DE4139844A1 - Verfahren zum entfernen des kondensates eines benzindampf/luftgemisches, welches in einer gasrueckfuehrleitung anfaellt - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen des Konden­ sates, welches bei der Installation der Benzindampfabsaugung beim Tanken infolge Taupunktunterschreitung des rückgeführten Gases in unterschiedlicher Menge anfallen kann. Weiter betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahren nach Anspruch 7, sowie eine Vorrichtung nach Anspruch 8 zum Ausgleich der fehlenden Niveauhöhe bei einer Gasrückführ­ leitung, die von der Zapfsäule zum Bodentank in der Erde mit Gefälle zu verlegen ist.

Das Verfahren zum Entfernen von Kondensat soll einerseits wäh­ rend des Betriebs der Anlage zur Benzindampfrückführung verhin­ dern, daß sich an irgendeiner Stelle in der Gasrückführleitung unkontrolliert Kondensat ansammelt und weiter ermöglichen, daß das entstehende Kondensat abgesaugt wird. Andererseits soll die installierte Pumpe dann abschalten, wenn wegen der physika­ lischen Bedingungen kein Kondensat in der Gasrückführleitung anfällt.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung soll den nachträglichen Einbau der Benzindampfrückführung und speziell die Verlegung der Gasrückführleitung mit ausreichendem Gefälle dadurch erleich­ tern, daß die fehlende Niveauhöhe zwischen Tanksäule und Boden­ tank durch den Einbau der Vorrichtung gemäß Anspruch 8 ausge­ glichen wird und dadurch die Rohrleitung mit ausreichendem Gefälle und in dem notwendigen Abstand von der Erdoberfläche verlegt werden kann.

Es ist bekannt, Rohrleitungen, in denen ein Dampf gefördert wird, mit Gefälle zu verlegen und Kondensat an der tiefsten Stelle abzuziehen. Dabei wird das Kondensat mittels Schwerkraft über einen Dampftopf nach unten ausgetragen und kann dann mittels einer Pumpe abgesaugt werden. Es ist ferner bekannt, die tiefste Stelle in einer Dampfleitung mit einem Schieber abzuschließen und diesen periodisch zu öffnen, um anfallendes Kondensat aus der Dampfleitung zu entfernen.

Dieses geschilderte System wird in Industrieanlagen oder wurde früher in Dampfheizungen zur Beheizung von Gebäuden instal­ liert. D.h. die Rohrleitungen waren über der Erde verlegt und es ist unter der Rohrleitung genügend freie Höhe vorhanden, um das Kondensat mittels Schwerkraft abzuziehen und die Funktion der verwendeten Komponenten entsprechend durch das Betriebspersonal kontrollieren zu lassen.

Bei der Benzindampfrückführung beim Tanken und der notwendigen Verlegung der Gasrückführleitung im Gefälle werden die Rohrlei­ tungen unter der Erde verlegt und für den Abzug des Kondensates mittels Schwerkraft müßte ein tieferer Entnahme- und Inspek­ tionsschacht installiert werden. An der tiefsten Stelle sind bei dem Einsatz dieser Technik mechanische Teile installiert, die mittels eines begehbaren Schachtes zu kontrollieren sind und mit wassergefährdenden Stoffen (Benzin) beaufschlagt sind.

Die bekannten Verfahren zum Entfernen von Kondensat aus Rohrlei­ tungen haben also den Nachteil, daß

• - sie bei Tankstellen nur mit hohen Kosten unter der Erde zu installieren sind,
• - die mechanischen Teile, die wassergefährdende Stoffe enthal­ ten, schlecht zugänglich installiert werden,
• - und diese Teile in einem tiefen Schacht eingebaut sind, der möglicherweise, ein für die Gesundheit schädliches und explo­ sives Benzindampf/Luftgemisch enthält, so daß für Wartungs­ arbeiten besondere Sicherheitsvorkehrungen getroffen werden müssen.

