DE19625992C1 - Verfahren und Einrichtung zur Tankentleerung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Tankentleerung, insbe­ sondere zur Entleerung von mit Ölen oder Chemikalien befüllten Schiffstanks.

Die Erfindung betrifft ferner eine Einrichtung zur Tankentlee­ rung, insbesondere zur Entleerung von mit Ölen oder Chemikalien befüllten Schiffstanks, mit einer Schraubenspindelpumpe als Tankentleerungspumpe, die zumindest ein Förderschraubenpaar auf­ weist, das von einem Pumpengehäuse umschlossen ist, das zumin­ dest einen Saugstutzen und zumindest einen Druckstutzen auf­ weist, der mit einem dem Förderschraubenpaar nachgeordneten Druckraum in Verbindung steht und den Anschluß bildet für eine nach oben geführte Druckleitung.

Zur Entleerung eines mit hochwertigen oder gefährlichen Chemika­ lien befüllten Tanks werden üblicherweise topseitig montierte getauchte Kreiselpumpen verwendet. Bedingt durch das Funktions­ prinzip dieser Strömungsmaschinen ist die Gasförderfähigkeit sehr begrenzt. Bei der Tankentleerung mittels herkömmlicher Tauchkreiselpumpen verbleibt daher im Pumpensumpf des Tanks so­ wie im senkrechten Drucksteigrohr immer ein Flüssigkeitsrest. Diese Flüssigkeitsreste müssen dann mit aufwendigen Zusatzaggre­ gaten, in der Regel mit Druckluft betätigten Kolbenpumpen abge­ zogen, unter starker Umweltbelastung ausgespült oder aber mit einer geeigneten Flüssigkeit ausreichend verdünnt und entsorgt werden.

Die eingangs beschriebene Einrichtung zur Tankentleerung läßt sich der USA 3,635,591 entnehmen. Hier ist eine zweiflutige Schraubenspindelpumpe am Boden eines rohrförmigen Schachtes an­ geordnet, der sich vom Schiffsdeck bis auf den Tankboden er­ streckt und in lichtem Abstand oberhalb des Tankbodens einen horizontalen Ansaugstutzen aufweist, der mit dem Saugstutzen der Schraubenspindelpumpe in Verbindung steht.

Die WO 93/14969 A1 offenbart ein Verfahren sowie eine Einrichtung zur Tankentleerung. Für die Restentleerung des Tanks ist eine separate Saugleitung vorgese­ hen, die an eine auf dem Dach des Tanks angeordnete Pumpe ange­ schlossen ist, mit ihrem unteren Saugende in einen Tanksumpf ragt und über ihre Länge verteilt angeordnete Gaszuführöffnungen aufweist, durch die Gas in die Drainageleitung eingeleitet wird.

Die DE 31 16 900 A1 offenbart eine Einrichtung zur Restentlee­ rung von Schiffstanks, insbesondere in Chemikalien-Tankern, mit einer Pumpvorrichtung, die eine am Tankboden angeordnete Pumpe, einen in eine Vertiefung des Tankbodens reichenden Ansaugstutzen und eine Förderleitung aufweist, an deren oberen Abschnitt eine Druckgasquelle anschließbar ist. Ferner ist eine zusätzliche Steigleitung vorgesehen, die im Bereich des Tankbodens mit der Pumpvorrichtung verbunden ist und zu einer an Deck befindlichen Ventilvorrichtung führt. Der Öffnungsquerschnitt des Ansaugstut­ zens ist mit einer in Ansaugrichtung öffnenden Rückschlagklappe versehen, die bei abgeschalteter Pumpe den Öffnungsquerschnitt schließt. Die zusätzliche Steigleitung ist an dem Ansaugstutzen unmittelbar über der Klappe angeschlossen.

Die DE 37 22 063 A1 offenbart ein Verfahren und eine Einrichtung zur Restentleerung von Schiffstanks. Mit einer an Deck angeord­ neten Schraubenspindelpumpe wird ein Flüssigkeitsumlauf mit ei­ ner am Tankgrund angeordneten Strahlpumpe gebildet, die mit ei­ nem bis unmittelbar zum Tankboden reichenden Saugrohr versehen ist. Die von der Strahlpumpe angesaugte, in die Umlaufleitung eingebrachte Restflüssigkeit wird nach Passieren der Schrauben­ spindelpumpe über eine von der Umlaufleitung abgezweigte Abführ­ leitung abgeleitet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zur Tankentleerung ein verbessertes Verfahren sowie eine verbesserte Einrichtung zu entwickeln.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens erfindungsgemäß gelöst unter Verwendung einer einflutigen Schraubenspindelpumpe, in deren Ansaugweg beim Einsetzen der Restentleerung die zuvor bei der Tankentleerung herrschende Strömungsgeschwindigkeit durch Umschalten auf einen kleineren Strömungsquerschnitt soweit erhöht wird, daß sich ein Gasstrom mit einer für Tropfenförde­ rung ausreichenden Strömungsgeschwindigkeit einstellt.

