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Flüssiggas-Tankstelle
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Die Erfindung betrifft eine Flüssiggas-Tankstelle, insbesondere Autogastankstelle
mit einem Flüssiggasbehälter und einer Flüssiggasentnahmestelle, beispielsweise
in Form einer Zapfsäule, die mit dem Flüssiggasbehälter über eine Leitung verbunden
ist, in der zwischen Flüssiggasbehälter und Zapfventil eine Zapfpumpe angeordnet
ist.
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Iei bekannten Flüssiggas-Betankungssystemen wurden die Zapfpumpe
und ihr Motor, sowie die meisten Ventile immer in unmittelbarer Nachbarschaft zum
Flüssiggasbehälter selbst angeordnet. Sie waren hier in einem Domschacht entweder
im Inneren des Flüssiggasbehälters selbst, in einem kleineren Domschacht
auf
diesem oder in einem größeren Domschacht an einem Ende des Flüssiggasbehälters angeordnet.
Die Entnahme des Flüssiggas es aus dem Flüssiggasbehälter erfolgte dabei über ein
Tauchrohr oder eine Öffnung am Boden des Flüssiggasbehälters.
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Reparatur- und Austauscharbeiten waren im Domschacht durchzuführen.
Dieser wies wegen der Fülle der in ihm untergebrachten Teile eine Tiefe von 30 cm
und mehr auf. Häufig war der Domschacht übermannshoch. Es war deshalb notwendig,
eine Belüftung des Domschachtes vorzusehen, was einen zusätzlichen Aufwand darstellt.
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Auch war die Zugänglichkeit der Teile für Wartungs-, Reparatur- und
Austauscharbeiten unbefriedigend.
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Insbesondere war es bei bekannten Flüssiggas-Tankstellen notwendig,
gewisse Maximalabstände zwischen Zapfsäule und Flüssiggasbehälter nicht zu überschreiten,
da es sonst in der Vorlaufleitung von der Zapfpumpe im Domschacht zur Zapfsäule
zu einem Übergang des Flüssiggases in die Gasphase kam. Ein blasenfreies Zapfen
war dann nicht mehr gewährleistet. Um ein solches Gaspolster aus der Druckleitung
hinter der Zapfpumpe und gegebenenfalls auch ein Gaspolster aus der Saugleitung
vor der Zapfpumpe abführen zu können, wurden bisher vor und hinter der Zapfpumpe
Entlüftungsventile montiert. Diese Entlüftungsventile mußten bei Vorliegen von Gaspc,lstern
geöffnet und bei laufender Zapfpumpe solange geöffnet gehalten werden, bis Flüssiggas
austrat. Dies war das Anzeichen für die Beendigung des notwendigen Entlüftungsvorganges.
Die Entlüftungsventile konnten wieder geschlossen und Flüssiggas gezapft werden.
