DE4138169C2 - Tank mit einer Sicherungseinrichtung für einen im Tank verschiebbaren Kolben - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Tank mit einem Tankmantel und einem in diesem verschiebbaren Kolben nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Derartige Tanks sind bekannt; sie sind auf einem Kraftfahr­ zeug befestigt und dienen zum Transport fließfähiger Medien von einem Erzeugungsort zu einem Entsorgungsort. Der Kolben wird hierbei pneumatisch bewegt, und durch die Erzeugung eines Überdrucks auf der Steuerseite des Kolbens läßt sich das fließfähige Medium aus der Entleerungsöffnung ausschie­ ben. In der Mehrzahl aller Fälle erfolgt auch der Rückzug des Kolbens pneumatisch, nämlich durch die Erzeugung eines Unter­ drucks auf der Steuerseite des Kolbens. Es sind jedoch auch mechanische Rückzugsvorrichtungen für den Kolben denkbar. Durch Erzeugung eines Unterdrucks auf der Ausschubseite des Kolbens läßt sich das fließfähige Medium über eine Ansaug­ öffnung ansaugen.

Als fließfähige Medien kommen Flüssigkeiten aller Art in Be­ tracht, auch solche, die kleinere oder größere Anteile von Feststoffen enthalten, aber auch viskose und pastöse Massen, die nur durch Einwirkung äußerer Kräfte verformbar sind. Bei­ spielhaft werden hier Schlämme, Filterrückstände etc. genannt.

Die Entleerung des Tanks erfolgt in der Weise, daß bei geöff­ netem Tankverschluß der pneumatisch mit Überdruck beauf­ schlagte Kolben in Richtung der Entleerungsöffnung verfahren wird und dabei das Transportgut aus der Entleerungsöffnung ausschiebt. Hierbei kann eine gefährliche Situation dadurch entstehen, daß der Kolben vorübergehend stecken bleibt, wofür verschiedene Ursachen in Frage kommen. Es kann sich dabei um Beulen im Tankmantel, einen defekten Kolben, Korrosions­ folgen, eingeklemmte Fremdkörper etc. handeln. Der auf den Kolben einwirkende Druck kann sich dabei bis auf einen Maximalwert erhöhen, bei dem ein Druckbegrenzer anspricht. Übliche Maximalwerte für den Druck liegen zwischen 0,5 und 1,5 bar. Wird bei dieser Druckerhöhung die Ursache für das Steckenbleiben des Kolbens überwunden, dann wird der Kolben unter Wirkung des pneumatischen Drucks in Richtung der Entleerungsöffnung beschleunigt, wobei man sich vor Augen halten muß, daß das unter Druck stehende Luftvolumen einen äußerst wirksamen Energiespeicher darstellt.

Bei einem Tankvolumen von 30 m³ und einem Kolbendurchmesser von 1800 mm kann der Kolben in Bruchteilen einer Sekunde eine Geschwindigkeit von 250 km pro Stunde erreichen, so daß seine Flugweite nach dem Austritt aus der Entleerungsöffnung mehrere 100 m betragen kann. Ein solcher Art herausgeschos­ sener Kolben stellt eine tödliche Gefahr dar, zumal ein Kol­ ben des vorstehend genannten Durchmessers ein Gewicht von merklich über 500 kg hat. Aus diesem Grunde wurden pneuma­ tisch betriebene Kolbensysteme bereits in einigen euro­ päischen Ländern verboten.

Man hat daher in der Vergangenheit am Tankende, d. h. im Be­ reich der Entleerungsöffnung, eine Sicherungseinrichtung vor­ gesehen, die aus widerstandsfähigen metallischen Anschlag­ körpern besteht, die in entsprechenden Nuten des Tankmantels eingesetzt sind und in Verbindung mit plastisch verformbaren Bauelementen, sogenannten "Knautschzonen" einen Austritt des Kolbens aus der Entleerungsöffnung verhindern sollen. Ein Nachweis, daß eine solche Maßnahme bei allen denkbaren Be­ triebszuständen zuverlässig funktioniert, konnte bis heute nicht geführt werden.

