine Gewähr dafür gegeben,
daß auch nach der Heberunterbrechung durch Luftübertritt aus dem Schenkel
30 in den Schenkel 29 noch genügend Flüssigkeit in letzterem vorhanden ist,
um die Kugel und die Eintrittsöffnung 35 dauernd unterhalb des Flüssigkeitsspiegels
zu halten.