DE2549426C2

DE2549426C2 - Innenventil für einen Tankbehälter

Info

Publication number: DE2549426C2
Application number: DE2549426A
Authority: DE
Inventors: Lomis Houston Tex. Slaughter jun.
Original assignee: Anderson Greenwood & Co Bellaire Tex Us
Current assignee: Anderson Greenwood & Co Bellaire Tex Us
Priority date: 1975-01-31
Filing date: 1975-11-04
Publication date: 1985-08-01
Also published as: US3986525A; FR2299571B1; JPS5191020A; GB1506869A; FR2299571A1; IT1047229B; DE2549426A1; JPS5848430B2

Description

Die IJlHulinij; betrifft ein Iriiifiivcnlil IHr cincii Tank behälter iiiii'h dem ()beibcgnH des Anspruchs I.

ISci Tankhchältcrn für Flüssiggas oder andere brenn bare Produkte \erlangen viele heulige Sicherheitsbestimmungen und Vorschriften den Einsatz eines Innenventils an allen Eintritts- und Austrittslcilungcn. tun die Steuerung der brennbaren Produkte im !'all 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 geschlo-scn werden. Tankinnenventile sind ferner so konstruiert, daß sie

to einen Schutz gegen Fundamentverschiebungen und Erdbewegungen gewährleisten, durch die ein Bruch einer Grundentnahmeleitung verursacht werden könnte.

Es ist bereits ein Innenventil der gattungsgemäßen Art bekannt, welches in den Behälterboden eingesetzt wird und entweder hydraulisch oder durch Seilzügc geöffnet werden kann, wobei das Ventilelcment nach oben vom Ventilsitz abgehoben wird (DE-OS 17 50 890). Da das Innenventil am Behälterboden befestigt ist, werden alle auf das Ventil wirkenden Kräfte auf den Behälterboden übertragen.

Vieie Tankbehälter haben einen membranartigen Blechboden, der zwar horizontale Kräfte aufnehmen kann, nicht jedoch vertikal nach oben gerichtete Kräfte: die vertikal nach unten auf den Behälterboden wirkenden Kräfte werden durch das Fundament, welches den Behälter trägt, aufgenommen.

Bei der bekannten Lösung wirken vor allein beim Einlaßvorgang durch das Boden-Innenvcntil erhebliche Strömungskräfte vertikal nach oben auf das Vcntilelc-

JO ment, die über die Lager- und Führungselemente auf den Behälterboden übertragen werden. Außerdem treten vor allem beim öffnen über Seilzug vertikal nach oben auf das Ventil und damit auf den Behälterboden wirkende Kräfte auf, welche diesen deformieren kön-

nen.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Innenventil der gattungsgemäßen Art so zu verbessern, daß Belastungen des Behälterbodens in vertikaler Richtung nach oben vermieden werden.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß bei einem gattungsgemäßen Innenventil durch die im Kennzeichen des Anspruches I enthaltenen Merkmale gelöst.

Das Gewicht der Ventilsitzringplaite und aller an dieser angebauten Teile wird so bemessen, daß es auf jeden

4^r> lall größer ist als die durch den Siröinungsdruck oder die Bctätigungskraftc beim Öffnen des Ventils auftretenden, über die Lager- und Führungselemente auf den Behälterboden über'ragcncn Kräfte. Die Verbindung zwischen Vcniilsitz.ringplatte und Behälterboden muli nur so gestaltet sein, daß sie di^ Dichtheit zwischen diesen Teilen gewährleistet, eine Sicherung und Wallcru;.g gegen ein Abheben des Ventils vom Behälterboden braucht diese Verbindung nicht zu gewährleisten.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. I einen vertikalen Tcilschniti eines Tankbehiii-

M) ters mil einem Inncnvcniil nach der iTfindung. souie eine schematischc Darstellung der Ventilsteuerung.

Ι· ι g. 2 eine Draufsicht auf das Innenventil nach der Erfindung in teilweise gebrochener Darstellung zur Verdeutlichung der l'ühriingslageruug l'iirilas Vv-iuilele

!■■Ι ment.

I ι g. i den Sehnt It 111- Il I aus Cig. J im ι am Ventilsitz befindlichem Ventilelcmenl.

