SE502977C2 - Balanserad bottenventil - Google Patents

Description

502 977 2 Vid tankbilar som har sàdana förut kända bottenventiler, finns även ett problem som hänför sig till möjligheten att verifiera att den med bottenventilen försedda tanken har tömts. I vissa utföringsformer av tankbilar, finns ett ledningsavsnitt som ansluter frán bottenventilen till en pä avstánd därifrån belägen avstängningsventil. Detta ledningsavsnitt kan rymma 70 till 80 liter, och detta skapar en osäkerhet för mottagaren av en bränsleleverans, ty även om mottagaren kan konstatera att tanken är tom, genom inspektion eller med hjälp av en sensor i tankens bottenomrade, kan ända exempelvis 70 till 80 liter kvarligga i den nämnda rörledningen. Problemet accentueras av att vissa oljebolag anger levererad mängd till tankbilen genom att fylla tanken/tankfacket till en inmätt ”krönt” nivá.

Mot den redovisade bakgrunden krävs därför i princip tvá givare för att säkerställa att tankens/tankfackets vätskevolym verkli- gen har avgivits, nämligen en givare som avkänner att själva tanken är tom, och en ytterligare givare som avkänner att led- ningen är tom i anslutning till avstängningsventilen.

Ett ytterligare problem ligger i att en vätskemängd som inne- stängs mellan bottenventilen och avstängningsventilen kan koma att värmas sà att den fär ett högt tryck. Detta höga tryck kan blockera den balanserade bottenventilen, sà att man via stopp- ventilen maste släppa ut vätska för en trycksänkning. Sàdana utsläpp medför vanligen en miljöbelastning.

En annan olägenhet vid den förut kända typen av bottenventiler är att en tvangsmanövrering av ventilen àstadkomes med hjälp av en spindel som axiellt indrives genom en ventilöppning för att medge förskjutning av ventiltallriken. Denna öppning kan bestà av ett gängat häl som normalt är tillslutet med en skruv med tätningselement. Ett sàdant arrangemang medför dock en läckagerisk. Bottenventilens fluidcylinderaggregat, dvs tryck- luftscylinder, arbetar normalt med ett lufttryck som tillhanda- hàlles av fordonets tryckluftsystem, dvs ett lufttryck av stor- leksordningen 6-7 bar. 502 977 Ett ändamàl med uppfinningen är att anvisa en bottenventil, vars infästning utsätts för lägre belastningar än den förut kända ventilen. Ett ytterligare ändamål är att utnyttja den uppfunna ventilens särart genom att lata den rörliga fluid- cylindern bära en flottör som avkänner vätskenivàn i tanken och samverkar med en givare i tanken.

Ett ytterligare ändamàl med uppfinningen är att anvisa en säkerhetsventil som medger automatisk avlastning av övertryck i tankens utloppsledning, med ett ringa flöde, sa att en tryck- stegring avlastas med ett ringa flöde in i det inre av tanken.

Ett ytterligare ändamàl med uppfinningen är att anvisa ett drivningssystem för fluidcylindern, vilket gör det möjligt att utnyttja det normala tryckluftsystemet i ett tankfordon för att vid behov framkalla ett tvángsöppnande av bottenventilen, med en kraft som är väsentligt större än den vilken normalt fram- bringas av cylindern vid manövrering av ventiltallriken, utan behov av att etablera nàgon öppning i en vägg i vätskesystemet.

Det primärt omnämnda ändamålet uppnàs med den i patentkravet l angivna bottenventilen.

De ytterligare ändamälen uppnàs med den uppfinningsenliga bottenventilen enligt patentkravet l eller nágot av de osjälv- ständiga patentkraven.

Ett väsentligt särdrag hos uppfinningen ligger i förhållandet att själva manövreringscylindern för bottenventilen är monte- rad sa, att dess kolv är stationär medan cylinderdelen förskjuts vid aktivering.

