DE2226928C3 - Steuerungseinrichtung für ein pneumatisch steuerbares Befüllungsventil von Tankbehältern für Tankwagen oder dergleichen - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Steuerungseinrichtung für ein pneumatisch steuerbares Befüllungsventil von Tankbehältern für Tankwagen od. dgl. mit einem das Schließen des Befüllungsventils in Abhängigkeit vom Füllstand auslösenden Steuerventil.

Eine solche Steuerungseinrichtung ist beispielsweise durch die DT-PS 9 69 047 bekannt und dient im wesentlichen dazu, das Befüllungsventil bei Erreichen einer bestimmten Füllhöhe durch selbsttätige Umsteuerung zu schließen und damit eine Überfüllung des Tankbehälters und die damit verbundenen Gefahren und Belästigungen für die Umwelt zu vermeiden. Für die Betätigung des Steuervenlis ist bei der bekannten Einrichtung ein Schwimmer vorgesehen. Die mechanisch beweglichen Elemente der Schwimmersteuerung führen zu beträchtlichen Nachteilen und einer erheblichen Beschränkung der Einsatzmöglichkeiten der bekannten Steuereinrichtung, weil die geforderte Betriebssicherheit nur dann gewährleistet ist, wenn ein damit ausgerüstetes Tankfahrzeug auf einer ebenen Fläche steht, während anderenfalls die Schwimmerfunktion und damit die Schließung des Befüllungsventils gefährdet ist. Ein weiterer wesentlicher Nachteil der bekannten Schwimmersteuerung besteht allgemein in der zu erhöhten Verschleißerscheinungen führenden mechanischen Beanspruchung der beweglichen Teile. Dieser Nachteil ist deshalb besonders schwerwiegend, weil der Schwimmer notwendigerweise im Tank gelagert ist, so daß die Wartung, die Reparatur oder das gegebenenfalls erforderliche Auswechseln aufwendig und schwierig ist.

Diese Nachteile sind auch bei einer durch die US-PS 27 29 230 bekannten Steuerungseinrichtung vorhanden, da auch bei dieser Anordnung ein Schwimmer notwendig ist, um die pneumatische Steuerung eines Ventils einzuleiten. Es handelt sich dabei um ein membrangesteuertes Ventil, für dessen Auslösung durch die Schwimmersteuerung jedoch zusätzlich noch eine kompliziert aus mehreren Teilen zusammengesetzte Steuerdüseneinrichtung erforderlich ist. Dieser komplizierte Aufbau führt neben den bereits erwähnten Nachteilen zu einem erheblichen technischen und damit auch finanziellen Mehraufwand. Im übrigen ist diese bekannte Steuerungseinrichtung bei der Entleerung eines beispielsweise iTiit Benzin gefüllten Tanks wirksam, um aus dem Benzin abgeschiedenes Wasser, welches sich am Tankboden ansammelt, getrennt abzuführen. Auch aus diesem Grund ist diese Einrichtung für eine Steuerung beim Befüllen eines Tankbehälters nicht geeignet.

Ferner ist es auch schon bekanntgeworden, bei Tankwagen, deren Tankbehälter durch Bodenventile hindurch befüllt werden, beispielsweise kapazitive Meßeinrichtungen vorzusehen, die den jeweiliger. Füllstand im Tank messen und nach Erreichen einer bestimmten Füllhöhe die Schließung des Befüllungsventils bewirken.

