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Dokumentenidentifikation DE3624825C2 09.12.1993
Titel Tauchtopf
Anmelder Krupp Koppers GmbH, 45143 Essen, DE
Erfinder Pohl, Hans Christoph, Dipl.-Ing. Dr., 5810 Witten, DE
DE-Anmeldedatum 23.07.1986
DE-Aktenzeichen 3624825
Offenlegungstag 28.01.1988
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 09.12.1993
Veröffentlichungstag im Patentblatt 09.12.1993
IPC-Hauptklasse F16K 13/10
IPC-Nebenklasse F17D 5/00   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen mit einer Sperrflüssigkeit befüllbaren Tauchtopf, der durch zwei Einsätze in zwei durch eine gemeinsame dritte Zone miteinander verbundene und vom Gas durchströmte Zonen sowie ein Vorratsgefäß für die Sperrflüssigkeit aufgeteilt ist, wobei das Gaszuleitungsrohr in die erste, oben geschlossene Zone mündet und das Gasableitungsrohr oberhalb des Flüssigkeitsspiegels im Oberteil des Tauchtopfes angeordnet ist und wobei ferner das Vorratsgefäß für die Sperrflüssigkeit mit einem in Gestalt einer kommunizierenden Röhre ausgeführten Überlauf ausgestattet ist.

Tauchtöpfe werden vielfältig in den Gasleitungen von Kokereien, Raffinerien, Erdgasaufbereitungsanlagen, Stadtgasanlagen, Chemieanlagen und ähnlichen Anlagen verwendet. Sie dienen entweder als Rückschlagsicherungen gegen Verpuffungen, z. B. bei Abfackelanlagen, oder als Mindestdruckregelung in Rohrleitungen.

Tauchtöpfe bestehen in der Regel aus flaschenförmigen Stahlgefäßen, deren Durchmesser ein Mehrfaches des Durchmessers des Gasableitungsrohres beträgt. Das Gaszuleitungsrohr tritt dabei an einem Punkt des Umfanges des normalerweise flaschenförmigen Stahlgefäßes etwa in halber Höhe radial in das Stahlgefäß ein, erstreckt sich bis zur Mitte desselben, um dort im Winkel von 90°C senkrecht nach unten längs der Mittellinie des Stahlgefäßes abzuknicken, und taucht mit einer vorbestimmten Tauchtiefe in die Sperrflüssigkeit ein. Die Tauchtiefe bestimmt hierbei den Vordruck der Gasleitung. Am Boden des Stahlgefäßes befindet sich ein Überlauf für die Sperrflüssigkeit in Gestalt einer kommunizierenden Röhre, deren Schenkellänge des senkrecht aufwärts laufenden Teiles höchstens bis zum Spiegel der Sperrflüssigkeit reicht und von dort in einen Abfluß mündet.

Derartige Tauchtöpfe sind mit großen Nachteilen verbunden: Steigt der Druck in dem Gaszuleitungsrohr an, verdrängt das Gas die Sperrflüssigkeit aus dem eingetauchten Gaszuleitungsrohrstück, der Pegel der Sperrflüssigkeit steigt an, die Sperrflüssigkeit fließt über den Überlauf ab. Der Verlust an Sperrflüssigkeit ist erheblich, da die Menge von dem Gesamtquerschnitt des flaschenförmigen Stahlgefäßes abhängt.

Um den Verlust an Sperrflüssigkeit zu verringern, ist in der DE-OS 33 41 849 bereits ein flaschenförmiger Tauchtopf vorgeschlagen worden, bei dem eine erste Ringzone durch eine gemeinsame dritte Ringzone mit einer zweiten Ringzone verbunden ist, die zur Aufnahme und Ableitung der bei Druckanstieg verdrängten Sperrflüssigkeit dient. Aus der zweiten Ringzone gelangt die Sperrflüssigkeit dabei durch Überlauf in das zentrale Vorratsgefäß, das in seinem unteren Teil über den gesamten Umfang verteilt mit Bohrungen versehen ist, durch die ein Teil der verdrängten Sperrflüssigkeit wieder in die Ringzonen zurückfließen kann.

