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Die
Erfindung betrifft Ventile und insbesondere, wenn auch nicht ausschließlich, Ventile
zum Gebrauch bei der Steuerung des Ausflusses einer Flüssigkeit
aus Behältern,
beispielsweise aus Tankerfahrzeugen.
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US-Patentschrift
3,692,213 offenbart ein Ventil zum Gebrauch bei der Steuerung des
Ausflusses einer Flüssigkeit
aus einem Behälter,
wobei das Ventil ein Ventilgehäuse
mit einem Einlass und einem Auslass für Flüssigkeit umfasst, einen Ventilsitz,
einen Ventilkörper,
der in Strömungsrichtung
auf den Ventilsitz bewegt werden kann, um das Ventil zu schließen, und
ein Betätigungselement
für den
Ventilkörper,
das in Strömungsrichtung
unterhalb des Ventilkörpers
positioniert ist, wobei der Ventilkörper für eine translatorische Bewegung
zwischen der offenen und der geschlossenen Position geführt wird.
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Die
Erfindung stellt ein Ventil zum Gebrauch bei der Steuerung des Ausflusses
einer Flüssigkeit aus
einem Behälter
bereit, wobei das Ventil ein Ventilgehäuse mit einem Einlass und einem
Auslass für Flüssigkeit
umfasst, einen Ventilsitz, einen Ventilkörper, der in Strömungsrichtung
auf den Ventilsitz bewegt werden kann, um das Ventil zu schließen, und ein
Betätigungselement
für den
Ventilkörper,
das in Strömungsrichtung
unterhalb des Ventilkörpers
positioniert ist, wobei der Ventilkörper für eine translatorische Bewegung
zwischen der offenen und der geschlossenen Position geführt wird
und eine Feder vorhanden ist, die so angeordnet ist, dass sie das
Betätigungselement
in Ventilschließrichtung
drängt,
wobei das Ventil außerdem
ein Steuerungselement hat, um eine Kraft zum Öffnen des Ventils aufbringen
zu können;
wobei das Ventil dadurch gekennzeichnet ist, dass eine Welle vorhanden
ist, die ausgehend von dem Betätigungselement
sich aus dem Ventilgehäuse
erstreckt, um zunächst
mit dem Steuerungselement und dann mit der Feder in Eingriff zu
stehen, und dass die Feder aus einer Spiralfeder besteht, die um
die Welle herum gewickelt ist und die innerhalb eines Federgehäuses untergebracht
ist, das von dem Ventilgehäuse
getrennt ist.
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Ein
solches Ventil weist eine Anzahl von Vorteilen auf, wie sie später in der
Beschreibung beschrieben sind.
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Der
Ventilkörper
kann einen Kopf und einen Schaft aufweisen, wobei der Schaft zur
Festlegung der translatorischen Bewegung in einem Führungselement
gleitet.
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Das
Betätigungselement
liegt bevorzugt an dem Ventilkörper
an, um den Ventilkörper
in Bewegung zu setzen, ohne mit dem Ventilkörper verbunden zu sein.
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Das
Betätigungselement
kann einen drehbar gelagerten Betätigungshebel umfassen, wobei
ein Teil des Betätigungshebels
in einer Ausnehmung am Ventilkörper
eingesetzt ist.
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Der
Schaft des Ventilkörpers
kann einen Schlitz aufweisen, in dem das eine Ende des Betätigungshebels
eingesetzt ist.
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Die
Feder kann den Ventilkörper
fest zuziehen, um Dichtheit zu gewährleisten. Das Steuerungselement
kann einen Steuerungshebel umfassen.
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Das
eine Ende der Feder kann durch ein Verschlussmittel in Position
gehalten werden, wobei das Verschlussmittel lösbar ist, um die Feder zu entspannen
oder zu entlasten.
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Das
Betätigungselement
kann einen S-förmigen
Abschnitt aufweisen.
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Das
Betätigungselement
kann einen Abschnitt mit einem nockenartigen Abschnitt aufweisen, der
es ermöglicht,
das Ventil in eine außermittige
Position zu bringen, in der das Ventil in der offenen Position festgehalten
ist.
