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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Ventil und insbesondere ein Druckbegrenzungsventil.
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Überlicherweise
werden Druckreduzier- oder -begrenzungsventile in Verbindung mit
Fluid verwendet, das ohne weiteres verdunstet und das in Abwesenheit
eines Druckbegrenzungsventils einen gefährlichen Druckaufbau zur Folge
haben kann. Wenn der Dampf zum Beispiel leicht entzündlich oder
hoch korrosiv ist, wäre
eine Explosion, bei der ein solcher Dampf eteiligt ist, eindeutig
gefährlich.
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Statt potentiell gefährlichen
Dampf fortwährend
in die Atmosphäre
abzulassen, sind Druckbegrenzungsventile ausgestaltet, um Dampf
nur abzulassen, wenn der Druck in einem Speicherbehälter einen
vorbestimmten Druck erreicht hat.
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Es ist einzusehen, daß die Ventile
in manchen Fällen,
wie etwa zum Beispiel in dem Fall eines umgekippten Benzintankers,
ausgestaltet sind, um eine geschlossene Position anzunehmen, um
ein Auslaufen von transportiertem Benzin oder anderen transportierten
gefährlichen
Fluiden zu vermeiden. Es ist bekannt, eine träge Masse oder ein Pendel zu verwenden,
um das Druckbegrenzungsventil in solchen Fällen zu schließen. Von
einem Ventil mit einer solchen Funktionsweise wird üblicherweise
gesagt, daß es
mit einem Überrollmechanismus
ausgerüstet ist.
Wenn das Pendel von der Vertikalen abweicht, schließt das Ventil
und hört
auf, als ein Druckreduziermechanismus zu wirken. Wenn das Pendel
sich zu der Vertikalen hin bewegt, öffnet das Ventil und das Ventil
fährt fort,
als ein Druckreduziermechanismus zu wirken.
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Es hat sich herausgestellt, daß ein solches Ventil
betätigt
und daher geschlossen wird, wenn ein Tanker einen steilen Hügel entweder
herauf- oder herabsteigt. Ferner muß das Ventil in der Lage sein, korrekt
zu arbeiten, wenn der Tanker, in dem das Ventil verwendet wird,
unter zum Beispiel Bedingungen starken Bremsens einer Kraft von
2 g in der Bewegungsrichtung, einer Kraft von 1 g im rechten Winkel
zu der Bewegungsrichtung zum Beispiel beim Abbiegen oder einer Kraft
von 1 g vertikal nach oben oder einer Kraft von 2 g vertikal nach
unten zum Beispiel beim Spüren
einer Unebenheit in der Straße ausgesetzt
wird. Es hat sich herausgestellt, daß in solchen Fällen ein
Risiko besteht, daß sich
das Ventil, wenn der Druck in dem Tanker hoch ist, aber nicht ausreichend
hoch, um das Ablassen zu initiieren, oder während des Ablassens unbeabsichtigt schließt. Solch
ein hoher Druck oder solch ein unbeabsichtigtes Schließen während des
Ablassens kann das Ventil daran hindern, in die offene Position
zurückzukehren,
sobald das Überrollmechanismuspendel
nicht betätigt
ist, d. h. nicht mehr in Bezug auf die Vertikale schräg ist.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht
darin, einige Probleme des Standes der Technik zumindest zu mindern.
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Dementsprechend schafft ein erster
Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Druckbegrenzungsventil zum
Ablassen eines Fluids aus einem Behälter mit einem trägheitsbetätigten Überrollmechanismus mit
einem Pendel und einer Schwenkplatte, der dazu ausgestaltet ist,
um, in einer ersten Position des Pendels, ein erstes Verschlußteil in
einen ersten entsprechenden Sitz zu drükken, um eine fluiddichte Dichtung
zu bilden, mit einem zweiten Verschlußteil, das dazu ausgestaltet
ist, um das Ablassen bei wenigstens einem ersten vorgebbaren Druck
zuzulassen, und mit ersten Mitteln, die das erste Verschlußteil aus dem
ersten entsprechenden Sitz herausdrücken, um das Ablassen bei dem
ersten vorgebbaren Druck zu erlauben, wenn das Pendel des trägheits-
betätigten Überrollmechanismus
sich in einer zweiten Position befindet.
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Ein zweiter Aspekt der Erfindung
schafft ein Druckbegrenzungsventil zum Ablassen eines Fluids aus
einem Behälter
mit einem trägheitsbetätigten Überrollmechanismus
mit einem Pendel und einer Schwenkplatte, der dazu ausgestaltet
ist, um, in einer ersten Position des Pendels, ein erstes Verschlußteil in
einen ersten entsprechenden Sitz zu drücken, um eine fluiddichte Dichtung
zu bilden, mit einem zweiten Verschlußteil, das dazu ausgestaltet
ist, um das Ablassen bei wenigstens einem ersten vorgebbaren Druck
zu erlauben, und mit ersten Mitteln, um das erste Verschlußteil aus
dem ersten entsprechenden Sitz herauszudrükken, um das Ablassen bei dem
ersten vorgebbaren Druck zuzulassen, wenn das Pendel des trägheitsbetätigten Überrollmechanismus sich
in einer zweiten Position befindet. Bevorzugte Ausführungsformen
stellen ein Druckbegrenzungsventil bereit, bei dem die ersten Mittel,
die das erste Verschlußteil
aus dem ersten entsprechenden Sitz herausdrücken, oder die ersten Mittel,
um das erste Verschlußteil
aus dem ersten entsprechenden Sitz herauszudrücken, zwischen dem ersten Verschlußteil und
dem ersten entsprechenden Sitz angeordnet sind.
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Bevorzugt stellt eine Ausführungsform
ein Druckbegrenzungsventil bereit, bei dem die ersten Mittel, die
das erste Verschlußteil
aus dem ersten entsprechenden Sitz herausdrücken, oder die ersten Mittel,
um das erste Verschlußteil
aus dem ersten entsprechenden Sitz herauszudrücken, wenigstens eines von
einer Blattfeder, einer gewellten Feder oder einer Schraubenfeder
aufweisen.
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Eine Ausführungsform stellt ein Druckbegrenzungsventil
bereit, bei dem der trägheitsbetätigte Überrollmechanismus
ein Kugelgelenk und eine Schwenkplatte aufweist, die zusammenwirken,
um die Schwenkplatte gegen das Verschlußteil zu drücken. Bevorzugt ist der Kugelsitz
unter Verwendung von zwei Halteplatten gebildet, die einander zugewandte
Aussparungen zum Aufnehmen der Kugel haben.
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Sobald ein Tanker umgedreht worden
ist oder anderweitig falsch ausgerichtet wird, kann, um in dem Fall,
daß der
Tanker flüchtige
Fluide befördert, jegliche
Gefahr zu mildern, die Notwendigkeit bestehen, den Tank zu entleeren.
Dementsprechend stellt eine Ausführungsform
ein Druckbegrenzungsventil bereit, das eine Abflußeinrichtung
aufweist, um das erste Verschlußteil
aus dem ersten entsprechenden Sitz herauszudrücken, so daß die fluiddichte Dichtung
geöffnet
werden kann, wenn der trägheitsbetätigte Überrollmechanismus
aus der ersten Position fortbewegt oder weggedrückt ist.
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Bevorzugt weist die Abflußeinrichtung
wenigstens ein bewegliches Dichtungsteil auf, das gegen innere Schultern
einer Öffnung
des Kolbens des zweiten Verschlußteils gedrückt wird, um eine weitere fluiddichte
Dichtung zu bilden.
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Es ist ersichtlich, daß die Abflußeinrichtung während einer
gewöhnlichen
oder einer anderen Entleerung von Fluid aus einem Tank auch eine
Doppelfunktion ausübt
als oder alternativ verwendet werden kann als ein Unterdruckentlastungsmittel,
um irgendeine negative Druckdifferenz zwischen dem Inneren und dem Äußeren des
Tanks zu begrenzen.
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Eine Ausführungsform stellt ein Druckbegrenzungsventil
bereit, bei dem das bewegliche Dichtungsteil eine Einstelleinrichtung
aufweist, um die Kraft einzustellen, mit der das Dichtungsteil gegen
die inneren Schultern gedrückt
wird. Bevorzugt weist die Einstelleinrichtung eine Beilagscheibe
oder Unterlegscheibe von wählbarer
Dicke auf.