Außerdem ist für Badewannen oder sonstige drucklose Behälter zur akustischen Anzeige des Füllstandes eine Einrichtung bekannt geworden, die ein in den Behälter von oben hineinreichendes Staurohr aufweist. Bei Ansteigen des Wassers in der Wanne oder den Behälter dringt das Wasser von unten in das Staurohr ein und drückt die darin befindliche Luft zusammen, wodurch eine das obere Ende des Rohres verschließende Membran angehoben wird und einen Kontakt betätigt, der einen Signalton auslöst (DT-OS 18 12 662). Diese bekannte Vorrichtung ist aber nur für die Anzeige des Füllstandes in offenen Wannen oder Behältern geeignet, in denen der Innendruck über dem Flüssigkeitsspiegel stets gleich bleibt. Ein Einsatz dieser Einrichtung bei Tankbehältern ist daher ausgeschlossen, weil der Tankraum nicht unmittelbar mit der Atmosphäre in Verbindung steht, sondern über Flammenschutzsiebe oder ähnliche Einrichtungen, die aus Sicherheitsgründen für die Befüllung von Tanks vorgeschrieben oder zur Vermeidung von Belästigungen der Umwelt erwünscht sind. Da die beim Befüllen des Tanks zwangsläufig aus dem Tank herausgedrückte Luft durch diese Entlüftungseinrichtungen nicht beliebig schnell entweichen kann, treten beim Befüllen unvermeidlich Überdrücke oder Druckschwankungen auf.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine selbsttätig arbeitende, einfach aufgebaute Steuerungseinrichtung der eingangs genannten Gattung zu schaffen, die unabhängig von zusätzlichen elektrischen Einrichtungen, mechanisch beweglichen Teilen od. dgl. arbeitet.

Diese Aufgabe wird bei einer Steuerungseinrichtung der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, daß im oberen Bereich der Wand des Tankbehälters ein etwa lotrecht nach unten ragendes, unten offenes Rohr an-

geordnet ist, dessen oberes Ende durch eine Membran geschlossen ist, die zur Verstellung des Steuerventils dient, mit dem eine zum Befüllungsventil führende Leitung von einer an eine Druckluftouelle angeschlossenen Leitung trennbar und an einen Entlastungsraum anschließbar ist, und daß der Raum über der Membran über eine Leitung an den Innenraum des, Tankbehälters außerhalb des Rohres angeschlossen ist

Die erfindungsgemäße Steuerungseinrichtung ist robust UAd einfach aufgebaut und daher preisgünstig. Sie vermeidet die bei Schwimmersteuerungen erforderlichen mechanisch beweglichen Elemente und die damit verbundenen Nachteile. Ferner sind bei der Erfindung irgendwelche bislang übliche, elektrische Vorrichtungen, die zusätzliche Vorsichtsmaßnahmen erfordern, vermieden.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß das Steuermedium ^für das Ventil völlig vom Tankinhalt getrennt ist und damit praklisch ein abgeschlossenes Steuersystem vorgesehen ist, bei welehern die Füllstandshohe zwar das Schaltsignal für die gewünschte Abschaltung eines BefüUuRgsventiis bildei, ohne jedoch mit dem Steuerventil in Berührung zu kommen. Hierdurch wird es in vorteilhafter Weise möglich, einen erfindungsgemäß ausgerüsteten Tankbehälter beispielsweise auch für verflüssigte Gase eder agressive Chemikalien einzusetzen.

Ferner arbeitet die erfindungsgemäße Steuerungseinrichtung unabhängig von etwaigen überdrucken oder Druckschwankungen, welche beim Befüllen des Tankbehälters auftreten, äußerst betriebssicher, da durch die vorteilhaft einfache Maßnahme, den Raum oberhalb der Membran über eine Leitung an den Innenraum des Tankbehälters außerhalb des Rohres anzuschließen, gewährleistet ist, daß auf der Ober- und Unterseite der Membran immer der gleiche Druck herrscht. Dadurch werden innere Tankdrücke ausgeglichen, die anderenfalls eine unerwünschte Auslösung des Ventils beim Befüllen des Tanks bewirken würden. Ein für die Auslösung des Steuerventils erforderlicher Steuerdruck kann also erst dann auf die Unterseite der Membran wirken, wenn der Flüssigkeitsspiegel des Tankinhalts das untere Ende des in den Tank ragenden Rohres erreicht hat und dessen öffnung verschließt. Bei weite.¹- steigender Füllhöhe wird dann allein durch die Druckdifferenz zwischen dem inneren und äußeren Flüssigkeitsspiegel die Membran nach oben bewegt und löst damit die gewünschte Schaltlunktion aus.