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Dieser Vorgang ist jedoch extrem arbeitsaufwendig, führt zu Gasverlusten
und mußte überdies häufig wiederholt werden, wenn zwischen den Entnahmevorgängen
einige
Zeit verstrich und sich bereits ein neues Gaspolster ausgebildet
hatte. Die Gefahr zur Ausbildung eines Gaspolsters wurde dabei um so größer, je
länger die Vorlaufleitung vom Flüssiggasbehälter zur Zapfsäule war: Die zwischen
dem Zapfventil der Zapfsäule und der Zapfpumpe verbliebene Flüssiggasmenge neigt
um so eher zur Bildung von Gaspolstern, je größer die unterschiedlichen Sonneneinstrahlungen,
Erdtemperaturen etc. ausgesetzte Leitungslänge ist. Die Vermeidung der durch den
Übergang in die Gasphase ausgelösten Verluste und der von Hand durchzuführenden
Entlüftungsvorgänge zwang daher dazu, Flüssiggasbehälter und Zapfsäule möglichst
dicht beieinander anzuordnen. Dies ist aber häufig vom vorhandenen Platzangebot,
sicherheitstechnisch und organisatorisch ungünstig.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die bekannte Konstruktion der Flüssiggas-Tankstelle
so auszugestalten, daß bei gleichzeitiger Erleichterung von Montage und allfälligerReparatur
der Abstand zwischen Flüssiggasbehälter und Zapfsäule beliebig groß gewählt werden
kann und dennoch ohne zusätzliche Arbeitsgänge eine blasenfreie Betankung mit Flüssiggas
gewährleistet ist. Diese Aufgabe wird bei einer Flüssiggas-Tankstelle der eingangs
genannten Art durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Erfindung gelöst. Zweckmäßige
Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Eine entscheidende Neuerung besteht dabei darin, daß die Zapfpumpe
nunmehr vom Flüssiggasbehälter fort in die Zapfsäule verlegt ist. Mit der Zapfpumpe
werden zweckmäßig auch die zugehörigen Aggregate, wie das sich bei jedem Betankungsvorgang
selbsttätig schließende und öffnende Magnetventil und das der Zapfpumpe druckseitig
nachgeschaltete Überstromventil zur Rückführung nicht entnommenen Flüssiggas es
in die Saugleitung in der Zapfsäule angeordnet. Sämtliche Aggregate liegen damit
über
Erdgleiche, was bei Flüssiggasanlagen sicherheitstechnisch bedeutungsvoll ist. Die
komplette Zapfsäule kann so werkseitig vormontiert und nur mit geringem Montageaufwand
aufgestellt werden. Eine umständliche Domschacht-Montage entfällt. Die Anordnung
und die Zugänglichkeit der Aggregate für Reparatur oder Austausch ist erheblich
vereinfacht. Fehler können rasch behoben werden, da sich alle Aggregate über Erdgleiche
in der Zapfsäule befinden. Der Domschacht nimmt nur noch wenige Teile mit einer
Domschachttiefe von weniger als 30 cm auf, so daß die Belüftung nach den Sicherheitsvorschriften
nicht notwendig ist, was die Anlage weiter vereinfacht und verbilligt.
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Ermöglicht wird dies erst durch die Verwendung eines besonderen Entlüftungsventils,das
an die Druck leitung hinter der Zapfpumpe angeschlossen und so ausgebildet ist,
daß es sich bei einlaufender Gasphase selbsttätig öffnet, bei einlaufendem Flüssiggas
selbsttätig schließt. Der Grundgedanke dieser Konstruktfon besteht in der Vornahme
einer automatischen Entlüftung.
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Damit wird die Ausbildung von Gaspolstern ohne zusätzlichen Bedienungsaufwand
beherrscht. Denn selbstverständlich ist es auch bei dieser Konstruktion nicht möglich,
bei einer Erhöhung der Leitungslänge zwischen Flüssiggasbehälter und Zapfsäule die
Ausbildung von Gaspolstern zu vermeiden. Die Ausbildung von Gaspolstern wird aber
hier ausdrücklich zugelassen, weil sie durch- das besonders konstruierte Entlüftungsventil
beherrscht werden kann.
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Durch das Entlüftungsventil wird selbsttägig nach Anlauf der Zapfpumpe
jedes hinter dieser oder in der Vorlaufleitung, die jetzt zugleich Saugleitung ist,
abgebaut und danach wirkungsvoll und blasenfrei Flüssiggas angesaugt und abgegeben.
Dies ist unabhängig von der Länge der Leitung zwischen Flüssiggasbehälter und Zapfsäule.
Diese kann bis zu 50 m betragen. Dadurch ist bezüglich der Anordnung von Flüssiggasbehälter
und Zapfsäule eine erheb-
lich höhere Freizügigkeit erzielt. Bei
einer geforderten Umstellung von einer oberirdischen Flüssiggaslagerung auf unterirdische
Lagerung muß nach der Einlagerung des unterirdischen Behälters lediglich für die
Neuverlegung der Leitungen zwischen Flüssiggasbehälter und Zapfsäule gesorgt werden.
