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Die Erfindung betrifft eine Tankarmatur wie sie im Oberbegriff des Anspruches 1 beschrieben ist.
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Fahrzeuge zur Bekämpfung von Feuer sind vielfach mit einem Tank zur Mitführung von Löschwasser ausgestattet, um für einen schnellen Einsatz, bevor noch Löschwasser aus externen Quellen zur Verfügung steht, gerüstet zu sein. Bei einem derartigen Tank ist der Ein- bzw. Anbau diverser Armaturen einerseits für einen Druckausgleich bei der Befüllung des Tanks mit bzw. bei der Entnahme von Löschwasser erforderlich, aber auch um den bei einem mobilen Einsatz in einem Fahrzeug sich im Tank durch unterschiedliche Fahrzustände und Fahrzeugstellungen ergebenden Veränderungen des Flüssigkeitsspiegels im Tank Rechnung zu tragen. Einerseits müssen Druckschwankungen im Tank vermieden werden, andererseits soll es zu keinen Verlust an Löschflüssigkeit durch Austritt aus einer, den Tankinnenraum mit der Außenumgebung verbindenden Leitung kommen. Dies setzt Armaturen mit Ventilanordnungen voraus, die einerseits in den Betriebszuständen der Befüllung des Tankes und der Entleerung des Tankes einen Luftaustausch zwischen dem Tankinnenraum und der Umgebung gewährleisten, sowie eine Ableitung des Löschwassers im Falle einer Überfüllung des Tanks sicher stellen. Derartige Armaturen machen sowohl die Tankausrüstung wie auch Montage und Wartung aufwändig.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen Tank mit einer die unterschiedlichen Anforderungen erfüllenden Armatur als Baueinheit zu schaffen, um die Gesamtheit eines Tanks zu vereinfachen.
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Diese Aufgabe der Erfindung wird durch die im Kennzeichenteil des Anspruches 1 wiedergegebenen Merkmale erreicht. Der Vorteil dabei ist, dass damit eine kompakte und vormontierbare Funktionseinheit erreicht wird und der Platzbedarf und Montageaufwand verringert und ein hoher Befüllungsgrad eines vorgegebenen Tankvolumens erreicht wird.
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Vorteilhaft sind dabei auch Ausbildungen nach den Ansprüchen 2 und 3, wodurch eine hohe Funktionssicherheit der Überlauf- und Belüftungseinrichtung erreicht wird.
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Durch die in den Ansprüchen 4 und 5 beschriebenen, vorteilhaften Ausbildungen wird sowohl eine Belüftung des Tankinnenraumes wie auch ein Überströmen im Falle einer Überfüllung des Tankes über eine gemeinsame, den Tankinnenraum mit einer Tankumgebung verbindenden Leitung erreicht.
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Die vorteilhaften Weiterbildungen wie in den Ansprüchen 6 und 7 beschrieben, verringern einen Strömungswiderstand und damit Druckstöße im Tank bei trägheitsbedingten Schwankungen des Flüssigkeitsspiegels.
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Durch die im Anspruch 8 beschriebene, vorteilhafte Ausbildung wird ein ausreichend dimensionierter Strömungsquerschnitt zwischen den Ventilkammern der ersten und der weiteren Ventilanordnung erreicht.
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Möglich ist dabei eine vorteilhafte Ausbildung, wie sie im Anspruch 9 beschrieben ist, wodurch eine verlässliche Funktion der für die Ableitung eines Überfüllvolumens maßgebenden Ventilanordnung erreicht wird.
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Gemäß den in den Ansprüchen 10 bis 14 beschriebenen, vorteilhaften Ausbildungen wird die Belüftung des Tanks gewährleistet und ein Überströmen und Austreten des Mediums aus dem Tank, bedingt durch die Änderung des Flüssigkeitsspiegels in Folge der unterschiedlichen Fahrzustände, wie Beschleunigen oder Verzögern der Fahrgeschwindigkeit, unterbunden.
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Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.