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Es ist einzusehen, daß der Druck,
bei dem ein Druckbegrenzungsventil bestimmt ist, betätigt zu werden,
zum Beispiel gemäß der Gerichtsbarkeit und/oder
dem transportierten Fluid variieren kann. Entsprechend stellt eine
Ausführungsform
ein Druckbegrenzungsventil bereit, bei dem das zweite Dichtungsteil
eine Einstelleinrichtung aufweist, um die Kraft einzustellen, mit
der das zweite Dichtungsteil in einen zweiten entsprechenden Sitz
gedrückt
wird.
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Es ist ersichtlich, daß sich während einer Entleerung
eines Tanks, an dem ein Druckbegrenzungsventil befestigt ist, über gewöhnliche
Mittel ein Vakuum in dem Tank ergeben kann. Entsprechend stellt
eine Ausführungsform
ein Druckbegrenzungsventil bereit, bei dem das zweite Verschlußteil ferner einen
Mechanismus aufweist, um zu ermöglichen, daß das Fluid
durch das zweite Verschlußteil
in wenigstens einer von ersten und zweiten, einander entgegengesetzten
Richtungen über
einen Kanal fließen kann,
der in dem zweiten Verschlußteil
gebildet ist. Das Druckbegrenzungsventil kann auch als eine Abflußeinrichtung
verwendet werden. Daher stellt eine Ausführungsform ein Ventil bereit,
bei dem die erste Richtung derart ist, daß ein Fluid aus einem Behälter, der
mit dem Ventil ausgestattet ist, herausfließen kann. Bevorzugt stellt
eine Ausführungsform
ein Ventil bereit, bei dem die zweite Richtung derart ist, daß ein Fluid
in einen Behälter,
der mit dem Ventil ausgestattet ist, fließen kann.
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Nun werden Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung lediglich beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben, in denen:
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1a und 1b eine Querschnittsansicht
eines Druckbegrenzungsventils mit einem Überrollmechanismus gemäß einer
ersten Ausführungsform
zeigen;
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2 detaillierter
eine Ausführungsform
des Ventilkörpers
zeigt;
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3 eine
Querschnittsansicht eines Druckbegrenzungsventils mit einem Überrollmechanismus gemäß einer
zweiten Ausführungsform
zeigt;
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4 detaillierter
eine Querschnittsansicht und eine Seitenansicht und eine Draufsicht
des Ventilkörpers
der in 3 gezeigten zweiten
Ausführungsform
zeigt;
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5 verschiedene
Ansichten eines Ventilkolbens zur Verwendung in einem Druckbegrenzungsventil
zeigt, wie es in den 1 bis 4 dargestellt ist;
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6 eine
Verschlußplatte
zur Verwendung in einem Druckbegrenzungsventil zeigt, wie es in
den 3 und 4 dargestellt ist;
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7 eine
dritte Ausführungsform
eines Druckbegrenzungsventils zeigt;
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8a bis 8d eine Seitenansicht, eine
Draufsicht, eine Querschnittsansicht und eine detaillierte Ansicht
des Ventilkörpers
der dritten Ausführungsform
zeigen;
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9a bis 9d eine Endansicht, eine
Seitenansicht, eine Endansicht bzw. eine Querschnittsansicht eines
Ventilkolbens der dritten Ausführungsform zeigen;
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10a bis 10c eine Seitenansicht, eine Draufsicht
und eine Querschnittsansicht der Verschlußplatte der dritten Ausführungsform
zeigen;
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11a bis 11c eine Endansicht, eine Draufsicht und
eine Querschnittsansicht des Ventilsitzes der dritten Ausführungsform
zeigen;
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12a und 12b eine Querschnittsansicht bzw.
eine Draufsicht des Überrollpendels
der dritten Ausführungsform
zeigen;
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13a und 13b eine Endansicht bzw.
eine Draufsicht einer Vakuumplatte der dritten Ausführungsform
zeigen;
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14a und 14b eine Ausführungsform
einer Beilagscheibe zeigen, die zur Verwendung mit der dritten Ausführungsform
geeignet ist;
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15a und 15b eine Querschnittsansicht bzw.
eine Draufsicht einer Halteplatte der dritten Ausführungsform
zeigen;
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16a und 16b eine Draufsicht bzw.
eine Querschnittsansicht einer Haltebasis der dritten Ausführungsform
zeigen;
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17a bis 17c eine Endansicht, eine
Draufsicht und eine Querschnittsansicht eines Drehzapfens der dritten
Ausführungsform
zeigen;
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18a bis 18c eine Seitenansicht, eine Draufsicht
und eine Querschnittsansicht einer Verschlufß- oder Schwenkplatte der dritten
Ausführungsform
zeigen;
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19a und 19b eine Draufsicht und eine Querschnittsansicht
eines ersten inneren Halterings der dritten Ausführungsform zeigen;
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20a und 20b eine Draufsicht bzw.
eine Querschnittsansicht eines zweiten inneren Halterings der dritten
Ausführungsform
zeigen;
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21a und 21b eine Draufsicht bzw.
eine Querschnittsansicht eines dritten inneren Halterings der dritten
Ausführungsform
zeigen;
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22a und 22b eine Draufsicht und eine Seitenansicht
eines ersten O-Ringes der dritten Ausführungsform zeigen;
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23a und 23b einen zweiten O-Ring
der dritten Ausführungsform
zeigen;
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24a und 24b eine Draufsicht bzw.
eine Seitenansicht eines dritten O-Ringes der dritten Ausführungsform
zeigen;
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25a und 25b eine Draufsicht bzw.
eine Seitenansicht eines vierten O-Ringes der dritten Ausführungsform
zeigen;
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26a und 26b eine Seitenansicht und eine
Draufsicht einer Einstellschraube der dritten Ausführungsform
zeigen;
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27a und 27b eine Seitenansicht bzw. eine
Draufsicht einer Schraube für
die Halteplatte und die Haltebasis der dritten Ausführungsform
zeigen;
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28a und 28b eine Draufsicht bzw.
eine Seitenansicht eines Magneten der dritten Ausführungsform
zeigen;
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29 eine
Drahtgaze der dritten Ausführungsform
zeigt;
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30 eine
Seitenansicht und eine Querschnittsansicht der dritten Ausführungsform
zusammen mit einer optionalen Regenkappe und einem optionalen Regenkörper zeigt;
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31 eine
Ausführungsform
eines Regenkappenkörpers
darstellt; und
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32 eine
Ausführungsform
eines Regenkappenoberteils zeigt.
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Unter Bezugnahme auf die 1a und 1b wird eine Druckbegrenzungsventilanordnung 100 gezeigt,
die einen Überrollmechanismus
aufweist. Die Ventilanordnung 100 weist einen Ventilkörper 101 auf,
in dem ein Ventilkolben 102 untergebracht ist, der verschiebbar
entlang einer Längsachse
in einem Hals des Ventilkörpers 101 beweglich
ist. Der Ventilkolben 102 weist eine kreisförmige Schulter
auf, die in einer geschlossenen Position auf einem entsprechenden
Ventilsitz 104 sitzt. Unter Bezugnahme auf 2 ist zu sehen, daß der Ventilkörper eine
Vielzahl von Ablaßöffnungen 138 aufweist,
die eine Verbindung zwischen dem Äußeren und dem Inneren des Ventils
herstellen, damit Dampf abgelassen werden kann. Die Ablaßöffnungen 138 weisen
Achsen auf, die kolinear zu Radien des Ventilkörpers sind, d. h. sie sind
senkrecht zu der Ventillängsachse.
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Die Ventilanordnung verwendet Permanentmagnete 126,
die angeordnet sind, um den Ventilkolben 102 gegen den
Ventilsitz 104 zu drücken.
Die Permanentmagnete 126 können in oder an dem Ventilsitz 104 angeordnet
sein oder einen Teil von diesem bilden oder in oder an der kreisförmigen Schulter
des Ventilkolbens 102 angeordnet sein oder einen Teil von
dieser bilden. Die Ventilanordnung verwendet die nicht-linearen
Krafteigenschaften der Magnete, um die Ventilanordnung selbst dann
in die geschlossene Position zu drücken, wenn der Dampfdruck noch
etwas über
einem vorbestimmten Druck ist, wobei das Ventil ausgestaltet ist,
bei diesem abzulassen. Die Magnete sind angeordnet, um sicherzustellen,
daß eine
magnetische Anziehung zwischen dem Ventilsitz und dem Ventilkolben
vorhanden ist.