Die Zapfsäule, die Zapfpumpe und die übrigen Armaturen können aber unverändert beibehalten
werden. Der Montageaufwand ist damit erheblich vermindert.
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Die Erfindung erreicht ihre günstigste Ausgestaltung dann, wenn Flüssiggasbehälter
und Zapfsäule durch eine Vorlaufleitung und eine Rücklaufleitung verbunden sind,
in die man durch das Spezial-Entlüftungsventil abgeführte Gasphase einspeisen läßt.
Die Rücklaufleitung mündet dabei auf bekannte Weise im Flüssiggasbehälter und steht
damit unter dessen Druck. Bei in den langen Verbindungsleitungen auftretender Gasphase
ist damit der Druck in der Vorlauf leitung (Saugleitung der Zapfpumpe) und der Rücklaufleitung
bei laufender Zapfpumpe nahezu gleich. Nach Inbetriebnahme der Zapfsäule in der
Saugleitung vorgefundene Gasphase wird also durch die Zapfpumpe mit nur geringem
Differenzdruck zurück zum Flüssiggasbehälter gefördert. Entsteht im Ansaugsystem
Gasphase und gelangt diese bis zum Spezial-Entlüftungsventil und über dieses in
die Rücklaufleitung, so ist damit eine Verbindung zwischen Gasphase im Ansaugsystem
und Gasphase im Flüssiggasbehälter hergestellt.
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Zu Druckanstiegen im Flüssiggasbehälter kommt es nicht.
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Grundsätzlich wird also nach Inbetriebnahme der Anlage vorgefundene
Gasphase ohne Gasverluste und Gasaustritt in den Flüssiggasbehälter zurückgeführt.
Andererseits schließt sich das Spezial-Entlüftungsventil sofort selbsttätig, wenn
Flüssiggas angesaugt wird. Die gleiche Wirkung des Spezial-Entlüftungsventils tritt
ein, wenn die Flüssiggasförderung durch Einlaufen eines größeren
Gaspolsters
abreißt und unterbrochen wird. Gelegentlich einlaufende kleine Gasblasen werden
aber nicht durch das Spezial-Entlüftungsventil, sondern durch einen üblichen Gasabscheider
in der Zapfsäule ausgesondert und ebenfalls über die Rücklaufleitung in den Flüssiggasbehälter
rückgeführt.
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An die Rücklaufleitung wird also zweckmäßig außer dem Spezial-Entlüftungsventil
auch die Gasabgabeleitung des Gasabscheiders angeschlossen. Die Rücklaufleitung
dient überdies als Steuerleitung für ein dem Zapfventil vorgeschaltetes Differentialventil,
das beispielsweise auf einen Differenzdruck von 1 bar eingestellt ist. Damit wird
erreicht, daß unabhängig von dem sich unter Wirkung der Außentemperatur im Flüssiggasbehälter
einstellenden Behälterdruck grundsätzlich das von der Zapfpumpe geförderte Flüssiggas
gegen einen Öffnungsdruck von 1 bar schließen muß und dadurch geringfügig vorgespannt
wird.
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Das Spezial-Entlüftungsventil wird zweckmäßig als Schwimmerventil
angeordnet. Sein Ventilkörper muß ein kleineres spezifisches Gewicht als das Flüssiggas
aufweisen.
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Eine besonders einfache und billige Konstruktion ergibt sich dann,
wenn der Ventilkörper eine PVC-Kugel ist, die mit einem konischen Ventilsitz zusammenwirkt.
Um eine optimale Funktion zu gewährleisten, muß bei einer derartigen Konstruktion
das Schwimmerventil vertikal angeordnet werden. Die Wirkkräfte des Auftriebs auf
den Ventilkörper fallen dann mit der Schließrichtung (Bewegung des Ventilkörpers
in Richtung auf seinen Ventilsitz) zusammen.
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Auch ist es zweckmäßig, das Schwimmerventil möglichst nahe am Druckanschluß
der Zapfsäule zu montieren.
