Einrichtung zum elastisch nachgiebigen Auffangen eines sich infolge Explosionsdruckes schlagartig öffnenden Klappendeckels an einem Behälter für brennbare Flüssigkeiten
Es ist bekannt, bei Behältern für brennbare Flüssigkeiten den Deckel durch besondere Einrichtungen zu verschliessen, die beim Auftreten eines Explosionsdruckes im Behälterinnern den Deckel freigeben, wenn dieser Explosionsdruck einen vorbestimmten Mindestwert überschreitet. In Verbindung hiermit sind ferner Bremsmittel vorgesehen, welche die Öffnungsbewegung des Deckels verzögern und das sofortige Wiederschliessen des Deckels bewirken. Die bekannten Bremsmittel dieser Art bedienen sich federnd verankerter Spanuseile, welche den Deckel auffangen.
Diese Spannseile sind in vielen Fällen unerwünscht, weil sie umständlich und wegen ihres Platzbedarfes meist hinderlich sind, ausserdem sind sie, wenn sie auf der Behälteraussenseite angeordnet sind, wegen Witterungseinflüssen unsicher kontrollierbarem schnellem Verschleiss unterworfen und im Falle der Anordnung im Behälterinnern wegen schlechter Zugänglichkeit unpraktisch sowohl für die ständige Wartung als auch für einen etwa notwendig werdenden Ersatz.
Die vorliegende Erfindung vermeidet nun solche Bremsmittel und damit auch deren Nachteile und betrifft eine Einrichtung zum elastisch nachgiebigen Auffangen eines sich infolge Explosionsdruckes schlagartig öffnenden Klappdeckels an einem Behälter für brennbare Flüssigkeiten. Die Erfindung besteht darin, dass zwischen einem an der Deckelbewegung beteiligten Glied und einem ortsfesten Widerlager ein an einem dieser Teile sitzender Puffer derart angeordnet ist, dass das Öffnen des Deckels spätestens von einem 90" unterschreitenden Öffnungswinkel an zwangläufig ein elastisch nachgiebiges Zusammendrücken des Puffers bewirkt, dessen Vorspannung und Rückstellkraft ausreichen, um das selbsttätige Wiederschliessen des Deckels zu gewährleisten.
Zweckmässig ist der maximale Pufferhub derart begrenzt, dass der maximale Öffnungswinkel des Dekkels ebenfalls 90" nicht überschreitet. Mit ((Öffnungswinkel ist hierbei der Winkel der durch die Deckelschwenkachse und den Gesamtschwerpunkt des Deckelaggregates gehenden Ebene gegenüber der Horizontalen bezeichnet, wobei das Deckelaggregat sämtliche an der Deckelbewegung beteiligten Teile mitumfasst. Es ist daher unter allen Umständen sichergestellt, dass der Deckel in keiner Offenlage liegen bleibt, weil er gegebenenfalls unter dem Einfluss des Puffers nach dem Öffnungsvorgang in eine Lage gelangt, bei welcher der Öffnungswinkel so klein ist, dass das Eigengewicht des Deckels genügt, um dessen sofortiges Wiederschliessen zu gewährleisten.
Die Zeichnung zeigt zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes.
Die Fig. 1 und 2 zeigen im vertikalen Mittellängsschnitt je ein Ausführungsbeispiel.
Bein Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 ist ein Behälter zur Lagerung von Benzin oder dergleichen vorgesehen, von dem lediglich ein Teil der Decke und der Mündung dargestellt ist. Auf der Behälterdecke 1 ist ein die Mündung bildender Hals 2 aufgesetzt, der an der Oberseite einen Dichtungsring 3 trägt, auf welchem der Behälterdeckel 4 hermetisch abschliessend aufliegt. Der Deckel weist auf der Aussenseite in der Mitte zwei in einemAbstand voneinander liegende Lageraugen 5 auf, welche eine Achse 6 tragen, die in einem oberhalb des Deckels durchlaufenden Verschlussbügel 7 gelagert ist. Der Verschlussbügel 7 ist zwischen den beiden Lageraugen 5 hindurchgeführt und an den in der Zeichnung dargestellten Enden mittels einer Achse 8 schwenkbar an einem Konsol 9 gelagert, welches am Mündungshals 2 starr, z. B. durch Schweissen, befestigt ist.
