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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Überlaufvorrichtung
für einen Flüssigkeitsbehälter gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Flüssigkeitsbehälter
wie etwa Tanks von Löschfahrzeugen sind in der Regel mit
einem Überlauf ausgestattet, der ein Überfüllen
des Behälters und den Aufbau eines unerwünschten Überdrucks
in demselben während des Befüllens verhindern
soll.
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Eine
derartige Überlaufvorrichtung wird in
DD 276 461 A1 vorgestellt.
Um die Füllleitung herum, die in der Decke des Behälters
mündet, verbleibt ein freier ringförmiger Öffnungsbereich,
der den eigentlichen Überlauf bildet. Dieser ist durch
einen kegelförmigen Ventilkörper verschließbar,
der aufwärts und abwärts verschiebbar in das Ende
der Füllleitung eingesetzt ist. Der Ventilkörper
wird durch eine Schraubenfeder an seiner Unterseite von unten gegen
den Rand des Überlaufs als Ventilsitz gedrückt.
Die Schraubenfeder stützt sich wiederum an ihrer Unterseite
an einem Korb ab, der unter dem Überlauf an der Behälterdecke
installiert ist. Die Mündung der Füllleitung wird
hier durch ein mittig im Ventilkörper gehaltenes Membranventil
verschlossen.
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Im
drucklosen Zustand der Füllleitung drückt die
Schraubenfeder den Ventilkörper nach oben in seinen Sitz
und verschließt den Überlauf, so dass auch beim
Transport des Behälters keine Flüssigkeit herausschwappen
kann. Wird die Füllleitung unter Druck gesetzt, wird der
Ventilkörper gegen den Druck der Schraubenfeder nach unten
gegen den Boden des Korbs gedrückt, und der Überlauf
wird geöffnet. Dann öffnet sich auch das Membranventil,
und die Flüssigkeit kann in dem Behälter bei offenem Überlauf
einströmen. Ist das Befüllen beendet, kehrt der Ventilkörper
durch den Druck der Schraubenfeder in seinen Sitz zurück
und der Behälter ist wieder geschlossen.
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Diese
Konstruktion ist verhältnismäßig aufwendig
und umfaßt eine größere Anzahl von Einzelkomponenten.
Insbesondere müssen der Öffnungsdruck des Membranventils
und die Spannung der Schraubenfeder derart aufeinander abgestimmt
sein, dass auch bei geringem Befüllungsdruck der Ventilkörper gegen
die Federspannung zunächst gegen den Boden des Korbs gedrückt
wird, bevor das Membranventil öffnet, damit beim Beginn
des Befüllens der Überlauf stets geöffnet
ist. Hierzu ist die Spannung der Feder schwach zu wählen.
Andererseits muss die Feder ausreichend stark gespannt sein, um die
sichere Abdichtung des Überlaufs in der Verschlußstellung
zu gewährleisten. Die Federspannung stellt daher stets
einen Kompromiss zwischen diesen beiden Erfordernissen dar.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Überlaufvorrichtung
der eingangs genannten Art zu schaffen, die relativ einfach aufgebaut ist
und mit weniger Bauteilen auskommt. Insbesondere sollen auf diese
Weise die vorstehend genannten Probleme vermieden werden, die bei
der Abstimmung verschiedener elastischer Komponenten aufeinander
auftreten.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Überlaufvorrichtung
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Erfindungsgemäß umfaßt
der Ventilkörper eine Kammer, die einen Boden und eine
umlaufende Umfangswand aufweist. Die Wand begrenzt mit ihrem oberen
Umfangsrand eine Öffnung, in welche die Mündung
der Füllleitung eingesetzt ist. Außen schließt
sich an die Wand ein Außenmantel an, der zum Verschluss
der ringförmigen Überlauf-Öffnung ausgebildet
ist. Unter diesem Außenmantel ist oberhalb des Bodens der
Kammer mindestens ein Durchbruch in der Umfangswand vorgesehen,
der das Innere der Kammer mit dem Außenbereich, als dem
Innenraum des Behälters verbindet. In der Verschlussstellung,
in der der Außenmantel des Ventilkörpers den Überlauf
abdichtet, wird der Durchbruch durch eine Außenwand der
Füllleitung verschlossen, die innen an der Umfangswand
der Kammer anliegt.