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Eine Ausführungsform stellt einen Ventilkolben
bereit, der eine zusammengedrückte
Feder 124 aufweist, die mit einer Dichtungsplatte 106 und
einem Sicherungsring 112 zusammenwirkt, um einen Kanal in
dem Ventilkolben von dem Äußeren des
Ventils zu dem Inneren abzudichten. Bevorzugt wird der Kanal verwendet,
um zu ermöglichen,
daß Luft
in den Behälter
strömen
kann, wenn ein Vakuum in dem Behälter
existiert. Jedoch kann eine Ausführungsform
den Kanal verwenden, um zu ermöglichen,
daß Fluid
aus dem Behälter
entleert wird, indem ein Entnahmemundstück (nicht gezeigt) mit der
Ventilanordnung verbunden wird, welches einen geeignet geformten und
dimensionierten Kolben hat, um die Dichtungsplatte zu verlagern
und das Abfließen
des Fluids zu erlauben. Es wird eine Ausführungsform bereitgestellt,
bei welcher die Dichtungsplatte und die Feder auf einer zentralen
Stange 140 befestigt sind. Der Grad der Kompression der
Feder kann durch eine geeignete Positionierung der Dichtungsplatte 106 oder einer
Einstellplatte 107 auf der Stange eingestellt werden.
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Wenn der Druck in einem Behälter (nicht
gezeigt), in welchem die Ventilanordnung 100 verwendet
wird, ein vorbestimmtes Niveau überschreitet, zum
Beispiel einen Druck in dem Bereich von nicht weniger als 20 mbar
und nicht mehr als 120 mbar, wird der Ventilkolben 102 von
dem Ventilsitz 104 weg in einen offenen Zustand gedrückt. In
dem offenen Zustand wird der Dampf in dem Behälter abgelassen, wodurch der
Druck in dem Behälter
abgebaut wird.
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Das vorbestimmte Druckniveau, bei
welchem das Ablassen erfolgt, kann manuell durch Verstellen einer
Anzahl von Einstellschrauben 119 bestimmt werden, die in
Umfangsrichtung um den Körper
des Ventilkolbens herum bei im wesentlichen demselben Radius angeordnet
sind. Die Einstellsohrauben 119 steuern den Abstand und
somit die Größe der magnetischen
Anziehungskraft zwischen den Permanentmagneten und einer gegenüberliegenden Fläche des
Ventilsitzes, indem sie über
die Basis des Ventilkolbens hinaus vorstehen. Es ist ersichtlich, daß die magnetische
Anziehungskraft sich in einer nicht-linearen Weise mit dem Abstand
verringert. Die Einstellschrauben 119 werden, wenn sie
einmal in eine gewählte
Position eingestellt worden sind, die einem gewünschten Druckniveau entspricht,
bei welchem das Ablassen erfolgen soll, durch entsprechende Sicherungsschrauben 120 in
ihrer Position festgehalten. Die Sicherungsschrauben sind ausgestaltet, um
fest an den Einstellschauben 119 anzuliegen, um die letzteren
in Position zu halten.
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Auch wenn bei der obigen Ausführungsform die
Magnete bei im wesentlichen demselben Radius angeordnet sind, kann
eine Ausführungsform
verwirklicht werden, bei welcher die Magnete bei unterschiedlichen
Radien angeordnet sind. In einer alternativen Ausführungsform
können
die Permanentmagnete an den Enden der Einstellschrauben 119 und geeignet
versenkt in den Durchgangsbohrungen für die Einstell- und Sicherungsschrauben
getragen sein, um die Anziehungskraft zu steuern.
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Das obige Ventil ist mit einem Überrollmechanismus
ausgerüstet,
bei welchem eine Verschlußplatte 103 ausgestaltet
ist, um durch eine Bewegung einer Schwenkplatte 111 um
einen Drehpunkt gegen innere Schultern eines zylindrischen Hohlraumes
des Ventilkörpers 101 gedrückt zu werden.
Die Schwenkplatte 111 schwenkt in Reaktion auf eine Bewegung
eines Kugelgewichtes oder Pendels 105 um die Längsachse
der Ventilanordnung um die Kugel 110 eines Kugelgelenks.
Die Pfanne wird durch ein Paar von Halteplatten 108 und 109 gebildet,
die einander zugewandte Aussparungen aufweisen, die eine komplementäre Pfanne
für die
Kugel bilden. Die Halteplatten sind unter Verwendung einer Anzahl
von Schrauben 121 zusammengekoppelt und werden durch einen
Sicherungsring 113 an Ort und Stelle gehalten. Die Halteplatten
weisen eine Anzahl von Öffnungen
auf, durch welche Dampf strömen kann,
um jegliches Vakuum zu mindern, das sich ansonsten aufgrund einer
Bewegung der Verschlußplatte 103 ergeben
könnte.
Die Schwenkplatte 111 ist unter Verwendung einer Schraube 122 mit
einer Gelenkstange der Kugel 110 gekoppelt.
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Die Verschlußplatte 103 weist
einen sich nach unten erstreckenden Mantel auf, der satt anliegend
entlang einer Innenwand des zylindrischen Hohlraums gleitet, und
ein Verschlußteil
mit einem O-Ring 118 ist an einem Kopf der Verschlußplatte 103 befestigt.
Der O-Ring 118 bildet eine fluiddichte Dichtung um die
durch den Hals des Ventilkörpers 101 gebildete Öffnung,
wenn er gegen die inneren Schultern des zylindrischen Hohlraums
gedrückt wird.
Der Mantel stellt sicher, daß der
O-Ring im wesentlichen konzentrisch zu dem Hals des Ventilkörpers 101 ist.
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Die inneren Schultern des zylindrischen Hohlraums
tragen Mittel 125, um die Verschlußplatte 103 von der
durch den Hals des Ventilkörpers 101 gebildeten Öffnung wegzudrücken, um
die fluiddichte Dichtung zu öffnen.
Bevorzugt weisen die Mittel zum Wegdrücken der Verschlußplatte 103 von
der durch den Hals gebildeten Öffnung
eine Blattfeder, eine gewellte Feder oder eine Schraubenfeder 125 auf.
Alternativ können
die Mittel zum Wegdrücken
der Verschlußplatte 103 von
dem Hals durch die Verschlußplatte 103 getragen
werden und ausgestaltet sein, um gegen die inneren Schultern des
zylindrischen Hohlraums zu wirken. Die Masse der Verschlußplatte 103 und
die Gegenwirkung der Mittel zum Wegdrücken der Verschlußplatte 103 von
dem Hals sind derart, daß sogar
unter einem hohen Druck, d. h. einem Druck über dem vorbestimmten Druck,
bei welchem die Ventilanordnung gewöhnlich Dampf ablassen sollte,
dieser Druck unzureichend ist, um den O-Ring 118 gegen die inneren
Schultern gedrückt
zu halten. Wenn die Achse des Pendels im wesentlichen kolinear zu
der Längsachse
der Ventilanordnung ist, wird die Verschlußplatte 103 daher
von den inneren Schultern des Hohlraums weggedrückt, so daß das Ventil damit fortfahren
kann, Dampf sicher abzulassen.
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Bevorzugt ist eine Drahtgaze 127 in
einem Auslaß der
Ventilanordnung gehalten. Die Drahtgaze 127 verringert
das Risiko eines Feuers oder einer Explosion in dem Behälter, wenn
der abgelassene Dampf entzündlich
ist.
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Unter Verwendung eines O-Ringes 117 wird eine
fluiddichte Dichtung zwischen der Ventilanordnung und einem Behälter (nicht
gezeigt) verwirklicht. In gleicher Weise wird eine fluiddichte Dichtung
zwischen dem Ventilkolben 102 und dem Ventilsitz 104 unter
Verwendung eines O-Ringes 116 verwirklicht. Eine weiter
fluiddichte Dichtung zwischen der Dichtungsplatte 106 und
einer inneren kreisförmigen Schulter
des Ventilkolbens 102 wird unter Verwendung eines O-Ringes 115 verwirklicht.
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Unter Bezugnahme auf 2 werden in Projektionsmethode 3 eine
Vorderansicht, eine Seitenansicht und eine Schnittansicht zusammen
mit entsprechenden Abmessungen einer Ausführungsform eines Ventilkörpers gemäß der ersten
Ausführungsform
gezeigt. Diese Ansichten zeigen die Öffnungen 138 in dem
Ventilkörper 101 klarer, über welche
Fluid abgelassen werden kann.
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Der Ventilkolben 102 kann
vorteilhaft zur Kalibrierung und/oder zur Untersuchung aus der Ventilanordnung
entfernt werden. Der Druck, bei welchem der Ventilkolben 102 von
dem Ventilsitz 104 angehoben wird, kann durch Verändern der
Nähe der
Magnete 126 zu dem Ventilsitz eingestellt werden. Dies stellt
sicher, daß der
Ventilkolben, der eine relativ kleine Komponente ist, schnell untersucht
und kalibriert werden kann.