Bei einer bekannten Lösung der vorstehend beschriebenen Art sind in einem Dichtungsflansch für den Tankverschlußdeckel in tangentialer Richtung verlaufende Nuten eingefräst, in die Paßfedern mit in radialer Richtung konstantem Querschnitt eingesetzt sind, von denen jeweils ein Teilabschnitt in den freien Tankquerschnitt hineinragt, so daß die Paßfedern Anschlagkörper für den Kolben bzw. das Kolbenhemd bilden. Der besagte Dichtungsflansch bildet dabei die axiale Verlängerung des eigentlichen Tankmantels. Es hat sich jedoch gezeigt, daß der Kolben unter ungünstigen Umständen die Paßfedern, von denen mehrere in einer radialen Ebene auf den Umfang des Tankmantels verteilt angeordnet sind, durch den über der inneren Mantelwand liegenden Angriffspunkt der Aufprallkraft gewissermaßen unter teilweiser plastischer Verformung auch der Nuten "heraushebelt", so daß der Kolben unter nur teilweiser Vernichtung seiner kinetischen Energie aus der Entleerungsöffnung weit herausgeschossen wird. Weder der Tank, noch der Kolben sind anschließend für den Transport von Gefahrengut verwendbar.

Versuche, das Heraushebeln der Paßfedern durch tiefere Einbettung in tiefere Nuten zu verhindern, haben nicht zum Erfolg geführt, weil dadurch größere Verwindungskräfte auf den ringförmigen Dichtungsflansch einwirken und seine endgültige Zerstörung herbeiführen.

Bei diesen Überlegungen muß man sich vor Augen halten, daß die gefährlichste Situation bei einem Behälter bzw. Tank der weiter oben genannten Abmessungen dann gegeben ist, wenn der Kolben in dem etwa 11 m langen zylindrischen Tankmantel etwa 2,5 m vor den Paßfedern bzw. Anschlagkörpern steht. Dies ist die für die Aufnahme von kinetischer Energie kritischste Stellung. Wird der Kolben in dieser Stellung festgehalten (in der Praxis durch die oben genannten Ursachen - im Versuch durch eine Ausklinkvorrichtung), dann wird bei einem Druck von 0,75 bar auf der Steuerseite des Kolbens nach Freigabe des Kolbens ein Beschleunigungs- und Bremsvorgang an den An­ schlagkörpern erzeugt, der in nur etwa 160 Millisekunden ab­ läuft. Der Maximalwert der Verzögerung an den Endanschlägen liegt dabei bei 1500 g. Einer entsprechenden Belastung hal­ ten dabei die bisher verwendeten Anschlagkörper in der Regel, d. h. mit ausreichender Wahrscheinlichkeit, nicht stand.

Das DE-GM 87 97 096 offenbart einen Kolben mit einem Füh­ rungsring und einem stauchbaren Vorsatz, die axial genau fluchtend angeordnet sind, so daß es dem Zufall überlassen bleibt, ob der Vorsatz radial einwärts oder auswärts ge­ staucht wird. Für den Anstoß des Kolbens sind Begrenzungsan­ schläge vorgesehen, die offensichtlich auf die Innenfläche des Tankmantels aufgeschweißt sind, sowie Sicherheits-Stop- Anschläge, die über die Schweißnaht zwischen dem Tankmantel und dem Endflansch verlaufen, also notwendigerweise nicht in diesen eingesetzt sein können. Es kann nur vermutet werden, daß auch die Sicherheits-Stop-Anschläge auf die Innenfläche von Tankmantel und Endflansch aufgeschweißt sind. Keiner dieser Anschläge besitzt eine abgesetzte Anschlagfläche, so daß die genannten Anschläge Gefahr laufen, durch einen mit hoher Geschwindigkeit auftreffenden Kolben, der ein praktisch starres Kolbenhemd aufweist, abgeschert zu werden. Einge­ schweißte und nicht eingesetzte bzw. herausnehmbare Anschläge machen jedenfalls ein Herausnehmen eines unzerlegten Kolbens durch die Entleerungsöffnung unmöglich.

Die DE-OS 36 26 137 offenbart zur Hubbegrenzung des Ausstoß­ kolbens elastische Puffer, die auch in diesem Falle um ein beträchtliches Maß in den freien Querschnitt der Entlee­ rungsöffnung hineinragen und zudem den Ausschubweg des Kol­ bens verkürzen. Der Kolben weist keinerlei konstruktive Merkmale auf, die eine Verformung eines Kolbenhemdes bewirken könnten; vielmehr muß die kinetische Energie des Kolbens von den Schäften der Anschlagkörper aufgenommen werden. Auch in diesem Zusammenhang haben die Versuche der Anmelderin ge­ zeigt, daß mit solchen Systemen die äußerst große kine­ tische Energie solcher Ausstoßkolben nicht in jedem Falle beherrschbar ist, weil es sich gemäß der zeichnerischen Dar­ stellung um eine fliegende Lagerung handelt. Der Tankmantel weist keinen ihn verlängernden Dichtungsflansch mit Ausnehmungen auf, in die die bekannten Anschläge eingesetzt werden könnten. Schließlich sind auch keine Mittel zur Er­ zeugung eines Gegendrehmoments entgegen den Hebelkräften vorhanden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Tank der eingangs beschriebenen Gattung anzugeben, bei dem die Wirkung der Anschlagkörper deutlich gesteigert ist und bei­ spielsweise deren "Heraushebeln" unterbleibt.

Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt bei dem eingangs beschriebenen Tank erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale.

Die Erfindung macht von der radialen Ausweichbewegung des entsprechenden Teilumfangs des Kolbenhemdes Gebrauch, wenn dieses auf die Anschlagkörper auftritt. Das Kolbenhemd legt sich gewissermaßen örtlich radial nach außen um, wobei auch Einrisse an verschiedenen Umfangsstellen des Kolbenhemdes und/oder in Verteilungsrippen zwischen Kolbenhemd und Kol­ benboden (Wand) eintreten. Der betreffende Teilumfang bzw. Teilabschnitt des Kolbenhemdes legt sich auf die erfindungs­ gemäß vorgesehene abgesetzte Anschlagfläche auf, die bevor­ zugt parallel zur Achse des Tanks bzw. des Kolbens verläuft und zumindest im wesentlichen mit der Innenfläche des Tank­ mantels oder mit der Innenfläche eines den Tankmantel ver­ längernden Flansches fluchtet. Hierbei wird eine der axialen Hebelkraft (nach dem Stande der Technik) entgegenwirkende radiale Hebelkraft erzeugt, also ein Gegendrehmoment, das die be­ treffenden Anschlagkörper in der Ausnehmung bzw. Nut hält. Dadurch wird eine resultierende Kraft erzeugt, die unterhalb der hinteren Oberkante der Nut im Tankmantel oder im Dich­ tungs- bzw. Ringflansch eingeleitet wird, so daß die An­ schlagkörper nicht über diese Oberkante ausgehebelt werden können. Einzelheiten dieses Vorganges werden in der Detail­ beschreibung noch näher erläutert.

Der weiter oben im Hinblick auf den Stand der Technik be­ schriebene Versuch wurde unter Verwendung der erfindungs­ gemäßen Anschlagkörper wiederholt. Dabei waren auf dem Umfang des Tankmantels äquidistant verteilt sechs Anschlagkörper der beschriebenen Art vorhanden, und der zur Erzeugung der An­ fangsbeschleunigung vorhandene Druck wurde auf 0,75 bar eingestellt. Nach der Freigabe des Kolbens lief der gesamte Vorgang in der gleichen Zeit von etwa 160 Millisekunden ab, jedoch wurde der Kolben hierbei zuverlässig von den Anschlag­ körpern festgehalten, ohne daß Verformungen im ringförmigen Dichtungsflansch des Tankmantels sichtbar geworden wären. Ein Abscheren der überwiegend auf axiale Scherkräfte beanspruch­ ten Anschlagkörper trat gleichfalls nicht auf. Nach dem zwangsweise herbeigeführten Zurückschieben des Kolbens (gegen die Reibungskräfte des an den Tankmantel bzw. Ringflansch gefalteten Kolbenhemdes) ließen sich die Anschlagkörper einwandfrei aus ihren Ausnehmungen bzw. Nuten lösen, worauf der Kolben aus dem Tank herausgezogen werden konnte.

Da man in der Praxis acht äquidistant auf den Umfang ver­ teilte Anschlagkörper bei einem Maximaldruck von nur 0,50 bar vorsehen wird, ist mithin durch den Erfindungsgegenstand eine ausgezeichnete Sicherheit gegen ein Herausschießen des Kol­ bens aus der Entleerungsöffnung gegeben.

Der Erfindungsgegenstand besitzt auch den ganz erheblichen zusätzlichen Vorteil, daß mit ihm sogenannte "Altfahrzeuge" auf einfachste Weise umgerüstet werden können, indem man ganz einfach die Paßfedern nach dem Stande der Technik durch die erfindungsgemäßen Anschlagkörper ersetzt. Dies ist ein nicht zu unterschätzender Vorteil, da eine zusätzliche Bearbeitung oder Änderung am Tank bzw. Mantel nicht erforderlich ist.

Diejenige Fläche des in den freien Tankquerschnitt hineinra­ genden Schenkels, auf die das Kolbenhemd zuerst auftrifft, liegt bei dem nachstehend näher beschriebenen Ausführungs­ beispiel in einer gemeinsamen radialen Ebene mit den ent­ sprechenden Flächen aller anderen Anschlagkörper. Dies ist deswegen möglich, weil das Kolbenhemd aufgrund seiner An­ bringung auf einem Ringflansch, der die hinterste Dichtungs­ nut für die aufblasbare Kolbendichtung begrenzt, gleichfalls eine energieverzehrende Verformung erleidet, die das Kolben­ hemd gewissermaßen nach außen "umkrempelt".