Ii g. 4 eine Schnitidarstellung des InnenveniiK bei

Druckentlastung des Ventilelements, und

F i g. 5 einen weiteren Schnitt des Innenventils für die Öffnungsstellung des Ventilelements.

In Fi g. 1 ist ein Innen ventil 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 fankbehälters 10 der bessscrcii Übersiehl halber weggelassen. Die Leitung 16 kann eine F.inlritls- oder eine Austriitsleitung sein, die in den Tankbehälter 10 einmündet. Bei solchen Leitungen ist erwünscht, daß ein Schutz gegen Verlust des Tankbehälterinhalls bei Bruch oder Ablösung der Leitung vom Tankboden 14 gewährleistet ist.

Eine ringförmige Ventilsitzringplatte 18 ist am Boden 14 beispielsweise durch Schweißen befestigt Die Ventilsiizringplatte 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 Ventilsitzringplatte 18 hat aus noch zu beschreibenden Gründen ein ziemlich hohes Gericht Das Ventilelcment 22, welches eine abgerundete unter 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 öffnungsvorrichtung 26 bewirkt. Die Schließzügc 24 werden durch eine Betätigungsvorrichtung 28. die öffnungsvorrichtung 26 durch eine Öffnungsvorrichtung 30 bewegt |edc öffnungsvorrichtung 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 Öffnungssteüung und eine Schließstellung und wird abhängig von dem Flüssigkeitsdruck, der seinen beiden Seiten zugeführt wird, eingestellt. Das Ventil 34 ist „o verbunden, daß eine Betätigung des Systems in die Schließstellung die Betätigungsvorrichtung 30 und den 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 ücckflächc 12 zur mjnuellen Einstellung der Position des Ventilelemciis 22 vorgesehen. Mit dem Ventilschaft 38 des Vcntilelcmcnls 22 sind die Betätigungszüge 26 verbunden, wahrend die Betätigungszüge 24 mit den Schließgelenken 40 verbunden sind. Das Ventil kann abwechselnd durch eine mechanische oder clektromcchanische Betätigungsvorrichtung gesteuert werden, die eine Seiltrommel treibt, oder es kann auch eine lineare Bcwcgungsvorrichtung. beispielsweise eine Schraubspindel oder ein Zahnstangenantrieb mit geeigneten Grenzeinstellimgcn hinsichtlich Antriebskraft und Position vorgesehen sein.

Die Lager- und Führungselemente für das Ventilelcmciii 22 sind in F i g. 2 und 3 dargestellt. Das Ventileleinent 22 sitzt in der Schließstellung auf einem elastischen King 42 auf. Die Lagerung umfaßt aufrechtstehcnde Sii'il/cn 44. die auf der Vcntilsitzplatte 18 befe-Migl sind und über das Ventilclement 22 hinausragen. Ferner sinil geradlinig bewegbare Gelenkmechanismen 4*> vorgesehen, dies l.önnen beispielsweise Roberts-Gclenkc scm. leder Mechanismus 46 umfaßt eine Platte 48. die mit dem Ventilclcmtf t 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 Ge-Ienkmechanismen 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 Ventilelcments 22 befestigt sind. Jeder Stab 52 ist in einem Führungssockel 54 geführt Die Führungssockel 54 sind oberhalb des Ventilelements 22 durch eine Platte 56 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 gasgetriebenen, sehr schnellen Flüssigkeitsstößen während des Einfließens von Flüssigkeit in den Vqnkhehälter 10 ist eine besondere, das Ventilelement 22 schützende Vorrichtung vorgesehen. Diese umfaßt Federn 58, die die F'ührungsstäbe 52 umgeben. Die Federn 58 wirken auf das untere Ende der Führungssockel 54 ein, wenn das Ventiielement 22 voll geöffnet ist. Damit wird ein Teil der Sloßbeanspruchung der Ventilöffnung abgeleitet, so daß sie nicht unmittelbar auf die Ventilsitzringplattc 18 und somit auf den Tankboden 14 übertragen

jo wird. Die Venlilsitzringplatte 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 Ventilsitzringplatte 18 befestigte Winkelbrecher 60 vorgesehen, die nach oben von der Ventilsitzringplatte 18 abstehen.