Ein wesentlicher Nachteil des vorstehend beschriebenen Tauchtopfes ist jedoch in seinem pulsierenden Betrieb zu sehen, der insbesondere bei Abfackelanlagen unerwünscht ist.

Ab einem gewissen Gasdurchsatz wird die zweite Ringzone von Sperrflüssigkeit freigeblasen, weil der Blasenstrom in einen geschlossenen Gasstrom übergeht, und die Sperrflüssigkeit wird ausgetragen. Sobald die zweite Ringzone frei von Sperrflüssigkeit ist, fällt der Strömungswiderstand des Tauchtopfes ab. Dadurch nimmt zunächst der durch den Tauchtopf fließende Gasstrom zu, wodurch so lange ein Druckabfall im Gaszuleitungsrohr bewirkt wird, bis Sperrflüssigkeit wieder in die erste und zweite Ringzone eintritt. Dieser Vorgang wiederholt sich immer wieder, woraus sich ein pulsierender Betrieb ergibt.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Tauchtopf zu schaffen, bei dem der Gasweg so ausgestaltet wird, daß bei dessen Betrieb möglichst wenig Sperrflüssigkeit aus dem Tauchtopf verdrängt wird und gleichzeitig ein Pulsieren während des Betriebes möglichst weitgehend vermieden wird.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Tauchtopf der eingangs genannten Art, der erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß die gemeinsame dritte Zone mit dem Vorratsgefäß durch ein oder mehrere von außen bedien- und regelbare Verschlußorgane verbunden ist.

Im Gegensatz zu dem in der DE-OS 33 41 849 beschriebenen Tauchtopf kann der erfindungsgemäße Tauchtopf sowohl einen runden als auch einen eckigen Querschnitt aufweisen.

Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, daß eine wesentliche Voraussetzung für einen gleichmäßigen, nicht pulsierenden Betrieb des Tauchtopfes darin zu sehen ist, daß der Rückfluß von Sperrflüssigkeit aus dem Vorratsgefäß in die von Gas durchströmten Zonen so regelbar ist, daß dieser Rückfluß kleiner ist als die durch den Gasstrom ausgetragene Flüssigkeitsmenge. Da die Zusammenhänge zwischen Gasstrom, Druckanstieg und Druckabfall im Gaszuleitungsrohr und Tauchtopf sowie der sich beim Betrieb einstellende Strömungswiderstand des Tauchtopfes nicht vorher bestimmbar sind, muß der Rückfluß von Sperrflüssigkeit sowohl bereits bei Inbetriebnahme als auch während des Betriebes der Tauchtopfes einstellbar sein.

Bei den bisher bekannten Tauchtöpfen ist das jedoch nicht möglich, da die Sperrflüssigkeit aus dem Vorratsgefäß durch auf dem Umfang angeordnete Bohrungen mit festgelegtem Querschnitt in die Ringzonen zurückfließt. Eine Veränderung der Querschnittsfläche der Bohrungen bedingt eine Außerbetriebnahme und Zerlegung des Tauchtopfes, um veränderte Bohrungen anbringen zu können.

Bei den Verschlußorganen im Sinne der vorliegenden Erfindung handelt es sich um solche Einrichtungen, durch die durchfließende Sperrflüssigkeitsmenge beliebig variiert werden kann. Vorzugsweise wird man hierfür Durchflußventile beliebiger Bauart verwenden, die entweder von Hand oder durch Fernbedienung über entsprechende Stellantriebe eingestellt werden können.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß die gemeinsame dritte Zone und das Vorratsgefäß durch ein außerhalb des Tauchtopfes liegendes Überströmrohr miteinander verbunden sind, in dem das Verschlußorgan angeordnet ist. Gemäß einer Variante dieser Ausführungsform kann dabei das Überströmrohr mit einem Bypass versehen sein, in dem ebenfalls ein Verschlußorgan angeordnet ist.