Diese Art der Befestigung des Kolbenhemdes ist jedoch kei­ neswegs zwingend, sondern stellt nur eine vorzugsweise Lösung dar. Für den Fall, daß dem Kolbenhemd durch örtliche Verfor­ mung des Kolbens keine radiale Verformungsbewegung nach außen aufgezwungen wird, kann man auch die betreffende erste An­ stoßfläche für das Kolbenhemd mit einer entsprechenden Schräge versehen, durch die das Kolbenhemd radial nach außen aufgeweitet wird, bis es sich auf der abgesetzten Anschlag­ fläche aufsetzt.

Es ist weiterhin besonders vorteilhaft, wenn die Zuganker durch den in den freien Tankquerschnitt hineinragenden Schenkel hindurchgeführt sind, und wenn diese Zuganker auch noch definiert vorgespannte Dehnschrauben sind.

Beim Stand der Technik wurden die Paßfedern mit normalen Maschinenschrauben befestigt, die jedoch ihren Zweck nur solange erfüllten, wie die Paßfedern nicht durch einen stärkeren Anstoß des Kolbens belastet wurden. In der Praxis hat sich jedoch gezeigt, daß auch schon durch kleinere Stöße aufgrund einer nicht ausreichenden Vorspannung der normalen Maschinenschrauben eine Lockerung der Befestigung erfolgte. Durch die Verwendung von definiert vorgespannten Dehnschrau­ ben, können diese zusätzlich Stoßkräfte aufnehmen, ohne für den Fall nachfolgender Stöße ihre Vorspannung zu verlieren.

Der Erfindungsgegenstand läßt sich zusätzlich dadurch in vorteilhafter Weise weiter ausgestalten, daß in mindestens einem der Anschlagkörper ein durch den Kolben verschiebbarer Stift reibungsbehaftet gelagert ist, der durch das Anstoßen des Kolbens aus der dem Kolben abgekehrten Seite des Anschlag­ körpers herausschiebbar ist.

Dieser Stift hat zunächst einmal eine Kontrollfunktion, die wie folgt beschrieben werden kann:

Der mit Preßsitz eingesetzte Stift, der zum Kolben hin in axialer Richtung aus dem Anschlagkörper herausschaut, wird bei einem unzulässigen Anschlag des Kolbens, der bereits bei nur 10% der Maximalkraft gegeben ist, aus der dem Kolben abgekehrten Seite des Anschlagkörpers herausgeschoben, und zwar irreversibel. Für den Betreiber bzw. den in der Regel nicht ausreichend geschulten Fahrer oder Bediener wird damit ein eindeutiges Zeichen gesetzt, daß hier ein unzulässiger Betriebszustand vorlag und eine Fachwerkstatt aufgesucht werden muß. Dies ist insofern von Bedeutung, als der Kolben gelegentlich mit mehr oder weniger großer kinetischer Energie auf die Anschlagkörper auftrifft. Dabei kann es zu Kolbenbe­ schädigungen kleinerer Art, wohl aber auch zur Lockerung der Anschlagkörper kommen. Ein solcher Umstand wird dann erst im Rahmen anderer Reparaturen festgestellt, d. h. die Anschlag­ körper können in Grenzfällen nicht mehr voll ihre Funktion erfüllen. Durch die erfindungsgemäße Weiterbildung mittels der besagten Stifte ist eine sogenannte "Frühwarnung" ge­ geben, die den Sicherheitszustand weiter erhöht.

Man kann in besonders vorteilhafter Weise die Funktion dieser "Stifte" dadurch erweitern, daß man sie ganz oder teilweise aus einem anderen Material als Stahl, beispielsweise aus Kupfer oder Blei herstellt und eine plastische Verformung dieser Werkstoffe beim Verschieben der Stifte erzwingt. Dies kann durch einen besonders wirksamen Preßsitz herbeigeführt werden, mit besonders großem Vorteil aber auch durch eine besondere Ausbildung der Bohrungen bzw. Sitzflächen, in denen diese Stifte untergebracht sind. Beispielsweise ist es möglich, diese Sitzflächen abgestuft, kegelförmig oder auf andere Weise profiliert auszubilden, so daß die Stifte bei ihrem zwangsweisen Hindurchschieben durch ihre Bohrungen bzw. Sitzflächen unter Energieabsorption plastisch verformt werden. Man kann sich einen solchen Vorgang gewissermaßen als "Extrusion" eines jeden Stiftes vorstellen, und derartige Extrusionsvorgänge sind bekanntlich äußerst energieaufwendig bzw. energieverzehrend. Dabei bleibt die Kontrollfunktion in vollem Umfange erhalten, weil nämlich der "extrudierte" Teil des Stiftes erneut eine Kontrollfunktion liefert.

