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Die Erfindung bezieht sich auf ein innenliegendes Tanknotabschlussventil, das in einem Lagertank zur Aufbewahrung insbesondere gefährlicher flüssiger Medien angeflanscht und zur Absperrung des Lagertanks im Notfall vorgesehen ist, mit einem Rohrleitungsanschluss für das Medium, einer Ventilsitzgarnitur mit einer Ventilspindel, deren Ventilspindelkopf mit einem Kegelsitz in Wirkverbindung steht, einem den Kegelsitz umgebenden Kegelkäfig, und mit Antriebsgewichten und/oder einem Federpaket.
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Der Zweck eines Tanknotabschlussventils ist die sichere Absperrung von Lagertanks im Falle einer Beschädigung von außen oder z. B. bei Ausbruch eines Feuers oder eines Erdbebens. Durch die automatisch schließende, eigensichere Ausführung und die Lage im Behälter ist gewährleistet, dass im Notfall kein Medium aus dem Behälter austritt und zwar auch bei Beschädigung der Rohrleitung oder des Ventils selbst.
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Im normalen Betrieb wird das Tanknotabschlussventil durch Druckluft offen gehalten. Bei einem Notfall wird die Luftzufuhr unterbrochen und das Tankventil schließt durch Federkraft oder Gewichte selbsttätig.
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Eingesetzt werden Tanknotabschlussventile in allen Bereichen in denen gefährliche Medien, insbesondere verflüssigte Gase, z. B. Propan, Propyläen, Chlor, Vinylchlorid, Ammoniak usw., aufbewahrt werden.
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Aufgrund der weltweit gestiegenen Anforderungen an Sicherheit und Umweltschutz wird heutzutage die Verwendung solcher Armaturen zwingend vorgeschrieben.
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Für die Lagerung insbesondere von gefährlichen Flüssigkeiten in doppelten oder vollen Sicherheitsbehältern ist die Installation innenliegender Tanknotabschlussventile erforderlich. Diese Tanknotabschlussventile sollten im Falle von Stromausfall oder bei Beschädigung der externen Anschlussrohre automatisch aktivierbar sein.
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Aus der
DD 213 894 A1 ist eine selbsttätige Auslaufsicherung bekannt, die bei ortsveränderlichen Behältern von brennbaren und giftigen Flüssigkeiten eingesetzt wird und ein Auslaufen des Tankinhalts bei Verlassen der Normallage des Behälters oder bei großen Beschleunigungen oder Verzögerungen verhindert. Im Gehäuse lagert ein Pendel und ein Ventilkörper, bei dem der Pendelkörper ein auswechselbares Stellglied mit kegelstumpfförmiger Ausnehmung aufweist, in die ein Zapfen des beidseitig mit Zapfen versehenen Ventilkörpers mit seinem Ende hineinragt, dabei aber den Grund der Ausnehmung nicht berührt. Das Stellglied wird über eine Scheibe im Pendelkörper gehalten, und die Oberfläche der kegelstumpfförmigen Ausnehmung verläuft unter einem Winkel von 70° bis 75° zur Mittelachse.
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Weiterhin zeigt die
US 4,274,431 A ein durch Schwerkraft betätigtes, außenliegendes Tankventil zum Verhindern eines Kraftstoffaustritts aus dem Tank. Über dem Ventil ist ein Gewicht schwenkbar zum Betätigen eines beweglichen Ventilelementes angeordnet, um das Ventil zu schließen, wenn die Entlüftungsvorrichtung gekippt wird. An einer Kette, die mit dem Ventilelement verbunden ist, wird das Gewicht aufgehängt. Die Kraftstoffentlüftungsvorrichtung ist besonders nützlich auf dem Kraftstofftank eines Automobils oder LKW, welche ermöglicht, gasförmigen Kraftstoffdampf aus dem Tank durch einen Durchgang abzulassen, um einen Druckaufbau innerhalb des Tanks zu verhindern. In einer anderen Ausführungsform ist die Kette durch Verbindungsstangen, die an Kugelgelenkverbindungen befestigt sind, ersetzt.
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Das die Auslaufsicherung gemäß der
DD 213 894 A1 bzw. das Tankventil gemäß der
US 4,274,431 A verhindert, dass das Medium, nämlich eine Flüssigkeit, wie Kraftstoff, zu schnell oder zu langsam aus dem Behälter, beispielsweise einem Kraftstofftank, ausläuft, indem das Ventil schließt oder nicht. Diese Ventile verhindern, dass Medium aus dem Behälter austreten kann.