Dem neuen Verfahren liegt die Aufgabe zugrunde, die teuren Erdarbeiten zu vermindern und die Nachteile bezüglich Grund­ wassergefährdung und bezüglich des sicherheits-technischen Aspektes zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß

• - die Gasrückführleitung in mindestens 2 Stücken in einem nicht fortlaufenden Gefälle verlegt wird,
• - das an der tiefsten Stelle anfallende Kondensat in einem Verbindungsschacht gesammelt wird,
• - das entstehende Kondensat mittels einer Pumpe abgesaugt wird,
• - der Kondensatstand über eine Füllstandsanzeige gemessen und als elektrisches, pneumatisch/mechanisches Signal weitergeleitet wird,
• - über das Signal die Absaugpumpe in Betrieb gesetzt wird,
• - das abgesaugte Kondensat in die Rohrleitung zum Lagertank oder direkt in den Lagertank geführt wird und
• - die Pumpe nach Beendigung des Absaugvorgang wieder abgestellt wird.

Um das Verfahren in bestehenden Tankstellen möglichst einfach zu installieren und mit dem vorhandenen Personal im Betrieb zu überwachen, werden die 2 Teile der Gasrückführleitung am besten über einen gemeinsamen senkrechten Sammelschacht verbunden. Diesem Verbindungsschacht können weitere Rückführleitungen von anderen Zapfsäulen zugeführt werden oder von diesem Schacht kön­ nen weitere Verzweigungen zu einer zweiten oder dritten Kammer des Erdtankes geführt werden.

Die Zugänglichkeit des Verbindungsschachtes bei der Montage und die spätere Zugänglichkeit bei der Inspektion kann dadurch sicher gestellt werden, daß er oben mit einem abnehmbaren Deckel gasdicht verschlossen ist und das sich bildende Kondensat über eine Pumpe abgesaugt wird. Vorteilhaft kann diese Saugpumpe auf oder über dem Deckel befestigt werden. Dadurch ist sie von oben gut erreichbar und kann einfach gewartet werden.

Die geschilderte Vorrichtung, bestehend aus Verbindungsschacht und Absaugeinrichtung ist in einem Erdschacht untergebracht, der mit einem Deckel von oben geschlossen wird.

Die Druckleitung für das Kondensat von dem Druckstutzen der Pum­ pe wird in die Gasrückführleitung zurückgeführt. In dieser kann sie solange weiter verlaufen, bis diese Leitung mit einem natür­ lichen Gefälle zu dem Bodentank verläuft. An der tiefsten Stelle des Schachtes fließt das Kondensat zusammen. Über einen Füll­ standsanzeiger z. B. einen Schwimmerschalter kann der maximale Füllstand gemessen werden, bei welchem die Absaugpumpe einge­ schaltet wird.

Da die oben geschilderte Kondensatbildung von physikalischen Bedingungen, nämlich der Abkühlung des Benzindampf/Luftgemisches abhängt, ist der zeitliche Anfall an Kondensat völlig unter­ schiedlich. Über das Jahr gesehen ist die Benzintemperatur im Lagertank im Winter eher wärmer als das Benzindampf/Luftgemisch, das aus dem leeren Pkwtank zurückgeführt wird. Dieses Gemisch wird sich also nicht abkühlen, so daß ohne die Berücksichtigung weiterer Parameter, wie wechselnde Benzinzusammensetzungen, im Winter nur wenig Kondensat anfällt. Über den Tag gesehen ist speziell im Sommer über die Mittagszeit die Temperatur im Fahr­ zeugtank dagegen viel höher als die Temperatur des zu tankenden Benzin, so daß sich das Dampfluftgemisch um einige Grad °C in der Gasrückführleitung abkühlt und dann relativ viel Kondensat anfällt.