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Bei
dieser Konstruktion kann auf weitere Bauteile wie etwa das beim
Stand der Technik vorhandene Membranventil zum Verschließen
der Füllleitung verzichtet werden. Die Füllleitung öffnet
sich durch eine Abwärtsbewegung des Ventilkörpers
automatisch, da der Durchbruch nach unten über den unteren
Rand der Füllleitung hinweg gleitet und somit frei liegt.
Die Flüssigkeit kann dann seitlich nach außen
durch den Durchbruch in den Behälter strömen. Überlauf
und Füllleitung können so gleichzeitig geöffnet
werden.
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Abgesehen
davon, dass bei dieser Lösung weniger Bauteile benötigt
werden, erübrigen sich auch die Abstimmungsprobleme, die
bei der Verwendung eines Membranventils in Kombination mit der Spannfeder
für den Ventilkörper auftreten.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Im
folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der
Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.
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1 ist
ein Schnitt durch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Überlaufvorrichtung
im geschlossenen Zustand; und
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2 zeigt
die Überlaufvorrichtung aus 1 im geöffneten
Zustand.
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Die
in 1 dargestellte Überlaufvorrichtung 10 ist
dazu vorgesehen, auf einem nicht näher dargestellten Flüssigkeitsbehälter
angeordnet zu werden. Eine etwa ringförmige flache Dichtung 12 der
Vorrichtung 10 dient zur Auflage auf der Decke des Behälters.
Auf der Dichtung 12 ist eine Überlaufleitung 14 angeordnet,
durch welche ein Fluid aus dem Behälter durch einen Überlauf 16 abströmen
kann, der in der Decke des Behälters bzw. in der darauf
aufliegenden Dichtung 12 gebildet wird. In 1 ist
von der Überlaufleitung 14 lediglich ein flacher
Hohlkörper 18 erkennbar, der dazu dient, dass
durch den Überlauf 16 in der Dichtung 12 aufsteigende
Fluid zu sammeln und durch einen weiteren, nicht dargestellten Leitungsabschnitt
abzuführen. Dessen Einzelheiten sind für die Funktionsweise
der vorliegenden Erfindung nicht von Belang.
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Auf
dem Hohlkörper 18 der Überlaufleitung 14 liegt
ein weiterer Hohlkörper 22 auf, der das Ende einer
Füllleitung 20 darstellt. Der Hohlkörper 22 windet
sich teilweise außen um den Hohlkörper 18 der Überlaufleitung 14 herum
und führt die in den Behälter einzufüllende
Flüssigkeit zu einem zentralen Bereich 24 der
Füllleitung 20 oberhalb des Hohlkörpers 18,
von welchem aus sich ein zylinderförmiger Endabschnitt 26 nach
unten durch den Hohlkörper 18 und durch die Dichtung 12 sowie
durch die Behälterdecke erstreckt. Am unteren Ende dieses
Endabschnitts 26 befindet sich die eigentliche Mündung 28,
d. h., das Ende der Fülleitung 20, aus welchem die
Flüssigkeit in den Behälter einströmen
kann. Um den Endabschnitt 26 der Füllleitung 20 herum
verbleibt ein ringförmiger Öffnungsbereich, der
den Überlauf 16 bildet.
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Der
Endabschnitt 26 ist mit den übrigen dargestellten
Teilen der Fülleitung 20 einstückig aus Kunststoff
gefertigt, ebenso wie der Hohlkörper 18 der Überlaufleitung 14.
Die aufeinander liegenden Teile der beiden Hohlkörper 18 und 22 können
z. B. durch Schrauben 30 aufeinander befestigt sein.