Es ist schließlich möglich, an die Stelle der Stifte oder zusätzlich zu den Stiften besondere Stoßdämpfer an oder in den Anschlagkörpern vorzusehen, beispielsweise hydraulische Stoßdämpfer, auf die der Kolben bzw. das Kolbenhemd auftrifft, bevor es unmittelbar am Anschlagkörper anstößt. Derartige hydraulische Stoßdämpfer sind - für sich genommen - als Fallbremsen oder Aufschlagbremsen bekannt. Bei einer Länge von weniger als 150 mm und einem Durchmesser von etwa 50 mm können Massen von mehreren 100 kg Gewicht in freiem Fall erschütterungs- und zerstörungsfrei innerhalb weniger Millimeter abgefangen werden. Wie wirksam eine solche Maßnahme ist, zeigt sich von der beispielhaften Verwendung derartiger Aufpralldämpfer in Prallelementen in Längsträgern moderner Kraftfahrzeuge.

Es ist selbstverständlich nicht unbedingt erforderlich, sämtliche Anschlagkörper mit derartigen Kontrollstiften und/oder Stoßdämpfern zu versehen. Für die Ausübung einer Kontrollfunktion genügt die Anordnung eines einzigen Stiftes. Bei zusätzlicher Verwendung derartiger Stifte oder Stoßdämpfer als energievernichtende Bauelemente empfiehlt es sich jedoch, zumindest zwei derartige Dämpfungselemente in äquidistanter Verteilung auf dem Umfang des Tankmantels vorzusehen, damit eine axial-symmetrische Einleitung der Energie in diese Stoßfänger erfolgen kann.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes und die Lösung nach dem Stande der Technik werden nachfolgend anhand der Fig. 1 bis 12 näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine axiale Draufsicht auf das hintere Tankende bzw. die Entleerungsöffnung des Tankes,

Fig. 2 eine radiale Seitenansicht des Gegen­ standes nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Seitenansicht des Kolbens in der gleichen Blickrichtung wie bei Fig. 2,

Fig. 4 und 5 die Verhältnisse vor und nach der Verformung des Kolbenhemdes in Verbindung mit einem Anschlagkörper nach dem Stande der Technik,

Fig. 6 und 7 die Verhältnisse vor und nach der Ver­ formung des Kolbenhemdes bei Verwendung eines Anschlagkörpers nach der Erfindung,

Fig. 8 eine axiale Draufsicht auf einen Anschlag­ körper in Richtung des Pfeils VIII in Fig. 9,

Fig. 9 eine radiale Draufsicht auf den Anschlag­ körper nach Fig. 8 in Richtung des Pfeils IX in Fig. 8,

Fig. 10 einen Schnitt durch den Anschlagkörper nach Fig. 9 entlang der Linie X-X in Fig. 9,

Fig. 11 den Teilausschnitt innerhalb des gestrichelten Kreises XI in Fig. 10 in vergrößertem Maßstab und

Fig. 12 eine Variante des Gegenstandes von Fig. 6 mit einem Kontroll- oder Bremsstift.

In den Fig. 1 und 2 ist das hintere Ende eines Tanks 1 dargestellt, das aus einem Tankmantel 2 und einem daran angesetzten Dichtungsflansch 3 besteht, die eine gemeinsame innere Zylinderfläche 4 besitzen. Der Ausdruck "hinten" ist auf die Fahrtrichtung des Fahrzeugs bezogen, auf dem ein solcher Tank in der Regel befestigt ist. Der Dichtungsflansch 3 umschließt eine Entleerungsöffnung 5, die im Transportzu­ stand durch einen hier nicht gezeigten Tankdeckel verschlos­ sen ist. Die Tankachse ist mit "A" bzw. "A-A" bezeichnet und verläuft im wesentlichen waagrecht oder geringfügig nach hinten geneigt.

In der Innenfläche des Dichtungsflansches 3 sind in äqui­ distanter Verteilung sechs Ausnehmungen 6 angeordnet, in die eine entsprechende Anzahl von Anschlagkörpern 7 eingesetzt ist, deren längste Achsen tangential verlaufen und die durch radial verlaufende Zuganker gehalten sind, die in Fig. 1 durch die radialen Linien 8 angedeutet sind.

Wie sich aus den Fig. 1 und 2 weiterhin ergibt, sind die Anschlagkörper 7 mit einem Teilabschnitt ihrer radialen Aus­ dehnung in die Ausnehmungen 6 eingesetzt und ragen mit einem anderen Teilabschnitt ihrer radialen Ausdehnung in den freien Tankquerschnitt hinein, der durch den Durchmesser D definiert wird.

