DE4413253C2 - Bodenventil, insbesondere in Tankfahrzeugen für Kraftstoffe - Google Patents

Bodenventil, insbesondere in Tankfahrzeugen für Kraftstoffe

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Bodenventil, insbesondere in Tankfahrzeugen für Kraftstoffe (Benzin), mit einem im Tankboden eingeflanschten, einen Einlaufstutzen und auch einen Auslaufstutzen außerhalb des Tanks und einen Auslauf bzw. Einlauf im Tank aufweisenden Armaturengehäuse mit einem darin pneumatisch verschiebbaren, den Durchfluß im Armaturengehäuse für den Kraftstoff freigebenden oder absperrenden Ventilglocke.
Aus der GB 1 553 879 A ist ein Bodenventil für Tankfahrzeuge bekannt, das in den Tank einzubauen ist und außenseitig des Tanks einen Entladestutzen und einen Anschluß für eine hydraulische Ventilbetätigung aufweist. Der Ventilkolben ist glockenförmig ausgebildet und enthält eine Schließfeder konzentrisch um eine feststehende Spindel, die einen statischen Dichtungskörper trägt. Das hydraulische Medium ist durch eine Rippe im Anschlußstutzen und axial durch die zweiteilig abgedichtet verschraubte Spindel in den Arbeitsraum des Kolbens geführt.
Die mehrteilige Konstruktion des Glockenventilkörpers und die mehrteilige Konstruktion der Spindel sowie die Führung der Glocke am statischen Dichtungskörper großen Durchmessers sowie der alleinige Steuerkanal sind nachteilig.
Weiterhin ist aus der GB 1 598 896 A ein Ventil mit einem Hohlkolben bekannt, der auf einen feststehenden Innenkörper und in einem Zylindermantel sowie an einer zentralen Spindel des Kolbens jeweils abgedichtet geführt und bodenseitig mit einer Schließfeder belastet ist. Der Innenraum des Hohlkolbens zum Innenkörper und der Außenraum vom Kolben zum über diesem geschlossenen Zylindermantel sind jeweils mit Anschlüssen für Steuermedien verbunden. Die weiten Dichtungen an den Kolbenflächen sind nachteilig, und die Steuermedienanschlüsse sind nicht in die Armatur integriert.
Weiterhin ist aus der DE 36 42 264 A1 eine Armatur mit einem Hohlkolben bekannt, der auf einem statischen Innenkörper abgedichtet geführt ist, in dem ein Steuerzylinder koaxial ausgebildet ist, in dem ein zweiseitig zu beaufschlagender Steuerkolben angeordnet ist, der über eine Kolbenstange mit dem Boden des Hohlkolbens verbunden ist. Die beiden Steuerräume sind mantelseitig bzw. stutzenseitig aus der Armatur herausgeführt. Die Konstruktion des inneren Steuerzylinders mit dem Steuerkolben ist aufwendig.
Weiterhin zeigt die DE 32 10 790 A1 ein Ventil mit einem Hohlkolben, der auf einer feststehenden Spindel und innenseitig auf einem statischen Körper abgedichtet geführt und mit einer Schließfeder beaufschlagt ist. Der abgedichtete Innenraum ist mit einem Anschluß für ein Steuermedium nach außen verbunden. Das Steuermedium ist nur einfach zum gesteuerten Medium abgedichtet.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein derartiges Bodenventil bezüglich seiner Pneumatikbetätigung, Abdichtung und Druckentlastung zu verbessern und einfach und kostengünstig mit sicherer Funktion auszuführen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
Die sich daran anschließenden Unteransprüche beinhalten Gestaltungsmerkmale, welche vorteilhafte und förderliche Weiterbildungen der Aufgabenlösung darstellen.
Das erfindungsgemäße Bodenventil ist konstruktionsmäßig einfach gestaltet und kostengünstig herstellbar und ergibt aufgrund der Druckluftzuführung für die Ventilglockenbeaufschlagung und Druckentlastung eine sehr sichere Funktion.
Durch die Anordnung von statischen und dynamischen Dichtungen wird eine sichere Druckluftführung und eine absolute Trennung von Druckluft und Kraftstoff gewährleistet und die besondere Anordnung der Dichtungen hat dem Bodenventil eine verschleißarme Funktion gegeben. Die pneumatisch betätigbare Ventilglocke bildet gleichzeitig den Zylinderkolben und ist mit einer Ventilspindel zweifach sicher in dem Armaturengehäuse geführt.
