DE2549426A1

DE2549426A1 - Innenventil fuer einen tankbehaelter

Info

Publication number: DE2549426A1
Application number: DE19752549426
Authority: DE
Inventors: Jun Lomis Slaughter
Original assignee: Anderson Greenwood and Co
Current assignee: Anderson Greenwood and Co
Priority date: 1975-01-31
Filing date: 1975-11-04
Publication date: 1976-08-05
Also published as: DE2549426C2; FR2299571B1; US3986525A; JPS5191020A; FR2299571A1; JPS5848430B2; GB1506869A; IT1047229B

Description

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Patentanwälte Dipl.-Ing. F. Weickmann, -t*-^

Dipl.-Ing. H.Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

SBH 8 MÜNCHEN 86, DEN

POSTFACH 860 820 MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 39 21/22

Anderson, Greenwood & Co.
Bellaire, Texas 77401
USA

Innenventil für einen Tankbehälter

Bei Tankbehältern für Flüssiggas oder andere brennbare Produkte verlangen viele heutige Sicherheitsbedingungen und Vorschriften den Einsatz eines Innenventils an allen Eintritts- oder Austrittsleitungen, um die Steuerung der brennbaren Produkte im Fall einer Undichtigkeit oder eines Bruchs in diesen Leitungen zu ermöglichen. Derartige Innenventile sind im Ruhezustand geschlossene Ventile, die nur bei Einwirkung einer Steuergröße geöffnet werden und bei Beseitigung der entsprechenden Öffnungskraft wieder geschlossen werden, Tankinnenventile sind ferner so konstruiert, daß sie einen Schutz gegen Fundamentverschiebungen und Erdbewegungen gewährleisten, durch die ein Bruch einer Grundentnahmeleitung verursacht werden könnte.

Viele Tankbehälter haben einen membranartigen Blechboden, der auf horizontale . Ebenenkräfte reagiert, jedoch nicht auf nach oben gerichtete vertikale Verschiebungen. Die nach unten ausgeübten vertikalen Belastungen werden durch das entsprechend ausgebildete Fundament aufgenommen. Somit sollte das Ventil keine nach oben gerichteten Belastungen auf den Boden

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ausüben. Ferner soll es a» Tank unabhängig von der Eintritts» oder Austrittsleitung befestigt sein.

Es wurden bereits Tankinnenventile eingesetzt, die relativ kleine Abmessungen haben und nach dem Prinzip eines schwenkbaren Sperrventils arbeiten.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein verbessertes Tankinnenventil zu schaffen, das die Erfordernisse der einschlägigen Sicherheitsbedingungen und Vorschriften erfüllt und dessen Ventilelement in einer geführten, geradlinigen Vertikalbewegung bewegt wird. Das Ventil soll größere Belastungen ohne Übertragung vertikaler Belastungen auf den Behälterboden aufnehmen, auf dem es installiert 1st. Ein derartiges Ventil soll in der Speiseleitung eines Tanks installierbar sein und die durch dem Tank zugeführten Flüssigkeiten verursachten Belastungen ableiten.

Ein Innenventil für einen Tankbehälter 1st zur Lösung dieser Aufgabe gemäß dem Patentanspruch 1 ausgebildet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen vertikalen Teilschnitt eines TankbehSltera mit einem Innenventil nach der Erfindung sowie eine schematische Darstellung der Ventilsteuerung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf das Innenventil nach der Erfindung in teilweise gebrochener Darstellung zur Verdeutlichung der Führungslagerung für das Ventilelement,

Fig. 3 den Schnitt III-III aus Fig. 2 mit am Ventilsitz befindlichem Ventilelement,

Fig. k eine Schilittdarstellung des Innenventils bei Druckentlastung des Ventilelement·, und

Fig. 5 einen weiteren Schnitt dee Innenventils für die Öffnungsstellung des Ventilelements·

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In Fig. 1 1st ein Innenventil nach der Erfindung in seiner installierten Lage in einem Tankbehälter 10 dargestellt. Die Deckfläche 12, der Boden 14 und die in den Tankbehälter 10 durch den Boden 14 führende Leitung 16 sind dargestellt, hingegen sind andere Teile des Tankbehälters 10 der besseren Übersicht halber weggelassen. Die Leitung 16 kann eine Eintrittsoder eine Austrittsleitung sein, die in den Tankbehälter 10 einmündet. Bei solchen Leitungen ist erwünscht, daß ein Schutz gegen Verlust des Tankbehälterinhalts bei Bruch oder Ablösung der Leitung vom Tankboden 14 gewährleistet ist.