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Außerdem wird der Ventilkolben 103 aufgrund
der nichtlinearen Eigenschaften der Permanentmagnete 126 zwischen
der geschlossenen Position und einer offenen Position derartig bewegt,
daß bei
einem gegebenen Druck der Strömungsquerschnitt,
durch welchen Dampf abgelassen werden kann, bedeutend größer ist
als der Strömungsquerschnitt
eines entsprechenden federbasierten Ventilkolbens. In einer Ausführungsform
kann die Ventilanordnung entweder geschlossen oder im wesentlichen vollständig offen
sein. Es ist ersichtlich, daß in
vorbekannten Ventilanordnungen der verfügbare Strömungsquerschnitt, durch welchen
Dampf abgelassen werden kann, proportional zum dem Grad der Streckung
oder Kompression einer Feder ist. Im Unterschied dazu hängt der
Strömungsquerschnitt
der beschriebenen Ausführungsformen
nicht von Federeigenschaften ab und ändert sich somit in einer nichtlinearen
Weise mit dem Druck.
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Es ist ersichtlich, daß der Ausdruck
Fluid, wenn er hierin verwendet wird, zumindest Gase, Dämpfe und
Flüssigkeiten
umfaßt.
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Auch wenn die obige Ausführungsform
ausgestaltet ist, um Fluid über
radial ausgerichtete Ventilkörperöffnungen 138 und
eine in Längsrichtung
verlaufende Ventilöffnung
mit einem Ventilkolben abzulassen, ist die vorliegende Erfindung
nicht darauf beschränkt.
Es kann eine Ausführungsform
verwirklicht werden, in welcher das Ablassen im wesentlichen in Längsrichtung
stattfindet. Das im wesentlichen in Längsrichtung stattfindende Ablassen
kann erreicht werden, indem sichergestellt wird, daß die Verschlußplatte
Durchgangsöffnungen
aufweist, durch welche Fluid strömen
kann, das durch die Öffnungen in
den Halteplatten geströmt
ist. Solche Durchgangsöffnungen
könnten
in Bezug auf den Verschlußplatten-O-Ring 118 radial
außen
in zum Beispiel der oberen ringförmigen
Fläche 150 der
Verschlußplatte 103 angeordnet
sein.
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Unter Bezugnahme auf 3 wird eine zweite Ausführungsform
eines Druckbegrenzungsventils 300 gezeigt. Merkmale, die
sowohl der in den 1a und 1b gezeigten ersten Ausführungsform
als auch der in 3 gezeigten
zweiten Ausführungsform
gemeinsam sind, haben dasselbe Bezugszeichen und dieselbe Funktion
und werden nicht im Detail beschrieben. Nur diejenigen Merkmale,
die beiden Ausführungsformen
nicht gemeinsam sind, werden im Detail beschrieben.
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3 zeigt
eine zweite Ausführungsform
einer Druckbegrenzungsventilanordnung 300 mit einem Überrollmechanismus.
Die Ventilanordnung 300 weist einen Ventilkörper 101 auf,
in dem ein Ventilkolben 102 untergebracht ist, der verschiebbar
entlang einer Längsachse
in einem Hals 130 des Ventilkörpers 101 beweglich
ist. Es ist ersichtlich, daß der Hals 130 der
zweiten Ausführungsform
im Vergleich mit der in den 1a und 1b gezeigten zweiten Ausführungsform
erheblich kürzer
als der Hals der in den 1a und 1b gezeigten Ausführungsform
ist. Der Hals 130 wird durch eine obere ringförmige Fläche 132,
welche den Ventilsitz 104 trägt, und eine innere ringförmige Schulter 134 begrenzt.
Die innere ringförmige
Schulter 134 ist ausgestaltet, um in dem Ventilkörper 101 ein
zylindrisches Volumen 136 zu bilden. Das zylindrische Volumen 136 stellt
im Vergleich zu dem entsprechenden zylindrischen Volumen der in den 1a und 1b gezeigten ersten Ausführungsform
ein erheblich größeres Volumen
bereit, durch welches Fluide in dem Fall eines Druckaufbaus abgelassen
werden können.
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Es ist ersichtlich, daß, wenn
zum Beispiel Gas über
die Ablaßöffnungen 138 abgelassen
wird, zwischen dem zylindrischen Volumen, das durch die Ventilkörper-Innenwände in der
Nähe der
Ablaßöffnungen 138 gebildet
wird, die zu dem Äußeren des Ventilkörpers führen, und
dem durch den sich nach unten erstreckenden Mantel der Verschlußplatte 103 gebildeten
Volumen eine Druckdifferenz erzeugt wird. Unter solchen Umständen besteht
ein Risiko, daß die
Verschlußplatte 103 als
eine Folge der Druckdifferenz angehoben oder, wenn sie zeitweilig geschlossen
ist, anschließend
geschlossen gehalten wird und das Ventil unbeabsichtigt schließt, d. h.
der Ablaßvorgang
könnte
verhindert werden. Jedes solche Schließen des Ventils oder jede solche
Verhinderung des Ablaßvorgangs
würde zu
einem fortlaufenden Druckanstieg mit möglichen gefährlichen Folgen führen. wenn
der Druck anstiege, würde
die Verschlußplatte
kräftiger
in die geschlossene Position gedrückt werden. Dementsprechend
stellt eine Ausführungsform
eine Feder 125 bereit, welche bevorzugt die Form einer
gewellten Feder mit drei Peaks, einer Schraubenfeder oder einer
Blattfeder aufweist und die ausgestaltet ist, um die Verschlußplatte 103 in
die offene Position zu drücken,
so daß das
Ablassen ungeachtet der Druckdifferenz zwischen dem Gas in der Nähe des sich
nach unten erstreckenden Mantels der Verschlußplatte 103 und dem
Gas in der Nähe
der Ablaßöffnungen 138 aufrechterhalten
werden kann, welche während
des Ablassens entsteht.
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Es ist aus 3 ersichtlich, daß der Ventilkolben 102 wieder
eine zusammengedrückte
Feder 124 aufweist, die mit der Dichtungsplatte 106 und dem
Sicherungsring 112 zusammenwirkt, um den Kanal durch den
Ventilkolben 102 von dem Äußeren des Ventils zu dem Inneren
des Ventils abzudichten. Die Stange 140, die die Dichtungsplatte 106 trägt, ist erheblich
länger
als die entspre chende Stange in der in den 1a und 1b gezeigten
Ausführungsform.
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Als eine Folge der längeren Stange 140 ist eine
zylindrische Aussparung 142 in dem Kopf 144 der
Verschlußplatte 103 gebildet
worden. Die zylindrische Aussparung 142 ist ausgestaltet,
um den unteren Teil des Ventilkolbens 102 in der geschlossenen Position
aufzunehmen, wenn der Überrollmechanismus
betätigt
worden ist, um das Ventil zu schließen.
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Es ist ersichtlich, daß die Masse
der Verschlußplatte 103 der
zweiten Ausführungsform
für dasselbe
Material geringer ist als die Masse der Verschlußplatte 103, die zum
Beispiel in 1b gezeigt ist.
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Das Pendel 105 der zweiten
Ausführungsform
ist bevorzugt zylindrisch und ist bevorzugt an einer im Vergleich
zu der in den 1a und 1b gezeigten ersten Ausführungsform
wesentlich längeren Pendelstange 146 aufgehängt. Die
wesentlich längere
Pendelstange stellt ein größeres Drehmoment
bereit, um die Schwenkplatte zu betätigen.
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Bevorzugt sind die Materialien, aus
denen der Ventilkörper 101 und
die Verschlußplatte 103 hergestellt
sind, derart, daß eine
relativ niedrige Reibungskopplung zwischen diesen Materialien auftritt. Unter
Bezugnahme auf 5 werden
verschiedene Ansichten des Ventilkolbens 102 gezeigt. Der
Ventilkolben ist in 5 in
verschiedenen Draufsichten, Unter-, Seiten- und Schnittan- sichten
gezeigt. Es ist zu sehen, daß der
Ventilkolben 102 drei axial verlaufende Arme 502, 504 und 506 aufweist.
Ein Ende von jedem der axial verlaufenden Arme 502 bis 506 weist eine
innere Nut auf, um den Sicherungsring 112 aufzunehmen.
Die radial verlaufenden Arme bilden einen Kanal, welcher die Dichtungsplatte 106 aufnimmt,
die durch die entsprechende Stange 140 getragen ist. Die
Stange trägt
an dem anderen Ende eine Einstellplatte
107 auf einem mit
einem Gewinde versehenen Teil der Stange 140. Die Einstellplatte weist
eine Lippe zum Angreifen an einem Ende einer Feder 124 auf.