In dem Tankmantel 2 ist ein über dessen gesamte Länge ver­ schiebbarer Kolben 9 angeordnet, der in Fig. 3 dargestellt ist. Dieser Kolben besitzt einen zylindrischen Kolbenmantel 10, der an beiden Enden aufblasbare Ringdichtungen 11 und 12 besitzt, die zwischen Ringflanschen 13a und 13b bzw. 14a und 14b gehalten sind, von denen nachstehend nur noch auf die Bedeutung des hintersten Ringflansches 14b eingegangen werden wird. Die jeweils innenliegenden Ringflanschen 13b und 14a stützen sich über Schrägstreben 15 gegen den Kolbenmantel 10 ab. Der hinterste Ringflansch 14b dient gleichzeitig als Trä­ ger für ein Kolbenhemd 16, dessen Außendurchmesser gering­ fügig kleiner ist als der Außendurchmesser des Ringflansches 14b. Mittels der Ringdichtungen 11 und 12 gleitet der Kolben 9 abgedichtet in der inneren Zylinderfläche 4 des Tank­ mantels.

Es versteht sich, daß der Kolben durch eine Wand 17 verschlossen ist, die in Form eines Klöpperbodens ausgeführt ist, und die in ihrem Zentrum einen Mannlochverschluß 18 aufweist.

Der Kolben 9 besitzt eine Steuerseite 9a, die zwecks Verschiebung mit Druckluft beaufschlagt wird, und eine Ausschubseite 9b, die der Entleerungsöffnung 5 zugekehrt ist.

Die Fig. 4 und 5 bzw. 6 und 7 zeigen in vergrößertem Maßstab nur radiale Ausschnitte aus dem hinteren Tankende im Bereich des Dichtungsflansches 3.

Die Fig. 4 und 5 zeigen die Verhältnisse beim Stande der Technik, bei dem in die Ausnehmungen 6 Anschlagkörper 7 eingesetzt sind, die in radialer Richtung einen konstanten Querschnitt aufweisen. Im Dichtungsflansch 3 befindet sich eine Dichtungsnut 19, in die ein Rundschnurring 20 als Dichtung eingesetzt ist. Der in diesen Figuren gezeigte Zuganker 21 ist in Verbindung mit dem gezeigten Anschlag­ körper 7 nicht Stand der Technik.

Fig. 4 zeigt den Zustand, in dem das Kolbenende 16 gerade eben den Anschlagkörper 7 berührt, ohne eine merkliche Kraft auf diesen auszuüben. Es ist zu erkennen, daß der Ringflansch 14b radial und die beiderseitigen Mantellinien des Kolben­ hemdes 16 achsparallel verlaufen.

Beim Aufprall des Kolbens 9 auf die Anschlagkörper 7 stellt sich der Zustand nach Fig. 5 ein. Der Ringflansch 14b, der die radiale Verlängerung der Wand 17 darstellt, verformt sich unter der Einwirkung der axialen Reaktionskraft unter Stauchung der Ringdichtung 11 und Bildung eines Risses 22 in der jeweils zugehörigen Rippe 23, die das Kolbenhemd 16 gegenüber der Wand 17 versteift. Auf dem Umfang der Wand 17 ist eine Vielzahl dieser Rippen 23 angeordnet, von denen in Fig. 3 eine in unzerstörtem Zustand gezeigt ist. Die bei der Rißbildung auftretende plastische Verformung von Rippe 23 und Wand 17 absorbiert einen beträchtlichen Teil der kinetischen Energie des Kolbens 9.

Bei dieser Verformung wird das freie Ende des Kolbenhemds 16 nach außen gebogen, bis es auf der inneren Zylinderfläche 4 des Dichtungsflansches 3 zur Anlage kommt. Dabei verformt sich auch die Stirnkante des Kolbenhemdes 16, wobei der jeweilige Kräftemittelpunkt radial einwärts einer Kippkante 24 liegt, die durch die hintere Umfangskante der Ausnehmung 6 (als Verschneidungslinie mit der Zylinderfläche 4) gebildet wird. Die axiale Kraftkomponente ist durch den längeren der beiden eingezeichneten Kräftepfeile dargestellt. Dies ist die Kraft, mit der das Kolbenhemd 16 versucht, aufgrund des gegenüber der Kippkante 24 radial einwärts liegenden Kraftangriffs den Anschlagkörper 7 um eben diese Kippkante 24 herum herauszuhebeln. Mit der durch den kürzeren Kräftepfeil symbolisierten radialen Kraftkomponente stützt sich die freie Stirnkante des Kolbenhemdes 16 auf der Zylinderfläche 4 ab, ohne daß diese Kraftkomponente jedoch einen Beitrag dazu leisten könnte, den Anschlagkörper 7 in der Ausnehmung 6 zu halten. Auch Reibungskräfte zwischen dem Kolbenhemd 16 und dem Anschlagkörper 7 leisten keinen merklichen Beitrag dazu, den Anschlagkörper 7 in der Ausnehmung 6 zu halten.