Eine ringförmige Ventilsitzplatte 18 1st am Boden 14 beispielsweise durch Schweißen befestigt. Die Sitzplatte 18 bildet eine konische öffnung 20 und ist so angeordnet, daß diese öffnung 20 auf die öffnung im Boden 14 für die Leitung 16 ausgerichtet ist. Die ringförmige Ventilsitzplatte 18 hat aus noch zu beschreibenden Gründen ein ziemlich hohes Gewicht. Das Ventilelement 22, welches eine abgerundete untere Fläche aufweist, ist zwecks Bewegung zur öffnung und Schließung einer Strömung durch die öffnung 20 entsprechend gelagert und geführt.

Die Steuerung der Position des Ventilelements 22 wird durch Bewegung von Schließzügen 24 und Öffnungszügen 26 bewirkt. Die Schließzüge 24 werden durch eine Betätigungsvorrichtung 28, die Öffnungszüge 26 durch eine Betätigungsvorrichtung 30 bewegt. Jede Betätigungsvorrichtung 28 und 30 kann ein in einem Zylinder vorgesehener, durch ein flüssiges Medium bewegter Kolben sein, wobei der jeweilige Zylinder von einer nicht dargestellten Quelle her über einen Druckregler 32 und ein Auswahlventil 34 gespeist wird. Das Auswahlventil 34 hat eine mittlere Entlüftungsstellung, eine Öffnungsstellung und eine Schließstellung und wird abhängig von dem Flüssigkeitsdruck, der seinen beiden Seiten zugeführt wird, eingestellt. Das Ventil 34 ist so verbunden, daß eine Betätigung des Systems In die Schließstellung die Betätigungsvorrichtung 30 und den

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oberen Teil der Betätigungsvorrichtung 28 entlüftet und Druckflüssigkeit zum unteren Teil der Betätigungsvorrichtung 28 geführt wird. Ein manuell zu bewegendes Betätigungselement 36 ist auf der Deckfläche 12 zur manuellen Einstellung der Position des Ventilelements 22 vorgesehen. Mit dem Ventilschaft 33 des Ventilelements 22 sind die Betätigungszüge 26 verbunden, während die Betätigungszüge 24 mit den Schließgelenken 40 verbunden sind. Das Ventil kann abwechselnd durch eine mechanische oder elektromechanisch« Betätigungsvorrichtung gesteuert werden, die eine Seiltrommel treibt, oder es kann auch eine lineare Bewegungsvorrichtung, beispielsweise eine Schraubspindel oder ein Zahnstangenantrieb mit geeigneten Grenzeinstellungen hinsichtlich Antriebskraft und Position vorgesehen sein.

Die Lager- und Führungselemente für das Ventilelement 22 wind in Fig. 2 und 3 dargestellt. Das Ventilelement 22 sitzt in der Schließstellung auf einem elastischen Ring 42 auf. Die Lagerung umfaßt aufrechtstehende Stützen 44, die auf der Ventilsitzplatte 18 befestigt sind und über das Ventilelement 22 hinausragen. Ferner sind geradlinig bewegbare Gelenkmechanismen 46 vorgesehen, dies können beispielsweise Roberts-Gelenke sein. Jeder Mechanismus 46 umfaßt eine Platte 48, die mit dem Ventilelement 22 in dargestellter Weise schwenkbar verbunden ist. Ferner sind ein unteres Gelenk 50 und ein Schließgelenk 40 vorgesehen, die beide an der Stütze 44 und der Platte 48 schwenkbar befestigt sind. Die drei oder mehr geradlinig bewegbaren Gelenkmechanismen 46 halten das Ventilelement 22 allgemein parallel zu seiner Ventilsitzstellung, wenn es sich relativ zu dieser bewegt.