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Damit wird verhindert, daß größere Gasmengen einerein-
laufenden
Gasphase zum Gasabscheider gelangen, der nur für die Ausscheidung kleinerer Gasblasen
ausgelegt ist.
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Durch das auf die beschriebene Weise angeordnete und ausgebildete
Spezial-Entlüftungsventil wird bei vom Flüssiggasbehälter weg in die Zapfsäule verlegter
Zapfpumpe selbst bei großem Abstand zwischen Zapfsäule und Flüssiggasbehälter mit
der zwangsläufigen Folge der Gasphasenbildung bei längerem Stillstand der Zapfpumpe
und höheren Außentemperaturen ein funktionsgerechtes Tankverhalten dadurch erreicht,
daß nach dem Einschalten zunächst selbsttätig angesaugte Gasphase über das Spezial-Entlüftungsventil
in den Flüssiggasbehälter zurückgeführt und danach störungsfrei der eigentliche
Flüssiggas-Betankungsvorgang durchgeführt wird.
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Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der
folgenden Beschreibung der Figuren, auf deren Einzelheiten wegen der Offenbarung
von im folgenden nicht näher beschriebenen Merkmalen der Erfindung ausdrücklich
verwiesen wird. Es zeigen: Fig. 1 eine Flüssiggas-Tankstelle mit oberirdischem Flüssiggasbehälter,
Fig. 2 eine Flüssiggas-Tankstelle mit unterirdischem Flüssiggasbehälter, und Fig.
3 eine Schnittansicht durch das als Schwimmerventil ausgebildete Spezial-Entlüftungsventil.
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Fig. 1 zeigt einen oberirdisch angeordneten Flüssiggasbehälter 10.
Das in dem Flüssiggasbehälter 10 befindliche Flüssiggas befindet sich in einem im
wesentlichen durch die Außentemperatur und den dadurch bestimm-
ten
Dampfdruck regulierten Gleichgewicht mit der über dem Flüssiggas stehenden Gasphase
(Behälterdruck).
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Das Flüssiggas wird demFlüssiggasbehälter 10 über-ein Tauchrohr 12
entnommen. Auf dem Kopf des Flüssiggasbehälters 10 befinden sich unter einer-flachen
Domkuppel 14 die durch Symbole angedeuteten üblichen Armaturen. An das Tauchrohr
12 ist dabei über ein Eckventil, ein Sicherheitsventil, ein Rückschlagventil 16
und ein weiteres Sicherheitsventil 18 eine Vorlaufleitung 20 angeschlossen. Das
Eckventil ist mit einen Handrad versehen, mit dem die Flüssiggaszufuhr aus dem Behälter
abgesperrt werden kann, falls am Leitungssystem,an der Zapfsäule, der Zapfpumpe
usw. eine Störung auftritt, also eine Reparatur oder ein Teileaustausch vorgenommen
werden muß. Durch die Domkuppel 14 ist auch eine Rücklaufleitung 22 geführt, die
ebenfalls über ein Sicherheitsventil und ein Eckventil in die Gasphase im Inneren
des Flüssiggasbehälters 10 über dem Flüssiggasspiegel mündet. Die Rücklaufleitung
22 steht damit unter Behälterdruck.
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Die verschiedenen Sicherheitsventile 18 haben die Aufgabe, einen
unzulässig hohen Druckanstieg in vollabgesperrten Volumen oder Leitungsabschnitten
sicherzustellen. Es handelt sich um auf einen voreingestellten Druckschwellwert
(beispielsweise 24 bar) eingestellte Ventile, die bei einem Überschreiten dieses
Drucks öffnen und solange Gas aus dem Leitungsabschnitt, in dem sie eingeschaltet
sind, abblasen, bis der Druck auf den Wert des Schließdruckes des Sicherheitsventils
abgefallen ist. Ein Überdruckaufbau ist damit zuverlässig abgeschaltet.