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Es zeigen jeweils in stark schematisch vereinfachter Darstellung:
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1 einen erfindungsgemäßen Tank mit einer Überlauf- und Belüftungseinrichtung, geschnitten;
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2 den Tank mit der Überlauf- und Belüftungseinrichtung nach 1 in vergrößerter Darstellung, geschnitten;
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3 eine weitere Darstellung des Tanks mit der Überlauf- und Belüftungseinrichtung, geschnitten;
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4 ein Armaturengehäuse der Überlauf- und Belüftungseinrichtung, geschnitten gemäß den Linien IV-IV in 3.
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Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z. B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen. Weiters können auch Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen für sich eigenständige, erfinderische oder erfindungsgemäße Lösungen darstellen.
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Sämtliche Angaben zu Wertebereichen in gegenständlicher Beschreibung sind so zu verstehen, dass diese beliebige und alle Teilbereiche daraus mit umfassen, z. B. ist die Angabe 1 bis 10 so zu verstehen, dass sämtliche Teilbereiche, ausgehend von der unteren. Grenze 1 und der oberen Grenze 10 mitumfasst sind, d. h. sämtliche Teilbereich beginnen mit einer unteren Grenze von 1 oder größer und enden bei einer oberen Grenze von 10 oder weniger, z. B. 1 bis 1,7, oder 3,2 bis 8,1 oder 5,5 bis 10.
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In den 1 und 2 ist ein Tank 1 für die Ausstattung eines nicht weiter dargestellten Einsatzfahrzeuges zur Aufnahme einer Löschflüssigkeit 2, insbesondere Löschwasser, gezeigt.
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Der Tank 1 ist ein etwa quaderförmiger Hohlkörper aus Metall oder Kunststoff, bestehend aus einem Boden 3, Wänden 4 und einer Deckwand 5. Im Bereich des Bodens 3 mündet eine Füll- und Entnahmeleitung 6 in einen Tankinnenraum 7, die der Befüllung des Tanks 1 mit der Löschflüssigkeit 2 bzw. für dessen Entnahme dient. Dies erfolgt mit einer nicht weiter gezeigten Füllarmatur, z. B. durch Anschluss an einen Hydranten und/oder mittels einer Pumpe aus einer Wasserstelle oder die Entnahme mittels einer Löschmittelpumpe, entweder einer mobilen oder einer in einem Fahrzeug eingebauten Pumpe.
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In der Deckwand 5 ist wie weiters gezeigt, zum Beispiel eine Öffnung 8, z. B. ein Mannloch für die Inspektion des Tanks und Armaturen etc. vorgesehen die mit einem Verschlussdeckel dichtend verschlossen ist.
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Im Tankinnenraum 7 befindet sich eine Überlauf- und Belüftungseinrichtung 9 auf einer den Boden 3 durchragenden und sich in etwa zum Boden 3 in senkrechter Richtung in den Tankinnenraum 7 erstreckenden Überlauf- und Belüftungsleitung 11 in Form eines Rohres 12. Die Überlauf- und Belüftungseinrichtung 9 ist auf einer der Deckwand 5 zugewandten, stirnseitigen Öffnung 13, auf einer Flanschanordnung 14 des Rohres 12 angeordnet.
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Die Überlauf- und Belüftungseinrichtung 9 besteht aus einem auf einem Rohrflansch 16 der Flanschanordnung 14 aufgesetzten Armaturengehäuse 17, das eine erste Ventilkammer 18 mit einem zylindrischen Gehäuseinnenraum 19 ausbildet, der konzentrisch zu einer Mittelachse 20 des Rohres 12 der Überlauf- und Belüftungsleitung 11 ausgerichtet ist, wobei der Gehäuseinnenraum 19 mit der stirnseitigen Öffnung 13 des Rohres 12 der Überlauf- und Belüftungsleitung 11 strömungsverbunden ist.
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Der Bodenöffnung 21 in Richtung der Deckwand 5 des Tanks 1 gegenüberliegend weist das Armaturengehäuse 17 eine Einströmöffnung 22 mit einem Durchmesser 23 auf, der etwa einem Innendurchmesser 24 des Rohres 12 entspricht. Über die Einströmöffnung 22, der Ventilkammer 18 und dem Rohr 12 ist der Tankinnenraum 7 mit einer Tankumgebung 25, also der Atmosphäre, in Abhängigkeit von Funktionen, wie sie noch später im Detail beschrieben werden, strömungsverbunden oder getrennt.