Die Fig. 6 und 7 zeigen die gänzlich anderen Verhältnisse bei Verwendung eines erfindungsgemäßen Anschlagkörpers 25, den man sich trotz seiner einteiligen Ausbildung aus einem hochfesten Stahl wie folgt gegliedert denken kann. Der Anschlagkörper 25 besitzt einen in die Ausnehmung 6 eingesetzten ersten Teilabschnitt 25a und einen zweiten, in den freien Tankquerschnitt hineinragenden Teilabschnitt 25b, wobei die Übergangsstelle zwischen den beiden Teilabschnitten im Bereich der Zylinderfläche 4 liegt. In etwa in dieser Zylinderfläche wird dadurch auf der dem Kolben 9 zugekehrten Seite eine abgesetzte Anschlagfläche 26 gebildet, die durch eine zur Tankachse A-A parallel verlaufende Stufe zwischen den Teilabschnitten 25a und 25b gebildet wird.

Wie Fig. 7 zeigt, treten beim Aufprall des Kolbenhemdes 16 auf den Anschlagkörper 25 in etwa die gleichen Verformungen von Ringflansch 14b, Kolbenhemd 16, Wand 17 und Rippe 23 auf, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist. Wesentlich unterschied­ lich hiervon gerät hierbei jedoch die freie Stirnkante des Kolbenhemdes 16 auf der Anschlagfläche 26 zur Anlage, die in diesem Fall zum Anschlagkörper 25 gehört. In diesem Fall wird jedoch bei einem annähernd gleichen Verhältnis von axialer und radialer Kraftkomponente in Bezug auf den Anschlagkörper 25 eine resultierende Kraft F gebildet, die gegenüber der Kipp­ kante 24 radial auswärts verläuft, also kein Kippmoment er­ zeugt, durch das der Anschlagkörper 25 aus der Nut 6 heraus­ gehebelt werden könnte. Die radiale Kraftkomponente, die durch den kürzeren Pfeil dargestellt ist, erzeugt in diesem Fall in Bezug auf die Kippkante 24 ein Rückstellmoment auf den Anschlagkörper 25, der diesen zuverlässig in der Aus­ nehmung 6 hält.

Der in den Fig. 6 und 7 dargestellte Zuganker 21 wird durch eine Dehnschraube gebildet, die bei der Montage mit einer definierten Vorspannung versehen wird. Dadurch treten die bereits weiter oben beschriebenen vorteilhaften Wirkungen auf.

Aus den Fig. 8 und 11 ergibt sich zusätzlich folgendes: Der Anschlagkörper 25 hat in Bezug auf den in Fig. 10 gezeigten Axialschnitt (die Tankachse A-A hat hierbei nur Bedeutung bezüglich der Richtungsanzeige) hierbei die Form eines "L", dessen einer Schenkel 28 den in die Ausnehmung 6 der Tankwand eingesetzten ersten Teilabschnitt 25a bildet, und dessen anderer Schenkel 29 den in den freien Tankquer­ schnitt hineinragenden zweiten Teilabschnitt 25b bildet. Die Anschlagfläche 26 für das verformte Kolbenhemd 16 wird auf der freien Oberfläche des in die Ausnehmung eingesetzten Schenkels 28 gebildet. Besonderer Wert ist dabei auf eine gute Abrundung durch einen Radius R2 zu legen, der an der Übergangsstelle zwischen den Schenkeln 28 und 29 vorhanden ist, d. h. im Scheitel des betreffenden Winkels. Diese Ein­ zelheiten sind in Fig. 11 besonders deutlich gezeigt.

In den Fig. 7 bis 11 ist noch jeweils eine weitere An­ schlagfläche 30 des gleichen Anschlagkörpers 25 gezeigt, und hierbei handelt es sich um diejenige Anschlagfläche, gegen die die freie Stirnseite des Kolbens 16 zunächst läuft, bevor sie darauf abgleitet und auf der abgesetzten Anschlagfläche 26 zur Anlage kommt.

In den Fig. 8 bis 10 wird noch die Bohrung 27 besonders hervorgehoben, durch die der als Dehnschraube ausgebildete Zuganker 21 hindurch geführt ist. Die Bohrung 27 ist durch den in den freien Tankquerschnitt hineinragenden Schenkel 29 des Anschlagkörpers 25 hindurch geführt, so daß sich eine günstige Länge für die Dehnschraube ergibt.