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Das
innere Ende der Welle kann in einem Blindloch montiert sein, so
dass keine Flüssigkeit über das
Ende dieser Welle hinaus gelangen kann.
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Der
die Welle aufnehmende Durchgang kann mit einer Dichtung versehen
sein, um zu verhindern, dass Flüssigkeit
an die Atmosphäre
gelangt.
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Die
Erfindung umfasst einen Flüssigkeitsbehälter, der
mit einem erfindungsgemäßen Ventil
versehen ist.
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Der
Behälter
kann ein Tankerfahrzeug umfassen.
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Beispielhaft
wird nun anhand der dazugehörigen
Zeichnungen eine konkrete Ausführungsform der
Erfindung beschrieben. Es zeigen:
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1 eine
Seitenansicht einer Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Ventils
in der offenen Position;
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2 eine
Querschnittsansicht entlang der Linie A-A der 1;
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3 eine
Ansicht auf den Pfeil B der 1;
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4 eine
Querschnittsansicht, die darstellt, wie ein Ventilkörper und
ein Betätigungselement
in der offenen Position des Ventils zusammenwirken;
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5 eine
Ansicht ähnlich
der 4, die jedoch das Ventil in seiner geschlossenen
Position zeigt;
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6 eine
Ansicht ähnlich
der 4, die jedoch darstellt, wie der Ventilkörper entfernt
werden kann;
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7A den
Ventilkörper
in größerem Detail und
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7B den
Querschnitt des Schafts des Ventilkörpers.
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Das
in den Figuren dargestellte Ventil ist hauptsächlich zur Steuerung des Ausflusses
von Flüssigkeit
aus einem Behälter,
beispielsweise aus einem Tankerfahrzeug, gedacht. Das Ventil umfasst ein
Ventilgehäuse 10 mit
einem Einlassflansch 11 und einem Auslassflansch 12.
In Gebrauch ist der Flansch 11 abdichtend an den Behälter geschraubt, um
es dem Ventil zu ermöglichen,
Flüssigkeit
aus dem Behälter
aufzunehmen, wenn das Ventil offen ist, und der Flansch 12 ist
mit einer Vorrichtung verbunden, die im Gebrauch Flüssigkeit
aus dem Behälter
aufnehmen soll, beispielsweise Zuführungsleitungen (nicht dargestellt).
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Wie
am besten in 4 und 5 ersichtlich,
bestimmt der Flansch 11 einen Ventilsitz 13, und in
der geschlossenen Position des Ventils dichtet ein Ventilkörper 14 gegen
den Ventilsitz 13 ab. Der Ventilkörper 14 ist ein Tellerventil
mit einem Kopf 15 und einem Schaft 16. Der Umfang
des Kopfes 15 ist mit einem O-Ring 17 versehen.
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Da
der Kopf 15 bezüglich
der Innenseite des Behälters
auf der Innenseite des Ventilsitzes 13 angebracht ist,
hält der
Flüssigkeitsdruck
in dem Behälter
tendenziell den Ventilkörper
in der in 5 dargestellten geschlossenen
Position.
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Wo
der Schaft 16 auf den Kopf 15 trifft, befindet
sich ein Schlitz 18 durch den Kopf, am besten in 6 ersichtlich.
Im Gebrauch bewegt sich das freie Ende 19 eines S-förmigen Betätigungshebels 20 durch
diesen Schlitz, um es dem Hebel 20 zu ermöglichen,
die Bewegung des Ventils zu steuern, ohne tatsächlich mit dem Ventilkörper verbunden
zu sein.
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Der
S-förmige
Hebel 20 ist drehbar angebracht, indem er mit einer Welle 21 verbunden
ist, die am besten in 2 ersichtlich ist.
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Obschon
der Arm 20 drehbar ist, weist der Ventilkörper 14 eine
translatorische Bewegung auf. Die Bewegung des Ventilkörpers 14 wird
von einer Muffe 22 geführt,
die den Schaft 16 umgibt. Wie am besten in 3 ersichtlich,
wird die Muffe 22 durch einen Arm 23 in Position
gehalten, der von einer Seite des Ventilgehäuses 10 nach innen
ragt. In einer alternativen Konstruktion können zwei Arme vorhanden sein,
die aus gegenüberliegenden
Seiten des Ventilgehäuses 10 hervor
ragen.
