NO328047B1 - Anordning og fremgangsmate for a redusere eller hindre oppbygging av elektrostatisk spenningsfelt i fluidbeholder. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en anordning for å redusere eller hindre oppbygging av elektrostatisk spenningsfelt i en fluidbeholder ved ifylling av et fluid, som eksempelvis propan, butan og CNG. Fluidbeholder omfatter elektrisk isolerende materiale og en ventilinnretning som fluidfylling og tømming skjer gjennom.

Elektrostatisk opplading skjer vanligvis når en gass/væske strømmer gjennom et rør, en ventil eller forbi andre hindringer. I det ladningen er bygget opp på en isolert flate vil ladningen produsere et elektrisk felt som, om det blir stort nok, vil kunne forårsake utladning i form av gnistdannelse. Størrelsen på utladningen avhenger av energien, som på sin side avhenger av den totale ladning som frigjøres. Eksempelvis vil minimum tenningsenergi for propan være 0,25 mJ ved en støkiometrisk blanding av 4% propan i luft.

US 3.625.264 beskriver en anordning for å unngå dannelse av elektriske og/eller elektrostatiske spenninger i en beholder, der det å kjent at innretninger reduserer og>/eller leder bort elektrostatiske spenninger som bygges opp under fylling av en beholder.

US 3.643.707 beskriver en anordning for å redusere eller hindre en oppbyggong av spenningsfelt i en beholder. Dette oppnås ved at det i tilknytning til en ventil er anordnet innretninger som i vesentlig grad reduserer strømningshas-tigheten til fluidet, samt endrer fluidets innstrømnings-retning. US 3.643.707 vider også at fylleinnretningen, det vil si rør, ventil og innretning for reduksjon av innstrøm-ningsretningen, fjernes etter endt fylling av beholderen og fylleinnretningen plasseres nærmere beholderens bunn ved fylling.

Fra søkerens eget europeiske patent nr. EP 0958473 er det kjent en trykkbeholder for fluider, så som propan. Beholderen omfatter en indre, fluidtett beholder samt en ytre, beskyttende kappe. Den indre trykkbeholder er laget av gjennomskinnelig og/eller gjennomsiktig materiale slik at det skal være mulig å fastslå væskenivået i beholderen fra utsiden. Kappen omfatter en midtseksjon med et overflateparti som er gjennombrutt slik at nivået inne i trykkbeholderen også kan observeres gjennom kappen. Denne type beholdere og/eller kappen er laget av kunststoff, hvor komposittmateriale er en eller flere termoplaster som typisk PET, PE, PA.

I forhold til trykkbeholdere av metall og forutsatt at metallbeholderen er jordet, leder trykkbeholdere fremstilt av kunststoff elektrisitet og/eller statisk spenninger dår-ligere. Slik statisk elektrisitet kan dannes tidvis i slike typer beholdere, eksempelvis ved fylling av trykkbeholderen. Særlig kan det oppstå oppbygging av statisk elektrisitet ved førstegangs fylling. På dette stadiet er beholderen helt tom og tørr og det er ikke noe partielt væsketrykk i beholderen. Derved dannes det lettere statisk elektrisitet i kunststoffet når væsken treffer plastmaterialet innvendig i beholderen.

Jo mer konsentrert stråle, jo tørrere luft, jo raskere fylling og jo høyere hastighet og trykk på strålen av fluid som treffer beholderveggen, jo sterkere blir den elektrostatiske spenningen som bygges opp. Den statiske spenningen oppstår blant annet på grunn av friksjonen mellom strålen og beholderveggen.

En mulighet for å hindre oppbygging av elektrisk spenning i beholderen er å lede bort spenningen, eksempelvis ved å jorde den indre beholder ved fylling eller ved å sørge for at den indre beholdervegg er fuktig. Ved beholdere av metall er ikke dette et problem da metallet i beholderen lett leder bort spenningen, forutsatt at den er jordet. For plastbe-holdere vil imidlertid slik oppbygging av statisk elektrisitet kunne oppstå. En ønsker ikke tilstedeværelse av slike spenninger, da det i fyllingsfasen kan oppstå utladninger av spenningen, noe som kan forårsake gnistdannelse.

Et formål med foreliggende oppfinnelse er å sikre at innstrømmingen av fluider i beholderen ikke skaper oppbygging av elektriske og/eller elektrostatiske spenninger som kan forårsake gnistdannelse, spesielt ved fylling av beholderen.

Ifølge oppfinnelsen oppnås formålet med en fremgangsmåte og en ventilanordning som nærmere definert i de medfølgende patentkrav.

Ifølge oppfinnelsen oppnås en fylling hvor fluidets fyllingshastighet reduseres og/eller fluidets strømnings-retning endres ved fyllingen av beholderen uten derved å øke den totale fyllingstiden.

Videre oppnås en sikker fyllingsmåte for fylling av lettantennelige fluider, så som flytende propan, butan, CNG og lignende.

