DE3020619A1 - Sicherungsvorrichtung gegen ueberfuellung eines fluessiggasbehaelters - Google Patents

Sicherungsvorrichtung gegen ueberfuellung eines fluessiggasbehaelters

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DE3020619A1
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Nissan Motor Co Ltd
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Description

TER MEER · MÜLLER . STEINMEISTER Nissan Motor / Katakura Chikkarin
_. 4 _
BESCHREIBUNG
Die Erfindung betrifft eine automatische Sicherungsvorrichtung gegen Überfüllung eines Flüssiggasbehälters, wie im Oberbegriff von Patentanspruch 1 angegeben.
Eine derartige Sicherungsvorrichtung ist beispielsweise an einem mit Flüssiggas betankten Treibstoffbehälter eines Kraftfahrzeugs erforderlich, um eine überfüllung zu verhindern. Zusätzlich benötigt der Behälter ein Sicherheitsventil, damit der Aufbau von unzulässig hohen Drücken in dem gefüllten Behälter verhindert und eine Behälter-Explosion vermieden wird. Ein bekanntes Sicherheitsventil befindet sich am Ende eines den Flüssiggasspiegel im Behalter überragenden und separat in die Wandung des Behälters eingeschweißten Rohres. Diese Konstruktion erfordert zwei separate Schweißstellen ±n der Behälterwandung, eine für die Sicherungsvorrichtung und eine für das Rohr des Sicherheitsventils.
Diese bekannte Lösung hat einerseits den Nachteil, daß durch eine erhöhte Anzahl von Einzelteilen und Herstelloperationen der Gesamtpreis des Flüssiggasbehälters relativ hoch ist, und andererseits den Mangel, daß durch zwei separate Schweißstellen der Behälter bedenklich geschwächt werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine automatische Sicherungsvorrichtung gegen überfüllung eines Flüssiggasbehälters der eingangs genannten Art so auszubilden, daß sie relativ einfach konstruiert und wirtschaftlich herstellbar ist, ohne erhöhte Zahl von Schweißstellen eingebaut werden kann und den Behälter vor überfüllung und überdruck schützt.
Die erfindungsgemäße Lösung der gestellten Aufgabe ist kurz gefaßt im Patentanspruch 1 angegeben.
030049/0949
TER meer · möller . Steinmeister N.issan Motor / Katakura Chikkarin
Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgedankens sind in Unteransprüchen gekennzeichnet.
Ein wesentliches Merkmal der erfindungsgemäßen Sicherungsvorrichtung besteht darin, daß sämtliche zu ihr gehörenden Sicherungselemente, nämlich die Uberfüllungs-Sicherung und die beiden Sicherheitsventile, an dem einzigen Kanal in dem durch die Behälterwand geführten Anschlußrohr konzentriert sind, welches auch zum Befüllen des Behälters verwendet wird.
Somit genügt eine einzige Schweißstelle in der Behälterwand/ um sämtliche Sicherungs- und Einfüllelemente mit dem Behälter zu verbinden. Jede übermäßige Schwächung des Behälters wird vermieden. Er kann daher relativ hohen Drücken ausgesetzt werden. Spannungskonzentrationen treten nicht auf.
Außerdem hat die erfindungsgemäße Sicherungsvorrichtung den Vorteil, daß sie ohne weiteres auch für den Einbau in Hochdruckbehälter geeignet ist.
Nachstehend werden einige die Merkmale der Erfindung aufweisende Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf eine Zeichnung, die auch den Stand der Technik enthält, näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Teilschnitt durch einen Flüssiggasbehälter mit Sicherungsvorrichtung gegen überfüllung und separat eingeschweißtem Sicherheitsven
til;
Fig. 2 einen Schnitt durch eine andere bekannte Sicherungsvorrichtung gegen überfüllung, die zusammen mit einem
Sicherheitsventil am Behälter-Füllkanal angeordnet ist;
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TER meer ■ möller · Steinmeister Nissan Motor / Katäkura Chikkarin
Fig. 3 eine Schnittansicht durch eine erfindungsgemäße Sicherungsvorrichtung gegen überfüllung mit Flüssiggas, die mit zwei Sicherheitsventilen ausgerüstet ist; und
Fig. 4 einen vergrößerten Schnitt durch ein
abgewandeltes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel einer Sicherungsvorrichtung gegen Überfüllung mit
Flüssiggas.