Eine andere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß in dem inneren Einsatz ein Verschlußorgan in Form eines Tellerventiles eingebaut ist, das über eine in der Wand des Stahlgefäßes gelagerte Welle von außen betätigt werden kann.

Selbstverständlich können die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung auch dahingehend variiert werden, daß anstelle eines Verschlußorganes mit den dazugehörigen Nebeneinrichtungen deren mehrere vorgesehen sind, die gleichmäßig über den gesamten Umfang des Stahlgefäßes verteilt sind.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sollen nachfolgend an Hand der Abbildungen erläutert werden. Hierbei zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Tauchtopfes, bei der ein flaschenförmiges Stahlgefäß zur Anwendung gelangt;

Fig. 2 einen Schnitt durch einen Teil des Tauchtopfes gemäß Fig. 1, bei dem als Variante eine Bypass-Leitung vorgesehen ist;

Fig. 3 einen Schnitt durch einen Teil einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Tauchtopfes, bei dem in den inneren Einsatz ein Tellerventil eingebaut ist, und

Fig. 4 einen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Tauchtopfes, bei der ein Stahlgefäß mit rechteckigem Querschnitt zur Anwendung gelangt.

Wie sich aus der Darstellung in Fig. 1 ergibt, besteht in diesem Falle der erfindungsgemäße Tauchtopf aus einem flaschenförmigen Stahlgefäß 1 mit rundem Querschnitt, in dem ein innerer Einsatz 2 und ein äußerer Einsatz 3 angeordnet sind, die hierbei beide rohrförmig ausgebildet sind. Der innere Einsatz 2 reicht dabei bis zum Boden des Stahlgefäßes 1, mit dem er fest und flüssigkeitsundurchlässig verbunden ist. Er stellt die Begrenzung für das in diesem Falle zentral angeordnete Vorratsgefäß 5 für die Sperrflüssigkeit dar und bestimmt gleichzeitig durch seine Höhe die Lage des Flüssigkeitsspiegels 4 im Stahlgefäß 1. Der äußere Einsatz 3 ist oben im rechten Winkel abgeknickt und mit der Wand des Stahlgefäßes 1 verbunden. Er endet unterhalb des Flüssigkeitsspiegels 4. Durch diese Anordnung wird der Ringraum außerhalb des Vorratsgefäßes 5 in eine erste (äußere) Zone 6 sowie eine zweite (innere) Zone 7 aufgeteilt, die durch eine gemeinsame dritte Zone 8 miteinander verbunden sind. Das Gaszuleitungsrohr 9 mündet in die erste (äußere) Zone 6, die oben geschlossen ist. Die bei einem Druckanstieg des Gases verdrängte Sperrflüssigkeit wird über die drei Zonen in das Vorratsgefäß 5 gedrückt. Überschüssige Sperrflüssigkeit fließt dabei über den Überlauf 10, der in Form einer kommunizierenden Röhre ausgebildet ist, ab. Das Gas verläßt den Tauchtopf über das Gasableitungsrohr 11, welches im Oberteil des Stahlgefäßes 1 angeordnet ist. Die dritte Zone 8 und das Vorratsgefäß 5 sind erfindungsgemäß durch das außerhalb des Stahlgefäßes 1 angeordnete Überströmrohr 12 miteinander verbunden, wobei im Überströmrohr 12 das bedien- und regelbare Verschlußorgan (Ventil) 13 angeordnet ist, so daß die aus dem Vorratsgefäß 5 in die Zone 8 zurückfließende Sperrflüssigkeit von außen in ihrer Menge so einreguliert werden kann, daß dieser Rückfluß kleiner ist als die durch den Gasstrom ausgetragene Flüssigkeitsmenge.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Variante der Konstruktion gemäß Fig. 1 ist das Überströmrohr 12 zusätzlich mit einem Bypass 14 versehen, in dem ebenfalls ein Verschlußorgan (Ventil) 13 angeordnet ist. Diese Anordnung ermöglicht bei Verschmutzung oder Verschleiß eines Verschlußorganes 13 die Reparatur oder den Austausch dieses Verschlußorganes, ohne den Betrieb des Tauchtopfes unterbrechen zu müssen.