Oppfinnelsen skal i det videre beskrives i detalj under henvisning til tegningene der: figur 1 viser et sideriss av en beholder utstyrt med en ventilanordning ifølge foreliggende oppfinnelse; figur 2 viser et vertikalsnitt gjennom ventilanordningen ifølge oppfinnelsen, sett langs linjen A-A på figur 1; og figur 3 viser i forstørret målestokk ventilen vist ved detaljen B på figur 2. Figur 1 viser et skjematisk oppriss av en beholder 10 for flytende propan eller lignende fluider. Som antydet på figuren er beholderen 10 ved sin øvre ende ustyrt med et håndtak 11 for handtering av beholderen 10. Videre er det vist en fylle- og tømmeventil 12, sentralt plassert ved beholderens 10 øvre ende. Figur 2 viser et vertikalsnitt gjennom beholderen 10 vist på figur 1. Ifølge utførelseseksempelet vist på figur 2 er beholderen 10 dannet av en indre, trykk- og væsketett del 13 som er laget av kunststoff, så som for eksempel en indre liner og et omliggende komposittmateriale. Alternativt kan for eksempel den indre delen 13 være laget av komposittmateriale uten innvendig liner.

Ifølge det viste utførelseseksempel er beholderen 10 videre utstyrt med en ytre kappe 14 som omslutter den indre delen. Håndtaket 11 utgjør en forlengelse av den omsluttende kappen 14. Kappen 14 kan eksempelvis være dannet av to eller flere deler som er sammenkoplet på kjent måte med hverandre for dannelse av ett integrert legeme.

En foretrukket utførelsesform av ventilen 12 ifølge oppfinnelsen er vist på figur 2 og i forstørret målestokk på figur 3. Som vist på figurene 2 og 3 er den indre delen 13 av beholderen 10 ved sin øvre ende utformet med et boss 16. Bosset 16 har en oppad ragende sylindrisk del 17 for opptagelse av en ventilanordning 18.

I tilknytning til bosset 16 er det utformet et hulrom 20. Dette hulrommet 20 er ifølge den viste utførelsesform dannet av en nedad ragende rørformet del 19 som rager inn i den indre trykksterke del 13.

Den nedad ragende rørformede delen 19 er ved sin nedre ende utformet med en eller flere åpninger 22 som leder ned i den indre delen 13 av beholderen 10. Åpningen(e) 22 kan enten være anordnet i en bunnplate 25 i den nedad ragende delen 19, slik som vist på figur 2 og 3, eller så kan åpningene være dannet i sideveggen i den nedad ragende rørformede del 19

Selve ventilanordningen 18 er utformet med en fortrinnsvis vertikal utboring 21 som strekker seg nesten helt gjennom ventilanordningen 18, men som ved ventilanordningens 18 nedre ende er tett i vertikal retning. I dette området av ventilanordningen 18 er det anordnet et flertall åpninger 23 som fortrinnsvis danner en vinkel med den sentrale utboringen 21 og som kommuniserer med den sentrale utboringen 21. Antallet tverrstilte åpninger 23 kan eksempelvis være tre eller fire. Det skal imidlertid anføres at antallet kan varieres, forutsatt at det oppnås minst en endring av strømningsretningen på fluidet under fyllefasen.

Ventilanordningens 18 nedre ende rager fortrinnsvis inn i hulrommet 20 og ventilanordningens 18 åpninger 23 kan eventuelt være beliggende på et høyere nivå enn åpningen(e) 22 i hulrommet/den rørformede delen 20,19. Åpningen(e) 22 kan med fordel ha et større samlet areal enn hullene 23 i pluggen 18 for derigjennom å unngå dannelse av en forstoppende væske-plugg ved fylling.

Som vist på figurene 2 og 3 kan den nedad ragende rørformede delen 19 ved sin nedre ende være utformet med en bunnplate 25, idet åpningen 22 er anordnet i bunnplaten 25. Bunnplaten 25 kan med fordel være utformet med oppad ragende lepper 26, for derigjennom å danne en ringformet sump 27.

Ventilanordningen 18 er videre utstyrt med et ventillegeme 28 av med en tradisjonell form og virkemåte.

Ved fylling av beholderen 10 koples en tilførselsslange til ventilanordningen 18. Det fluid som skal fylles på beholderen pumpes deretter inn i denne. Fluidet vil pumpes inn gjennom den sentrale, vertikale boringen 21 under trykk. Ved boringens 21 nedre ende vil fluidet skifte retning og ledes i sideveis retning ut gjennom åpningene 23 i ventilanordningen og inn i den rørformede delen 19 og deretter ned i den indre delen 13.

Når fluidet treffer veggen i den nedad ragende delen 19 vil fluidet miste hastighet og deretter strømme ned i den indre del 13 på en måte som unngår oppbygging av elektriske eller elektrostatiske spenninger i beholderveggen. Den elektriske eller elektrostatiske spenning som eventuelt vil bygges opp bygges i så fall opp i selve ventilen 18 og kan eventuelt på en enkel måte fjernes på kjent måte ved hjelp av jording.