Die Führungselemente umfassen Führungsstäbe 52, die an der Oberseite des Ventilelements 22 befestigt sind. Jeder Stab 52 ist in einen FUhrungseockel 54 geführt. Die Führungssockel 54 sind oberhalb des Ventilelements 22 durch eine Platte 56

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gehalten, die an den oberen Enden der Stützen 44 befestigt ist. Wenn sich das Ventilelement 22 in vertikaler Richtung bewegt, gleiten die Führungsstäbe 52 durch die Führungssockel 54, bewirken eine Bewegungsführung und verhindern eine besondere Beanspruchung des Gelenkmechanismus 46 durch eine eventuelle Drehung des Ventilelements 22 um seine vertikale Achse.

Zur Ableitung der Stoßbeanspruchungen von ^angetriebenen, sehr schnellen Flüssigkeitsstößen während des Einfließens von Flüssigkeit in den Tankbehälter 10 ist eine besondere, das Ventilelement 22 schützende Vorrichtung vorgesehen. Diese umfaßt Federn 58, die die Führungsstäbe 52 umgeben. Die Federn 58 wirken auf das untere Ende der Führungssockel 54 ein, wenn das Ventilelement 22 voll geöffnet ist. Damit wird ein Teil der Stoßbeanspruchung der Ventilöffnung abgeleitet, so daß sie nicht unmittelbar auf die Ventilsitzplatte 18 und somit auf den Behälterboden 14 übertragen wird. Die Ventilsitzplatte 18, die Lagerung und die Führungselemente sind sehr stabil und schwer ausgeführt, so daß keine aufwärts gerichteten hydraulischen oder Seilzugkräfte auf den Tankboden 14 über die Innenventilkonstruktion ausgeübt werden. Zusätzlich zu diesem Gewicht sind mehrere, an der Oberseite der Ventilsitzplatte 18 befestigte Wirbelbrecher 60 vorgesehen, die nach oben von der Ventilsitzplatte 18 abstehen.

Eine Druckentlastungsvorrichtung ist an dem Ventilelement 22 zum Ausgleich von Druckunterschieden vorgesehen, dieser Ausgleich stellt eine für die Ventilöffnung erforderliche Bedingung dar· Die Druckentlastungsvorrichtung wird durch den Ventilstößel 38 gebildet, der durch das Ventilelement verläuft. Der Stößel 38 ist durch eine Feder 62 relativ zum Ventilelement 22 abwärts gedrückt. Das untere Ende des Ventilstößels 38 hat einen Kanal 64, der in seiner Längsrichtung verläuft und den Raum unterhalb des Ventileleraents 22 mit

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quer dazu verlaufenden öffnungen 66 verbindet. Die Bohrung durch das Ventilelement 22 ist ausgehend von der Höhe der öffnungen 66 nach oben leicht erweitert, so daß um den Ventilstößel 38 ein ringförmiger Kanal bildet ist. Ein Ventilring 68 ist an dem Ventilstößel 38 gehalten und trägt eine Dichtung zur Verhinderung einer Strömung zwischen dem Ring 68 und dem Stößel 38. Ein Ventilsitz 70 ist an der oberen Fläche des Ventilelements 22, die Bohrung für den Stößel 38 unmittelbar umgebend, vorgesehen. Der Ventilring 68 wirkt auf den Ventilsitz 70 ein, wenn der Ventilstößel 38 durch die Feder 62 in seiner unteren Stellung gehalten wird. ¥enn das Ventilelement 22 angehoben werden soll, so heben die Seilzüge 26 zuerst den Ventilstößel 38 zwecks Trennung des Ventilringes 68 von dem Ventilsitz 70 an, wodurch eine Druckentlastung oder ein Druckausgleich durch den Kanal 64, die Queröffnungen 66 und den oberen ringförmigen Kanal am Ventilstößel 38 hervorgerufen wird.