Diese Ventilglocke wird durch Druckluft in die Öffnungsstellung gebracht und mittels einer Federkraft in die Schließstellung zurückbewegt. Die Druckluftführung ist in Rippen des Armaturengehäuses angeordnet, so daß diese Druckluftführung in Verbindung mit den dynamischen Dichtungen in sich gegenüber dem Kraftstofffluß abgeschlossen ist. Aufgrund der dynamischen Dichtungen zwischen Gehäuseboden und Glocke und dem davon abgehenden Entlüftungskanal, kann bei anstehendem überhöhtem Luftdruck zwischen den beiden dynamischen Dichtungen Luft separat vom Kraftstoff zur Druckentlastung entweichen und eine einwandfreie Dichtfunktion der Dichtungen sicherstellen.
Von den beiden dynamischen Dichtungen wird eine nur von Druckluft und die andere von nur von Kraftstoff beaufschlagt und können hierfür speziell ausgelegt werden; hierdurch ist eine optimale Dichtsicherheit gewährleistet.
Durch die Anordnung der Feder oberhalb der Glocke wird der Durchfluß im Gehäuse nicht beeinträchtigt, sondern die Feder liegt außerhalb dieses Durchflusses und somit hat der Durchflußbereich äußerst niedrige Strömungswiderstände.
Das Bodenventil läßt sich in vorteilhafter Weise bei Änderung des Armaturengehäuses und Ausstattung desselben mit zwei Flanschen als Durchgangsventil in eine Rohrleitung einsetzen und hat dabei dieselbe Funktion wie das Bodenventil.
Auf den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, welches nachfolgend näher erläutert wird. Es zeigt:
Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch ein Bodenventil mit im Armaturengehäuse pneumatisch verschiebbarer Glocke, welche in der linken Hälfte in der den Durchfluß freigebenden Öffnungsstellung und in der rechten Hälfte in der Schließstellung gezeigt ist,
Fig. 2 eine Seitenansicht des Bodenventiles mit Druckluftanschluß zur Betätigung der Ventilglocke und Entlüftungsaustritt zur Atmosphäre,
Fig. 3 einen vertikalen Schnitt durch den Entlüftungskanal des Bodenventiles,
Fig. 4 einen Längsschnitt durch das als Durchgangsventil abgeänderte Bodenventil in zwei Glockenstellungen.
Das Bodenventil, insbesondere in Tankfahrzeugen für Kraftstoffe (Benzin) weist ein im Tankboden (1) eingeflanschtes, einen Einlauf/Auslauf (E) außerhalb des Tanks und einen Auslauf/Einlauf (A) im Tank zeigendes Armaturengehäuse (2) mit einer darin pneumatisch verschiebbaren, den Durchfluß (D) im Armaturengehäuse (2) für den Kraftstoff freigebenden oder absperrenden Ventilglocke (3) auf.
Die Ventilglocke (3) ist unter Zwischenschaltung einer statischen Dichtung (4) fest mit einer Ventilspindel - Führungsstange - (5) verbunden und mit dieser Ventilspindel (5) zweifach im Armaturengehäuse (2) verschiebbar geführt.
Die von Druckluft beaufschlagbare und in die Öffnungsstellung (linke Glockenhälfte in Fig. 1 bzw. Fig. 4) verschiebbare und durch Federkraft in die Schließstellung (rechte Glockenhälfte in Fig. 1 bzw. Fig. 4) zurückschiebbare Glocke (3) wird mit ihrem druckluftbeaufschlagbaren Innenraum (Kolbenraum 6) gegenüber einem den Armaturengehäuse-Durchfluß (D) begrenzenden Gehäuseboden (7) unter Zwischenschaltung zweier dynamischer Dichtungen (8, 9) abgedichtet. Der Gehäuseboden (7) wird zur Bildung des Durchflusses (D) durch die Rippen (10, 11, 12) im Gehäuse (2) gehalten und diese drei Rippen (10, 11, 12) erstrecken sich mit gleich großem Abstand zueinander auf den Umfang verteilt im Durchfluß (D).