Die Absaugpumpe arbeitet am besten mit konstanter Absaugleistung und wird über das Signal der Füllstandsmeldung eingeschaltet und z. B. über ein Zeitrelais nach dem Entleeren des Schachtes abge­ stellt. Es ist zu erwarten, daß der Erdschacht und der Verbin­ dungsschacht zukünftig als explosionsgefährdete Zone eingestuft werden. Dann kann das Relais außerhalb der Ex-Zone der Schächte z. B. in der Schaltwarte eingebaut werden. In diesem Fall wird die Steuerleitung für die Relais zusammen mit der Stromzufuhr für den Pumpenmotor von/zu dem Erdschacht verlegt.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen unter anderm darin, daß die mit dem wassergefährdenden Benzin beaufschlagten Teile, nämlich die gesamte mechanische Einheit, zusammen mit dem Schachtdeckel demontiert und ausgetauscht werden kann, und die Druckleitung mit Kondensat ab dem Druckstutzen der Pumpe sicht­ bar ist und nach dem Wiedereintritt in die Gasrückführleitung mit dieser als Doppelmantel weitergeführt werden kann.

Ein "Verfahren zur Rückführung des Gasvolumen beim Tanken" ist unter P 41 03 115.6 beschrieben. Auf dieses Verfahren als Haupt­ anmeldung wird Bezug genommen. Ein weiteres Verfahren nämlich ein "Verfahren zur Reduzierung der dampfförmigen Emission beim Umfüllen von Flüssigkeiten" ist unter P 41 27 190.4 beschrieben und das "Verfahren zur Erzeugung eines bestimmten Gasgemisches in einem Behälter" unter P 41 32 736.5.

Die Diskussion mit den Behörden hat gezeigt, daß dem Gewässer­ schutz bei der Planung der Anlagen besondere Aufmerksamkeit zukommen muß. Es wird eine Verlegung der Rohrleitungen mit grö­ ßerem Gefälle gewünscht und zwar deshalb, weil damit vermieden wird, daß infolge von Bodenabsenkungen z. B. im Bereich unter Zufahrten, Verformungen der Rohrleitungen auftreten und sich in der Leitung Flüssigkeitssäcke bilden. In einem solchen Flüssig­ keitssack bleibt vor allem der Wasseranteil als Kondensat ste­ hen. Dies kann zu verstärkter Korrosion der Rohrwand führen.

Es hat sich weiter gezeigt, daß in der Schweiz in den nächsten Jahren ca. 3000 vorhandene Tankstellen und in der Bundesrepublik der 10-fache Anteil mit einer Benzindampfabsaugung auszurüsten sind.

Für jede dieser Tankstellen müssen die Höhenverhältnisse zwi­ schen der Zapfsäule und dem Eintrittsstutzen des Erdtankes ermittelt werden. Das mögliche Gefälle der Gasrückführleitung ist hierfür zu berechnen und der Verlauf der Leitung ist mit dem vorhandenen Bodenprofil zu vergleichen. Bei der späteren Montage muß ein Spezialist mittels Laserstrahltechnik die Leitungen verlegen und die Arbeiten mit Sorgfalt überwachen.

Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung ist das Verfahren inform einer Absaugvorrichtung gemäß Anspruch 7 und 8 speziell bei der Umrüstung von vorhandenen Tankstellen ein oder mehrfach sinnvoll einzubauen.

Dies hat den Vorteil, daß die Gasrückführleitung z. B. mit konstantem Gefälle von 1% oder mehr zu dem Schacht verlegt werden kann und die Leitung von dem Schacht ansteigend oder mit Gefälle weitergeführt werden kann. Hierdurch wird die Ausbildung von Flüssigkeitssäcken in der Rohrleitung vermieden. Die aufwendige Planung und der Kontroll­ aufwand vor und während der Umbauphase kann weitgehend entfallen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient in diesem Fall also als Niveauausgleich für die fehlende Höhe zwischen der Zapfsäule und dem Bodentank. Mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung ist es also möglich, die Gasrückführleitung nach der Installation des Sammelschachtes zu einem höherliegenden Bodentank mit Gefälle zu verlegen.

Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Anhand dieser Vorrichtung wird das Verfahren im Folgenden näher beschrieben.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird unter der Erdoberfläche installiert. Die Oberkante ist mit 20 bezeichnet. Es ist in einem Erdschacht eingebaut, dessen Außenwand 2 dargestellt ist. Das Benzindampf/Luftgemisch wird über die Gasrückführleitung 4 zugeführt und durchläuft den Verbindungsschacht 1 von unten nach oben. Es tritt über die Gasrückführleitung 5, die auf einem anderen Niveau weiterläuft aus dem Verbindungsschacht 1 aus. Die Leitung 5 ist, wie die Leitung 4, mit Gefälle verlegt. Sie führt weiter zu dem nicht gezeigten Erdtank. Der Verbindungsschacht 1 ist also die Verbindung zwischen den 2 Teilstücken 4 und 5 einer Gasrückführleitung, die im Gefälle verlegt sind, aber nicht auf einen gemeinsamen Endpunkt zulaufen.

Der Verbindungsschacht hat unten eine Flüssigkeitsvorlage 8 für Kondensat und ist oben mit dem abnehmbaren Flanschdeckel 3 ver­ schlossen. Das Kondensat wird über die Ansaugleitung 9 und die mit dem Motor 12 angetriebene Pumpe 10 aus der Vorlage 8 abge­ saugt und tritt über die Druckleitung 11 wieder in die Gasrück­ führleitung ein, in der es über das natürliche Gefälle in den Erdtank fließen kann.

Der Eintritt der Druckleitung 11 erfolgt über den Rohrleitungs­ stutzen 6 und den abnehmbaren Flanschdeckel 7. Die Flüssigkeits­ leitungen 9 und 11 sind aus flexiblem Kunststoff z. B. Polyamid (PA) hergestellt. Zur Abdichtung der Durchführung durch die Flansche 3 und 7 können die verschraubbaren Kunststoffmuffen verwendet werden, die bei Kabeldurchführungen z. B. in die Klemm­ kästen für E-Motore eingesetzt werden. Die obigen Flüssigkeits­ leitungen 9 und 11 können auch ganz oder teilweise als Metall­ leitung ausgeführt werden.

Das Kondensat fließt also über die Leitung 4 in den Sumpf 8 des Verbindungsschachtes 1. Bei Erreichen des maximalen Flüssig­ keitsstandes spricht die Meßeinrichtung über die Füllstands­ anzeige 13 an. Das erhaltene Meßsignal wird als LIC-Regelung (Leval-Indication-Controll) weitergeleitet und verarbeitet. Es regelt die Absaugung des gesammelten Kondensates im Sumpf 8. Der Meßwert der Sonde 13 geht über die gezeigte Leitung zu dem Transmitter 14 und dann auf das Steuerrelais 15. Dieses Steuer­ relais 15 schaltet das Leistungsrelais 16 des Pumpenmotor 12 ein. Über die elektrische Leitung 21 wird der Strom zugeführt. Die Pumpe 10 saugt eine konstante Menge Kondensat ab. Durch die Zeituhr 17 wird die Absaugung wieder gestoppt. Dabei wird über das Leistungsrelais 16 die Stromzufuhr zum Pumpenmotor 12 unterbrochen. Nach dem Abstellen der Pumpe 10 ist ein Absaug­ vorgang beendet. Der Kondensatstand im Verbindungsschacht befin­ det sich dann auf der unteren Niveauhöhe. In Abhängigkeit von der Kondensatbildung in der Leitung 4 steigt das Flüssigkeits­ niveau wieder auf die Höhe der Füllstandsanzeige 13 an und die Absaugung des gebildeten Kondensates wird erneut über die Regel­ strecke 13, 14, 15, 16, 12 eingeleitet.