Die Feder 124 wirkt mit dem Sicherungsring 112 zusammen,
um die Dichtungsplatte 106 gegen einen entsprechenden O-Ring 115 zu
drücken.
Eine Sicherungsmutter 123 wird verwendet, um die Position
der Einstellplatte 107 auf der Stange 140 zu sichern.
Das Sichern der Position der Einstellplatte 107 auf der
Stange 140 stellt den Grad an Kraft ein, mit welcher die
Dichtungsplatte 106 gegen die entsprechende Dichtung 115 gedrückt wird.
Der durch die Arme 502 bis 506 des Ventilkolbens 102 gebildete
Kanal bildet zusammen mit der Dichtungsplatte 106, der
Stange 140, der Einstellplatte 107, der Feder 124,
der Sicherungsmutter 123 und dem Sicherungsring 112 eine
Anordung von zum Beispiel einer Abflußeinrichtung und/oder einer
Unterdruckreduziereinrichtung, mittels derer entweder ein Abfließen von
Fluid aus einem Tank mit einem Ventil gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung bewirkt werden kann oder mittels derer
ein Aufbau von Unterdruck in einem Tank mit einem Ventil gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung begrenzt werden kann.
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Es kann zum Beispiel ein geeignet
geformter Kolben, wie etwa zum Beispiel eine schmale Stange, verwendet
werden, um die Dichtungsplatte 106 von dem entsprechenden
O-Ring 115 wegzudrükken, was
wiederum die Verschlußplatte 103 in
die offene Position drückt,
um ein Abfließen
von Fluid über
die Ablaßöffnungen 138 zu
erlauben. Sollte zum Beispiel während
einer Entleerung des Tanks durch irgendeinen anderen Auslaß ein Unterdruck
in dem Tank mit einem Ventil gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erzeugt werden, kann alternativ oder
zusätzlich
die Druckdifferenz zwischen dem Inneren des Tanks und der äußeren Umgebung,
wenn sie ausreichend groß ist,
bewirken, daß die
Dichtungsplatte 106 die Dichtung mit dem O-Ring 115 öffnet, um
die Druckdifferenz zu beseitigen. Es ist ersichtlich, daß die Kraft,
die erforderlich ist, um die Dichtungsplatte 106 von dem
O-Ring 115 wegzudrücken,
durch geeignete Auswahl der Feder 124 und der Position
der Einstellplatte 107 auf der Stange 140 eingestellt
werden kann.
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Wieder auf 5 Bezug nehmend, ist es zu sehen, daß sechs
gleich beabstandete Bohrungen 508 bis 518 von
0,29 mm Durchmesser vorgesehen sind, welche ausgestaltet sind, um
die Magnete 126 aufzunehmen. Die übrigen Bohrungen 520, 522 und 524 sind
innen mit einem Gewinde versehen und ausgestaltet, um zugehörige Einstellschrauben 119 und
Sicherungsschrauben 120 aufzunehmen. Die innere Bohrung
des Kolbens weist einen Durchmesser von 12,8 mm auf, welcher sich über einen
Radius von 5 mm zu einem Durchmesser von im wesentlichen 22,8 mm öffnet. Die
nach außen
gewandte Fläche 152 des
Ventilkolbens 102 weist drei radial gerichtete Schlitze 526, 528 und 530 auf,
welche ausgestaltet sind, um die Fluidströmung zu verbessern. Die radial gerichteten
Schlitze 526 bis 530 sind jeweils im wesentlichen
radial mit drei in Umfangsrichtung angeordneten Aussparungen 532 bis 538 ausgerichtet. Bevorzugt
begrenzen die Aussparungen 532 bis 538 jeweils
eine Winkel von 60°.
Bevorzugt begrenzt jeder axial verlaufende Arm 502 bis 506 einen
Winkel von 40°.
In einer Ausführungsform
ist der Winkel zwischen dem Beginn einer Aussparung und einer entfernten
Fläche
eines axial verlaufenden Armes typischerweise 50°. Der Ventilkolben weist einen
0,2 mm Hals 540 auf, der ausgestaltet ist, um einen entsprechenden
O-Ring 116 aufzunehmen. Der Sicherungsring 112,
der mit der zusammengedrückten
Feder 124 und der Einstellplatte 107 zusammenwirkt,
um die Kraft einzustellen, die erforderlich ist, um die Dichtungsplatte 106 in
die offene Position zu drücken,
wird über
entsprechende Nuten in der nach innen gerichteten Fläche der
axial verlaufenden Arme 502, 504 und 506 aufgenommen.
Die Nuten haben einen Innendurchmesser von 15,3 mm und einen Außendurchmesser
von 17,3 mm. Bevorzugt weisen die Nuten eine Breite von 1,2 mm auf
und sind in einem Abstand von 2,2 mm von einem Ende der axial verlaufenden
Arme 502 bis 506 angeordnet. Die Länge des
nach innen gewandten Teils der axial verlaufenden Arme 502 bis 506 beträgt 17,5
mm. Die Länge des
nach außen
gewandten Teils der axial verlaufenden Arme 502 bis 506 beträgt 19 mm.
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In einer bevorzugten Ausführungsform
ist die Verschlußplatte 103 aus
Messing hergestellt. Alternativ kann die Verschlußplatte
aus einer leichten Aluminiumlegierung hergestellt sein.
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6 zeigt
eine zweite Ausführungsform
der Verschlußplatte 103.
Es ist zu sehen, daß die
Verschlußplatte 103 mit
einer Aussparung 142 versehen ist, um in der geschlossenen
Position den unteren Teil des Ventilkolbens 102 aufzunehmen.
Eine ringförmige
Nut 602 ist vorgesehen, um einen O-Ring 118 aufzunehmen.
Der Radius der ringförmigen
Nut 602 beträgt
bevorzugt 1,75 mm. Der äußere Durchmesser
der ringförmigen
Nut 602 beträgt
33,5 mm. Eine Ausführungsform
der Verschlußplatte 103 weist bevorzugt
eine Aussparungstiefe von 4 mm und einen Aussparungsdurchmesser
von 22 mm auf. Der innere Durchmesser des sich nach unten erstreckenden
Mantels beträgt
47 mm. Die innere Tiefe des sich nach unten erstreckenden Mantels
beträgt
13,5 mm. Der äußere Durchmesser
des sich nach unten erstreckenden Mantels beträgt 49,85 mm. Der Abstand von der
Schulter 604, welche den sich nach unten erstreckenden
Mantel trägt,
zu dem unteren Ende des sich nach unten erstreckenden Mantels beträgt 15 mm. Die
Gesamthöhe
der Verschlußplatte 103 beträgt 21 mm.
Bevorzugt hat die Pendelstange 146 eine Länge von
mindestens 20 mm.
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Es ist ersichtlich, daß die Druckdifferenz,
die während
des Ablassens entsteht, mit der Geschwindigkeit des Fluids beim
Ablassen zusammenhängt. Die
Geschwindigkeit des Fluids während
des Ablassens kann gemäß der Anzahl
und Größe der Ablaßöffnungen 138 verändert werden.
Wenn sich die durch die Ablaßöffnungen
bereitgestellte Ablaßfläche erhöht, verringert
sich die Geschwindigkeit des Ablaßfluids.
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Um das Problem der Erzeugung einer
Druckdifferenz während
des Ablassens zwischen dem Volumen über der Verschlußplatte 103 und
dem Volumen unter der Verschlußplatte
zu berücksichtigen, können optional Öffnungen
in der oberen Fläche
der Verschlußplatte
vorgesehen sein, wie etwa die Öffnungen,
die in Bezug auf den O-Ring 118 radial außen angeordnet
sind.
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Der Kanal, über welchen das Ablassen in
der zweiten Ausführungsform
erfolgt, hat im Vergleich zu dem entsprechenden Kanal in der ersten
Ausführungsform
ein größeres Volumen.
Eine solche Differenz in dem Kanalvolumen ermöglicht, daß das Ventil gemäß der zweiten
Ausführungsform
schneller abläßt.
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Unter Bezugnahme auf 7 wird eine Schnittansicht einer dritten
bevorzugten Ausführungsform
einer Druckbegrenzungsventilanordnung 700 gezeigt. Es ist
ersichtlich, daß die
dritte Ausführungsform
viel mit der ersten und der zweiten Ausführungsform gemeinsam hat. Gemeinsame
Merkmale führen
im wesentlichen dieselbe Funktion aus und werden in Zusammenhang
mit der dritten Ausführungsform
aus Gründen
der Kürze
nicht im Detail beschrieben. Die wesentlichen Unterschiede zwischen der
dritten Ausführungsform
und der ersten und der zweiten Ausführungsform werden jedoch nachfolgend
im Detail beschrieben. Ein kurzer Vergleich zwischen der ersten
und der zweiten Ausführungsform und
der dritten Ausführungsform
zeigt, daß die
prinzipiellen Unterschiede zum Beispiel mit dem Ventilkolben, der
Verschlußplatte,
dem Pendel und dem Drehzapfen und der Vakuumplatte in Zusammenhang
stehen.