Zusätzlich ist es vorteilhaft, wenn beim Resten und zur Entlee­ rung eines an die Pumpe angeschlossenen Drucksteigrohres dieses an seinem oberen Ende verschlossen und dann mit dem von der Pum­ pe geförderten Gas im Drucksteigrohr eine als Druckpolster wir­ kende Gasblase aufgebaut wird, mit deren Hilfe die im Druck­ steigrohr verbliebene bzw. verbleibende Flüssigkeit aus dem Drucksteigrohr herausgedrückt und von dem mit hoher Geschwindig­ keit strömenden Gasstrom mitgerissen und hinter dem verschlosse­ nen Ende des Drucksteigrohres in die sich anschließende Druck­ leitung gedrückt wird.

Ausgehend von der eingangs beschriebenen Einrichtung zur Tank­ entleerung wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe er­ findungsgemäß durch folgende Merkmale gelöst:

• a) Die Tankentleerungspumpe ist eine getauchte einflutige Schraubenspindelpumpe, deren zumindest eine Saugstutzen als Saugrüssel ausgebildet ist;
• b) im Förderschraubenbereich ist seitlich an den Pumpenraum eine Nebensaugleitung angeschlossen, die sich nach unten erstreckt und mit ihrem unteren Ansaugende zumindest auf der Höhe der Saugrüsselöffnung des lotrecht nach unten ge­ führten Saugrüssels liegt;
• c) der Strömungsquerschnitt der Nebensaugleitung ist um ein mehrfaches kleiner als der des Saugrüssels;
• d) vorgesehen ist eine den Ansaugquerschnitt des Saugrüssels zumindest weitgehend verschließende Verschlußeinrichtung, die über ein Steuerglied in Abhängigkeit von dem im Tank anstehenden Flüssigkeitspegel dann in Schließstellung ge­ bracht wird, wenn der Flüssigkeitspegel nur noch eine ge­ ringe Höhe und die Saugrüsselöffnung nur noch einen gerin­ gen lichten Höhenabstand vom Tankboden aufweisen.

In einer vorteilhaften Ausführungsform kann das Steuerglied ein den Saugrüssel ringförmig umschließender und auf dem Saugrüssel höhenverschieblich geführter Ringschwimmer sein, der mit einer auf dem Saugrüssel gleitenden Innenhülse die genannte Verschluß­ einrichtung bildet, die bei entsprechend fallendem Pegelstand durch Aufsetzen auf dem Tankboden in ihrer Schließstellung ist.

Zur Entleerung auch des Drucksteigrohres ist es vorteilhaft, wenn an den Druckstutzen ein angenähert lotrecht geführtes Drucksteigrohr angeschlossen ist, das gegenüber der sich an­ schließenden Druckleitung über ein Ventil verschließbar ist, hinter dem eine Entleerungsleitung mündet, die mit ihrem unteren Ende an den Druckraum oder Druckstutzen angeschlossen ist, wobei der Strömungsquerschnitt der Entleerungsleitung um ein mehrfa­ ches kleiner ist als der des Drucksteigrohres bzw. der Drucklei­ tung.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. mit einer Tankentlee­ rungspumpe gemäß der Erfindung läßt sich ein Tank vollständig und ohne zusätzliche Umweltbelastung entleeren und zwar ohne Einsatz zusätzlicher Aggregate. Ferner wird erfindungsgemäß eine Möglichkeit geschaffen, auch das Drucksteigrohr vollständig zu entleeren und dadurch eine Reinigung des Leitungssystems sicher­ zustellen. Auch dies erfolgt ohne zusätzliche Umweltbelastung.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen und werden in Verbindung mit weiteren Vorteilen der Erfin­ dung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

In der Zeichnung sind einige als Beispiele dienende Ausführungs­ formen der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine getauchte Tankentleerungspumpe in einem lot­ rechten Mittelschnitt;

Fig. 2 in einer abgewandelten Ausführungsform den unte­ ren Abschnitt der in Fig. 1 dargestellten Tank­ entleerungspumpe in gegenüber Fig. 1 um 90° ver­ drehter Darstellung in einem Schnitt gemäß der Linie II-II in Fig. 3;

Fig. 3 einen Horizontalschnitt gemäß der Linie III-III in Fig. 2 und

Fig. 4 in gegenüber Fig. 1 vergrößertem Maßstab den mittleren Abschnitt der Darstellung gemäß Fig. 1 mit einer Spüleinrichtung für das Dichtungs­ system.