Zur Reduzierung der Gefährdung des Grundwassers sind die Benzin­ pumpe 10 und die flüssigkeits-führenden Rohrleitungen 9 und 11 oberhalb oder auf dem Blindflansch 3 angeordnet. Vorteilhaft kann die Pumpe 10 auf dem Flansch 3 befestigt werden. Die Anschlüsse der Leitungen 9 und 11 an die Pumpe 10 können somit leicht auf Leckageverluste von oben kontrolliert werden. Innerhalb des Verbindungsschachtes 1 befindet sich immer ein Benzindampf/Luftgemisch. Hier ist die Gefahr für eine Explosion am größten. Außerhalb dieser Zone aber noch innerhalb des Erd­ schachtes 2 kann nur durch Leckageverluste sich ein explosives Gemisch bilden. Die Gefahr ist schon wesentlich geringer. Aus Sicherheitsgründen werden die Steuer- und Regeleinrichtungen am besten außerhalb des Erdschachtes z. B. in der Schaltwarte angeordnet. Die Verbindung erfolgt über eine Meßwertleitung von 13 nach 14 und über die Stromzuführung 21.

Die abgesaugte Menge wird über die Zeituhr 17 eingestellt. Am Ende eines Absaugvorganges soll noch soviel Flüssigkeit in dem Sumpf 8 verbleiben, daß der Ansaugstutzen der Leitung 9 weiter in die Flüssigkeit hineinreicht. Ein minimales Flüssigkeits­ niveau soll in dem Verbindungsschacht also nicht unterschritten werden. Dieses Flüssigkeitsniveau kann mittels des Meßfühler 19 gemessen werden und als Alarm für den minimalen Flüssigkeits­ stand z. B. akustisch gemeldet werden.

In Fig. 1 ist eine weitere Gasrückführleitung 18 angedeutet. Diese Leitung läuft von dem Verbindungsschacht 1 ansteigend weiter, z. B. zu einem höher liegenden Erdtank. Die Druckleitung 11 mit dem Kondensat kann ebenfalls der Leitung 18 zugeführt werden und kann in dieser Leitung 18 solange weiterverlaufen, bis der höchste Punkt der Leitung 18 erreicht ist und ein natür­ liches Gefälle zu dem Erdtank oder zu einem weiteren Verbin­ dungsschacht besteht.

Das beschriebene Verfahren kann in einer Vorrichtung gemäß Anspruch 7 durchgeführt werden.

Aus Gründen des Umweltschutzes müssen vor allem bestehende Tank­ stellen mit einer Gasrückführung und der entsprechenden Rohr­ leitung ausgerüstet werden. Dabei ist es zunächst besonders auf­ wendig und schwierig das vorhandene Gefälle zwischen Benzinzapf­ säule und dem Erdtank zu ermitteln und eine gleichmäßige Rohr­ leitungsverlegung einzuplanen und die spätere Ausführung zu kontrollieren.

Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung ist es deshalb vorteilhaft,

• - ausgehend von der Zapfsäule die Gasrückführleitung im Gefälle zu verlegen,
• - an der tiefsten Stelle zwischen Erdtank und Zapfsäule einen Erdschacht zu setzen und die Vorrichtung gemäß Anspruch 8 als Ausgleich für die fehlende Niveauhöhe zwischen der Zapfsäule und dem Erdtank einzubauen. Die Vorrichtung arbeitet dann als Hebe­ vorrichtung für Kondensat.

Hierdurch können zunächst Planungszeiten und Planungskosten gespart werden. Der Sinn der Gesamtmaßnahme nämlich der Umwelt­ schutz ist besser ausgeführt, da die Gasrückführleitung mit einem sicheren Gefälle verlegt werden kann. Gleichzeitig kann die Leitung tiefer unter der Oberfläche 20 geführt werden, so daß sie von oben gegen mechanische Belastungen und Verformung infolge Bodenabsenkung besser geschützt ist.