Durch eine dieser Rippen (10) und den Gehäuseboden (7) verläuft ein Druckluftzuführkanal (13) zum Glocken- Kolbenraum (6) hin (Fig. 1).
Zwischen den beiden dynamischen Dichtungen (8, 9) ist im Gehäuseboden (7) und einer zweiten Rippe (12) ein Druckentlastungskanal (14), der eine Druckerhöhung zwischen den Dichtungen (8, 9) verhindert und somit eine einwandfreie Dichtfunktion der Dichtungen (8, 9) sicherstellt (Fig. 3). In den Druckentlastungskanal (14a) ist eine Düse in Form einer Kanalverengung eingebracht.
Weiterhin ist im Armaturengehäuse (2) unterhalb des Gehäusebodens (7) der Glocke (3) eine mit in deren den Durchfluß (D) absperrenden Schließstellung zusammenwirkende statische Dichtung (15) angeordnet (Fig. 1 und 3).
Die Glocke (3) faßt mit ihrem zylindrischen Glockenmantel (3a) um die dynamischen Dichtungen (8, 9) und den Gehäuseboden (7) gleitverschiebbar und zeigt am freien Glockenmantelrand eine umlaufende, mit der statischen Dichtung (15) zusammenwirkende Schräge (3b) mit vorzugsweise V-Querschnitt (Fig. 1 und 3), wobei lediglich die dem Kolbenraum (6) zugewandte Schrägfläche zum Anheben der Glocke (3) wirksam wird.
An dem Druckluftzuführkanal (13) ist außen am Armaturengehäuse (2) ein Druckluftanschluß (16) angeschlossen und der abgewinkelt durch die Rippe (10) verlaufende Druckluftzuführkanal (13) ist mit radialem Abstand zu den dynamischen Dichtungen (8, 9) vertikal durch den Gehäuseboden (7) geführt und mündet in dem Glocken- Kolbenraum (6) - linke Glockenhälfte in Fig. 1 -.
Der Druckentlastungskanal (14) ist nahezu gleich, jedoch spiegelbildlich zu dem Druckluftzuführkanal (13) ausgeführt und angeordnet und setzt sich aus einem zwischen den beiden dynamischen Dichtungen (8, 9) vom Gehäusebodenmantel in den Gehäuseboden (7) in Bodenebene eintretenden Kanalteil (14a) und einem zweiten, abgewinkelt durch die Rippe (12) verlaufenden, zum Glockenkolbenraum (6) hin geschlossenen und in einem außen am Armaturengehäuse (2) angebrachten Austrittsteil (17) in Stopfenform endenden Kanalteil (14b) zusammen (Fig. 3).
Dieses abgewinkelte Kanalteil (14b) ist im Gehäuseboden (7) durch eine eingepreßte Kugel (18) geschlossen (Fig. 3).
Die Ventilspindel (5) ist einenends in einem oberhalb der Glocke (3) liegenden oberen Gehäuseansatz (2a) und in einem sich an den Gehäuseboden (7) anschließenden unteren Gehäuseansatz (7a) verschiebegeführt, und hat somit eine zweifache Verschiebeführung.
Die Ventilspindel (5) besitzt einen vom unteren Spindelende her in Spindel-Axialrichtung verlaufenden und im Glockenkolbenraum (6) seitlich austretenden Entlüftungskanal (18) für die im unteren Gehäuseansatz (7a) vorgesehen Führungsbohrung (19) für die Ventilspindel (5).
Oberhalb der Glocke (3) ist eine um einen Glockenansatz (3c) und um den oberen Gehäuseansatz (2a) geführt fassende Druckfeder (20) für die Glockenbeaufschlagung in die Schließstellung angeordnet (Fig. 1).
Der Druckluftzuführkanal (13) erstreckt sich innerhalb des Gehäuses (2) und durch die statische Dichtung (4) zwischen Glocke (3) und Ventilspindel (5) und die dynamischen Dichtungen (8, 9) zwischen Glocke (3) und Gehäuseboden (7) ist der Pneumatikbereich, d. h. die Steuerluft in sich abgeschlossen und gegenüber dem Kraftstoffbereich optimal getrennt, so daß Druckluftleckagen in den Kraftstoff und Kraftstoff in die Steuerluft ausgeschlossen werden.