Genom den strukturella uppbyggnaden av ventilen ges möjlig- heten att kunna lata själva den förskjutbara fluidcylindern uppbära en styrning för en flottör. Flottören kan salunda ha ett allmänt vertikalt styrningsskaft som är axiellt styrt i den av fluidcylindern burna styrningen. Flottören kommer att följa Of) O tia 1 \ _ \\| 7 in vätskenivàn i tanken och kan pàverka en i tankens botten place- rad givare. Genom att lata flottörskaftet vara förskjutbart genom styrningen i begränsad omfattning och genom att vidare förse flottörskaftet med ett anslag som begränsar flottörens förskjutning nedàt relativt styrningen, kan man salunda placera anslaget i sàdant läge pà flottörskaftet att flottören inte förmár páverka givaren när bottenventilen är öppen men tanken är helt tömd. Detta innebär att tanken först maste tömmas, och att ventilen sedan maste stänga innan flottören har möjlighet att páverka givaren till att avge en signal om att tanken är tom. Härigenom kan sàlunda en tankbils operatör inte fá nagon indikation pà att tanken är tom men ledningsavsnittet uppströms avstängningsventilen är fyllt med vätska.

Den uppfinningsenliga bottenventilen kan vidare vara försedd med sensorer som avkänner bottenventilens öppna resp stängda tillstànd.

En fördel med bottenventilens flottör/givaresystem är att flottörskaftets stopp kan flyttas uppàt en sträcka som àtminstone motsvarar bottenventilens slaglängd, sa att flottören följer vätskenivan i tanken och sálunda kan påverka sin givare, vare sig bottenventilen är öppen eller stängd.

Uppfinningen kommer i det följande att beskrivas i exempelform med hänvisning till den bilagda ritningen.

Fig l visar en axialsektion genom bottenventil sásom monterad vid en bottenöppning i en vätsketank.

Fig 2 visar schematiskt en vätsketank vars bottenutlopp är försett med uppfinningsenlig bottenventil som ansluter till ett ledningsavsnitt med en avstängningsventil.

Fig 3 visar schematiskt en tryckreduceringsventil och en shunt- ledning för bottenventilens manövreringscylinder. 5 502 M7 .'/ I Pig 2 visar schematiskt ett tvärsnitt genom ett tankfack i en tankbil, varvid tanken 1 har en bottenöppning 2 med en ventil 3, till vilken en ledning 4 ansluter. Ledningen 4 är försedd med en avstängnignsventil 5. Tankens vätska 6 fylles till och tappas ur tanken 1 via ventilen 3.

Med hänvisning till fig 1 kan man se att öppningen 2 definieras av en i tankens botten monterad genomföringsring 21. Rörled- ningens 4 ändparti har en fläns 41 som passar mot ringen 21, varvid bultar 42 sträcker sig genom flänsen 41 och är ingängade i ringen 21. Pá rörets 4 ände finns en ventilsätesring 31 som är förbunden med röret 4 medelst skurförband. Ringen 31 har ett antal allmänt radiella ekrar 311 som ansluter till ett centralt nav 312. En central stäng 313 är fastmonterad i navet 312.

Ringen 31 definierar ett ventilsäte 314. En ventiltallrik 320 har en central styrningsöppning 321 som passar mot stàngen 313.

Ventiltallriken 320 har vid sin periferi en tätningsring 322 som är anordnad att täta mot sätet 314. Tallriken 320 är vid sin periferi försedd med en allmänt cylindrisk mantel 323 som vid sin övre ände är försedd med en gavel 324 vilken är fäst vid manteln 323 medelst skurförband 325.

En kolv 330 är fäst vid stàngens 313 övre ände. Kolvens 330 omkrets är försedd med en kolvtätning 331 vilken löper i tätande kontakt med den cylindriska innerväggen 326 av manteln 323. Tryckfjädrar 341, 342 är anordnade axiellt runt skaftet 313 och verkar mellan kolven 330 och ventiltallriken 320.

Gaveln 324, kolven 330 och manteln 323 definierar en kamare 350 av variabel volym.