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Die in der Ventilkammer 18 vorgesehene Ventilanordnung 26 wird durch ein Tellerventil 27 mit einem Ventilteller 28 gebildet, welches über eine Federanordnung 29, z. B. eine Spiraldruckfeder 30 die Einströmöffnung 22 sperrt, oder für eine Strömungsverbindung für die Löschflüssigkeit 2 aus dem Tankinnenraum 7 in die Ventilkammer 18 und somit in die Überlauf- und Belüftungsleitung 11 bei Verstellung des Ventiltellers 28 in Öffnungsrichtung – gemäß Pfeil 31 – entgegen der Federkraft der Federanordnung 29 frei gibt. Dies zur Ableitung der Löschflüssigkeit 2 im Falle einer möglichen Überfüllung des Tanks 1 zur Verhinderung eines Druckanstieges im Tank 1.
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Der Ventilteller weist einen Dichtungsring 32 auf der in Sperrstellung gegen eine Unterseite 33, einer die Einströmöffnung 22 umfassenden Randausbildung 34, durch die Federkraft der Federanordnung 29 gepresst wird. Damit ist die Einströmöffnung 22 geschlossen und ein Abströmen der Löschflüssigkeit 2, mit Ausnahme wenn ein Überfüllungszustand eintritt, unterbunden.
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Exzentrisch zur ersten Ventilkammer 18 bildet das Armaturengehäuse 17 eine weitere Ventilkammer 34 mit einem Gehäuseinnenraum 35 aus, der mit dem Gehäuseinnenraum 19 der ersten Ventilkammer 18 strömungsverbunden ist.
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Über eine Einströmöffnung 36 an einer etwa parallel zur Deckwand 5 des Tanks 1 verlaufenden Gehäuseunterseite 37 ist dieser Gehäuseinnenraum 35 ebenfalls mit dem Tankinnenraum 7 strömungsverbunden.
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Die Einströmöffnung 36, zum Beispiel eine Bohrung 38, bildet dabei einen Strömungsquerschnitt 39 aus, der etwa in einer Ebene 40 mit einem Strömungsquerschnitt 41 der Einströmöffnung 22 der Ventilanordnung 26 verläuft, wobei eine Mittelachse 42 der die Einströmöffnung 36 bildenden Bohrung 38 parallel zur Mittelachse 20 des Rohres 12 der Überlauf- und Belüftungsleitung 11. und in einem Abstand seitlich versetzt verläuft. Die Ebene 40 und damit der Strömungsquerschnitt 39, 41 sind bevorzugt in einem geringen Abstand 43 zur Deckwand 5 des Tanks 1 angeordnet.
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Die Einströmöffnung 36 bildet mit einem Auftriebskörper 44 zum Beispiel hohlzylindrischen, flüssigkeitsdichten Schwimmer 45, eine weitere Ventilanordnung 46, über welche die Strömungsverbindung zwischen dem Tankinnenraum 7 und über die Gehäuseinnenräume 35, 19 und der Überlauf- und Belüftungsleitung 11 mit der Tankumgebung 25 herstellbar bzw. sperrbar ist, dies in Abhängigkeit der Betriebszustände bei der Tankbefüllung, Tankentleerung und der unterschiedlichen Fahr- und Standzustände des Einsatzfahrzeuges, wie noch später im Detail beschrieben.
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Der Auftriebskörper 44 ist in einem durch eine Gehäusewandung ausgebildeten Schwimmerkäfig 47 in einer vertikalen Richtung – gemäß Doppelpfeil 48 – zwischen einer Öffnungsstellung und einer Sperrstellung schwerkraftbedingt bzw. bedingt durch den Auftrieb entsprechend dem Befüllungszustand des Tankinnenraumes 7 verstellbar gelagert.
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Die Überlauf- und Belüftungseinrichtung 9 wird also einerseits durch ein Tanküberlaufmittel 50, im Wesentlichen der ersten Ventilanordnung 26, dem Tellerventil 27, und durch ein Tankbelüftungsmittel 51, im Wesentlichen durch die zweite Ventilanordnung 46 mit dem Schwimmerventil 45 gebildet.