Das andere, nicht dargestellte Ende des Verschlussbügels 7 steht in an sich bekannter Weise unter dem Einfluss einer Verschlusseinrichtung, die den Deckel in der dargestellten Schliesslage mit vorbestimmtem Druck gegen die Dichtungsleiste 3 presst, ihn jedoch freigibt, sobald der Innendruck des Behälters einen vorbestimmten Mindestdruck erreicht, wie er nur bei Explosionen auftritt. Am Verschlussbügel 7 sind ferner symmetrisch zur Achse 6 Stellschrauben 10 vorgesehen, von denen nur eine dargestellt ist und mittels derer die Ajustierung der genauen Deckellage erfolgt.
Am schwenkachsenseitigen Ende des Verschlussbügels 7 ist starr ein nach aussen vorspringender Hebelarm 11 befestigt, welcher auf seiner Unterseite eine Platte 12 trägt, die mit dem Kopf 13 eines an einem ortsfesten Widerlager 14 sitzenden Puffers zusammenarbeitet. Das Widerlager 14 sitzt unmittelbar auf der Decke 1 des Behälters auf, welche an dieser Stelle durch einen Träger 15 abgestützt und versteift ist. Der Pufferkopf 13 ist in bei Puffern üblicher Weise kappenartig ausgebildet, wobei der Mantel 16 in einer am Widerlager 14 mittels Schrauben 17 befestigten Führungshülse 18 axial verschiebbar gelagert ist.
In der Hülse ist eine zentrale Pufferfeder 19 angeordnet, die sich einerseits gegen eine auf demWiderlager 14 angeordnete Grundplatte 20 und anderseits gegen einen ringförmigen Federteller 21 abstützt, der in einer auf der Innenseite des Mantels 16 vorspringenden Ringrippe 22 abgestützt ist.
Wird der Deckel im Betrieb infolge einer im Behälterinnern auftretenden Explosion nach Lösen der erwähnten Verschlusseinn.ch- tung hochgeschleudert, dann trifft die Platte 12 des Hebelarmes 11 als an der Schwenkbewegung des Deckels um die Achse 8 beteiligtes Glied in der mit strichpunktierten Linien dargestellten Deckellage auf den Pufferkopf 13 auf.
Wie ersichtlich, unterschreitet der betreffende Öffnungswinkel des Deckels 90". Der Deckel wird nun bei seiner Weiterschwenkung vom Puffer aufgefangen, dessen Feder 19 eine vorbestimmte Vorspannungsund Rückstellkraft aufweist, die ausreicht, um mindestens einen wesentlichen Teil der kinetischen Energie des Deckels nebst Verschlussbügel und Arm 11 elastisch nachgiebig aufzunehmen und die erwähnten Teile entweder in einer Endschwenklage mit 9()0 unterschreitendem Öffnungswinkel des Dekkels zu arretieren oder aber diese Teile mindestens in eine solche Lage wieder zurückzuschwenken, falls während des Auffangvorganges der Öffnungswinkel des Deckels 90" übersteigt.
Die Verhältnisse sind ferner so getroffen, dass die Vorspannung und Rückstellkraft der Pufferfeder 19 auf jeden Fall ausreicht, um das selbsttätige Wiederschlie- ssen des Deckels zu gewährleisten, d. h. um den Deckel in eine solche Schwenklage zurückzuführen, falls diese beim Öffnungsvorgang überhaupt überschritten wurde, in welcher der Gesamtschwerpunkt des Deckels seines Bügels und des Hebelarmes 11 inl Sinne der Schliessbewegung ausserhalb der durch die Achse 8 gehenden vertikalen Ebene liegt. Von einer solchen Lage aus schliesst sich dann der Deckel unter dem Einfluss des Eigengewichtes von selbst.