En tryckluftledning 362 ansluter till en kanal 363 i flänsen 41 och ansluter till en kanal 316 genom en eker 311, och utmynner i navet 312, där skaftet 313 har ett periferispar och radiella borrningar som ansluter kanalen 316 till en axiell kanal 371, vilken mynner ut kammaren 350. Det inses att tryckluft som in- f - 6 ÜZ 97.7 ledes i kammaren 350 förskjuter gaveln 324, manteln 323 och ventiltallriken 320 uppát, under förutsättning att den kraft som utvecklas av tryckluften i kammaren 350 övervinner kraften av fjädrarna 341, 342, sà att ventilen 3 öppnas, varigenom vätska kan strömma fran det inre av tanken till ledningen 4 eller den motsatta vägen, genom de öppningar som föreligger mellan säteselementets 31 ytterring 310, innerring 312 och ekrar 311.

För att förhindra en sprängning av tanken om vätska tillföres via ledningen 4 med högt tryck, är ventilen 3 balanserad.

Balanseringen uppnás genom att tallriken 320 har en öppning 317 i området för säteselementets 31 genomloppsöppningar, sà att vätsketrycket i ledningen 4 kan fortplantas till fjäderkamma- ren 360. Härvid skall kammarens 360 effektiva tvärsnittsarea vara större än den nedàtvända arean till tallriken 320 som páverkas av trycket av vätskan i ledningen 4. Skillnaden mellan dessa areor etablerar da en kraft som tenderar att hälla ven- tiltallriken 320 i tätande kontakt med sätet 314 oberoende av trycknivan i ledningen 4.

Det inses att ventilsäteselementets 31 infästning inte páverkas av ventilfjädrarna 341, 342, varför ventilen 3 kan fästas med relativt klena fästelement/bultar vid rörets 4 flänsparti 41.

Vid exempelvis fyllning av tanken 1 via ledningen 4 kan vätska ligga kvar i ledningsavsnittet mellan avstängningsventilen 5 och bottenventilen 3 (jfr fig 2). Om den innestängda vätskan mellan ventilerna 3 och 5 värmes, kan den utsättas för en expansion, som tenderar att höja trycket hos den innestängda vätskemängden. Trycket kan därvid bli sa högt att den balanse- rade ventilen 3 láses i stängt läge. Visserligen skulle en tryckavlastning kunna göras genom kortvarigt öppnande av av- stängningsventilen 5, men detta leder till miljöbelastning, speciellt om vätskan 6 bestàr av bensin eller dylikt. \1 '1 i.) 3 \ I) flfv -l/ Enligt uppfinningen finns en säkerhetsventil 370 anordnad genom ventilens 3 mantelvägg 323 i fjäderkammaren 360. Ventilen 370 kan bestà av en fjäderbelastad kula som tätar mot ett säte varvid fjäderkraften är inställd för att medge kulan att lätta fràn sätet och sàlunda avlasta ett ringa vätskeflöde fràn kam- maren 360 in i tanken 6, då trycket i kammaren 360, dvs i röret 4 överstiger sàsom ett exempel 10 bar.

Genom att ventilens 3 i tanken 1 exponerade delar, manteln 323 och gaveln 324, är anslutna till tallriken 320 och förskjutes tillsammans med denna, kan man med fördel montera en bärarm 7 pà exempelvis gaveln 324 sa att bärarmen 7 följer tallrikens 320 rörelse. Armen 7 bär en vertikal styrningshylsa 71. En flottör 6 omfattar en flottörkropp 60 och ett flottörskaft 61 som sträcker sig genom styrningshylsan 71. Skaftet 61 är för- sett med ett stopp 62 ovanför hylsan 71. Stoppet 62 kan sam- verka med ett av hylsans 71 övre ände definierat anslag 72.

Flottören 60 kan exempelvis pá sin undersida vara försedd med en magnet 63, och en sensor 64 kan vara anordnad att avkänna magneten 63 da denna intar ett läge som motsvarar att tanken 1 är tömd pá vätska.

Om stoppet befinner sig i den visade positionen A, pa ett ringa avstánd ovanför anslaget 72 då ventilen 3 är stängd och flottö- rens 6 magnet 63 berör tankens botten (kan avkännas av sensorn 64), uppnàr man effekten att ventilen 3 maste vara stängd för att givaren 64 skall kunna avge signal om att flottören 6 är i bottenläge, dvs att tanken 1 är tömd. Om nämligen ventilen 3 är öppen, samverkar stoppet 62 med anslaget 72 sa att magneten 63 hálles upplyft fran tankens botten sà att den inte kan aktivera sensorn 64, även om tanken 1 är tömd pä vätska.