Die Öffnung des Ventils ist am besten anhand der Figuren 4 und 5 zu erkennen. In Fig. 4ist das Ventilelement 22 noch in seiner Stellung am elastischen Sitzring 42 dargestellt, jedoch hat die Betätigungsvorrichtung 30 bereits die Zugwirkung auf die öffnungszüge 26 eingeleitet. Dieser geringfügige Zug resultiert in einer Anfangsbewegung des Ventilstößels zur Kompression der Feder 62 und zur Trennung des Ventilringes 68 vom Ventilsitz 70. Dies ermöglicht einen Druckausgleich über das Ventilelement 22, so daß es mit minimaler Kraftwirkung angehoben werden kann. Nach dem Druckausgleich zieht die Betätigungsvorrichtung 30 die öffnungszüge 26 weiter, und das Ventilelement 22 bewegt sich in die in Fig. 5 gezeigte Öffnungsstellung. Es sei darauf hingewiesen, daß sich in dieser Stellung die zur Stoßabsorption vorgesehenen Federn 58 an der oberen Fläche des Ventilelements 22 und an der unteren Fläche der Führungssockel 54 befinden. Die Federn 58 werden jedoch nur unwesentlich zusammengedrückt. Dadurch ist eine zusätzliche Bewegung des Ventilelements 22 zur Absorption von Stoßbelastungen möglich.

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Die Betätigungsvorrichtung 30 für die Ventilöffnung wird durch Zuführung von Betätigungsflüssigkeit zum Regler 32 und zur öffnungs-Steuerleitung des Auswahlventils 34 hervorgerufen. Dadurch wird das Auswahlventil 34 so eingestellt, daß Betätigungsflüssigkeit der Betätigungsvorrichtung 30 und dem oberen Teil der Betätigungsvorrichtung 28 zugeführt wird, während der untere Teil der Betätigungsvorrichtung 28 entlüftet wird. Um das Ventilelement 22 in seiner Öffnungsstellung zu halten, muß Betätigungsflüssigkeit laufend der Öffnungs-Steuerleitung des Auswahlventils 34 und dem Druckregler 32 zugeführt werden. Sobald der Druck in der öffnungs-Steuerleitung des Auswahlventils 34 verringert wird, kehrt dieses Ventil in seine Mittelstellung zurück, in der die beiden Betätigungsvorrichtungen 30 und 28 für öffnung und Schließung entlüftet werden. Das Ventilelement 22 kehrt in seine Schließetellung zurück.

Das Ventilelement 22 kann zum Schließen gebracht werden, indem Betätigungsflüssigkeit auf den Druckregler 32 und die Schließ-Steuerleitung des Auswahlventils 34 geführt wird. Dadurch kann das Ventil 34 so eingestellt werden, daß die Betätigungsflüssigkeit vom Druckregler 32 auf die Betätigungsvorrichtung 28 geführt und gleichzeitig die Betätigungsvorrichtung 3D entlüftet wird, so daß diese die Schließbewegung nicht behindert. Eine Betätigung·· der Betätigungsvorrichtung 28 bewirkt ein Ziehen der Schließzüge 24 in Aufwärtsrichtung. Die Aufwärtsbewegung der Züge 24 bewirkt ein Anheben der inneren Enden der Schließgelenke 40, wodurch die Platte 48 des Mechanismus 46 nach unten gedrückt und das Ventilelement 22 in seine Sitzstellung an dem elastischen Sitzring 42 gebracht wird.

Befindet sich das Ventilelement an dem Ventilsitzring 42, so kann ein Bruch oder eine Abtrennung der Leitung 16 vom Tankbehälter 10 nicht zu einem Austritt von Flüssigkeit aus dem

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Tankbehälter 10 führen. Wird das Ventileleraent 22 nicht durch die Betätigungsvorrichtung 30 in seiner Öffnungsstellung gehalten* so kehrt es in die Sehließet ellung zurück, da sein Gewicht bei Entlüftung der Betätigungsvorrichtung 30 über das Auswahlventil 34 hierzu ausreicht. Durch dieses Steuersystem wird immer eine Schließung des erfindungsgemäßen Innenventils gewährleistet, wenn nicht eine positive Öffnungswirkung durch die Betätigungsvorrichtung 30 oder die manuell einstellbare Betätigungsvorrichtung 36 hervorgerufen wird.

Die vorstehende Beschreibung läßt erkennen» daß die Erfindung den Aufbau eines verbesserten Xxmenventils für Tankbehälter ermöglicht, das eine Behälteröffnimg ohne unerwünschte Beanspruchung des Behälterbodens auch bei stoßartigen Belastungen verschließt und dessen Yentilelement klein und mit abgerundeter unterer Fläche ausgeführt 1st, vm eine Strömung in den Tankbehälter hinein in seitlicher Richtung zu lenken. Das Ventilelement bewegt sieh dabei an den Führung» element en, so daß seine Position relativ zu» Yentilsitzring zu jedem Zeitpunkt ohne Verkantung genau einstellbar ist.