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An
dem Ventilgehäuse 10 ist
eine Federkammer 24 befestigt, die eine Spiralfeder 25 enthält (siehe 2).
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Ein
Ende der Feder 25 befindet sich in einem rotierenden Gehäuse, das
durch einen Stift 26a (siehe 3) an seiner
Position gehalten wird, und das innere Ende der Feder 25 ist
mit dem äußeren Ende der
Welle 21 verbunden. Die Feder wird während der Montage des Ventils
aufgezogen, so dass die Wirkung der Feder den Ventilkörper 14 in
die geschlossene Position vorspannt.
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Um
den S-förmigen
Betätigungshebel 20 zu steuern,
ist an der Welle 21 zwischen dem Ventilgehäuse 10 und
der Federkammer 24 ein gebogener Hebel 26 befestigt.
Drehbar an dem Ventilgehäuse bei 27 befestigt
(siehe 1) befindet sich ein gerader Hebel mit einem Griffende 28 und
einem Betätigungskopf 29.
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Um
den Ventilkörper 14 aus
der geschlossenen Position, die in 5 dargestellt
ist, in die offene Position, die in 4 dargestellt
ist, zu bewegen, wird der Griffabschnitt 28 von Hand nach
unten gedrückt,
wie in 1 dargestellt. Dies bewirkt, dass sich der Kopf 29 hebt
und den äußeren Teil
des Hebels 26 berührt.
Weitere Bewegung des Kopfes 29 nach oben bewirkt, dass
sich der Hebel 26 gegen den Uhrzeigersinn dreht, wie in 1 dargestellt,
womit der Ventilkopf 15 aus dem Ventilsitz gehoben wird.
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Die
abschließende
Aufwärtsbewegung
des Kopfes 29 bewirkt, dass sich der Kopf an einem nockenartigen
Abschnitt 30 des Hebels 26 (siehe 5)
vorbeibewegt. Somit bewegt sich der Kopf 29 schließlich in
eine außermittige
Position, in der sich der Hebel 26 durch die Wirkung der
Feder 25 leicht zurück
bewegt, um den Ventilkopf 15 in der offenen Position zu
halten.
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Die
Geometrie für
den Nockenabschnitt 30 des Hebels 26 ist solcherart
gestaltet, dass während der
ersten Drehgrade, die die ersten Millimeter translatorischer Bewegung
des Tellerventils 14 bereitstellt, geringe Kraft auf den
Hebel 28 ausgeübt
wird. Dies bedeutet, dass, wenn ein Bediener das Ventil unter Druck öffnet, um
den Tank zu dekomprimieren, ein Minimum an Kraft von Seiten des
Bedieners erforderlich ist.
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Das
Ventil kann wieder geschlossen werden, indem der Griffabschnitt 28 mit
Hilfe der Feder nach oben bewegt wird.
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Die
Erfindung stellt ein Ventil bereit, bei dem nur wenige der Betätigungsteile
in Berührung
mit der Flüssigkeit
kommen, das aus dem Behälter
fließt. Dies
kann Vorteile haben, wenn die Flüssigkeit
Korrosion oder Verschmutzung der Bauteile hervorrufen kann.
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Das
innere Ende der Welle 21 ist in einem Blindloch 31 montiert,
so dass keine Flüssigkeit
an dem Ende der Welle 21 hinaus gelangen kann.
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In
dem Durchgang, der die Welle 21 enthält, ist eine Dichtung 33 bereitgestellt,
um zu verhindern, dass Flüssigkeit
an die Atmosphäre
gelangt. Eine zweite Sperre zur Abdichtung ist durch die Abdichtung 32 bereitgestellt,
die durch eine Überwurfmutter 34 in
Position gehalten wird.
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Die
Tatsache, dass der Ventilkörper 14 eine translatorische
Bewegung aufweist, hat eine Anzahl von Vorteilen.