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Diese zweite Ventilanordnung 46 mit dem Schwimmerventil 45 und der Einströmöffnung 36 gewährleistet beim Befüllen des Tanks 1 mit der Löschflüssigkeit 2 bei ansteigendem Flüssigkeitsspiegel – gemäß Pfeil 52 – ein freies Ausströmen der im Tank 1 zu verdrängenden Luft – gemäß Pfeile 53, die aus dem Tankinnenraum 7 über die offenen Durchströmöffnung 36 in die Ventilkammer 34 und weiter über einen Strömungskanal 54 des Armaturengehäuses 17 in die Ventilkammer 18 und der Überlauf- und Entlüftungsleitung 11 gelangt.
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Andererseits erfolgt in umgekehrter Strömungsrichtung eine Zufuhr von Luft im Falle einer Entnahme der Löschflüssigkeit 2 aus dem Tank 1 über die Füll- und Entnahmeleitung 6, da bei entstehendem Unterdruck im Tankinnenraum 11 bei Entnahme der Löschflüssigkeit 2 über die Füll- und Entnahmeleitung 6 der Auftriebskörper 44 die Durchströmöffnung 36 der zweiten Ventilanordnung 46 freigibt. Ein Abströmen der Luft – gemäß Pfeil 53 – ist somit über die Ventilkammer 34, einem Strömungskanal 54, der Ventilkammer 18 und der Überlauf- und Belüftungsleitung 11 ins Freie gewährleistet.
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In den 3 und 4 ist die Tankarmatur 15 mit dem Armaturengehäuse 17 und den Ventilanordnungen 26, 46, montiert auf der stirnseitigen Flanschanordnung 14 der Überlauf- und Belüftungsleitung 11 gezeigt.
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Die Offenstellung des Ventiltellers 28 der Ventilanordnung 26, wie es in der 3 dargestellt ist, wird entgegen der Wirkung der Federanordnung 29 dann erreicht, wenn im Tankinnenraum 7 bei der Befüllung des Tanks 1 mit der Löschflüssigkeit 2 ein 100%iger Füllgrad erreicht wird und damit im Tankinnenraum 7 ein Überdruck entsteht, wodurch druckbedingt die Durchströmöffnung 22 des Tellerventils 27 freigegeben wird. Damit kann die Löschflüssigkeit 2 bis zur Beendigung des Füllvorganges in die Überlauf- und Entlüftungsleitung 11 – gemäß Pfeile 55 – und weiter in die Tankumgebung abgegeben werden. In einem derartigen Betriebszustand ist die zweite Ventilanordnung 46 infolge der Auftriebswirkung des Auftriebskörpers 44 in Sperrstellung.
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Das Armaturengehäuse 17 bildet, wie bereits vorhergehend beschrieben, die erste Ventilkammer 18 mit der Ventilanordnung 26 und die zweite Ventilkammer 34 mit der zweiten Ventilanordnung 46 aus und bildet dieses einen topfförmigen Gehäuseunterteil 56 der mit einer Deckplatte 57 in Richtung der Deckwand 5 des Tanks 1 versehen ist. Die Ventilkammern 18, 34 sind hinsichtlich ihrer Mittelachsen 20, 42, welche die hydraulische Wirkrichtung der Ventilanordnung 26, 46 entsprechen, zueinander parallel verlaufend ausgerichtet und in einem Abstand distanziert.
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Die Einströmöffnung 22 der Ventilanordnung 26 ist dabei in der Deckplatte 57 des Armaturengehäuses 17 angeordnet, da die hydraulische Wirkrichtung der Ventilanordnung 26 in Richtung der Überlauf- und Belüftungsleitung 11 – gemäß Pfeil 58 – verläuft.
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Die Einströmöffnung 36 der Ventilanordnung 46 ist hingegen in einer in Richtung der sowohl die Einströmöffnung 22 wie auch Einströmöffnung 36 aufnehmenden Ebene 40 hochgezogenen Gehäuseunterseite 37 vorgesehen, da die hydraulische Wirkrichtung der Ventilanordnung 46 mit dem Auftriebskörper 44 in zur Wirkrichtung der Ventilanordnung 26 entgegengesetzten Richtung – gemäß Pfeil 59 – gerichtet ist.