Bei der in Fig. 1 geschnitten dargestellten bekannten Sicherungsvorrichtung gegen Überfüllung mit Flüssiggas ist durch eine Wand 2 eines Hochdruckbehälter ein mit Innengewinde versehenes Anschlußrohr 1 hindurchgeführt und festgeschweißt. Von außen her ist ein Füllansatz 3, und von der Behälterinnenseite her ein Sicherungsventil 4 gegen Überfüllung in das Anschlußrohr 1 geschraubt. In einem Füllkanal 5 des Rohres befindet sich ein Schwimmerventil 43 mit einem Ventilkörper 421, der in Abhängigkeit von der Position eines Schwimmkörpers 411 nach oben oder unten bewegt wird, um eine Ventilbohrung 424 zu schließen oder zu öffnen. Beim Einfüllen von Flüssiggas durch eine äußere Gaseinfüllöffnung 31 verschiebt sich das Schwimmerventil element 43 leicht nach oben, öffnet eine Auslaßöffnung 431 und läßt das Flüssiggas in den Behälter.
Nachstehend wird das Schwimmerventil 43 näher erläutert.
Beim Befüllen des Druckbehälters hält der Schwimmkörper 411 den Ventilkörper 421 in der gehobenen Position, wie in Fig. 1 dargestellt. Während das unter einem Druck stehende Flüssiggas durch den Füllkanal 5 nach oben strömt, wirkt sein Druck auf die freiliegende untere Oberfläche des Schwimmerventilelementes 43* Solange der Ventilkörper 421 offen ist, kann das Gas hindurchströmen. Das Schwimm merventilelement 43 enthält jedoch eine den Gasstrom be-
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TER MEER - MÜLLER . STEINMEISTER N±SSan M°tOr ' Katakura Chikkarin
grenzende enge Bohrung 432, welche auf der Oberseite des Schwimmerventilelementes 43 einen geringeren Druck aufbaut als auf der Unterseite. Obwohl die Fläche der Oberseite des Elementes 43 größer als die Fläche der Unterseite ist, siehe Fig. 1, führt eine ausreichende Gasdruck-Differenz an der engen Bohrung 432 zu einer größeren Krafteinwirkung auf die Unterseite, das Schwimmerventilelement 43 wird folglich nach oben gedrückt, wie dies in Fig. 3 auf der rechten Seite dargestellt ist. Wenn der Ventilkörper 421 wie dargestellt offen ist, bleibt diese das Element 4 3 in seiner oberen Position haltende Druckdifferenz bestehen, der Behälter wird durch die Auslaßöffnung 431 befüllt.
Wenn mit steigendem Flüssiggasspiegel 50 der Schwimmkörper 411 mit steigt, kann eine Feder 423 den Ventilkörper 421 nach oben drücken und die Ventilbohrung 424 schließen. In diesem Augenblick wird die zuvor erläuterte Druckdifferenz an der engen Bohrung 432 gleich Null, und der gleiche Druck der größeren Oberseite des Ventilelementes 43 verschiebt dieses nach unten, die Auslaßöffnung 4 31 wird verschlossen. Eine zusätzliche öffnung 434 in dem Ventilgehäuse 41 dient als Druckablaß aus einem Ringspalt 435, das Ventilelement 43 kann weich die Auslaßöffnung 431 schließen.