Das Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 2, in welchem die gleiche Bedeutung aufweisenden Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen Silld, ui'terscheidet sich vom Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 vorerst dadurch, dass das mit dem Puffer zusammenarbeitende, am Verschlussbügel 7 sitzende, an der Deckelbewegung beteiligte Glied als federnder Hebelarm 23 ausgebildet ist, welcher um eine zur Schwenkachse 8 parallele Achse 24 schwenkbar am Verschlussbügel 7 gelagert ist und mittels einer verstellbaren Strebe 25 am Verschlussbügel 7 abgestützt ist. Zu diesem Zwecke ist die Strebe 25 einerseits an einem Lagerauge 26 des Hebelarmes 23 angelenkt und anderseits mittels eines lösbaren Bolzens 27, welcher an einem Loch des Verschlussbügels 7 sitzt, mit diesem gelenkig verbunden.
Zum Verstellen sind im Verschlussbügel 7 mehrere Ersatzlöcher 28 vorgesehen, so dass durch Versetzen des Gelenkbolzens 27 nach der einen oder andern Seite in eines der Löcher 28 die Schwenklage des Hebelarmes 23 relativ zum Verschlussbügel 7 nach Bedarf verstellbar ist.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 unterscheidet sich von demjenigen nach Fig. 1 ausserdem durch die Bauart des Puffers und das Zusammenarbeiten des Hebelarmes 23 mit diesem. Der Puffer weist wieder eine mit vorbestimmter Vorspannung versehene Pufferfeder 19 auf und ist mit einer Führungshülse 18 versehen, die wieder mittels Schrauben 17 auf einem Widerlager 14 befestigt ist, welches mittels derselben Schrauben auf der Behälterdecke 1 sitzt. Die Pufferhülse 18 ist durch einen gewölbten Schirm 29 abgeschlossen, der als Schutz gegen Witterungseinflüsse dient und eine zentrale Öffnung aufweist, durch welche eine axial verstellbare Lagerbüchse 30 hindurchgeführt ist, wobei eine stopfbüchsenartige Dichtung 31 zwischen dem Schirm 29 und der Buchse 30 angeordnet ist.
Das untere Ende der Lagerbuchse 30 ist zugleich als Federteller 32 für die Pufferfeder 19 ausgebildet, die anderseits am Boden 33 einer die Feder umgebenden Kappe abgestützt ist, deren Mantel 34 zur Führung des Federtellers 32 und der Feder 19 dient. Der Boden 33 ist, wie die Nabe eines Rades, mittels Speichen 35 mit einem Kranz 36 verbunden, der z. B. durch Schweissen in der Hülse 18 starr befestigt ist.
Die Lagerbuchse 30 ist mittels eines lösbaren Stiftes 37 an einer durch sie hindurchgeführten Kolbenstange 38 lösbar befestigt, welche ausserdem noch Ersatzbohrungen 39 aufweist, die zum Ändern der Vorspannung der Feder 19 als Umstecklöcher für den Bolzen 37 Verwendung finden können, welcher durch eine Querbohrung der Buchse 30 hindurchgesteckt ist.
Der Puffer weist zusätzlich zur Feder 19 noch einen pneumatischen, unter dem Innendruck des Behälters stehenden Zylinder 40 auf, in dem ein am untern Ende der Kolben stange 38 sitzender Kolben 41 läuft. Der Kolben 41 weist eine zentrale Bohrung auf, durch welche die im untern Endteil als Gewindespindel 42 ausgebildete Kolbenstange 38 hindurchgeführt ist. Der Kolben 41 ist zwischen zwei Muttern 43 festgeklemmt, die auf der Gewindespindel 42 sitzen und eine genaue Ajustierung der Kolbenstange gestatten. Das obere Ende der Kolbenstange 38 ist gegabelt ausgebildet, wobei in der Gabel eine Rolle 44 drehbar gelagert ist, die mit der als konkave Bahn 45 ausgebildeten Unterseite des Hebelarmes 23 abrollbar zusammenarbeitet.