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Die Ventilanordnung 700 weist
einen Ventilkörper 701 auf,
in dem ein Ventilkolben 702 untergebracht ist, der verschiebbar
entlang einer zentralen Längsachse
in einem Hals des Ventilkörpers 701 beweglich
ist. Es ist ersichtlich, daß der
Hals oder das Innere des Halsteils 703 der dritten Ausführungsform in
Bezug auf die erste Ausführungsform
verbreitert worden ist. Der innere Halsteil 703 weist einen
30 mm Innenbohrungsabschnitt 704 auf (im Unterschied zu
dem 25,4 mm Innenbohrungsabschnitt der ersten Ausführungsform).
Um die Geschwindigkeit eines Fluids während des Ablassens oder Abfließens zu verringern,
sind neun Durchgangsbohrungen von 9 mm Durchmesser radial in gleichen
Umfangsabständen
in dem Ventilkörper 701 angeordnet.
Die neun Bohrungen sind in den 8a, 8b und 8c deutlicher zu sehen. Es ist zu sehen,
daß die
neun Bohrungen 800 bis 816 von 9 mm Durchmesser
ermöglichen, daß im vergleich
zu der ersten und der zweiten Ausführungsform ein größeres Fluidvolumen
bei einer verringerten Strömungsgeschwindigkeit
abgelassen wird. Die verringerte Strömungsgeschwindigkeit hilft beim
Verringern der Druckdifferenz während
des Ablassens zwischen dem durch das Innere des Ventilkörpers und
die Oberseite der Verschlußplatte 710 gebildeten
inneren Volumens und dem Volumen unter der Verschlußplatte,
wenn eine solche besteht.
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Unter Bezugnahme auf die 9a bis 9d werden verschiedene Ansichten eines
Ventilkolbens 702 gezeigt. Der Ventilkolben der dritten
Ausführungsform
ist aus Gründen
der Vollständigkeit
gezeigt, obgleich er in der Konstruktion und den Abmessungen identisch
zu dem Ventilkolben ist, der oben in Bezug auf die erste und die
zweite Ausführungsform beschrieben
wurde.
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Die 10a bis 10c zeigen eine Verschlußplatte
oder einen Verschlußkolben 710 der
dritten Ausführungsform.
Es ist wiederum ersichtlich, daß der
Kolben 710 der dritten Ausführungsform im wesentlichen
identisch mit der oben beschriebenen Verschlußplatte oder dem oben beschriebenen
Verschlußkolben
ist.
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Eine Ausführungsform eines Ventilsitzes 1100 ist
in den 11a bis 11c gezeigt. Der Ventilsitz 1100 weist
einen Außendurchmesser
von zwischen 33,96 mm und 33,99 mm auf. Eine Umfangskante 1102 weist
eine Fase von 30° auf.
Die Dicke des Ventilsitzes 1100 beträgt 2,5 mm. Der Ventilsitz 1100 weist,
wenn er von einer Seite betrachtet wird, eine Öffnung 1104 von 24
mm Durchmesser auf, welche über
eine radiale Schulter 1106 von 1,25 mm Radius zu einem
engen Halsabschnitt 1108 führt. Die Tiefe des radialen
Schulterabschnitts 1106 beträgt von der Ebene der Öffnung 1104 von
24 mm Durchmesser aus zwischen 1,5 mm und 1,55 mm. Bevorzugt erfüllt das
Material, aus welchem der Ventilsitz hergestellt ist, die Materialspezifikation
431529, in BS970, Teil 1, 1983.
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Unter Bezugnahme auf die 12a und 12b wird ein Pendel oder Überrollgewicht 712 für die in 7 gezeigte dritte Ausführungsform
gezeigt. Aus dem Querschnitt der 12a ist
ersichtlich, daß es eine
Höhe von
36,5 mm und eine kreisförmige
Basis 1202 von 55 mm Durchmesser aufweist, welche sich über eine
kegelstumpfförmige
Fläche 1204 mit
einer Tiefe in Längsrichtung
von 5 mm zu einer äußeren Umfangswand 1206 mit
einem Durchmesser von 70 mm erstreckt. Eine in Umfangsrichtung verlaufende radiale
Schulter 1208 von 55 mm Radius erstreckt sich von der Umfangswand 1206 über einen
1 mm weiten Kreisring 1212 zu einer mit einem Gewinde versehenen
Blindbohrung 1210. Der mit einem Gewinde versehene Teil
der Bohrung ist 8 mm tief und trägt
ein M8 × 1,25
Gewinde. Die Bohrung setzt sich über
einen nicht mit einem Gewinde versehenen Teil bis zu einer Tiefe
von 11,5 mm fort und ist durch eine konische Fläche 1216 abgeschlossen.
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Unter Bezugnahme auf die 13a und 13b wird eine Ausführungsform einer Vakuumplatte 714 für die dritte
Ausführungsform
der Ventilanordnung der 7 gezeigt.
Die Vakuumplatte 714 weist einen nach außen gerichteten,
in Umfangsrichtung verlaufenden gekrümmten Abschnitt 1300 mit
einem Radius von 17 mm auf. Ein einen O-Ring aufnehmender Abschnitt
mit einem nach innen gerichteten Radius 1302. Bevorzugt
beträgt
der Radius des einen O-Ring aufnehmenden Abschnitts 1302 zwischen 0,78
und 0,82 mm. Der einen O-Ring aufnehmende Abschnitt führt zu einem
zylindrischen Abschnitt 1304 mit einer inneren Schulter 1306 zum
Stützen
einer Feder 716, wie es in 7 gezeigt
ist. Die Schulter 1306 wird durch eine ringförmige Fläche des
zylindrischen Abschnitts 1304 und einen weiteren zylindrischen
Abschnitt mit einem Radius von 13,4 bis 13,5 mm und einer Tiefe
von 0,5 bis 0,6 mm gebildet. Der weitere zylindrische Abschnitt
verengt sich über einen
mit 3,75 mm Radius gerundeten Abschnitt 1308, um noch einen
weiteren zylindrischen Abschnitt 1310 mit einem Durchmesser
von 6 mm zu bilden. Die Gesamtlänge
der Vakuumplatte 714 beträgt 19 mm. Die Dicke des ersten
zylindrischen Abschnitts 1304 beträgt zwischen 0,95 mm und 1,05 mm.
Der Abstand zwischen einer Kante des ersten zylindrischen Abschnitts 1304 und
dem Krümmungsmittelpunkt
des einen O-Ring aufnehmenden Abschnitts 1302 beträgt 0,8 mm.
Der Durchmesser des gekrümmten
Abschnitts
1300 beträgt
zwischen 12,5 und 12,6 mm. Der einen O-Ring aufnehmende Abschnitt 1302 weist
einen inneren oder innersten Durchmesser von zwischen 11,75 mm und
11,85 mm auf. Der Durchmesser des ersten zylindrischen Abschnitts 1304 beträgt zwischen
15,15 mm und 15,2 mm.
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Unter Bezugnahme auf die 14a und 14b wird eine Beilagscheibe 1400 gezeigt,
die in einer Ausführungsform
ein Dicke von 2 mm, einen inneren Durchmesser von 10 mm und einen äußeren Durchmesser
von 14,9 bis 15 mm aufweist. Die Kanten der Beilagscheibe weisen
eine 0,2 mm × 45° Fase auf. Die
Dicke der Beilagscheibe ist in Zusammenhang mit der Feder 716 ausgestaltet,
um die Kraft einzustellen, mit welcher ein O-Ring 718 (nachfolgend
unter Bezugnahme auf die 22a und 22b beschrieben) gegen eine
entsprechende innere Schulter 720 des Ventilkolbens 702 gedrückt wird.
Um die Kraft zu erhöhen
oder zu erniedrigen, mit welcher der O-Ring 718 gegen die
innere Schulter 702 gedrückt wird, kann die Federkonstante
erhöht
bzw. erniedrigt werden und/oder die Dicke der Beilagscheibe erhöht bzw.
erniedrigt werden.
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Die 15a und 15b zeigen eine Schnittansicht
bzw. eine Draufsicht der Halteplatte 706. Die Halteplatte
kann mit einer Haltebasis 708 durch drei entsprechende
Halteschrauben gekoppelt werden, welche einen 7,6 mm bis 7,8 mm
45° Senkabschnitt haben.