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Bekannt ist weiterhin ein am Tankboden angebrachtes Kegelventil mit einer verhältnismäßig langen Ventilspindel. Dabei ist oberhalb des Kegel- bzw. Ventilsitzes eine Vielzahl von Gewichten starr an der Ventilspindel verschraubt, wobei sich der Schwerpunkt relativ weit über dem Kegel- bzw. Ventilsitz befindet. Weiterhin sind die Gewichte, die Ventilspindel und der Kegelsitz eine starre Einheit.
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Diese Tanknotabschlussventile sind für die eingangs genannten, an sich gewöhnlichen Notfälle gut geeignet.
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Jedoch bei besonderen Notfallsituationen, wie insbesondere Erdbeben, sind diese Tanknotabschlussventile wenig geeignet, da sie in sich zu starr aufgebaut sind.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, ein innenliegendes Tanknotabschlussventil der eingangs genannten Art zu schaffen, das in der Lage ist, auch die lateralen Kräfteeinwirkung auf den Lagertank, verursacht insbesondere durch Erdbeben, weitestgehend zu reduzieren.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass
- – am kegelsitzfernen Abschnitt der Ventilspindel ein Pendelgestell freischwingend angeordnet ist, an dem eine Anzahl von Antriebsgewichten und/oder ein Federpaket befestigt ist,
- – im Boden des Kegelsitzes ein Hohlraum vorgesehen oder ein Gleitlager für den abgerundeten Ventilspindelkopf der Ventilspindel eingesetzt ist, und
- – die Auflageflächen für den Kegelsitz, gegebenenfalls das Gleitlager im Kegelsitz und der Ventilspindelkopf der Ventilspindel abgerundet oder sphärisch ausgebildet sind.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe auch dadurch gelöst, dass am kegelsitzfernen Abschnitt der Ventilspindel ein Pendelgestell freischwingend angeordnet ist, an dem eine Anzahl von Antriebsgewichten befestigt ist, wobei das Pendelgestell über eine am ventilsitzfernen Abschnitt der Ventilspindel ausgebildete, nach außen gewölbte Kugelfläche in alle Richtungen frei schwingend aufgehängt ist.
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Des Weiteren wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass das zum Schließen des Tanknotabschlussventils benötigte Paket von Antriebsgewichten möglichst tief nahe dem Kegelsitz angeordnet ist. Dadurch werden der Hebel und die Hebelkräfte des Pendels minimiert. Damit sollen die Antriebsgewichte im geschlossenen Zustand des Ventils nicht tiefer als die Sitzgarnitur, die den Abfluss höher als das eventuell im Lagertank ablagernde Sediment hält, angeordnet sein und im offenen Zustand des Ventils im Kegelkäfig ausgebildete Öffnungen oder Fenster gerade vollständig freigegeben werden, um einen freien Abfluss des Mediums zu gewährleisten.
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Zwischen dem Pendelgestell und dem Kegelsitz ist zumindest ein Anschlagbolzen für das Pendelgestell angeordnet.
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Darüber hinaus sind mindestens zwei Kegelführungsstangen oberhalb des Kegelsitzes angeordnet, die im Kegelkäfig geführt sind.
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Des Weiteren ist vorgesehen, dass zwischen der Kegelsitzplatte und der Klemmplatte wahlweise, d. h. optional, eine Weichdichtung eingesetzt ist.
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Die Dichtigkeit des Tanknotabschlussventils wird über die Gewichtskraft der Antriebsgewichte oder einer innenliegenden Feder zwischen dem Kegelkäfig und der Klemmplatte realisiert. Bisher waren die Gewichte, die Ventilspindel und der Kegelsitz eine starre Einheit. Im Zuge der Betrachtung von Einflüssen durch Erdbebenkräfte sind nun diese Elemente gewissermaßen schwimmend miteinander verbunden.
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Die bisher starr auf der Ventilspindel verschraubten Antriebsgewichte sind freischwingend auf dem Pendelgestell montiert. Ein horizontaler Ausschlag, beispielsweise insbesondere verursacht durch ein Erdbeben, kann nicht mehr voll auf die Ventilspindel übertragen werden.
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Außerdem wurde der Schwerpunkt der Antriebsgewichte zum Ventilsitz deutlich verkürzt, was zu einer erheblich kleineren Hebelwirkung lateraler Erdbebenkräfte führt.
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Das Pendelgestell ist über die Kugelfläche an der Ventilspindel in alle Richtungen frei schwingend aufgehängt. Sollte das Pendel durch Eigenschwingung zu stark ausschlagen, wird die Pendelbewegung durch Anschlagbolzen begrenzt. Die Kraftübertragung beim Anschlagen erfolgt über die Anschlagbolzen auf den Kegelkäfig.
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Oberhalb des Ventilsitzes angeordnete Führungsstangen werden im Kegelkäfig geführt. Sollte der Kegelsitz kippen, so ist eine Beschädigung der empfindlichen Sitzkante an der Kegel- bzw. Ventilsitzgarnitur ausgeschlossen.