Die beiden dynamischen Dichtungen (8, 9) bewirken eine einwandfreie Trennfunktion zwischen Luft und Kraftstoff.
Die bei der Druckbeaufschlagung und Ventilspindelverschiebung in der Führungsbohrung (19) anfallende Luft kann bei der Schließbewegung der Glocke (3) über den Entlüftungskanal (18) in der Ventilspindel (5) in den Glocken-Kolbenraum (6) zurückströmen.
Die V-förmige Schräge (3b) an der Glocke (3) ist so konzipiert, daß sie oberhalb eines Kraftstoffdruckes von mehr als 16 bar durch die nicht 100%-ige Druckentlastung ein Anheben der Glocke (3) in die Öffnungsstellung bewirkt, wodurch ein unzulässig hoher Druck zwischen Ventil und Anschlußkupplung und somit eine Beschädigung oder Zerstörung des Ventiles ausgeschlossen wird.
Hierfür ist die Ringflächengröße der Schräge (3b) an der Glocke (3) derart bemessen, daß bei geschlossener Glocke (3) und einem Druckanstieg von mehr als 16 bar durch den Kraftstoff, z. B. durch Wärmeeinwirkung und Volumenausdehnung, ein Anheben der Glocke (3) in die Öffnungsstellung entgegen der Schließkraft (20) erfolgt.
Die Glocke (3) bildet gleichzeitig den Pneumatikkolben und das Absperrorgan.
Der Einlauf (E) ist von einem Anschlußstutzen (21) des Gehäuses (2) gebildet; mit (22) ist ein Ein- bzw. Auslauf (A) angeordnetes, am Gehäuse (2) festgelegtes Sieb bezeichnet.
Der Einlauf (E) bildet einen Einlauf für den Kraftstoff von der Raffinerie zum Tankfahrzeug oder einen Auslauf vom Tankfahrzeug zur Tankstelle bzw. einem Befülltank, wobei dann der Auslauf (A) des Ventiles die entsprechende Funktion als Auslauf oder Rücklauf erfüllt.
Das Bodenventil läßt sich auch mit geringen Konstruktionsänderungen als Durchgangsventil zum Einsatz in eine Rohrleitung (RL) verwenden, wie dieses in Fig. 4 gezeigt ist. Dabei hat das Durchgangsventil denselben grundprinziplichen Aufbau und dieselbe Wirkung mit der Glocke; für gleiche Bauteile sind in Fig. 4 dieselben Bezugszahlen wie in Fig. 1 bis 3 verwendet worden.
Das Armaturengehäuse (2) ist hierbei umfangsmäßig geschlossen und hat an beiden in Glocken-Verschieberichtung sich gegenüberliegenden Stirnseiten je einen Flansch (23, 24) zur Verbindung mit der Rohrleitung (RL) als Ein- und Auslauf (E, A).
Die Glocke (3) wird von mindestens einer, vorzugsweise von zwei um die Ventilspindel (5) zwischen Glocke (3) und einem Gehäuseansatz (2a) abgestützten Druckfedern (20) beaufschlagt.
Der eine Flansch (23) ist mit dem Gehäuseboden (7) und den Rippen (10, 11, 12) einstückig ausgebildet und durch Schrauben (25) am Armaturengehäuse (2) befestigt.

Claims (10)

1. Bodenventil, insbesondere in Tankfahrzeugen für Kraftfahrstoffe (Benzin), mit einem im Tankboden eingeflanschten, einen Einlauf- bzw. Auslaufstutzen außerhalb des Tanks und einen Auslauf bzw. Einlauf im Tank aufweisenden Armaturengehäuse mit einer darin pneumatisch verschiebbaren, den Durchfluß im Armaturengehäuse für den Kraftstoff freigebenden oder absperrenden Ventilglocke,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Ventilglocke (3) unter Zwischenschaltung einer statischen Dichtung (4) fest mit einer Ventilspindel (5) verbunden und im Armaturengehäuse (2) zweifach verschiebegeführt ist,
die von Druckluft beaufschlagbare und in die Öffnungsstellung verschiebbare und durch Federkraft in die Schließstellung zurückschiebbare Ventilglocke (3) mit ihrem durckluftbeaufschlagbaren Innenraum (6) - Kolbenraum - gegenüber einem dem Armaturengehäuse-Durchfluß (D) begrenzenden Gehäuseboden (7) unter Zwischenschaltung zweier dynamischer Dichtungen (8, 9) abgedichtet verschiebbar ist,
durch eine im Armaturengehäuse-Durchfluß (D) sich erstreckende Rippe (10) und den Gehäuseboden (7) ein Druckluftzuführkanal (13) zum Glocken-Kolbenraum (7) hineingeführt ist,
zwischen den beiden dynamischen Dichtungen (8, 9) im Gehäuseboden (7) und einer zweiten im Armaturengehäuse- Durchfluß (D) angeordneten Rippe (12) ein Druckentlüftungskanal (14) für Druckluft nach außen herausgeführt ist
und
im Armaturengehäuse (2) unterhalb des Gehäusebodens (7) eine mit der Glocke (3) in deren den Durchfluß (D) absperrenden Schließstellung zusammenwirkende statische Dichtung (15) angeordnet ist.
2. Bodenventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Glocke (3) mit ihrem zylindrischen Glockenmantel (3a) um die dynamischen Dichtungen (8, 9) und den Gehäuseboden (7) gleitverschiebbar faßt und am freien Glockenmantelrand eine umlaufende, mit der statischen Dichtung (15) im Gehäuse- Durchflußbereich zusammenwirkende Schräge (3b) mit vorzugsweise V-Querschnitt hat.
3. Bodenventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckluftzuführkanal (13) außen am Armaturengehäuse (2) einen Druckluftanschluß (16) zeigt und abgewinkelt durch die Rippe (10) verläuft und vertikal mit radialem Abstand zu den dynamischen Dichtungen (8, 9) durch den Gehäuseboden (7) geführt ist.
4. Bodenventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckentlüftungskanal (14) ein zwischen den beiden dynamischen Dichtungen (8, 9) vom Gehäusebodenmantel in den Gehäuseboden (7) in Bodenebene eintretendes Kanalteil (14a) hat, welches in ein zweites, abgewinkelt durch die Rippe (12) verlaufendes, zum Glocken- Kolbenraum (6) hin geschlossenes und in einem außen am Armaturengehäuse (2) angebrachten Austrittsteil (17) in Stopfenform als Druckbelüftungsauslauf (DBA) und Notabdichtung endendes Kanalteil (14b) einmündet.
5. Bodenventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Führungsstange bildende Ventilspindel (5) in einem oberhalb der Glocke (3) liegenden oberen Gehäuseansatz (2a) und in einem sich an den Gehäuseboden (7) anschließenden unteren Gehäuseansatz (7a) verschiebegeführt ist.
6. Bodenventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilspindel (5) einen vom unteren Spindelende her in Spindel-Axialrichtung verlaufenden und im Glocken-Kolbenraum (6) seitlich austretenden Entlüftungskanal (18) für die im unteren Gehäuseansatz (7a) vorgesehene Führungsbohrung (19) für die Ventilspindel (5) aufweist.
7. Bodenventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb der Glocke (3) eine um einen Glockenansatz (3c) und um den oberen Gehäuseansatz (2a) geführt fassende Druckfeder (20) für die Glockenbeaufschlagung in die Schließstellung angeordnet ist.
8. Bodenventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringflächengröße der Schräge (3b) an der Glocke (3) derart bemessen ist, daß bei geschlossener Glocke (3) und einem Druckanstieg von mehr als 16 bar durch den Kraftstoff, z. B. durch Wärmeeinwirkung und Volumenausdehnung, ein Anheben der Glocke (3) in die Öffnungsstellung entgegen der Schließkraft (20) erfolgt.
9. Bodenventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß dasselbe als Durchgangsventil zum Einsatz in eine Rohrleitung (RL) ausgebildet ist.
10. Bodenventil als Durchgangsventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Armaturengehäuse (2) umfangsmäßig geschlossen ist, an beiden in Glocken- Verschieberichtung sich gegenüberliegenden Stirnseiten je einen Flansch (23, 24) zur Verbindung mit der Rohrleitung (RL) als Ein- und Auslauf (E, A) aufweist und die Glocke (3) von mindestens einer, vorzugsweise von zwei um die Ventilspindel (5) zwischen Glocke (3) und einem Gehäuseansatz (2a) abgestützten Druckfedern (20) beaufschlagt ist.
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