Die Erfindung gewährleistet somit neben einer zuverlässigen Schließung des Bodenve.itils eine sehr ge- so ringe Beanspruchung der Membran, auf welche wegen des Druckausgleichs zwischen der Ober- und Unterseite der Membran während des Füllvorgangs keine die vorstehend beschriebene Druckdifferenz übersteigenden Drücke einwirken.

Darüber hinaus ist die erfindungsgemäße Steuerungseinrichtung weitestgehend nach außen abgeschlossen, wodurch einerseits das Eindringen von Verunreinigungen und andererseits eine Belästigung der Umgebung vermieden wird. Schließlich kann eine erfindungsgemäße Einrichtung wegen ihrer einfachen Konstruktion so robust aufgebaut werden, daß sie auch gegenüber Witterungseinflüssen weitgehend unempfindlich ist.

Trotzdem kann im Notfall die Einrichtung schnell ⁶.^s auseinander genommen und auf ihre Funktionsfähigkeit überprüft werden. Alle durch eine Funktion beanspruchten Teile sind so ausgebildet und angeordnet.

daß sie ohne Schwierigkeiten ausgewechselt werden können. "

In der Zeichnung ist Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt und wird im folgenden näher erläutert Dabei zeigt

F i g. 1 einen Tankwagen mit einei erfindungsgemäßen Steuerungseinrichtung,

F i g. 2 einen Schnitt durch eine zur Steuerung des Bodenventils zu verwendende Einrichtung und

F i g. 3 einen Radialschnitt durch einen Teil der in F i g. 2 dargeteilten Einrichtung.

Der Tankwagen gemäß dem Ausführungsbeispiel weist ein am Boden seines Tankbehälters 13 angeordnetes Befüllungsventil 10 auf, das pneumatisch gesteuert wird. Erfindungsgemäß ist für die Steuerung des Ventils 10 eine Steuereinrichtung 14 auf der Oberseite des Tankbehälters 13 angeordnet. Zur Steuerung des Befüllungsventils 10 wird die Druckluftquelle 12 angezapft, die das Bremssystem des Tankwagens mit Druckluft versorgt. Zu diesem Zweck ist die Druckluftquelle 12 durch eine Leitung 16 mit der Steuereinrichtung 14 verbunden, die ihrerseits durch eine Leitung 18 mit dem Befüllungsventil 10 verbunden ist.

Die Steuereinrichtung 14 ist im wesentlichen aus drei Platten 20, 22 und 24 aufgebaut, die durch Schrauben 68 zusammengehalten werden und mit den Schrauben 68 auf einem Sockel 26 befestigt sind, der seinerseits auf der Oberseite der Hülle 28 des Tankbehälters 13 derart befestigt ist, daß der an dem Sockel 26 befindliche Stutzen in einen Ausschnitt der Hülle 28 hineinragt. In dem Stutzen des Sockels 26 ist ein Staurohr 30 abgedichtet eingesetzt, z. B. unter Zwischenfügung von Dichtungsmitteln eingeschraubt. Das Staurohr 30 ragt im wesentlichen senkrecht nach unten und ist an seinem unteren Ende offen. Am oberen Ende des Staurohrs 30 ist der Sockel 26 koaxial zum Stutzen und zum Staurohr 30 mit einer durchgehenden Bohrung 31 versehen, über der eine Membran 32 liegt. Die Ränder der Membran

32 sind durch die Schrauben 68 zwischen der Platte 24 und dem Sockel 26 abgedichtet eingespannt. Die Oberseite des Sockels 26 ist mit einer flachen Ausnehmung