Man kan härigenom, med hjälp av en enda sensor 64, göra det omöjligt för en tankoperatör att fuska med tömningen genom att stänga ventilen 5 när tanken 1 är tömd men vätska kvarligger i ledningen 4 mellan ventilerna 3 och 5. 502 937 8 Sàsom ett alternativ är det möjligt att placera stoppet 62 vid positionen B, sà att avstàndet mellan stoppet i position B och anslaget 72, da flottörmagneten 63 berör tankens botten, är större än ventilens B slaglängd. Härigenom kan sensorn 64 av- känna tankens tömda tillstànd oberoende av huruvida ventilen 3 är öppen eller stängd.

För tankbilsapplikationer, är utloppets 2 diameter av storleks- ordningen 100 mm, och kan sàlunda ventilens 3 tryckluftkammare 350 ges en diameter av storleksordningen 100 mm, även i de fall man önskar kunna montera ventilen 3 utifràn. Genom att tryck- luftkamaren 350 har sà stor area kan man nöja med ett luft- tryck av storleksordningen 3 bar, för öppnande av ventilen 3 mot fjädrarnas 341, 342 kraft.

Men i motorfordon med tryckluftmanövrerad utrustning, sàlunda även tankbilar, arbetar man normalt med ett lufttryck av ca 7 bar.

Enligt uppfinningen, se fig 3, levereras tryckluft frán fordo- nets tryckluftkälla 9 med standardtrycket, exempelvis 7 bar, till en luftledning 361, genom en tryckreduceringsventil 366, varifrån luft med ett tryck av 3 bar inledes i ledningen 362 (jfr fig l) och vidare till tryckluftkammaren 350. Enligt upp- finningen anordnas en shuntledning 363 förbi tryckreducerings- ventilen 366, och anordnas avstängningsventiler 364, 365 i led- ningen 36l resp 363, sa att en operatör kan välja att inleda tryckluft av systemtryck, 7 bar, till kamaren 350, om ett tvangsöppnande av ventilen skulle visa sig vara erforderligt, exempelvis pá grund av att ventilen 3 har kärvat fast av nàgon anledning. Genom arrangemanget enligt fig 3 kan man sàlunda ansätta en topp-öppningskraft mot tallriken 320 som är exempel- vis dubbel sa stor som den kraft som nornalt utövas av venti- lens 3 manövreringsanordning. En fördel med det uppfunna arrangemanget är vidare att nagon extra genomförning genom rörledningens 4 vägg inte erfordras för att frambringa en påverkan av tallriken 320 i tvàngsöppningssyfte.

C11 fn [\“\D o - J -J Fig l visar schematiskt ventilen 3 i tankens botten, i ett snitt som ligger i ett normalplan till den allmänt cylindriska tankens 1 axel. Av illustrationstekniska skäl har därvid flot- tören 6 och armen 7 visats i figzs l plan. Fackmannen inser dock att armen 7 och flottören 6 samt givaren 64 med fördel kan vara placerade i ett läge som är vridet 90° kring ventilens 3 axel fran det pà fig l illustrerade läget, sa att flottören 60 noggrannare indikerar att vätskenivàn har natt tankens l dju- paste bottendel.

Ventilens 3 öppna och stängda tillstànd kan indikeras med hjälp av exempelvis en magnet 81 som är buren av tallriken 320, var- vid röret 4 är försett med en sensor 84 som avkänner magnetens 81 närgränsning därtill dà ventilen 3 är i öppet tillstànd, och avger en motsvarande signal, medan en ytterligare sensor 85 är placerad för att ligga i närbelägenhet till magneten 81 da ven- tilen 3 är i stängt tillstànd, för att avge en indikations- signal härom. Det är uppenbart att sensorerna 84, 85 som pàver- kas av en magnet 81 enbart utgör exempel pà möjliga lägesgivare och att motsvarande gäller för elementet 63 och sensorn 64 vid flottören 6.