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Im Bereich der Ventilanordnung 26 ist ein Innendurchmesser 60 der Ventilkammer 18 größer als ein Durchmesser 61 der Einströmöffnung 22. Eine Zentrierung des Ventiltellers 28 wird durch drei rippenförmige Gehäuseeinformungen 62 erreicht, die zueinander in etwa um einen Winkel von 120° versetzt in Richtung des Ventiltellers 28 in die Ventilkammer 18 einragen. Diese Ausbildung bietet ausreichend groß dimensionierte Strömungskanäle 54 für die Ableitung des Mediums aus der Ventilkammer 18 in die Überlauf- und Belüftungsleitung 11.
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Der Auftriebskörper 44 der Ventilanordnung 46, der aus einem hohlzylindrischen Bauteil mit einem kugelkalottenförmigen, mit der Einströmöffnung 36 zusammenwirkenden Dichtansatz 63 versehen ist, wird bereichsweise von einem Gehäusekäfig 64 an einem Außenumfang 65 umfasst und damit in Verstellrichtung längs der Mittelachse 42 geführt.
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Bevorzugt weist der Gehäusekäfig 64 in Richtung des Außenumfanges 65 vorragende Führungsrippen 66 auf. Weiters ist der Auftriebskörper 44 an seinem Außenumfang 65 mit einer Einformung 67 versehen, in welche die Flanschanordnung 14 der Überlauf- und Entlüftungsleitung 11 einragt, wodurch eine Verstellbegrenzung für den Auftriebskörper 44 erreicht wird.
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Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus des Tanks 1 dieser bzw. dessen Bestandteile teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt wurden.
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Die den eigenständigen erfinderischen Lösungen zugrunde liegende Aufgabe kann der Beschreibung entnommen werden.
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Vor allem können die einzelnen in den 1, 2, 3 und 4 gezeigten Ausführungen den Gegenstand von eigenständigen, erfindungsgemäßen Lösungen bilden. Die diesbezüglichen, erfindungsgemäßen Aufgaben und Lösungen sind den Detailbeschreibungen dieser Figuren zu entnehmen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Tank
- 2
- Löschflüssigkeit
- 3
- Boden
- 4
- Wand
- 5
- Deckwand
- 6
- Füll- und Entnahmeleitung
- 7
- Tankinnenraum
- 8
- Öffnung
- 9
- Überlauf- und Belüftungseinrichtung
- 10
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- 11
- Überlauf- und Belüftungsleitung
- 12
- Rohr
- 13
- Öffnung
- 14
- Flanschanordnung
- 15
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- 16
- Rohrflansch
- 17
- Armaturengehäuse
- 18
- Ventilkammer
- 19
- Gehäuseinnenraum
- 20
- Mittelachse
- 21
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- 22
- Durchströmöffnung
- 23
- Durchmesser
- 24
- Innendurchmesser
- 25
- Tankumgebung
- 26
- Ventilanordnung
- 27
- Tellerventil
- 28
- Ventilteller
- 29
- Federanordnung
- 30
- Spiraldruckfeder
- 31
- Pfeil
- 32
- Dichtungsring
- 33
- Unterseite
- 34
- Ventilkammer
- 35
- Gehäuseinnenraum
- 36
- Durchströmöffnung
- 37
- Gehäuseunterseite
- 38
- Bohrung
- 39
- Strömungsquerschnitt
- 40
- Ebene
- 41
- Strömungsquerschnitt
- 42
- Mittelachse
- 43
- Abstand
- 44
- Auftriebskörper
- 45
- Schwimmerventil
- 46
- Ventilanordnung
- 47
- Schwimmerkäfig
- 48
- Doppelpfeil
- 49
-
- 50
- Tank-Überlaufmittel
- 51
- Tank-Belüftungsmittel
- 52
- Pfeil
- 53
- Pfeil
- 54
- Strömungskanal
- 55
- Pfeil
- 56
- Gehäuseunterteil
- 57
- Deckplatte
- 58
- Pfeil
- 59
- Pfeil
- 60
- Innendurchmesser
- 61
- Durchmesser
- 62
- Gehäuseeinformung
- 63
- Dichtansatz
- 64
- Gehäusekäfig
- 65
- Außenumfang
- 66
- Führungsrippen
- 67
- Einformung