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Auf
dem Endabschnitt 26 der Füllleitung 20 sitzt
ein Ventilkörper 32, der dazu dient, den Überlauf 16 und
die Mündung 28 der Füllleitung 20 zu
verschließen. Hierzu umfaßt der Ventilkörper 32 einen etwa
kreisscheibenförmigen geschlossenen Boden 34,
eine vom Rand des Bodens 34 aufragende zylindrische Umfangswand 36 und
einen kegelstumpfförmigen Außenmantel 38,
der vom oberen Rand der Umfangswand 36 ausgeht. Der Boden 34 und
die Umfangswand 36 begrenzen eine Kammer 39, die
an ihrer Oberseite geöffnet ist. Diese Öffnung,
die durch den oberen Rand der Umfangswand 36 begrenzt wird,
nimmt den Endabschnitt 26 der Füllleitung 20 auf.
Der Ventilkörper 32 ist derart angeordnet, dass er
auf dem Endabschnitt 26 der Füllleitung 20 aufwärts
und abwärts verschiebbar ist und in seiner oberen Anschlagstellung
mit seinem Außenmantel 38 am Rand des Überlaufs 16 anschlägt.
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In
dieser Stellung ist der Überlauf 16 geschlossen.
Wird der Ventilkörper 32 in axialer Richtung auf
dem Endabschnitt 26 der Füllleitung 20 nach unten
verschoben, wird der Überlauf 16 als ringförmiger
Zwischenraum zwischen dem Außenmantel 38 und dem
inneren Rand der Öffnung der Dichtung 12 geöffnet,
und ein Fluid kann durch diesen Überlauf 16 in
die Überlaufleitung 14 einströmen. Während
dieser Verschiebebewegung gleitet die Innenseite der Umfangswand 36 auf
der Außenseite der zylindrischen Außenwand 46 des
Endabschnitts 26 der Füllleitung 20.
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In
der Umfangswand 36 sind oberhalb des Bodens 34 unter
dem Außenmantel 38 Durchbrüche 40 angeordnet.
In der in 1 dargestellten Verschlußstellung
des Ventilkörpers 32 liegt der Boden 34 des
Ventilkörpers 32 unmittelbar an der Mündung 28 der
Füllleitung 20 an, und die Durchbrüche 40 sind innen
durch die Außenwand 46 des Endabschnitts 26 der
Füllleitung 20 abgedeckt. Wird der Ventilkörper 32 nach
unten verschoben, gleiten die Durchbrüche 40 über
die Unterkante der Außenwand 46 und öffnen
eine Fluidverbindung zwischen der Mündung 28 der
Füllleitung 20 und dem Innenraum des Behälters. Die
Flüssigkeit kann dann aus der Mündung 28 zunächst
in radialer Richtung nach außen über den Boden 34 zu
den Durchbrüchen 40 und durch diese hindurch frei
in den Behälter strömen. Der Ventilkörper 32 ist
derart aufgebaut, dass in der in 1 dargestellten
oberen Anschlagstellung sowohl der Überlauf 16 als
auch die Mündung 28 der Füllleitung 20 verschlossen
sind. Durch eine Abwärtsbewegung des Ventilkörpers 32 werden
Füllleitung 20 und Überlauf 16 gleichzeitig
geöffnet.
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Der
Ventilkörper 32 wird im Endabschnitt 26 der
Füllleitung 20 durch einen Schaft 42 gehalten,
der vom Boden 34 der Kammer des Ventilkörpers 32 ausgehend
nach oben in einen Einfassungsbereich 44 in der Mündung 28 der
Füllleitung 20 hineinragt. Bei diesem Einfassungsbereich 44 handelt
es sich um eine Öffnung, die den Schaft 42 des
Ventilkörpers 32 eng umfasst. Beispielsweise kann
der Einfassungsbereich 44 als Ring ausgestaltet sein, der
mittels sternförmig vom Ring ausgehender Streben oder dergleichen
mit der zylindrischen Wand 46 des Endabschnitts 26 der
Füllleitung 20 verbunden ist und somit den Schaft 42 in
der Mündung 28 zentriert.