33 versehen, so daß bis auf den Linspannungsrand der größte Teil der Unterseite der Membran 32 über die Bohrung 31 an den Innenraum des Staurohrs 30 angeschlossen ist. Über der Ausnehmung 33 befindet sich eine etwas tiefere Ausnehmung 37 in der Platte 24. Die Membran 32 trägt in ihrer Mitte eine Platte 34, gegen die ein Kolben 36 stößt, der in einer Bohrung 35 der Platte 24 senkrecht verschiehlich angeordnet ist. Der Kolben 36 trägt einen Stift 38, der durch eine Ventilplatte 40 hindurchragt und einen Ventilkolben 42 bei entsprechender Aufwärtswölbung der Membran nach oben verschieben kann.

Der Ventilkolben 42 ist in einer Bohrung 43 angeordnet, die im wesentlichen koaxial zur Bohrung 35 in der Platte 22 ausgebildet ist. Von der Bohrung 43 führt eine Bohrung 46 radial nach außen und mündet in einem Anschluß für die Leitung 18.

Oberhalb des Ventilkoibens 42 ist zwischen der Platte 20 und der Platte 22, in diesem Fall in einer flachen Ausnehmung der Platte 22, ein Ventilsitz 44 ausgebildet, mit dem der Ventilkolben 42 bei Aufwärtsbewegung in Eingriff tritt und damit den Durchgang von einem Kanal 48, der koaxial zur Bohrung 43 in der Platte 20 ausgebildet ist, zur Bohrung 46 sperrt. An das obere äußere Ende des Kanals 48 ist die Leitung angeschlossen.

Bei Ansteigen des Flüssigkeitsstandes in dem Tank-

aehälter 13 erreicht der Flüssigkeitsspiegel schließlich das untere Ende des Staurohres 30 und verschließt die Öffnung. Bei weiterem Steigen wird durch den Unterschied zwischen innerem und äußerem Flüssigkeitsspiegel die Luft im Staurohr 30 zusammengedrückt. Nach entsprechendem Druckanstieg wird die Membran 32 nach oben bewegt und drückt dabei den Kolben 36 aufwärts, so daß der Ventilkolben 42 durch den Stift 38 aufwärts bewegt wird und die Venlilöffnung im Ventilsitz 44 verschließt. Damit wird die Leitung 18 von der Leitung 16 abgetrennt und die Verbindung von der Druckluftquelle 12 zur Leitung 18 und zum Befüllungsventil 10 unterbrochen.

Gleichzeitig wird mit der Schließung des Durchganges von der Leitung 16 zur Leitung 18 die Leitung 18 an einen Druckentlastungsraum angeschlossen, so daß der Druck, der im' Befüllungsventil 10 in Öffnungsrichtung wirkt, entlastet und das Befüllungsvcntil 10 dadurch geschlossen wird. Hierfür und zum Ausgleich etwaiger Druckunterschiede, die vom Eindringen der Flüssigkeit in das Staurohr 30 unabhängig sind, dient der im folgenden beschriebene Teil der Steuereinrichtung 14.

Von dem Kanal 48 geht ein Verbindungskanal 50 zur Kammer 51, die in der Platte 20 ausgebildet ist. Koaxial zu der Kammer 51 weist die Platte 22 eine Ausnehmung oder Kammer 53 auf. Die Kammern 51 und 53 sind durch eine Membran 52 voneinander gasdicht getrennt. Die Membran 52 ist zu diesem Zweck abgedichtet zwischen den Platten 20 und 22 eingespannt. An der Membran 52 liegt ein Kolben 54 an, der durch eine Feder 58 gegen die Membran gehalten wird. Ein an dem Kolben 54 vorgesehener Schaft ist an seinem unteren Ende mit einem Ventilkolben 56 versehen, der z. B.