Die Halteplatte 706 weist drei gleich beabstandete 8 mm
Durchgangsbohrungen 1502 bis 1506, welche es ermöglichen,
daß in
den inneren Volumina zwischen über
und unter der Halteplatte und der Haltebasis Gleichgewichtsdruck
erreicht wird. Die Halteplatte 706 weist einen einen Drehzapfen aufnehmenden
Abschnitt 1508 auf, welcher sich von einem ersten Durchmesser
von zwischen 18 mm und 18,05 mm über
einen 9,0 mm Radius mit einem Mittelpunkt, der in einem Abstand
von 0,05 bis 0,01 mm von einer ersten Ebene 1510 einer
Seite der Halteplatte 706 angeordnet ist, zu einem zweiten
Durchmesser verengt. Die Dicke der Halteplatte beträgt 5 mm.
Die drei gleich beabstandeten 8 mm Durchgangsbohrungen sind auf
einem Kreis mit einem Durchmesser von 36 mm zentriert. Die mit einem
Gewinde versehenen Abschnitte 1500 zum Aufnehmen der Halteschrauben
(nachfolgend unter Bezugnahme auf die 30a und 30b beschrieben) sind auf einem Kreis mit
einem Durchmesser von 44 mm zentriert. Der Durchmesser der Halteplatte
beträgt
zwischen 55,85 mm und 55,9 mm.
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Die 16a und 16b zeigen eine Draufsicht bzw.
eine Schnittansicht der Haltebasis 708. Die Haltebasis 708 ist
ausgestaltet, um mit der Halteplatte 706 zusammenzuwirken,
um eine Umschließung
für die
Kugel des Drehzapfens (nachfolgend unter Bezugnahme auf die 17a und 17b beschrieben) zu bilden. Dementsprechend
weist die Haltebasis 708 eine entsprechend dimensionierte
innere Schulter 1600 von 9 mm Radius mit einem Mittelpunkt
bei 0,05 mm bis 0,1 mm von einer ersten Ebene 1602 der
Haltebasis 708 auf. Die Haltebasis 708 weist drei
gleich beabstandete Durchgangsbohrungen 1604 bis 1608 von
8 mm Durchmesser auf, die angeordnet sind, um mit den entsprechenden
Bohrungen 1502 bis 1506 der Halteplatte 706 zusammenzupassen.
Die Haltebasis 708 weist auch drei gleich beabstandete,
innen mit einem Gewinde versehene M4 × 0,7 Gewindebohrungen 1610 bis 1614 für Halteschrauben
auf.
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Die 17a bis 17c zeigen eine Seitenansicht,
eine Draufsicht und eine Schnittansicht einer Ausführungsform
des Drehzapfens 722. Der Drehzapfen weist einen im wesentlichen
kugelförmigen Kugelteil 1700 mit
einem Radius von 9 mm auf. Der Kugelteil wird in dem durch die inneren
Schultern der Halteplatte und der Haltebasis 1508 bzw. 1600 gebildeten
Volumen aufgenommen oder gehalten. Der im wesentlichen kugelförmige Kugelteil 1700 hat
einen Mittelpunkt, welcher sich in einem Abstand von 14 mm von einem
ersten Ende 1702 der Stange befindet. Das erste Ende 1702 der
Stange weist eine innen mit einem Gewinde versehene oder vollständig mit
einem Gewinde versehene Bohrung 1704 auf. Bevorzugt erstreckt
sich die innen mit einem Gewinde versehene Bohrung eine Strecke
von 6 mm in die Bohrung hinein und ist ein M4 × 0,7 Gewinde. Die Bohrung
erstreckt sich bevorzugt eine Strecke von 10 mm in die Stange hinein.
Die innen mit einem Gewinde versehene Bohrung 1704 ist
ausgestaltet, um eine Schraube 724 (nachfolgend unter Bezugnahme
auf die 27a und 27b beschrieben) aufzunehmen,
um die Verschluß-
oder Schwenkplatte 726 an Ort und Stelle zu halten. Das
andere Ende 1706 der Stange weist einen außen mit
einem Gewinde versehenen Abschnitt 1708 mit einem M8 × 1,25 Gewinde
auf, welches sich über
eine Strecke von 4,5 mm erstreckt. Der Durchmesser der Stange beträgt 8 mm.
Der Außendurchmesser
des im wesentlichen kugelförmigen Teils
oder der Kugel 1700 beträgt zwischen 17,925 und 17,975
mm.
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Die 18a bis 18c zeigen eine Ausführungsform
der Schwenkplatte 726 für
die dritte Ausführungsform
der Ventilanordnung. Die Schwenkplatte 726 weist einen
Außendurchmesser
von 30 mm und eine konzentrische Durchgangsöffnung von zwischen 4,2 und
4,3 mm und von einer Tiefe von 2 mm auf. Die Durchgangsöffnung öffnet sich über einen 90° Senkabschnitt.
Die Dicke der Schwenkplatte beträgt
5 mm. Die zylindrischen Kanten der Schwenkplatte sind bevorzugt
mit einer 0,25 × 45° Fase versehen.
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Unter Bezugnahme auf die 19a und 19b wird eine Draufsicht und eine Querschnittsansicht
eines ersten inneren Halteringes 728 mit einem Durchmesser
von zwischen 17,2 mm und 17,66 mm und einer Dicke von zwischen 0,94
und 1 mm gezeigt. Der erste innere Haltering ist bevorzugt aus Federstahl hergestellt
und mit Zink und Yellow nachbearbeitet. Es ist auch ersichtlich,
daß zwei
Aufnahmeöffnungen für eine Sicherungsringzange
vorgesehen sind.
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Unter Bezugnahme auf die 20a und 20b wird eine Draufsicht und eine Schnittansicht
eines zweiten inneren 54 mm Halteringes 730 mit einem Durchmesser
von zwischen 57,74 mm und 59,3 mm, einer Dicke von zwischen 1,93
mm und 2,0 mm und einem Paar von Aufnahmeöffnungen 2000 und 2002 von
2,5 mm Durchmesser für
eine Sicherungsringzange gezeigt.
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Die 21a und 21b zeigen einen dritten
inneren 34 mm Haltering 732 mit einem Durchmesser von zwischen
36,25 mm und 37 mm, einer Dicke von zwischen 1,44 und 1,5 mm und
zwei Aufnahmeöffnungen 2100 und 2102 von
0,25 mm Mindestdurchmesser. Bevorzugt ist der dritte innere Haltering 732 aus
Federstahl mit einer Härte
von 47 bis 54 Rc hergestellt und mit Zink und Yellow nachbearbeitet.
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Die 22a und 22b zeigen eine Ausführungsform
des ersten O-Ringes 718 mit einem Innendurchmesser von
11,1 mm und einer Dicke oder einem Querschnittsdurchmesser von 1,6
mm +/– 0,1 mm.
Bevorzugt ist der O-Ring aus VITON hergestellt.
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Die 23a und 23b zeigen eine Ausführungsform
eines zweiten O-Ringes 734 mit einem Innendurchmesser von
18,6 mm und einer Dicke oder einem Querschnittsdurchmesser von 2,4
mm +/– 0,1 mm.
Bevorzugt ist der O-Ring aus VITON hergestellt.
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Die 24a und 24b zeigen eine Ausführungsform
eines dritten O-Ringes 736 mit einem Innendurchmesser von
40,65 mm und einer Dicke oder einem Querschnittsdurchmesser von
5,34 mm +/– 0,1
mm. Der O-Ring ist wieder bevorzugt aus VITON hergestellt. Der O-Ring 736 wird
verwendet, um eine Dichtung zwischen der Ventilanordnung und einem mit
dem Ventil ausgerüsteten
Körper
zu bilden. Der zweite O-Ring 734 ist ausgestaltet, um in
der inneren Schulter 1106 des Ventilsitzes aufgenommen
zu werden.
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Unter Bezugnahme auf die 25a und 25b wird
eine Ausführungsform
eines vierten O-Ringes 738 gezeigt, der ausgestaltet ist,
um über
den ausgesparten Teil 1000 des Verschluflkolbens 710 aufgenommen
zu werden. Der vierte O-Ring 738 hat einen Innendurchmesser
von 28,17 mm und eine Dicke oder einen Querschnittsdurchmesser von
3,53 +/– 0,1
mm. Bevorzugt ist der vierte O-Ring aus VITON hergestellt.
