AT515519A4

AT515519A4 - Befüll- und Entnahmevorrichtung für Behälter

Info

Publication number: AT515519A4
Application number: ATA50334/2014A
Authority: AT
Original assignee: Schulz Erich
Priority date: 2014-05-13
Filing date: 2014-05-13
Publication date: 2015-10-15
Also published as: AT515519B1

Abstract

Vorrichtung zum überlaufsicheren Befüllen eines Behälters (1) mit einem Befüll- und Entnahmerohr (2), an dem ein axial verschiebbarer Schwimmer (4) angeordnet ist, der ein magnetisches oder magnetisierbares Element (5) aufweist und dessen unterste Position durch einen äußeren Anschlag (6) begrenzt ist. Innerhalb des Befüll- und Entnahmerohres (2) ist ein magnetischer oder magnetisierbarer Verschlusskörper (7) vorgesehen, der zwischen einer mit dem Verschlusskörper (7) verschließbaren Befüll- und Entnahmeöffnung (8) und einem oberhalb der Befüll- und Entnahmeöffnung (8) angeordneten inneren Anschlag (9) bewegbar ist, und der zwischen der untersten Position des Schwimmers (4) und einer durch den inneren Anschlag (9) definierten, oberen Position des Schwimmers (4) vom magnetischen oder magnetisierbaren Element (5) des Schwimmers (4) in einer die Befüll- und Entnahmeöffnung (8) freigebenden Lage gehalten ist, und bei Positionierungen des Schwimmers (4) oberhalb der durch den inneren Anschlag (9) definierten oberen Position einen Verschluss für die Befüll- und Entnahmeöffnung (8) bildet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum überlaufsicheren Befüllen eines Behältersmit einer Flüssigkeit und zur Entnahme der Flüssigkeit aus dem Behälter mit einemBefüll- und Entnahmerohr, das in den Behälter einsetzbar ist, gemäß dem Oberbegriffvon Anspruch 1.

Als Beispiel für solche Behälter können etwa Trinkwasserspender genannt werden, dieüber das Befüll- und Entnahmerohr mit gereinigtem und gekühltem Trinkwasser befülltwerden, und von denen in weiterer Folge wiederum über das Befüll- und EntnahmerohrTrinkwasser entnommen werden kann, bis eine weitere Befüllung erforderlich ist. Fürdie Befüllung kann der leere Behälter vom Ort des Trinkwasserspenders etwa durchentsprechend spezialisierte Unternehmen abgeholt und durch volle Behälter ersetztwerden, ln diesem Fall erfolgt die Befüllung des leeren Behälters durch dasspezialisierte Unternehmen selbst und stellt in der Regel keine Schwierigkeit dar. Invielen Fällen wird jedoch gewünscht, die Befüllung des Behälters ohne Zutun einesspezialisierten Unternehmens vorzunehmen, sodass die Befüllung in der Regel durchunerfahrene und nicht einschlägig qualifizierte Personen erfolgt. Die größteSchwierigkeit bereitet dabei die Wahl der korrekten Füllmenge, um insbesondere einÜberlaufen des Behälters zu vermeiden.

Es besteht somit das Ziel der Erfindung darin, für Behälter mit einem Befüll- undEntnahmerohr eine Vorrichtung bereit zustellen, mit der einerseits ein überlaufsicheresBefüllen des Behälters über das Befüll- und Entnahmerohr möglich ist, und andererseitsnach erfolgter Befüllung des Behälters eine Entnahme von Flüssigkeit über dasselbeBefüll- und Entnahmerohr möglich ist. Dabei soll die Vorrichtung einfach ausgeführtsein, um Kosten und Wartungsaufwand so gering wie möglich zu halten.

Diese Erfindungsziele werden durch die Merkmale von Anspruch 1 erreicht. Anspruch 1bezieht sich auf eine Vorrichtung zum überlaufsicheren Befüllen eines Behälters miteiner Flüssigkeit und zur Entnahme der Flüssigkeit aus dem Behälter mit einem Befüll-und Entnahmerohr, bei der erfindungsgemäß an der Außenseite des Befüll- undEntnahmerohres ein in axialer Richtung des Befüll- und Entnahmerohres verschiebbargelagerter Schwimmer angeordnet ist, der ein magnetisches oder magnetisierbaresElement aufweist und dessen axialer Bewegungsweg in einer untersten Position durcheinen äußeren Anschlag begrenzt ist, wobei innerhalb des Befüll- und Entnahmerohres ein magnetischer oder magnetisierbarer Verschlusskörper vorgesehen ist, der zwischeneiner mit dem Verschlusskörper verschließbaren Befüll- und Entnahmeöffnung undeinem oberhalb der Befüll- und Entnahmeöffnung angeordneten inneren Anschlag fürden Verschlusskörper bewegbar ist, und der zwischen der untersten Position desSchwimmers und einer durch den inneren Anschlag definierten, oberen Position desSchwimmers vom magnetischen oder magnetisierbaren Element des Schwimmers ineiner die Befüll- und Entnahmeöffnung freigebenden Lage gehalten ist, und beiPositionierungen des Schwimmers oberhalb der durch den inneren Anschlag definiertenoberen Position einen Verschluss für die Befüll- und Entnahmeöffnung bildet.