Die zuvor beschriebene bekannte Sicherungsvorrichtung verhindert lediglich eine überfüllung des Behälters. Zur Verhinderung einer Überdruck-Entwicklung in dem Behälter nach der Befüllung, die zur Explosion führen könnte, ist außerdem ein separates Entlastungsrohr 361 mit einem Sicherheitsventil 36 in die Behälterwand eingeschweißt. Das obere Ende des Entlastungsrohres 361 muß den Flüssiggasspiegel 50 in dem Behälter überragen, um den Gasüberdruck ableiten zu können. Die bekannte Sicherungsvorrichtung in Fig. 1 erfordert zwei separate Schweißstellen in der Behälterwand; dies ist vom Standpunkt der Behälterflüssigkeit gesehen ungünstig.
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TER meer - möller · Steinmeister Nisean Motor / Kataküra Chikkarin
Zur Vermeidung dieses Nachteils ist bei einer anderen, in Fig. 2 dargestellten bekannten Sicherungsvorrichtung das Entlastungsrohr 361 mit dem an seinem unteren Ende angeordneten Sicherheitsventil 36 innerhalb des Füllkanals 5 angeordnet. Diese bekannte Lösung mit doppeltem Füllkanal kann nur kompliziert und umständlich hergestellt sowie mit erhöhten Kosten montiert werden.
Nachstehend wird in Verbindung mit Fig. 3 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Sicherungsvorrichtung gegen Überfüllung mit Flüssiggas erläutert» In das in die Behälterwand 2 eingeschweißte Anschlußrohr 1 ist von außen ein Füllansatz 3 und von der BehälterInnenseite ein Ventilabschnitt 4 eingeschraubt. Der Füllansatz 3 enthält eine Gaseinfüllöffnung 31, ein Absperrventil 32 und ein Sicherheitsventil 36. Mittels einer an die Einfüllöffnung 31 ansetzbaren Einfüllvorrichtung (nicht dargestellt) kann Flüssiggas in den Behälter eingefüllt werden. Eine Ventilplatte 33 des Absperrventils 32 kann von der Unterseite her über eine Ventilspindel 34 mit Handrad 35 je nach Drehrichtung aufwärts oder abwärts bewegt werden, um den Füllkanal 5 zu öffnen bzw. zu schließen. Das der Gaseinfüllöffnung 31 gegenüberliegende Sicherheitsventil 36 öffnet automatisch, falls der Gasdruck im Füllkanal 5 übermäßig ansteigt, beispielsweise auf 20 bis 24 kg/cm2. Dieser Überdruckwert kann durch Justieren einer Feder 37 eingestellt werden, welche ein Ventilelement 38 ständig in Schließlage gegen einen Ventilsitz 39 drückt.
Zu dem oberen Ventilabschnitt 4 gehört ein Ventilgehäuse 4t, ein Ventilkörperabschnitt 42, ein Schwimmerventil 43 und noch ein Sicherheitsventil 44. Nachstehend wird dieses Sicherheitsventil 44 als erstes, und das zuvor erläuterte Sicherheitsventil 36 als zweites Sicherheitsventil bezeichnet.
Ein mit einem Schwimmkörper 411 über eine Stange 412 ver-
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bundener Schwimmerhebel 413 ist gegenüber einem Ventilgehäusedeckel 414 drehbar gelagert. Ein mit einem Ventilschaft 422 verbundener Ventilkörper 421 wird gemäß Fig. 3 durch eine Feder 423 nach oben vorgespannt und schließt eine Ventilbohrung 424, sobald der Schwimmkörper 411 aufschwimmt, weil das Flüssiggas im Behälter einen vorgegebenen Pegel erreicht hat. Das Schwimmerventilelement 4 3 kann sich in dem Ventilgehäuse frei nach oben oder unten bewegen, wenn es keinem Druck ausgesetzt ist. Bei angehobenem Ventilelement 4 3 ist die Auslaßöffnung 431 offen und bei abgelenktem Element geschlossen. Im übrigen sind das Schwimmerventil 43 und der Ventilkörper 421 identisch mit der zuvor in Verbindung mit Fig. 1 beschriebenen bekannten Vorrichtung.