Eine Druckentlastungsvorrichtung ist an dem Ventilelement 22 zum Ausgleich von Druckunterschieden vorgeser-cn, dieser Ausgleich stellt eine für die Ventilöffnung erforderliche Bedingung dar. Die Druckentlastungsvorrichtung wird durch den Ventilstößel 38 gebildet, der durch das Vcntilelement 22 verläuft. Der Stößel 38 ist durch eine Feder 62 relativ zum Vcruilelcmcnl 22 abwärts gedrückt. Das untere Ende des Ventilstößel 38 hat eine Anordnung 64 in Form eines Kanals, der in seiner Längsrichtung verläuft und den Raum unterhalb des Ventilelements 22 mit quer dazu verlaufenden An-Ordnungen 66, im folgenden Öffnungen genannt, verbindet Die Bohrung durch das Ventilelement 22 ist ausgehend von der Höhe der öffnungen 66 nach oben leicht erweiter·, so daß um den Ventilstößel 38 ein ringförmiger Kanal gebildet ist. Ein Ventilring 68 ist an dem Ventilstößel 38 gehallen 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 umgebt.id. vorgesehen. Der Ventilring 68 wirkt auf den Ventilsitz 70 ein, wenn der Ventilstößel 38 durch die Feder 62 in seiner unteren Stellung gehalten wird. Wenn das Ventilelement 22 angehoben werden soll, so heben die Seilzüge 26 zuerst den Ventilstößel 38 zwecks Trennung des Ventilringes 68 von dem Ventil-

bi sitz 70 an. wodurch iine Druckentlastung oder ein Druckausgleich durch den Kanal 64, die Öffnungen 66 und den oberen ringförmigen Kanal am Ventilstößel 38 hervorgerufen wird.

Die Öffnung des Ventils ist aiii besten unhand der Fig. 4 und 5 zu erkennen. In I* i g. 4 ist das Ventilelcmcnt 22 noch in seiner Stellung am elastischen Sitzring 42 dargestellt, jedoch hat die öffnungsvorrichtung 30 bereits die Zugwirkung auf die Öffnungs/iigc 26 eingeleitet. Dieser geringfügige Zug resultiert in einer Anfangsbewegung des Ventilsiößels 38 zur Kompression der Feder 62 und zur Trennung des Ventilringes b8 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 Öffnungsvorrichtung 30 die Öffnungszüge 26 weiter, und das Ventilelement 22 bewegt sich in die F i g. 5 gezeigte öffnungsstellung. Es sei darauf hingewiesen, daß sich in dieser Stellung die zur Stoßabsorption vorgesehenen Federn 58 an der oberen Flache des Ventilelcments 22 und an der unteren Fläche der Führungssockel 54 befinden. Die Federn 58 werden

ΛΙΙΛιΙΙΙΙΙΙΙΙ. f It; ClI I IH. M. IViIUtII (.'!

Die vorstehende Beschreibung läßt erkennen, da 1.1 d.is Innenventil für I ankbchältcr es ermöglicht, eine DeIuI-teroffnuMg ohne unerwünschte beanspruchung des Uc hiilterbodens auch bei s'nßartigen Belastungen zu ver schließen und dessen VentileleniciH klein und mn .ihgirundeter unterer Flache auszuführen, um eine Slin lining in den Ί ankbehaller hinein in seitlicher Uiclilnng zu lenken. Das Ventilclement bewegt sich dabei an den Führungselementen, so daß seine Position relativ /um Vcntilsitzring zu jedem Zeitpunkt ohne Verkantung genau einstellbar ist.

I iier/u 3 Blatt Zeichnungen

ist eine zusätzliche Bewegung des Ventilelemenls 22 zur .'< > Absorption von .Stoßbelastungen möglich.

Die Betätigungsvorrichtung 30 für die Vcntilöffnung wird durch Zuführung von Betätigungsflüssigkcit 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 öffnungsvorrichtung 28 entlüftet wird. Um das Ventilek ^ient 22 in seiner Öffnungsstellung zu jo halten, muß Betätigungsflüssigkeit laufend der Öffnungs-Steuerleitung des Auswahlventils 34 und dem Druckregler 32 zugeführt werden. Sobald der Druck in der Öffnungs-Steuerleitung des Auswahlvcntils 34 verringert wird, kehrt dieses Ventil in seine Mittelstellung J5 zurück, in der die Öffnungsvorrichtung 30 und die Vorrichtung 28 für Offnnnu und Schließung cnilüftci werden. Das Ventilelcment 22 kehrt in seine Schließstellung zurück.