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In einem bei der vorliegenden Konstruktion frei wählbaren Abstand
D vom Flüssiggasbehälter 10 ist die Zapfsäule 24 angeordnet. Die Zapfsäule 24 ist
mit dem
Flüssiggasbehälter 10 über die Vorlaufleitung 20 und die
Rücklaufleitung 22 verbunden. An der Stelle der Einführung dieser Leitungen in die
Zapfsäule 24 sind jeweils Rohrbruchsicherungen 26 vorgesehen. Bei diesen handelt
es sich um bei Leitungsbrüchen und entsprechendem Ausfließen zu hoher Durchflußmengen
selbsttätig schließende Ventile, die sofort ein weiteres Ausströmen des Gases verhindern.
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Die Vorlaufleitung 20 ist weiter über einen Muffenkugelhahn 28, einen
Fejnsieb-Schmutzfänger 30, ein Sicherheitsventil 18 und ein Magnetventil 32 mit
der Saugseite der Zapfpumpe 34 verbunden, die hier in die Zapfsäule 24 integriert
ist. Das Magnetventil schließt sich selbsttätig, wenn die Zapfpumpe ausgeschaltet
oder die Stromzufuhr unterbrochen wird. Andererseits öffnet sich das Ventil selbsttätig,
sobald nach dem Einschalten die Zapfpumpe 34 anläuft.
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Druckseitig ist an die Zapfpumpe 34 ein Differential-Überströmventil
36, über das zu viel gefördertes Flüssiggas vor dem Magnetventil 32 wieder in die
Saugleitung der Zapfpumpe 34 eingespeist wird. In die Druckleitung ist weiter ein
Muffenkugelhahn 28 eingeschaltet, hinter dem die Druckleitung in einen Gasabscheider
38 mündet. In diesen tritt das Flüssiggas von unten her zentrisch ein. Ein sich
trichterförmig erweiterndes Steigrohr vermindert die Strömungsgeschwindigkeit soweit,
daß kleine Gas teilchen als Gasblasen nach oben abgeschieden werden, von wo sie
über die Rücklaufleitung 22 in den Flüssiggasbehälter 10 zurückgeführt werden können.
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Das Flüssiggas wird vom Gasabscheider 38 über ein Rückschlagventil
40 und ein Zählwerk 42 mit Preisrechner, sowie ein Differentialventil 44, ein weiteres
Sicherheitsventil und eine weitere Rohrbruchsicherung 26 über Zapfschlauch 46 dem
Zapfventil 48 zugeführt. Das
Flüssiggas im Zapfschlauch 46 kann
sich durch das zwischen Rohrbruchsicherung 26 und Differentialventil 44 angeschlossene
Sicherheitsventil entspannen, wenn durch längere Nichtbenutzung und Temperaturanstieg
der Druck über 24 bar ansteigt. Das Differentialventil 44 führt über eine Steuerleitung
50 den Druck in der Rücklaufleitung 22 und damit den Behälterdruck des Flüssiggasbehälters
10 ab. Das Differentialventil 44 ist dabei so eingestellt, daß das Flüssiggas immer
gegen einen Öffnungsdruck von 1 bar fließen muß. Dadurch wird das Flüssiggas vorgespannt
und ein präzises Meßergebnis am Zählwerk 42 erzielt. Das Zapfventil 48 ist mit einer
Spezialüberwurfmutter versehen, die mit dem Füllventil des Kraftfahrzeugtankes fest
verbunden wird, wenn eine Betankung erfolgt.
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Von entscheidender Bedeutung ist nun, daß zwischen die Druckleitung
der Zapfpumpe 34 und die vom Gasabscheider 38 ausgehende Rücklaufleitung 22 zum
Flüssiggasbehälter 10 ein als Spezial-Entlüftungsventil dienendes Schwimmerventil
52 eingesetzt ist. Dieses Schwimmerventil 52 öffnet selbsttätig, wenn die Zapfpumpe
34 Gasphase fördert und schließt selbsttätig, wenn die Zapfpumpe 34 Flüssiggas fördert.
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Fig. 3 zeigt die Konstruktion des Schwimmerventits 52 im einzelnen.