durch eine radial verlaufende Schraube 57 am unteren Ende des Schaftes des Kolbens 54 befestigt ist. Die Feder 58 drückt den Ventilkolben 56 in Richtung auf einen Ventilsitz 60, der an einem Durchgang 65 vorgesehen ist, welcher die Kammer 53 mit einer Kammer 66 verbindet, die in der Platte 24 ausgebildet ist. Ein Kanal 62 verbindet die Ausnehmung 37 mit der Kammer 53: die Kammer 66 ist durch einen Kanal 64 mit der Ausnehmung an der Unterseite des Sockels 36 verbunden, die in Verbindung mit dem Innenraum des Tankbehälters 13 steht.

Bei Anschluß der Druckluft an die Leitung 16 und den Kanal 48 fließt diese durch den Verbindungskanal 50 in die Kammer 51 und beaufschlagt die Membran 52, so daß der Ventilkolben 56 vom Ventilsitz 60 abhebt. Wenn durch die Membran 32 die Verbindung zwischen den Leitungen 16 und 18 unterbrochen wird, wird gleichzeitig der Ventilkolben 42, dessen unteres Ende ebenfalls als Ventilkegel ausgebildet ist, von der Ventilplatte 40 abgehoben und gibt eine Verbindung zwischen der Bohrung 46 und der Ausnehmung 37 frei. Der Kolben 36 in der Bohrung 35 (Fig.3) ist zu diesem Zweck mit in axialer Richtung verlaufenden Nuten 70 versehen. Der Druck aus der Leitung 18 geht über die Bohrung 46, die Bohrung 43, die Ventilplatte 40 und die Bohrung 35, die Ausnehmung 37 und den Kanal 62 in die Kammer 53 und von dort über den offenen Ventilsitz 60, die Kammer 66 und den Kanal 64 in den Tankbeliälter 13. Die Verbindung vom Tankbehälter 13 zur Ausnehmung 37 besteht während des ganzen Füllvorganges und ermöglicht den Ausgleich zufälliger Druckschwankungen, so daß nur der Füllstand allein eine Steuerwirkung ausübt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

22 26 Patentansprüche:

1. Steuerungseinrichtung für ein pneumatisch steuerbares Befüllungsventil von Tankbehältern für Tankwagen od. dgL mit einem das Schließen des Befüllungsventils in Abhängigkeit vom Füllstand auslösenden Steuerventil, dadurch gekennzeichnet, daß im oberen Bereich der Wand des Tankbehälters (13) ein etwa lotrecht nach unten ragendes, unten offenes Rohr (Staurohr 30) angeordnet ist, dessen oberes Ende durch eine Membran (32) verschlossen ist, die zur Verstellung des Steuerventils (42, 44) dient, mit dem eine zum Befüllungsventil (10) führende Leitung (18) von einer an eine Druckluftquelle (12) angeschlossenen Leitung ^16) trennbar und an einen Entlastungsraum anschließbar ist, und daß der Raum (Ausnehmung 37) über der Membran über eine Leitung (62, 53, 66, 64) an den Innenraum des Tankbehälters außerhalb des Rohres angeschlossen ist.

2. Steuerungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Entlastungsraum der Tankbehälter (13) ist.

3. Steuerungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung (Kanäle 62 und 64) zum Entlastungsraum ein Ventil (56, 60) enthält, das durch eine Feder (58) auf die Schließstellung vorgespannt ist und durch den Druck in der von der Druckluftquelle (12) kommenden Leitung (16) zur öffnung beaufschlagbar is..

4. Steuerungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (56, 60) bei öffnung eine Verbindung zwischen dem Raum (Ausnehmung 37) über der Membran (32) und dem Innenraum des Tankbehälters (13) herstellt.

5. Steuerungseinrichtung nach einem der Ansprüche I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile (42, 44; 40; 56, 60) in einem Gehäuse angeordnet sind, das aus mehreren Platten (20, 22 und 24) zusammengesetzt ist.