Ifølge oppfinnelsen kan hele eller deler av den indre overflaten i beholderen 10 være utstyrt med en ledende flate eller med ledere (ikke vist) som kan være koplet til ventilanordningen 18 av metall slik at en tilleggsjording oppnås ved tilkopling, eksempelvis til en jordingsplugg eller en jording på fyllingsanordningen. Den ledende flaten kan med fordel være anordnet på den del av beholderens indre over-flate som treffes av stråle(e) av fluider ved fylling. Den ytre kappen 14 kan eventuelt i seg selv være elektrisk ledende. Et slikt system kan utgjøre et alternativ til, eller være en ekstra sikring til, utformingen av ventilanordningen beskrevet ovenfor.

I utførelseseksempelet som er beskrevet er den indre delen dannet 10 av en indre liner og en omsluttende, trykksterk del dannet av et komposittmateriale. Det skal imidlertid anføres at den indre delen 13 kan være dannet av ett legeme, eksempelvis laget av ulike komposittmaterialer uten at den oppfinneriske ide derved er fraveket.

Videre skal det anføres at den omliggende kappen 11 kan være sammensatt av en del eller flere deler uten at den oppfinneriske ide derved er fraveket. Selv om håndtaket 11 ifølge utførelseseksempelet ovenfor utgjør en forlengelse av den omliggende kappen 14, skal det anføres at håndtaket kan være utformet og innfestet på en hvilken som helst egnet måte og kan være plassert på et hvilket som helst egnet sted på beholderen 10.

Materialet i selve ventilen kan med fordel være elektrisk ledende slik at ventilanordningen kan jordes under selve tappe- eller fyllingsprosessen. Eksempelvis kan ventilanordningen være laget av metall eller være utstyrt med en leder som forbinder den nedad ragende sylindriske delen 19 med en jordingskontakt tilknyttet tappeutstyret.

Claims (10)

1. Fluidbeholder (10) for lagring av fluider, fortrinnsvis brennbare fluider så som propan, butan, CNG, der fluidbeholderen (10) er laget av plast og plastkompositter med liten elektrisk ledningsevne og der fluidbeholderen (10) er utstyrt med en innmontert ventilanordning (18), gjennom hvilken fluidfylling og -tømming skjer og der fluidbeholderen (10) er utstyrt med anordninger for å hindre elektrostatisk oppladning ved fylling, idet nevnte anordning i vesentlig grad reduserer fluidhastigheten og/eller endrer fluidets innstrømningsretning ved fylling, karakterisert ved at som en del av beholderens (10) vegger ved beholderens (10) øvre ende i tilknytning til ventilanordningen (18) er anordnet integrerte innretninger som utgjør en permanent del av beholderen og som samvirker med nevnte ventilanordning (18) for utvendig for ventilanordningen (18) redusere og/eller forhindre oppbygging av elektriske og/eller elektrostatiske spenninger på beholderens (10) vegger under fylling av beholderen (10).

2. Anordning ifølge krav 1, der det i tilknytning til fluidbeholderen (10) i området for ventilanordningen (18) er anordnet en krage eller et hulrom (20), i hvilket hulrom (20) ventilanordningens (18) åpning(er) (23) munner ut.

3. Anordning ifølge krav 2, der hulrommet (20) er utstyrt med minst en åpning (22) som leder inn i beholderens (10) lagringsdel (13).

4. Anordning ifølge et av kravene 1-3, der nevnte midler omfatter en flate beliggende rundt ventilanordningen (18), mot hvilken flate fluidet er beregnet på å treffe for derigjennom å endre strømningsretning og/eller strømnings-hastighet i større eller mindre grad på tvers av opprinnelig strømningsretning.

5. Anordning ifølge et av kravene 1-4, der nevnte midler utgjøres av dyser eller åpninger (23) som helt eller delvis pulveriserer væskestrømmen.

6. Anordning ifølge et av kravene 1-5, der nevnte åpninger eller dyser (23) danner en turbulent strøm ut fra nevnte åpninger eller dyser (23).

7. Anordning ifølge et av kravene 1-6, der nevnte dyser eller åpninger (23) lager en laminær strøm ut fra nevnte dyser eller åpninger (23).

8. Anordning ifølge et av kravene 1-7, der den ytre kappen (14) og/eller den indre beholder (13) er laget av et elektrisk ledende materiale eller er tilsatt elementer eller materiale som gjør kappen (14) og/eller den indre beholder (13) elektrisk ledende.

9. Fremgangsmåte for å unngå dannelse av elektrisk og/eller elektrostatisk spenningsoppbygging i en beholder (10) i det minste delvis laget av et ikke-ledende eller halvledende materiale, så som eksempelvis et kunststoff, ved fylling av et fluid i beholderen (10), der fluidet fylles under trykk i beholderen (10) gjennom en ventilanordning (18) anordnet ved beholderens (10) øvre ende og der ventilanordningen (18) er utstyrt en gjennomgående åpning (21), karakterisert ved at fluidet bringes til å skifte retning i det minste en gang ved beholderens (10) øvre ende utenfor nevnte ventilanordning (18), slik at innstrøm-ningshastigheten inn i beholderen (10) blir redusert.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 9, der fluidstrømmen ved utløpet av ventilanordningen (18) bringes fra å strømme i aksialretning til en retning vinkelrett på ventilanordningens (18) aksiale retning, for deretter å bringes til atter å strømme i samme aksiale retning.