Fig. 1 zeigt eine getauchte, als einflutige Schraubenspindel­ pumpe ausgebildete Tankentleerungspumpe mit einem Förderschrau­ benpaar 1, das von einem Pumpengehäuse 2 umschlossen ist. Das Pumpengehäuse 2 weist einen lotrecht nach unten geführten Saug­ rüssel 3 und einen seitlichen Druckstutzen 4 auf (siehe Fig. 2), der mit einem dem Förderschraubenpaar 1 nachgeordneten Druckraum 5 in Verbindung steht. An den Druckstutzen 4 ist ein angenähert lotrecht nach oben geführtes Drucksteigrohr 6 ange­ schlossen, das über einen angenähert horizontal geführten Lei­ tungsabschnitt 7 in eine nicht näher dargestellte, nach oben geführte Druckleitung 8 übergeht.

Das Pumpengehäuse 2 ist gegenüber einem Antriebsbereich 9 über einen Trennwandbereich 10 flüssigkeitsdicht abgeteilt, der für den Durchtritt der Pumpenspindeln 11 im Druckraum 5 liegende Gleitringdichtungen 12 aufweist, gegen die das Fördermedium zur kontinuierlichen Benetzung geführt ist (siehe Strömungspfeile 13 in Fig. 4).

Der Antriebsbereich 9 nimmt ein Pumpengetriebe 14 auf, dessen Antrieb von einem außerhalb, z. B. auf Deck eines Schiffes, an­ geordneten Motor über einen gekapselten Antriebsstrang 15 er­ folgt. Der gesamte Bereich des Antriebsstrangs 15 sowie der An­ triebsbereich 9 sind mit Öl gefüllt.

Gemäß Fig. 1 ragt die Tankentleerungspumpe mit ihrem Saugrüssel 3 in einen Sumpf 16 eines nicht näher dargestellten Schifftanks 17.

Im Bereich der Förderschrauben 1 ist seitlich an den Pumpenraum 18 eine Nebensaugleitung 19 angeschlossen, die sich nach unten erstreckt und mit ihrem unteren Ansaugende 19a etwas oberhalb von der Saugrüsselöffnung 3a des Saugrüssels 3 liegt, dessen Strömungsquerschnitt um ein mehrfaches größer ist als der der Nebensaugleitung 19. Auf dem Saugrüssel 3 ist ein diesen ring­ förmig umschließender Ringschwimmer 20 höhenverschieblich ge­ führt, der mit einer auf dem Saugrüssel 3 gleitenden Innenhülse 21 eine Verschlußeinrichtung bildet, die bei sehr niedrigem Pe­ gelstand im Sumpf 16 durch Aufsetzen auf dem Tankboden 17a den Ansaugquerschnitt des Saugrüssels 3 verschließt, dessen Saugrüs­ selöffnung 3a nur noch einen geringen lichten Höhenabstand h vom Tankboden 17a aufweist. Fig. 2 läßt erkennen, daß der Ring­ schwimmer 20 auch auf der Nebensaugleitung 19 verschiebbar ge­ führt ist.

Das Drucksteigrohr 6 ist gegenüber der sich anschließenden Druckleitung 8 über ein Ventil 23 verschließbar, hinter dem eine Entleerungsleitung 24 mündet, die mit ihrem unteren Ende in ei­ nen vertieften Abschnitt 4a im Boden des Druckstutzens 4 geführt ist. Der Strömungsquerschnitt der Entleerungsleitung 24 ist um ein mehrfaches kleiner als der des Drucksteigrohres 6 bzw. der Druckleitung 8.

Im Trennwandbereich 10 ist ein dynamisches Dichtungssystem vor­ gesehen, das für jede Pumpenspindel 11 zwei in Tandem angeord­ nete Gleitringdichtungen 12, 25 umfaßt, die zwischen sich einen Spülraum 26 bilden, an den eine Spülleitung 27 angeschlossen ist.