Der Zylinder 40 ragt durch eine zentrale Öffnung in der Behälterdecke 1 in das Behälterinnere hinein und ist am Befestigungsflansch der Hülse 18 sitzend angeordnet, so dass der Zylinder 40 mit der Hülse 18 einen Stufenzylinder bildet, in dessen durch die Hülse 18 gebildeten Teil ein hohlzylindrischer Aufsatz 46 des Kolbens 41 läuft. Auf dem Kolben 41 sitzt ausserdem ein Ring 47 aus elastisch nachgiebigem Material, welcher stossdämpfend mit dem Befestigungsflansch der Hülse 18 zusammenarbeitend als Hubbegrenzung des Kolbens dient.
Der mittlere Teil des den Zylinder 40 bildenden Mantels ist mit einer ringsum- laufenden Reihe in gleichem Abstand voneinanderliegenden, rechteckigen Durchbrechungen 48 versehen. Analog ist der hohlzylindrische Aufsatz 46 im mittleren Teil mit einer ringsumlaufenden Reihe von in gleichen Abständen voneinander liegenden dreieckförmigen Schlitzen 49 versehen.
Für den Gebrauch wird durch Einstellen einer vorbestimmten Schwenklage des Hebelarmes 23 gegenüber dem Bügel 7 gegebenenfalls im Verein mit einer Verstellung der Lage des Kolbens 41 gegenüber der Stange 38 der Öffnungswinkel des Deckels bestimmt, bei welchem der Hebelarm 23 auf die Rolle 44 auftrifft. In Fig. 2 ist der Einfachheit halber und aus Platzersparnisgründen die Lage der Teile so dargestellt, dass bereits bei geschlossenem Deckel der Hebelarm 23 auf der Rolle 44 aufsitzt. In der Regel wird man jedoch einen gewissen Öffnungswinkel der Klappe, welcher allerdings immer 90" unterschreitet, vorsehen, bis zu welchem die Klappe ohne Zusammenarbeiten mit dem Puffer geöffnet werden kann.
Sobald jedoch der betreffende Öffnungswinkel erreicht wird, wirken einer weiteren Öffnungsbewegung des Deckels sowohl die Pufferfeder 19, als auch der Kolben 41 entgegen, da beide Teile in Hintereinanderschaltung auf die Kolbenstange 38 einwirken.
Die Pufferfeder 19 ist in ihrer Vorspannung und Stellkraft wieder analog bemessen n wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1, und zwar dergestalt, dass auch bei ungünstigster Schwenklage des Hebelarmes 23 gegenüber dem Bügel 7 bzw. des Kolbens 41 gegenüber der Stange 42 die Feder allein ausreicht, um das selbsttätige Wiederschliessen des Deckels zu gewährleisten, wenn dieser unter der Einwirkung eines Explosionsdruckes hochgeschleudert und hierbei der Hebelarm 23 auf die Rolle 44 aufgetroffen ist.
Bei der Pufferwirkung des Kolbens 41 ist zu berücksichtigen, dass wegen des unten offenen und mit den Durchbrechungen 48 versehenen Mantels des Zylinders 40 die Kolbenunterseite ständig unter dem im Behälter jeweils befindlichen Druck steht, der also im Falle einer Explosion im Behälterinnern entsprechend gegenüber dem Aussendruck erhöht ist. Soweit also im Behälterinnern ein Explosionsdruck besteht, unter welchem der Deckel nach Überwindung der Verschlusseinrichtung hochgeschleudert wird, wirkt der Öffnungsbewegung des Deckels nach Auftreffen des Hebelarmes 23 auf die Rolle 44 ausser der Kraft der Feder 19 auch eine dem Behälterinnendruck entsprechende Kraft des Kolbens 41 entgegen.