Ein Ventilblock 54 aus Metall weist von oben und unten in ihn eingreifende und miteinander
fluchtende Gewindebohrungen 56 bzw. 58 auf. Die Gewindebohrung 58 geht oben in einen
konischen Ventilsitz 60 über, der mit der Gewindebohrung 56 über eine relativ enge
Öffnung verbunden ist. Dem Ventilsitz 60 ist ein Ventilkörper 62 in Form einer PVC-Kugel
zugeordnet.
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Jedenfalls muß das Material der Kugel ein spezifisches Gewicht aufweisen,
das geringer ist als dasjenige ds Flüssiggases. Der Ventilkörper 62 kann sich vor
dem
Ventilsitz 60 frei bewegen. Er wird jedoch am Verlassen der
Gewindebohrung 58 durch einen Hohlstutzen 64 gehindert, der mit Hilfe eines Außengewindes
in das Innengewinde der Gewindebohrung 58 eingeschraubt ist.
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Das Schwimmerventil 52 wird in unmittelbarer Nähe zum Druckstutzen
der Zapfpumpe 34 vertikal montiert. Besonders zweckmäßig ist es, das Schwimmerventil
52 überdies vertikal über dem Druckstutzen der Zapfpumpe 34 anzuordnen und die Flüssiggas-Druckleitung
quer abzweigen zu lassen. Die Zusammenhänge sind in der mit Symbolen arbeitenden
Fig. 1 nicht erkennbar, aber in ihrer Wirkung einleuchtend: Von der Pumpe geförderte
und aufgrund des geringen spezifischen Gewichtes nach oben drängende Gasphase tritt
unmittelbar in das Schwimmerventil 52 ein und gelangt durch den Hohlstutzen 64 und
unter Umströmen des Ventilkörpers 62 über die Gewindebohrung 56 in die Rücklaufleitung
22. Einlaufendes Flüssiggas schließt auf dem gleichen Wege augenblicklich durch
Aufschwimmen des Ventilkörpers 62 gegen den Ventilsitz 60 das Schwimmerventil 52
ab und tritt dann über die quer hierzu liegende Druckleitung in den Gasabscheider
38,ein.
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Fig. 2 zeigt eine mit der Ausführungsform nach Fig. 1 in allen wesentlichen
Einzelheiten übereinstimmende Ausführungsform. Der einzige Unterschied besteht darin,
daß hier der Flüssiggasbehälter 10 unterirdisch angeordnet und die Vorlaufleitung
20 und die Rücklaufleitung 22 zur Zapfsäule 24 durchweg unterirdisch verlegt sind.
Selbstverständlich ist auch die Domkuppel 14 hier durch einen niedrigen Domschacht
66 ersetzt.
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Durch die Verwendung des als Spezial-Entlüftungsventil ausgebildeten
Schwimmerventils 52 kann in jedem Fall der Abstand D zwischen Flüssiggasbehälter
10 und Zapfsäule 24 mit in diese integrierter Zapfpumpe 3f4
frei
und den jeweiligen organisatorischen bzw. Sicherheitsbedürfnissen und Platzverhältnissen
entsprechend gewählt werden.
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Flüssiggas-Tankstelle Bezugszeichenliste 10 Flüssigkeitsbehälter
12 Tauchrohr 14 Domkuppel 16 Rückschlagventil 18 Sicherheitsventil 20 Vorlaufleitung
>2 Rücklaufleitung >4 Zapfsäule 26 Rohrbruchsicherungen 28 Muffenkugelhahn
30 Feinsieb-Schmutzfänger 32 Magnetventil 34 Zapfpumpe 36 Differential-Überströmventil
38 Gasabscheider 40 Rückschlagventil 42 Zählwerk 44 Differentialventil 46 Zapfschlauch
48 Zapfventil 50 Steuerleitung 52 Schwimmerventil 54 Ventilblock 56 Gewindebohrung
58 Gewindebohrung 60 Ventilsitz 62 Ventilkörper 64 Hohlstutzen 66 Domschacht D Abstand
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