Die Wirkungsweise der einzelnen Pumpeneinrichtungen ist wie folgt:
Das Fördermedium wird durch den Saugrüssel 3 angesaugt und gegen die im Druckraum 5 liegenden Gleitringdichtungen 12, die als Metallfaltenbalgdichtungen ausgebildet sein können, derart ge­ führt, daß bei Gasförderung die im Druckraum 5 verbleibende Restflüssigkeit die Dichtflächen der Gleitringdichtungen 12 be­ netzt. Über die Spülleitung 27 kann die sich im Spülraum 26 an­ sammelnde kontaminierte Leckageflüssigkeit (Schmieröl oder Pro­ dukt) z. B. mittels Druckluft ausgepreßt werden, wobei das zu entsorgende Flüssigkeitsvolumen minimiert wird. Alternativ be­ steht aber auch die Möglichkeit, den gesamten Spülraum 26 mit einer geeigneten Flüssigkeit zu spülen bzw. zu beaufschlagen.

Der gesamte Antriebsbereich 9 ist von der Motorlaterne des z. B. auf dem Schiffsdeck angeordneten Antriebsmotors bis zur Wälzla­ gerung 28 der Pumpe ölgefüllt. Die Federvorspannung der Schmieröl-Gleitringdichtungen 25 im Antriebsbereich ist so ge­ wählt, daß die anstehende Flüssigkeitssäule sicher abgedichtet wird. Zur Erneuerung des Schmieröls wird von Deck aus Öl in das Antriebssystem eingepreßt. Bedingt durch den Überdruck öffnen die unteren Dichtungen im Antriebsbereich; das durch Zahnräder und Wälzlager verbrauchte Öl wird in den Spülraum 26 gepreßt und kann durch die Spülleitung 27 an Deck gefördert werden.

Beim Resten senkt sich der auf dem Saugrüssel 3 geführte Ring­ schwimmer 20 bei absinkendem Flüssigkeitspegel ab, bis seine In­ nenhülse 21 auf den Tankboden 17a aufsetzt und damit die Saug­ rüsselöffnung 3a blockiert. Frei ist jetzt nur noch das Ansau­ gende 19a der Nebensaugleitung 19, die aufgrund ihres gegenüber dem Saugrüssel 3 erheblich kleineren Strömungsquerschnitts mit Strömungsgeschwindigkeiten von erheblich über 10 m/s arbeitet, so daß die Restflüssigkeit tröpfchenweise im Gasstrom mitgeris­ sen und durch die Nebensaugleitung 19 dem Pumpenraum 18 zuge­ führt wird, wodurch der Tank 17 vollständig geleert werden kann.

Während des Restens entweicht das geförderte Gas blasenförmig durch die Flüssigkeitssäule im Drucksteigrohr 6, das somit zu­ nächst flüssigkeitsgefüllt bleibt. Zur Entleerung des Druck­ steigrohres 6 wird das Ventil 23 vom Schiffsdeck aus geschlos­ sen, wodurch der lotrechte Strang der Druckleitung 8 im Übergang zum horizontalen Leistungsabschnitt 7 verschlossen wird. Das von der Pumpe geförderte Gas bildet im Drucksteigrohr 6 eine Gasbla­ se, die als Druckpolster wirkt und die im Drucksteigrohr 6 ver­ bleibende Flüssigkeit über die Entleerungsleitung 24 wieder in die Druckleitung 8 hinter dem geschlossenen Ventil 23 einspeist. Durch die hohe Strömungsgeschwindigkeit (» 10 m/s) in der Ent­ leerungsleitung 24 wird die verbleibende Restflüssigkeit im Gas­ strom mitgerissen und somit das Leitungssystem zuverlässig restentleert.

Vor Überlastung der Pumpe infolge zu hohen Differenzdruckes wäh­ rend der Leitungsentleerung kann ein Standard-Umlaufventil im Bereich des Gaspolsters schützen.