Beide Kräfte wirken gleichsinnig, wobei die Federkraft ausschliesslich durch die Charakteristik der Feder gegeben ist, wogegen die Kolbenkraft abhängig ist vom Behälterinnendruck und daher sich den jeweils vorliegenden Verhältnissen aufs beste anpasst, insofern, als einer stärkeren Explosion, die dem Deckel beim Hochschleudern eine entsprechend grössere kinetische Energie aufzwingt, auch eine entsprechend stärkere Pufferkraft zum Auffangen des Deckels gegenübersteht. Nach einem vorbestimmten Kolbenhub im Sinne der Pufferfederzusammenpressung werden sowohl die durch den Kolben unmittelbar gesteuerten Durchbrechungen 48 als auch die Schlitze 49 im Aufsatz 46 teilweise freigegeben, indem letztere von der innern Absatzkante des Stufenzylinders gesteuert sind.
Dadurch wird das Behälterinnere durch die Durchbrechungen 48 und die Schlitze 49 hindurch im freigegebenen Ausmasse mit dem Innern der Hülse 18 verbunden, so dass die Explosionsgase in entsprechendem Umfange auf diesem Weg und zwischen den Speichen 35 hindurch in den Oberteil der Hülse 18 gelangen können, wo sie durch mindestens eine dort vorgesehene Öffnung 50 in die Aussenluft austreten können. Zweckmässig sind im obern Teil der Hülse 18 ringsum eine Reihe solcher Öffnungen vorgesehen, wobei jede Öffnung mit einem Davyschen Sieb 51 versehen ist.
Nach erfolgtem Wiederschliessen des Deckels kommt es bekanntlich als Folge der stattgefundenen Explosionen im Behälterinnern zu einem Unterdruck, welcher bei stärkerer Vakuumbildung eine Gefahr für den Behälter bietet. Dieser wird jedoch dadurch unschädlich gemacht, dass im Falle eines solchen Unterdruckes im Behälter die Aussenluft durch die Öffnung oder Öffnungen 50 und die Zwischenräume zwischen den Speichen 35 hindurch auf den Kolben 41 wirkend das Übergewicht gegenüber dem Innendruck erlangt und entgegen der Kraft der Feder 19 wirkend bei entsprechendem Ausmass des Vakuumdruckes im Behälterinnern ein Herunterdrücken des Kolbens 41 bewirkt, wobei nach dem vorbestimmten Mindesthub wieder die Durchbrechungen 48 und die Schlitze 49 entsprechend freigegeben werden,
so dass nunmehr auf dem umgekehrten Wege des vorherigen Gasaustrittes Aussenluft in den Behälter eintreten kann, so dass ein Ausgleich des Druckes stattfindet. Hierbei wirkt das Davysche Sieb 51 als Sicherung. Der erwähnte Mindesthub des Kolbens im Verein mit der Vorspannung und Charakteristik der Feder 19 wird so gewählt, dass die Freigabe der Durchbrechungen 48 und Schlitze 49 bereits bei einem Vakuumdruck im Behälterinnern eintritt, der für den Behälter noch keine Gefahr bildet.
Die federnde Ausbildung des Hebelarmes 23 erhöht in entsprechendem Ausmass das Arbeitsvermögen, welches vom Puffer auf genommen werden kann und dämpft den beim Auftreffen des Armes 23 auf die Rolle 44 auftretenden Schlag, der umso stärker ist, je stärker die Explosion im Behälterinnern ausgefallen ist. Hierbei ist nicht nur zu berücksichtigen, dass die kinetische Energie des hochgeschleuderten Deckels mit der Explosionsstärke wächst, sondern dass auch anderseits die Härte des Puffers in gleichem Sinne wächst, weil der sich zur Pufferfederkraft addierende Stellkraftanteil des Kolbens proportional zum Behälterinnendruck wächst.