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Das
obere Ende des Schafts 42 ist mittels einer Unterlegscheibe 48 radial
erweitert, welche durch eine Schraube 50, deren Gewinde
axial in den Schaft 42 hineinragt, auf das obere Schaftende
fest aufgeschraubt ist. Zwischen diesem erweiterten oberen Schaftende 42 und
dem Einfassungsbereich 44 liegt eine Schraubenfeder 52 ein,
die den Schaft 42 umwindet und auf diesen aufgesteckt ist.
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1 zeigt
die Schraubenfeder 52 im expandierten Zustand, in welchem
sie den Ventilkörper 32 nach oben zum Schließen
des Überlaufs 16 und der Mündung 28 der
Füllleitung 20 vorspannt. Durch einen Druck innerhalb
der Füllleitung 20 wird der Boden 34 des
Ventilkörpers 32 nach unten gedrückt,
wie es in 2 gezeigt ist, und die Feder 52 wird
komprimiert. Hierbei werden auch die Durchlässe 40 in
der Umfangswand 36 des Ventilkörpers 32 freigegeben, und
die Flüssigkeit kann aus der Mündung 28 in
den Behälter einströmen, wie bereits vorstehend
beschrieben. Läßt der Druck in der Füllleitung 20 nach, drückt
die Feder 52 den Ventilkörper selbsttätig
wieder nach oben. Der Ventilkörper hat somit die Funktion
eines Rückschlagventils, das verhindert, dass Flüssigkeit
in die Füllleitung 20 zurückströmt.
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Vom
Einfassungsbereich 44 an der Mündung 28 der
Füllleitung 20 erstreckt sich ein Kanal 54 innerhalb
des Endabschnitts 26 senkrecht nach oben, welcher zur Umgebung
hin offen und zum Inneren der Füllleitung 20 hin
geschlossen ist. In diesem Kanal 54 liegt der Schaft 42 mit
der Schraubenfeder 52 ein. Durch die obere Öffnung 56 des
Kanals 54 ist die Schraube 50 zur Befestigung
der Unterlegscheibe 48 zugänglich.
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Der
rotationssymmetrische Ventilkörper 32 kann sich
frei auf dem zylindrischen Endabschnitt 26 der Füllleitung 20 drehen.
Die Durchlässe 40 in der Umfangswand 36 der
Kammer können derart ausgebildet sein, dass die Strömung
der Flüssigkeit aus der Mündung 28 radial
nach außen über den Boden 34 hinweg beim
Passieren des Durchlasses 40 in der Umfangsrichtung abgelenkt
wird. Durch die hierbei entstehende Reaktionskraft wird der Ventilkörper 32 in
Rotation versetzt. Die Rotation trägt dazu bei, Ablagerungen
zwischen dem Endabschnitt 26 der Füllleitung 20 und
dem Ventilkörper zu verhindern, die Undichtigkeiten verursachen
und die Auf- und Abbewegung des Ventilkörpers behindern
können.
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Die
erfindungsgemäße Überlaufvorrichtung 10 bietet
die Möglichkeit, mit relativ einfachen Mitteln bei einer
Befüllung des Behälters den Überlauf 16 zu öffnen.
Nach dem Beenden des Füllvorgangs wird der Überlauf 16 automatisch
durch die Vorspannung der Schraubenfeder 52 wieder geschlossen,
da der Innenrand der Öffnung der Dichtung 12 einen
Ventilsitz für den Ventilkörper 32 bildet,
während gleichzeitig die Mündung 28 der
Füllleitung 20 geschlossen wird. In diesem Zustand
wird verhindert, dass Flüssigkeit durch den Überlauf
nach außen schwappt. Dies ist insbesondere bei mobilen
Behältern wie etwa den Wassertanks von Löschfahrzeugen
von Bedeutung.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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