Claims (9)

1. Verfahren zur Tankentleerung, insbesondere zur Entleerung von mit Ölen oder Chemikalien befüllten Schiffstanks, unter Verwendung einer einflutigen Schraubenspindelpumpe, in de­ ren Ansaugweg beim Einsetzen der Restentleerung die zuvor bei der Tankentleerung herrschende Strömungsgeschwindigkeit durch Umschalten auf einen kleineren Strömungsquerschnitt soweit erhöht wird, daß sich ein Gasstrom mit einer für Tropfenförderung ausreichenden Strömungsgeschwindigkeit einstellt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Resten und zur Entleerung eines an die Pumpe angeschlosse­ nen Drucksteigrohres dieses an seinem oberen Ende ver­ schlossen und dann mit dem von der Pumpe geförderten Gas im Drucksteigrohr eine als Druckpolster wirkende Gasblase auf­ gebaut wird, mit deren Hilfe die im Drucksteigrohr verblie­ bene bzw. verbleibende Flüssigkeit aus dem Drucksteigrohr herausgedrückt und von dem mit hoher Geschwindigkeit strö­ menden Gasstrom mitgerissen und hinter dem verschlossenen Ende des Drucksteigrohres in die sich anschließende Druck­ leitung gedrückt wird.

3. Einrichtung zur Tankentleerung, insbesondere zur Entleerung von mit Ölen oder Chemikalien befüllten Schiffstanks, mit einer Schraubenspindelpumpe als Tankentleerungspumpe, die zumindest ein Förderschraubenpaar (1) aufweist, das von einem Pumpengehäuse (2) umschlossen ist, das zumindest ei­ nen Saugstutzen und zumindest einen Druckstutzen (4) auf­ weist, der mit einem dem Förderschraubenpaar (1) nachgeordneten Druckraum (5) in Verbindung steht und den Anschluß bildet für eine nach oben geführte Druckleitung (8), gekennzeich­ net durch folgende Merkmale:

• a) Die Tankentleerungspumpe ist eine getauchte einflutige Schraubenspindelpumpe, deren zumindest eine Saugstut­ zen als Saugrüssel (3) ausgebildet ist;
• b) im Förderschraubenbereich ist seitlich an den Pumpen­ raum (18) eine Nebensaugleitung (19) angeschlossen, die sich nach unten erstreckt und mit ihrem unteren Ansaugende (19a) zumindest auf der Höhe der Saugrüs­ selöffnung (3a) des lotrecht nach unten geführten Saugrüssels (3) liegt;
• c) der Strömungsquerschnitt der Nebensaugleitung (19) ist um ein mehrfaches kleiner als der des Saugrüssels (3);
• d) vorgesehen ist eine den Ansaugquerschnitt des Saugrüs­ sels (3) zumindest weitgehend verschließende Ver­ schlußeinrichtung (20, 21), die über ein Steuerglied (20) in Abhängigkeit von dem im Tank (16, 17) anste­ henden Flüssigkeitspegel dann in Schließstellung ge­ bracht wird, wenn der Flüssigkeitspegel nur noch eine geringe Höhe und die Saugrüsselöffnung (3a) nur noch einen geringen lichten Höhenabstand (h) vom Tankboden (17a) aufweisen.

4. Einrichtung zur Tankentleerung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß das Steuerglied ein den Saugrüssel (3) ringförmig umschließender und auf dem Saugrüssel (3) höhenverschieb­ lich geführter Ringschwimmer (20) ist, der mit einer auf dem Saugrüssel (3) gleitenden Innenhülse (21) die genannte Verschlußeinrichtung bildet, die bei entsprechend fallendem Pegelstand durch Aufsetzen auf dem Tankboden (17a) in ihrer Schließstellung ist.

5. Einrichtung zur Tankentleerung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß der Ringschwimmer (20) auch auf der Nebensauglei­ tung (19) verschiebbar geführt ist.

6. Einrichtung zur Tankentleerung nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß an den Druckstutzen (4) ein angenähert lotrecht geführtes Drucksteigrohr (6) angeschlossen ist, das gegenüber der sich anschließenden Druckleitung (8) über ein Ventil (23) verschließbar ist, hinter dem eine Entlee­ rungsleitung (24) mündet, die mit ihrem unteren Ende an den Druckraum (5) oder Druckstutzen (4) angeschlossen ist.

7. Einrichtung zur Tankentleerung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß der Strömungsquerschnitt der Entleerungsleitung (24) um ein mehrfaches kleiner ist als der des Drucksteig­ rohres (6) bzw. der Druckleitung (8).

8. Einrichtung zur Tankentleerung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das untere Ende der Entleerungsleitung (24) in einen vertieften Abschnitt (4a) im Boden des Druck­ stutzens (4) geführt ist.

9. Einrichtung zur Tankentleerung nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckleitung (8) über einen ange­ nähert horizontal geführten Leitungsabschnitt (7) an das Drucksteigrohr (6) angeschlossen ist.