Das erste Sicherheitsventil 44 befindet sich unter dem Schwimmerventil 43 und über einem vorgegebenen Flüssiggas-Maximalpegel, steht also stets mit dem Gasraum in Verbindung. Steigt der Gasdruck in dem Behälter übermäßig an, dann hebt sich ein Ventilelement 441 gegen die Kraft einer Feder 443 von einem Ventilsitz 442, und das Gas kann in den Füllkanal 5 abfließen. Falls der Gasdruck auch im Füllkanal 5 einen vorgegebenen Wert übersteigt, spricht das zweite Sicherheitsventil 36 an und läßt das Gas in die Atmosphäre oder einen geeigneten Sammelbehälter ab..
Beide Sicherheitsventile sind im Prinzip ähnlich. Bei auftretendem überdruck überwindet das Ventilelement 38 die Kraft einer Feder 37, damit das Gas am Ventilsitz 39 ausströmen kann.
Zum Befüllen des Behälters in Fig. 3 wird ein Füllstutzen an die Einfüllöffnung 31 angeschlossen und dann das Absperrventil 32 durch Verdrehen seines Handrades 35 entgegen dem Uhrzeigersinne geöffnet. Da der Fülldruck des Flüssiggases niedriger als die Ansprechdrücke der beiden Sicherheitsventile 44 und 36 ist, bleiben beide Sicherheitsventile geschlossen. Zu Beginn der Befüllung ist der
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Flüssiggasspiegel 50 niedrig, der Schwimmkörper hängt unten und drückt den Ventilkörper 421 nach unten, die Ventilbohrung 424 ist gemäß Fig. 3 offen. Das durchströmende Gas baut, wie bereits in Verbindung mit Fig. 1 beschrieben, an der Bohrung 4 35 eine Druckdifferenz auf, und daraus resultiert eine größere Krafteinwirkung auf die untere Ventilkörper-Oberfläche. Folglich wird der Ventilkörper 43 nach oben gedrückt, wie dies rechts in Fig. 3 dargestellt ist. Die Auslaßöffnung 431 ist geöffnet.
Sobald der Flüssiggasspiegel 50 einen vorgegebenen Wert erreicht hat, hebt der Schwimmkörper den Ventilkörper 421 und verschließt die Bohrung 424. Die vorher bestehende Druckdifferenz an der Bohrung 432 verschwindet, und damit zwingt der auf die größere Oberseite des Ventilelementes 43 wirkende Gleichdruck dieses Element nach unten, die Auslaßöffnung 431 wird geschlossen.
Wenn ein unzulässiger überdruck in dem Behälter auftritt, sprechen die beiden Sicherheitsventile 44 und 36 an, um den Überdruck abzubauen. Die Funktion und das Zusammenwirken der beiden Sicherheitsventile 44 und 36 ist bereits vorstehend erläutert worden.
Bei dem in Fig. 4 geschnitten dargestellten abgewandelten Ausf.ührungsbeispiel der Erfindung ist eine Membran 436 mit ihrem äußeren Rand zwischen dem Ventilgehäuse 41 und einem Gehäusedeckel 414 festgeklemmt und mit ihrem inneren Rand auf der ebenen Oberfläche des Schwimmerventilelementes 43 befestigt. Die so angeordnete Membran 436 verhindert ein Durchsickern von Flüssigdruckgas aus dem Füllkanal 5 zwischen der äußeren Gleitfläche des Elementes 43 sowie der inneren Gleitfläche des Ventilgehäuses 41 zur Fuge zwischen dem Ventilschaft 422 und der Innengleitfläehe des Deckels 414. Die Form der Membran 436 erzeugt eine nach oben gerichtete Kraft auf das Schwimmerventilelement 43 und reduziert dessen öffnungsdruck. Zur Verraei-
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dung von Leckverlusten kann ferner eine Gummidichtung um eine Außenoberflache 43a des Ventilelementes 43, auf der ebenen Oberseite 436 des Ventilelementes 43 oder auf einem ebenen Abschnitt 43C des Ventilgehäuses 41 angeordnet sein. 5
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Claims (5)

  1. TER MEER - MÜLLER - STEINMEISTER
    Beim Europiltchen Patentamt zugelaisene Vertreter Prof. Repreientatlvet befor· tht European Patent Office - Mandatalrae agrMe pres !'Office europeen dee brevets
    Dipl.-Chem. Dr. N. ter Meer Dipl.-Ing. F. E. Müller Triftstrasse 4, D-8000 MÖNCHEN 22
    Dipl.-Ing. H. Steinmeister Siekerwall 7, D-4800 BIELEFELD 1
    WG0101/142(3)/YM
    St/Gt/ri
    NISSAN MOTOR CO., LTD.