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Die 26a und 26b zeigen eine Seiten- und
eine Endansicht einer Ausführungsform
einer Einstellschraube 740. Die Einstellschraube weist eine
Gesamtlänge
von 10 mm, einen Durchmesser von 4 mm und eine Bohrung mit eine
Durchmesser von 2,9 bis 2,95 mm auf. Die Einstellschraube weist einen
mit einem äußeren M4 × 0,75 Gewinde
versehenen Abschnitt 2600 auf. Ein erstes Ende 2602 der Einstellschraube 740 weist
eine Vertiefung von 2 mm Schlüsselweite
zum Aufnehmen eines geeignet dimensionierten Inbusschlüssels auf,
um die Position der Einstellschraube in dem Ventilkolben 702 zu
verstellen. Das zweite Ende 2604 der Einstellschraube 740 weist
eine 2,9 mm bis 2,95 mm Bohrung auf, um einen geeignet dimensionierten
Magneten (welcher nachfolgend unter Bezugnahme auf die 28a und 28b beschrieben wird) aufzunehmen. Die
Einstellschraube wird verwendet, um den Abstand der Magnete von
dem Ventilsitz einzustellen und dadurch die Kraft festzulegen, mit
welcher der Ventilkolben unter Gleichgewichtsbedingungen in den
Ventilsitz 104 gedrückt
wird.
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Unter Bezugnahme auf die 27a und 27b wird eine Seiten- und eine Endansicht
der verschiedenen Halteschrauben gezeigt, die verwendet werden,
um die Halteplatte und die Haltebasis 706 und 708 aneinander
zu befestigen und um den Drehzapfen 722 und die Schwenkplatte
aneinanderzukoppeln. Die Halteschraube weist eine einen 2,5 mm Inbusschlüssel aufnehmende
Bohrung 2704 von 2,5 mm Tiefe auf. Die Schraube weist einen
mit einem Gewinde versehenen Abschnitt 2702 von 7,5 mm und
einen kegelstumpfförmigen,
45°, Kopf 2700 auf.
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Unter Bezugnahme auf die 28a und 28b wird eine Ausführungsform eines Magneten zur
Anordnung in einer entsprechenden Bohrung 2604 einer Einstellschraube
gezeigt, wie sie in den 26a und 26b gezeigt ist. Der Magnet
ist zylindrisch und weist einen Durchmesser von zwischen 2,975 und 0,3025
mm und eine Breite von 2 mm auf. Die Kanten des Magneten sind über einen
0,3 mm Radius abgerundet. Bevorzugt ist der Magnet aus gesintertem Neodymium-Eisen-Bor
(NdFeB) hergestellt und mit einem Nickelüberzug versehen.
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29 zeigt
eine Drahtgaze aus rostfreiem Stahl mit einem Durchmesser von 33
mm, welches als ein Feuerschutz-/Feuer verhinderungsmechanismus in
den oberen oder äußeren Enden
der Ventilanordnung 700 verwendet wird.
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Unter Bezugnahme auf 30 wird eine Seiten- und eine Schnittansicht
einer Ventilanordnung 700 zusammen mit einer entsprechenden
Regenkappe 3000 gezeigt, die verwendet wird, um zu verhindern,
daß Regen
durch die Ventilanordnung 700 gelangt und das in dem Tank,
mit dem die Ventilanordnung verbunden ist, enthaltene Fluid kontaminiert. Die
Regenkappe weist einen Regenkappenkörper 3002 und ein
Regenkappenoberteil 3004 auf, die nachfolgend unter Bezugnahme
auf die 31 bzw. 32 beschrieben werden. Der Regenkappenkörper 3002 ist
im Einsatz ausgestaltet, um über
einen geeigneten mit einem Gewinde versehenen Abschnitt 3100 den
dritten O-Ring 736 gegen einen entsprechenden Körper (nicht
gezeigt) zu drücken,
um eine fluiddichte Dichtung zwischen der Ventilanordnung und dem
Körper
zu schaffen. Der mit einem Gewinde versehene Abschnitt weist ein
1 ¼'' BSP-Gewinde auf. Der Regenkappenkörper 3002 ist
zylindrisch und weist einen Durchmesser von 60 mm auf. Die Breite des
Regenkappenkörpers
beträgt
36 mm. Die Tiefe des mit einem 1 ¼''BSP-Gewinde versehenen
Abschnittes 310 ist 17 mm. Der mit einem Gewinde versehen
Teil weist einen gefasten Abschnitt 3102 von 2,5 mm × 45° auf. Das
zweite Ende 3108 des Regenkappenkörpers weist eine innere Bohrung 3110 von 40
mm Durchmesser auf. Der mit einem Gewinde versehene Abschnitt 3100 und
die innere Bohrung 3110 bilden eine Kanal, der durch den
Regenkappenkörper 3002 verläuft. Das
zweite Ende 3108 des Regenkappenkörpers weist vier gleich beabstandete, mit
einem M5 × 0,8
mm Gewinde versehene Bohrungen zum Aufnehmen entsprechender Befestigungsbolzen
auf, die wiederum das Regenkappenoberteil gegen den Regenkappenkörper gesichert
halten. Bevorzugt weist das zweite Ende 3108 der Regenkappe einen
Schulterabschnitt 3112 auf, der bevorzugt eine Tiefe von
zwischen 2,9 mm und 3 mm aufweist. Der Schulterabschnitt 3112 ist
ausgestaltet, um einen komplementär geformten abgestuften Abschnitt
des Regenkappenoberteils aüfzunehmen.
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Unter Bezugnahme auf 32 wird eine Ausführungsform des Regenkappenoberteils 3004 in einer
Schnitt- und einer Unteransicht gezeigt. Das Regenkappenoberteil 3004 weist
vier gleich beabstandete Durchgangsbohrungen 3200 bis 3206 auf, die
im Einsatz Gewindebolzen tragen, die verwendet werden, um das Regenkappenoberteil 3004 an
dem Regenkappenkörper 3002 zu
befestigen. Wie aus der Schnittansicht ersichtlich ist, weist das
Regenkappenoberteil vier gleich beabstandete Beine 3208 bis 3214 auf,
die in Verbindung mit dem oberen oder ersten Ende 3408 des
Regenkappenkörpers 3002 Fluidströmungs-Austrittskanäle bilden, über die
Ablaßfluid
in die Atmosphäre
entweichen kann. Die Beine 3208 bis 3214 haben
einen inneren Durchmesser von 40 mm und einen äußeren Durchmesser von 60 mm.
Jedes Bein weist einen abgestuften Abschnitt 3216 bis 3222 auf,
der einen inneren Durchmesser von 56,05 mm und einen äußeren Durchmesser
von 60 mm hat. Das Regenkappenoberteil 3004 weist eine
in Umfangsrichtung verlaufende, sich nach unten erstreckende Schürze 3224 mit
einer inneren Tiefe von 10 mm und einem inneren Radius von 6 mm auf.
Die Gesamtdicke des Regenkappenoberteils beträgt 17 mm. Die Tiefe der abgestuften
Abschnitte 3216 bis 3222 beträgt zwischen 3 mm und 3, 1 mm. Die
vier Bohrungen zum Aufnehmen der Sicherungsbolzen sind auf einem
Kreis mit einem Durchmesser von 50 mm zentriert. Die Breite von
jedem Bein 3208 bis 3214 beträgt typischerweise 18 mm an
seinem breitesten Ende.
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Während
einer Entleerung eines Tanks ist es, wenn der Überrollmechanismus betätigt worden ist,
bevorzugt, daß das
Regenkappenoberteil entfernt wird und daß der Regenkappenkörper ein
inneres Gewinde aufweist, um es einem geeignet mit einem Gewinde
versehenen Adapter zu erlauben, nach Entfernung des Ventilkol bens
die Verschlußplatte
zu öffnen
oder sie aus ihrem Sitz zu drücken.
Es ist ersichtlich, daß dieses
einen größeren Strömungsquerschnitt
bietet, durch den ein Tank entleert werden kann.
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Es ist zu sehen, daß die die
Magnete tragenden Einstellschrauben in der dritten Ausführungsform nicht
auf Sicherungs schrauben angewiesen sind, um die Einstellschrauben
in einer festen Position zu halten. In der dritten Ausführungsform
kann ein geeigneter alternativer Sicherungsmechanismus, wie etwa Lock
Tight, verwendet werden. Jedoch kann die dritte Ausführungsform
optional solche Sicherungsschrauben im Gegensatz zu dem alternativen
Mechanismus verwenden.
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Obwohl die obigen Ausführungsformen
unter Bezugnahme auf ein Druckbegrenzungsventil zur Verwendung in
zum Beispiel einem mobilen Tanker beschrieben worden sind, ist die
vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Ausführungsformen des Drückbegrenzungsventils
können
auch in statischen oder halbstatischen Speichertanks verwendet werden.