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Erstens
ist der Flüssigkeitsfluss
um den gesamten Teller symmetrisch, was den Druckabfall verringert
und die Entladung von Flüssigkeit
aus dem Behälter
beschleunigt.
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Wenn
vor dem öffnen
des Ventils erstarrte Flüssigkeit
vorhanden ist, die dazu neigt, das Ventil in der geschlossenen Poition
zu halten, wird diese erstarrte Dichtung auf die effizienteste Weise
gebrochen, da die Kräfte,
die den Teller tendenziell in die offene Position bewegen, senkrecht
zum umgebenden Flansch 11 stehen.
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Wenn
sich das Ventil wieder schließt,
wird der Teller automatisch gegenüber dem Ventilsitz 13 zentriert.
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Die
Wartung des Ventilkörpers 14 ist
besonders einfach. Dies verhält
sich so, weit es keine tatsächliche
Verbindung zwischen dem Betätigungshebel 20 und
dem Ventilkörper
gibt. Um den Ventilkörper
zum Reinigen oder zum Ersetzen der Dichtung 17 zu entfernen,
ist es einfach nur nötig,
eine weitere Drehbewegung des Hebels 20 auszuführen, wie
in 6 dargestellt, bis sich das freie Ende des Hebels 20 aus
dem Schlitz 18 löst.
Der Schaft 16 kann dann aus der Führungsmuffe 22 gezogen
werden. Um diese weitere Drehbewegung zu erreichen, muss der Stift 26a gelöst werden,
um die Feder zu entspannen oder zu entlasten.
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Die
Wiedermontage des Ventils ist ebenso einfach, und es gibt keine
Bauteile wie Verbindungsstifte oder andere mechanische Verbindungen,
die vergessen oder falsch montiert werden könnten.
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Die
Spiralfeder 25 benötigt
kein spezielles Werkzeug, um die Feder vorzuspannen.
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Im
Falle einer gebrochenen Feder ist es möglich, dem Ventilkörper die
Unterstützung
bei der Abdichtung zu erhalten, indem auf die Welle 21 eine Bremskraft
ausgeübt
wird. Dies geschieht, indem die Überwurfmutter 34 mit
einem Schraubenschlüssel nach
unten geschraubt und somit die Abdichtung 32 zusammengedrückt wird.
Die Abdichtung breitet sich solcherart seitlich aus, dass sie die
Welle 21 fest umgreift. Dieses reibende Umgreifen der Welle 21 durch die
Abdichtung 32 steht der Drehung der Welle 21 entgegen
und hilft so, die Dichtungsposition des Ventilkörpers 14 zu halten.
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Da
es keine direkte Verbindung zwischen dem Hebel 20 und dem
Ventilkörper 14 gibt,
besteht ein weiterer Vorteil darin, dass, falls der Hebel 20 brechen
sollte, nichts vorhanden ist, was die verschließende translatorische Bewegung
des Ventils verhindert, so dass das Ventil sicher gegen Versagen
ist, indem es im Falle einer Panne unter dem Einfluss des Drucks
in dem Behälter
immer in die geschlossene Position zurückkehrt.
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Da
der Schaft 16 des Ventils einen einfachen X-förmigen Querschnitt
aufweist, wie in 7B dargestellt, ist er leicht
zu reinigen.
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Bevor
der Hebel 20 in die in 6 dargestellte,
extreme Position bewegt werden kann, um die Entfernung des Ventilkörpers 14 zu
ermöglichen, kann
es notwendig sein, den Stift 26a zu entfernen und die Feder
zu entlasten. Dies hat einen zusätzlichen
Vorteil. Der Ventilkörper 14 muss
von Hand entfernt werden. Wenn die Feder während des Entfernungsvorgangs
noch gespannt ist, besteht die Gefahr, dass der Ventilkörper 14 unter
der Einwirkung der Feder in die geschlossene Position zurückspringt,
bevor er entfernt werden kannte, und so möglicherweise die Finger der
Person einquetscht, die das Ventil zu entfernen versucht.