Fig. 3 zeigt schließlich eine Teildarstellung einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Tauchtopfes. Hierbei ist in den inneren Einsatz 2 ein Verschlußorgan 13 in Form eines Tellerventiles eingelassen. Dieses kann über die Welle 15, die in der Wand des Stahlgefäßes 1 mittels der Stopfbuchse 16 gelagert ist, durch das Handrad 17 oder einen Stellantrieb von außen betätigt werden. Im übrigen entspricht der Tauchtopf prinzipiell der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform, so daß auf weitere konstruktive Einzelheiten nicht mehr näher eingegangen zu werden braucht.

Fig. 4 zeigt schließlich einen Schnitt durch einen Tauchtopf, dessen Stahlgefäß 1 einen rechteckigen Querschnitt aufweist. Im Gegensatz zu der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist in diesem Falle das Vorratsgefäß 5 für die Sperrflüssigkeit nicht zentral und konzentrisch zur Mittelpunktachse angeordnet. Ferner sind in diesem Falle die Zonen 6, 7 und 8 nicht als Ringzonen ausgebildet, sondern weisen ebenfalls einen rechteckigen Querschnitt auf. Die Bezugszeichen haben jedoch in Fig. 4 die gleiche Bedeutung und Funktion wie in Fig. 1, weshalb sie keiner weiteren Erläuterung mehr bedürfen.

Selbstverständlich kann die in Fig. 4 dargestellte Ausführungsform auch mit den Varianten ausgeführt werden, die in Fig. 2 und 3 dargestellt sind. Außerdem sind neben den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen auch noch andere Ausführungsformen möglich, die unter den Schutzbereich der Erfindung fallen.


Anspruch[de]
  1. 1. Mit einer Sperrflüssigkeit befüllbarer Tauchtopf, der durch zwei Einsätze in zwei durch eine gemeinsame dritte Zone miteinander verbundene und von einem Gas durchströmte Zonen sowie ein Vorratsgefäß für die Sperrflüssigkeit aufgeteilt ist, wobei das Gaszuleitungsrohr in die erste, oben geschlossene Zone mündet und das Gasableitungsrohr oberhalb des Flüssigkeitsspiegels im Oberteil des Tauchtopfes angeordnet ist und wobei ferner das Vorratsgefäß für die Sperrflüssigkeit mit einem in Gestalt einer kommunizierenden Röhre ausgeführten Überlauf ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die gemeinsame dritte Zone (8) mit dem Vorratsgefäß (5) durch ein oder mehrere von außen bedien- und regelbare Verschlußorgane (13) verbunden ist.
  2. 2. Tauchtopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß derselbe einen runden oder einen eckigen Querschnitt aufweist.
  3. 3. Tauchtopf nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gemeinsame dritte Zone (8) und das Vorratsgefäß (5) durch ein außerhalb des Tauchtopfes liegendes Überströmrohr (12) miteinander verbunden sind, in dem das Verschlußorgan (13) angeordnet ist.
  4. 4. Tauchtopf nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Überströmrohr (12) mit einem Bypass (14) versehen ist, in dem ebenfalls ein Verschlußorgan (13) angeordnet ist.
  5. 5. Tauchtopf nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem inneren Einsatz (2) ein Verschlußorgan (13) in Form eines Tellerventils eingebaut ist, das über eine in der Wand des Stahlgefäßes (1) gelagerte Welle (15) von außen betätigt werden kann.






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