Die weitere Führung der Kondensatleitung 11 innerhalb der Gas­ rückführleitung 5 oder 18 hat den Vorteil, daß die Leitung, außerhalb des sichtbaren Bereiches, nach der Flanschdurchführung 7 geschützt, wie in einem Doppelmantel-Rohr, verlegt ist. Mit der vorliegenden Erfindung ist es also möglich, nicht nur anfallendes Kondensat aus einer Leitung mit zuwenig Gefälle zu entfernen, sondern gleichzeitig auch das Verlegen einer Gas­ rückführleitung wesentlich zu vereinfachen.

Claims (8)

1. Verfahren zum Entfernen des Kondensates eines Benzindampf/Luftgemisch, welches in einer Gasrückführleitung anfällt, und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und eine Vorrichtung zum Ausgleich der fehlenden Niveauhöhe einer Gasrückführleitung, die mit Gefälle zu verlegen ist, wobei das aus dem Benzindampf/Luftgemisch entstehende Kondensat mittels einer Pumpe abgesaugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Gasrückführleitung in mindestens 2 Stücken in einem nicht fortlaufenden Gefälle verlegt wird, und ein Verbindungsschacht die Verbindung zu den Teilstücken der Gasrückführleitung herstellt,
• - das zu der tiefsten Stelle fließende Kondensat im Boden des Verbindungsschachtes gesammelt wird,
• - der Kondensatstand über eine Füllstandsanzeige gemessen und als elektrisches oder pneumatisches oder mechanisches Signal weitergeleitet wird,
• - über das Signal die Absaugpumpe in Betrieb gesetzt wird und
• - die Pumpe nach Beendigung des Absaugvorgang wieder abgestellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch (1), dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungsschacht in einem Erdschacht eingebaut ist.

3. Verfahren nach Anspruch (1-2), dadurch gekennzeichnet, daß die Absaugpumpe als Tauchpumpe in dem Kondensat oder als Absaug­ pumpe außerhalb des Verbindungsschachtes installiert wird.

4. Verfahren nach Anspruch (1-3), dadurch gekennzeichnet, daß die Druckleitung von der Pumpe im Bereich des Erdschachtes wieder in die weiterführende Gasrückführleitung eintritt und dort solange weiter geführt wird, bis das abgesaugte Kondensat in natürlichem Gefälle in den Erdtank fließen kann.

5. Verfahren nach Anspruch (1-4), dadurch gekennzeichnet, daß das Signal aus der Füllstandsmessung aus der Explosionszone des Erdschachtes geführt wird, und dann über ein Steuerrelais auf das Leistungsrelais des Pumpenmotor geführt wird, wobei beide Relais außerhalb des Ex-bereiches angebracht sind.

6. Verfahren nach Anspruch (1-5), dadurch gekennzeichnet, daß das Leistungsrelais über ein Zeituhr als Endschalter geregelt wird, welches den Motor nach einer bestimmten Zeit wieder abstellt.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahren nach Anspruch (1-6), dadurch gekennzeichnet, daß

• - zwischen mindestens 2 Stücken einer Gasrückführleitung ein Verbindungsschacht eingebaut wird,
• - der Boden des Schachtes als Vorlage für entstehendes Kondensat ausgebildet ist,
• - die Füllstandshöhe des gebildeten Kondensates über eine einge­ baute Sonde z. B. mit Schwimmerschalter gemessen wird,
• - und eine über den Schwimmerschalter gesteuerte Absaugpumpe die Entfernung des Kondensates ermöglicht.

8. Vorrichtung zum Ausgleich der fehlenden Niveauhöhe bei der Verlegung einer Gasrückführleitung, dadurch gekennzeichnet, daß

• - zwischen den einzelnen Abschnitten einer Gasrückführleitung, die mit dem notwendigen Gefälle verlegt sind, die Vorrichtung gemäß Anspruch 7 eingebaut wird und
• - durch die Absaugpumpe die Weiterleitung von entstehendem Kondensat gewährleistet ist.