Das Vcntilclemcnt 22 kann zum Schließen gebracht werden, indem Bctätigungsflüssigkeit auf den Druckregler 32 und die Schließ-Steucrleitung des Auswahlventils 34 geführt wird. Dadurch kann das Ventil 34 so eingestellt werden, daß die Betätigungsflüssigkeit von Druckregler 32 auf die Betätigungsvorrichtung 28 geführt und gleichzeitig die Öffnungsvorrichtung 30 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 Ventüelement 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 Tankbehälter 10 führen. Wird das Ventilelement 22 nicht durch die Betätigungsvorrichtung 30 in seiner Öffnungsstellung gehalten, so kehrt es in die Schließstellung zurück, da sein Gewicht bei Entlüftung der Betätigungsvorrichtung 30 über das Auswahlventil 34 hierzu ausreicht. Durch dieses Steuersystem wird immer eine Schließung des Innenventils gewährleistet, wenn nicht eine positive Öffnungswirkung f· durch die öffnungsvorrichtung 30 oder die manuell einstellbare Betätigungsvorrichtung 36 hervorgerufen wird.

Claims

Patentansprüche:

1. !nnenventil für einen Tankbehälter zur Sperrung einer Behälteröffnung gegen Ein- beziehungsweise Ausströmung durch eine Leitung, die an die Behäiteröffnung angeschlossen ist, umfaßend eine Ventilsitzringplatte, die am Behälterboden befestigt ist und einen die Behälteröffnung umgebenden Ventüsitz besitzt, ein diesem Ventilsitz zugeordnetes Ventilelement, welches durch Lager- und Führungselemente geradlinig relativ zum Ventilsitz geführt ist, und eine Vorrichtung zur öffnung des Ventilelements, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewicht der Ventilsitzringplatte (18) sowie der an ihr angebauten, sie in vertikaler Richtung nach unten belastenden Teile derart bemessen ist, daß die nach aufwärts gerichteten hydraulischen Kräfte und Öffnungskräfte auf das Ventilelement (22), soweit sie durch die I ager- und Führungselemente (44, 46, 52, 54) auf Hit- Ventilsitzringplaite (!S) übertragen werden, keine aufwärts gerichteten Kräfte an dem Tankboden (14) erzeugen können.

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 ist und mit dem Ventilelement (22) verbunden ist.

3. Innenventil nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch mehrere von der Oberseite des Ventilelements (22) nach oben stehende Führungsstäbe (52) und durch mehrere an den Lager- und Führungselementen (44, 46, 52, 54) oberhalb des Ventilelements (22) befestigten Führungssockei (54). die jeweils einen der Führungsstäbe (52) in einer Gleitführung aufnehmen.

4. Innenventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Anordnung (64, 66) zur Druckverbindung der beiden Seiten des Ventilelements (22) und durch ein in dieser Anordnung vorgesehenes Entlastungsventil (68, 70), welches durch di~ Öffnungsvorrichtung (30, 26) betätigt wird, so daß bei Anfangsbewegung der öffnungsvorrichtung (30, 26) das Entlastungsventil (68, 70) zwecks Druckausgleich /wischen den beiden Seiten des Vcntilclemcnts (22) geöffnet wird.

5. Innenventil nach einem der Ansprüche I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Lagerund Führungselementen (44, 46, 52, 54) und dem Ventilelement (22) elastische Elemente (58) zur Absorption von auf das Ventilelement (22) einwirkenden Stoßbeanspruchungen vorgesehen sind.

6. Innenventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Führungsstab (52) durch eine Fedir (58) umgeben ist. deren freie Länge ohne wesentliche Kompression durch das Ventilelement (22) dem Abstand des jeweiligen Führungssockels (54) zur Oberseite des Ventilelements (22) in dessen Öffnungsstcllung entspricht.