Fig. 12 zeigt eine Variante der Ausführungsform nach den Fig. 6 und 7 in analoger Darstellung zu Fig. 6. Der Anschlagkörper 25 besitzt in diesem Fall eine zur Tankachse A-A parallele Bohrung 31, in der reibungsbehaftet ein durch den Kolben 9 verschiebbarer Stift 32 gelagert ist, der aus der Anschlagfläche 30 um ein gewisses Maß hervorsteht. Es ist erkennbar, daß die freie Stirnkante 16a des Kolbenhemdes 16 zunächst auf den Stift 32 auftrifft, bevor sie - ausreichende kinetische Energie vorausgesetzt - anschließend auf die Anschlagfläche 30 auftrifft. Hierbei wird der Stift 32 in die gestrichelt dargestellte Position 32a verschoben, in der er aus der dem Kolben 9 abgekehrten Seite 33 des Anschlagkörpers 25 herausragt. Dieser Vorgang geschieht auch dann, wenn der Kolben 9 nur mit mäßiger Geschwindigkeit auf den Stift 32 auftrifft. Es ist ohne weiteres erkennbar, daß das in die gestrichelte Position 32a verschobene äußere Ende des Stiftes 32 hierbei als Warneinrichtung dafür dient, daß der Kolben 9 schon einmal mit unzulässiger Geschwindigkeit in Richtung auf den Anschlagkörper 25 verschoben wurde.

Es ist weiterhin ohne weiteres verständlich, daß der Stift 32 die weiter oben angegebene geometrische Form und/oder Material­ beschaffenheit besitzen kann, so daß er zusätzlich als Stoßdämpfer wirkt. In diesem Fall wird man natürlich auch den Durchmesser des Stiftes 32 entsprechend vergrößern. In einem solchen Fall handelt es sich um einen irreversibel wirkenden Stoßdämpfer. Es ist aber auch möglich, anstelle des Stiftes 32 einen reversibel wirkenden Stoßdämpfer anzuordnen, der beispielsweise als Hydraulik-Stoßdämpfer ausgebildet sein kann.

Claims (5)

1. Tank (1) mit einem Tankmantel (2) und einem in diesem abgedichtet pneumatisch verschiebbaren, auf der Ausschub­ seite (9b) ein durch eine axiale Kraft radial nach außen plastisch verformbares Kolbenhemd (16) aufweisenden Kolben (9) zum Ausschieben von fließfähigen Medien durch eine Entleerungsöffnung (5) mit mehreren, im Bereich der Entleerungsöffnung (5) auf dem Umfang des Tankmantels (2) verteilten, in Ausnehmungen (6) eines den Tankmantel (2) verlängernden ringförmigen Dichtungsflansches (3) einge­ setzten Anschlagkörpern (25) für das Kolbenhemd (16) zum Verhindern eines unbeabsichtigten Austritts des Kolbens (9) aus der Entleerungsöffnung (5), dadurch gekennzeich­ net, daß die Anschlagkörper (25) in bezug auf einen Längsschnitt durch den Tank (1) einen L-förmigen Quer­ schnitt aufweisen, dessen einer Schenkel (28) einen in die Ausnehmung (6) der Tankwand eingesetzten ersten Teil­ abschnitt (25a) bildet und dessen anderer Schenkel (29) einen in den freien Tankquerschnitt hineinragenden zwei­ ten Teilabschnitt (25b) bildet, wobei die freie Oberflä­ che des in die Ausnehmung (6) eingesetzten Schenkels (28) zumindest im wesentlichen mit der Innenfläche (4) des Flansches (3) fluchtet und dem verformbaren Kolbenhemd (16) zugekehrt ist, und daß die Anschlagkörper (25) durch mindesten je einen Zuganker (21) in der Ausnehmung (6) gehalten sind.

2. Tank nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuganker (21) durch den in den freien Tankquerschnitt hineinragenden Schenkel (29) hindurchgeführt sind.

3. Tank nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuganker (21) eine definiert vorgespannte Dehnschraube ist.

4. Tank nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in mindestens einem der Anschlagkörper (25) ein durch den Kolben (9) verschiebbarer Stift (32) reibungsbehaftet gelagert ist, der durch das Anstoßen des Kolbens (9) aus der dem Kolben abgekehrten Seite (33) des Anschlagkörpers herausschiebbar ist.

5. Tank nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei der Anschlagkörper (25) mit gegen den Kolben (9) wirkenden Stoßdämpfern ausgestattet sind.