    No. 2, Takara-cho, Kanagawa-ku,
    Yokohama-shi, Kanagawa-ken, Japan
    KATAKURA CHIKKARIN CO., LTD. No1 2-3, Otemachi 1-chome, Chiyoda-ku, TOKYO, Japan
    Sicherungsvorrichtung gegen Überfüllung eines
    Flüssiggasbehälters
    PRIORITÄT: 31. Mai 1979, Japan, No. 54-72417
    PATENTANSPRÜCHE
    Automatische Sicherungsvorrichtung gegen überfüllung eines Flüssiggasbehälters, mit einem durch die Behälterwand geführten Füllkanal·, der eine außerhalb des Behälters angeordnete Gaseinfüllöffnung mit einer Auslaßöffnung im Inneren des Behälters verbindet und ferner mit einer zum Behälterinneren führenden Ventilbohrung in einem Ventilgehäuse in Verbindung steht, und mit einem Schwimmerventil mit einem
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    ORIGINAL INSPECTED
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    Ventilkörper, der in Abhängigkeit von der Position eines von der Flüssiggasoberfläche in dem Behälter getragenen Schwimmkörpers eine Ventilbohrung öffnet oder schließt, gekennzeichnet durch
    - ein Schwimmerventilelement (43) mit einer engen Bohrung (432), welches die Auslaßöffnung (431) in Abhängigkeit von einem beim Hindurchströmen von Flüssiggas durch die enge Bohrung und die Auslaßöffnung und eier Flächendifferenz entstehenden Differenzdruck öffnet oder schließt, - einem ersten Sicherheitsventil (44) zum Ablassen von Überdruck aus dem geschlossenen Behälter (2) in den Füllkanal (5), und
    - einem zweiten Sicherheitsventil (36) zum Ablassen von Überdruck aus dem Füllkanal in die Behälterumgebung.
  2. 2. Sicherungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem oberen Bereich des Ventilgehäuses (41) eine öffnung (434) zum Ablassen eines in einem zwischen dem äußeren Umfang des Schwimmerventils
    (43) und dem inneren Umfang des Ventilgehäuses gebildeten ringförmigen Raum vorhandenen Druckes angeordnet ist.
  3. 3. Sicherungsvorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Membran (436) als Sperrelement zwischen dem Schwimmerventil und dem Innenumfang des Ventilgehäuses für das in dem Füllkanal (5) befindliche Gas.
  4. 4. Sicherungsvorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch ein außerhalb des geschlossenen Behälters (2) angeordnetes Absperrventil (33) zum öffnen und Schließen der Gaseinfüllöffnung (31).
  5. 5. Sicherungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilgehäuse durch ein in die Wandung (2) des geschlossenen Behälters geschweißtes Anschlußrohr (1), ein von der Behälterinnenseite in das Anschlußrohr geschraubtes erstes Ventilgehäuse (41) zur Auf-
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    nähme eines Ventilkörpers (42) , des Schwiinmerventils (43) mit Schwimmkörper (411), des ersten Sicherheitsventils (44), der Äuslaßöffnung (431) und der Ventilbohrung (424), und durch ein von der Behälter-Außenseite in das Anschlußrohr geschraubtes zweites Ventilgehäuse (32) zur Aufnahme des zweiten Sicherheitsventils (36) sowie der Gaseinfüllöffnung (31) gebildet wird.
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