Claims (8)

10 *fïf Ü r/ ÄÄ/flï? J lf7/ P a t e n t k r a v

1. l. Balanserad bottenventil för tömning och fyllning av en vätsketank, speciellt en bränsletank, särskilt i ett tank- fordon, via en bottenöppning i tanken, varvid ventilen som är belägen inuti tanken vid dess bottenöppning innefattar ett ventilsäte (314) som definierar en genomloppsöppning, en ven- tiltallrik (320) som är förskjutbar till och fran tätande av- skärmning av sätet (314), ett fjäderorgan (341, 342) för för- spänning av ventiltallriken (320) mot stängd tätande position mot sätet (314), och ett fluiddrivet kolv-cylinderaggregat (330, 323, 324) som är anordnat att vid aktivering lyfta ven- tiltallriken (320) mot fjäderorganets (341, 342) kraft, varvid aggregatet omfattar en cylinder (323, 350) innehållande en kolv (330) som är fast förbunden med en stäng (313), kännetecknad av att stängen (313) sträcker sig genom tallriken (330) och är monterad stationär, att tallriken (320) är tätt förbunden med cylinderns mantel, att fjäderorganet (341, 342) verkar mellan ventiltallriken (320) och cylinderaggregatets med stángen (313) fast förbundna kolv, och att ventilen är belägen inuti tanken.

2. Bottenventil enligt krav 1, kännetecknad av att ventilens balansering är etablerad genom att ventiltallriken (320) har en genomgående öppning (317) i sitt mot sätets genom- loppsöppning exponerade omràde, och att den av aggregatets mantel och stangen (313) definierade tvärsnittsarean av utrym- met mellan kolven (330) och ventiltallriken (320) är större än ventiltallrikens mot sätets (31) genomlopps exponerade area, i ventilens (3) stängda tillstànd.

3. Bottenventil enligt krav l eller 2, kännetecknad av att den rörliga cylindern (323, 324) bär en allmänt vertikal styrning (71) för ett styrningsskaft (61) pà en flottör (6), att organ (62, 72) är anordnade för begränsning av flottörens (6) rörelse nedat relativt styrningen (71), och att flottören är belägen för att kunna följa vätskenivan i tanken till tan- ) ll (H #2 977 kens botten, och att en sensor är anordnad att avkänna flottö- rens närbelägenhet sàsom en indikation pá att tanken da är tom.

4. Bottenventil enligt krav 3, kännetecknad av att organet (62, 72) är anordnat att medge flottören (60, 63) att páverka sensorn (64) först när ventilen är stängd och sensorn (64) därvid avkänner flottören (60, 63).

5. Bottenventil enligt krav 3, kännetecknad av att organet (62, 72b), är anordnat att medge flottören (60, 63) att pàverka sensorn (64) dà tanken är tom, bade när ventilen (3) är öppen och när ventilen (3) är stängd.

6. Bottenventil enligt krav 4 eller 5, kännetecknad av att att organet (72, 62) innefattar ett stopp som är bildat av den övre änden (72) av styrningen (71), och ett därmed samver- kande anslag (62) pa flottörstàngen (61), varvid anslaget (62) kan vara flyttbart för korrekt lägesinställning.

7. Bottenventil enligt nágot av kraven l till 6, känne- tecknad av att aggregatet är tryckluftdrivet och utformat för att arbeta korrekt med ett lufttryck som utgör en bràkdel, exempelvis hälften av normtrycket för tankbilens tryckluft- system, att en tryckreduceringsventil (366) är kopplad mellan aggregatet (350) och tryckluftkällan (9), och att förbikopp- lingsorgan (363, 364, 365) är anordnade att medge inkoppling av tryckluftsystemets normtryck direkt till aggregatet (350) för tvàngsöppning av ventilen.

8. Bottenventil enligt krav 2, kännetecknad av att en säkerhetsventil (370) som är utformad för att öppna vid en bestämd tryckgräns, är monterad genom cylinderns mantelvägg (323) i en position som medger avlastning av ett övertryck genom sätets genomloppsöppning, öppningen (317) i ventiltall- riken och säkerhetsventilen (370) till det inre av tanken (l), dä tallriken (320) tätar mot sätet (314).