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Claims

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Patentansprüche

/ 1. j Innenventil für einen Tankbehälter zur Sperrung einer V_y Behälteröffnung gegen Ein- bzw. Ausströmung durch eine Leitung, die an die Behälteröffnung angeschlossen ist, gekennzeichnet durch eine Ventilsitzringplatte (18), die am Behälterboden (14) befestigt ist und einen die Behälteröffnung umgebenden Ventilsitz bildet, durch ein diesem Ventilsitz zugeordnetes Ventilelement (22), durch Lagerund Führungselemente (44, 46, 52, 54) für das Ventilelement (22) zu dessen geradliniger Bewegung relativ zum Ventilsitz und durch eine Vorrichtung(30, 26) zur Öffnungsbewegung des Ventilelements (22).
2. Innenventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lager- und Führungselemente (44, 46, 52, 54) einen geradlinig bewegbaren Gelenkmechanismus (46) umfassen, der an der Ventilsitzringplatte (18) befestigt und mit dem Ventilelement (22) verbunden ist.
3. Innenventil nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch mehrere von derOberseite des Ventilelements (22) nach oben stehende Führungsstfibe (52) und durch mehrere an den Lager- und Führungselementen (44, 46, 52, 54) oberhalb des Ventilelements (22) befestigte Führungssockel (54), die jeweils einen der Führungsstäbe (52) in einer Gleitführung aufnehmen.
4. Innenventil nach Anspruch 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß der geradlinig bewegbare Gelenkmechanismus (46) ein Roberts-Gelenk ist.
5. Innenventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Anordnung (64, 66) zur Druckverbindung der beiden Seiten des Ventilelements (22) und durch

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ein in dieser Anordnung vorgesehenes Entlastungsventil (68, 70), welches durch die Öffnungsvorrichtung (30, 26) belitigt wird, so daß bei Anfangsbewegung der öffnungsvorrichtung (30, 26) das Entlastungsventil (68, 70) zwecks Druckausgleich zwischen den beiden Seiten des Ventilelements (22) geöffnet wird.
6. Innenventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Schließungsvorrichtung (28, 24) für das Ventilelement (22).
7. Innenventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnungsvorrichtung (30, 26) und die Schließungsvorrichtung (28, 24) jeweils eine auf der Deckfläche (12) des Tankbehälters(10) befestigte Betätigungsvorrichtung (30, 28) und eine zwischen der Jeweiligen Betätigungsvorrichtung (30, 28) und dem Ventilelement (22) vorgesehene Verbindung (26, 24) umfassen und daß eine Steuerung (34) für die Betätigungsvorrichtungen (30, 28) derart vorgesehen ist, daß das Ventilelement (22) durch jeweils eine Betätigungsvorrichtung (30, 28) angehoben bzw. abgesenkt wird.
8. Innenventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilelement (22) zur !Anleitung in den Tankbehälter (10) eintretender Flüssigkeiten in seitlicher Richtung eine abgerundete Form hat.
9. Innenventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Lager- und Führungselementen (44, 46, 52, 54) und dem Ventilelement (22) elastische Elemente (5B) zur Absorption von auf das Ventilelement (22) einwirkenden Stoßbeanspruchungen vorgesehen sind.

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10. Innenventil nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet» daß jeder Führungsstab (52) durch eine Feder (58) umgeben ist, deren freie Länge ohne wesentliche Kompression durch das Ventilelement (22) dem Abstand des jeweiligen FUhrungssockels (54) zur Oberseite des Ventilelements (22) in dessen öffn-ungsstellung entspricht,
11. Innenventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagejslemente eine Lagerkonstruktion Bit mehreren Stützen (44) bilden, die zwischen der Ventilsitzringplatte (16) und einer LagerplatW (56) für die Führungasoekel (54) befestigt sind,
12. Innenventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilsitzringplatte (18) mit einem elastischen Ventilsitzring (42) versehen ist.

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