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Da die Auflageflächen für den Kegelsitz, gegebenenfalls das Gleitlager im Kegelsitz und der Ventilspindelkopf abgerundet oder sphärisch ausgebildet sind, wird die direkte seitliche Kraftübertragung, hervorgerufen durch externe Schwingungen, z. B. bei einem Erdbeben, und Eigenresonanzen auf die Baugruppe vermieden.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke wird in der nachfolgenden Beschreibung anhand eines Ausführungsbeispiels, das in den Zeichnungen dargestellt ist, näher beschrieben. Es zeigen:
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1 einen Längsschnitt eines erfindungsgemäßen innenliegenden Tanknotabschlussventils und
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2 einen vergrößerten Detailbereich „Z” des Tanknotabschlussventils gemäß 1.
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Ein innenliegendes Tanknotabschlussventil, im Folgenden bezeichnet als Tankventil 1, gemäß 1 weist einen Blockflansch 2 zur Befestigung an einem nicht näher dargestellten Lagertank auf und ist mit einem Rohrleitungsanschluss 3 für den Abfluss des im Lagertank aufzubewahrenden, vorzugsweise flüssigen Mediums versehen.
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Oberhalb der Blockflansches 3 ist eine Sitzgarnitur 4 für einen Kegelsitz 5 einer Ventilspindel 12 angeordnet, der in 2 näher dargestellt ist. Sonach besteht der Kegelsitz 5 im Wesentlichen aus einer Kegelsitzplatte 6, in die ein nach innen gewölbtes Gleitlager 7 eingesetzt werden kann, und einer Klemmplatte 8, die mit der Kegelsitzplatte 6 verbunden ist. Zur verbesserten Abdichtung kann eine optionale Weichdichtung 9 zwischen der Kegelsitzplatte 6 und der Klemmplatte 8 eingeklemmt sein.
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Um die Klemmplatte 8 des Kegelsitzes 5 ist ein Kegelkäfig 10 angeordnet. In diesem sind zwei zueinander beabstandete Kegelführungsstangen 11 vorhanden, die im Kegelkäfig 10 geführt werden. Eine Ventilspindel 12 ragt von oben in den Kegelkäfig 10 hinein und wird in diesem geführt. Der Ventilspindelkopf 13 am vorderen Ende der Ventilspindel 12 steht mit dem Kegelsitz 10 in Wirkverbindung und gleitet während des Ventilbetriebes im Hohlraum im Kegelsitz 10 oder, wenn vorhanden, am Gleitlager 7.
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Am kegelsitzfernen Abschnitt 14 der Ventilspindel 12 ist ein Pendel 15 vorgesehen, wobei ein Pendelgestell 16 freischwingend am Abschnitt 14 angeordnet ist. Dabei ist das Pendelgestell 16 über eine am kegelsitzfernen Abschnitt 14 der Ventilspindel 12 ausgebildete, nach außen gewölbte Kugelfläche 17 in alle Richtungen frei schwingend aufgehängt.
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Das Pendelgestell 16 ist im Wesentlichen umgekehrt V-förmig ausgebildet und mittig des Pendelgestells 16 besitzt dieses einen glockenförmigen Hohlraum, der die Ventilspindel 12 umgibt.
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Am Pendelgestell 16 sind konzentrisch um die Ventilspindel 12 eine Anzahl von Antriebsgewichten 18 befestigt, wobei sich die Antriebsgewichte 18 nahe dem Kegelsitz 5 befinden.
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Zwischen dem Pendelgestell 16 und dem Kegelsitz 5 sind zwei beabstandete Anschlagbolzen 19 zur Bewegungs- bzw. Schwingungsbegrenzung des Pendelgestells 16 angeordnet.
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Des Weiteren ist am oberen Ende der Ventilspindel 12 ein Gestänge 20 befestigt, mit dem eine Längenanpassung der Ventilspindel 12 entsprechend den baulichen Gegebenheiten vorgenommen werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Tankventil
- 2
- Blockflansch
- 3
- Rohrleitungsanschluss
- 4
- Sitzgarnitur
- 5
- Kegelsitz
- 6
- Kegelsitzplatte
- 7
- Hohlraum oder Gleitlager
- 8
- Klemmplatte
- 9
- Weichdichtung
- 10
- Kegelkäfig
- 11
- Kegelführungsstangen
- 12
- Ventilspindel
- 13
- Ventilspindelkopf
- 14
- Abschnitt
- 15
- Pendel
- 16
- Pendelgestell
- 17
- Kugelfläche
- 18
- Antriebsgewichte
- 19
- Anschlagbolzen
- 20
- Gestänge