Vorzugsweise ist der Verschlusskörper als Kugel ausgeführt, und das magnetische odermagnetisierbare Element als kreisringförmiger Magnet, der das Befüll- oderEntnahmerohr konzentrisch umgibt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung stellt eine mechanisch einfache aber sehrzweckmäßige Überlaufsicherung dar. Sie wird in Gebrauchslage in den zu befüllendenund zu entleerenden Behälter so eingesetzt, dass sich das Befüll- und Entnahmerohrsenkrecht innerhalb des Behälters erstreckt und in die Flüssigkeit eintaucht. Dererfindungsgemäß vorgesehene Schwimmer ist ein Auftriebskörper, der im Zuge derBefüllung und Entleerung des Behälters mit dem Flüssigkeitsspiegel innerhalb desBehälters steigt und sinkt, wobei seine unterste Position durch einen an der Außenseitedes Befüll- und Entnahmerohres angeordneten äußeren Anschlag begrenzt ist. In dieseruntersten Position wird ein innerhalb des Befüll- und Entnahmerohres angeordneterVerschlusskörper vom magnetischen oder magnetisierbaren Element des Schwimmersin einer die Befüll- und Entnahmeöffnung freigebenden Lage gehalten. Das Befüll- undEntnahmerohr ist somit in beiden Durchflussrichtungen offen, und Flüssigkeit kannsowohl in den Behälter eingebracht als auch aus dem Behälter entnommen werden.Durch geeignete Wahl der magnetischen bzw. magnetisierbaren Materialien und derdamit verbundenen magnetischen Wechselwirkungskraft kann erreicht werden, dassder Verschlusskörper auch bei Belastung durch den Wasserdruck in einer die Befüll-und Entnahmeöffnung freigebenden Lage gehalten wird.

Im Zuge einer Befüllung steigt der Flüssigkeitsspiegel innerhalb des Behälters, wodurchauch der Schwimmer angehoben wird. Über das magnetische bzw. magnetisierbare

Element des Schwimmers wird auch der magnetische bzw. magnetisierbareVerschlusskörper innerhalb des Befüll- und Entnahmerohres angehoben, bis er aminneren Anschlag anliegt. Im Zuge der weiteren Befüllung und der damit verbundenenAufwärtsbewegung des Schwimmers wird der Abstand zwischen dem magnetischenbzw. magnetisierbaren Element des Schwimmers und dem magnetischen bzw.magnetisierbaren Verschlusskörper zunehmend größer, bis die magnetischeWechselwirkung nicht mehr ausreicht um den Verschlusskörper in der angehobenenPosition zu halten. Der Verschlusskörper fällt in weiterer Folge aufgrund derSchwerkraft sowie des Wasserdrucks nach unten und verschließt die Befüll- undEntnahmeöffnung, ln diesem Funktionszustand der Vorrichtung kann der Behälter nichtmehr weiter befüllt werden, da der nach unten und somit in Befüllrichtung gerichteteWasserdruck den Verschlusskörper auf die Befüll- und Entnahmeöffnung presst. EinÜberlaufen des Behälters wird dadurch vermieden. Allerdings kann Flüssigkeitweiterhin aus dem Behälter entnommen werden, da bei einem nach oben inEntnahmerichtung gerichteten Wasserdruck der Verschlusskörper einfach von derBefüll- und Entnahmeöffnung abgehoben wird.

Jene obere Position des Schwimmers, bei der die Magnetkraft nicht mehr ausreicht, umden Verschlusskörper in einer von der Befüll- und Entnahmeöffnung abgehobenenPosition zu halten und das Befüll- und Entnahmerohr somit in Befüllrichtung zuverschließen wird bei vorgegebenen Materialien für die magnetischen bzw.magnetisierbaren Komponenten durch die Position des inneren Anschlages definiert.Bei Positionierungen des Schwimmers oberhalb dieser durch den inneren Anschlagdefinierten oberen Position bildet der Verschlusskörper somit einen Verschluss für dieBefüll- und Entnahmeöffnung.

Wird in weiterer Folge Flüssigkeit aus dem Behälter entnommen, senken sich derFlüssigkeitsspiegel und somit auch der Schwimmer wieder ab. Sobald sich derSchwimmer mit seinem magnetischen bzw. magnetisierbaren Element in ausreichenderNähe zum Verschlusskörper befindet, wird der Verschlusskörper durch die magnetischeWechselwirkung angehoben, sodass er die Befüll- und Entnahmeöffnung wieder freigibtund die Befüllung des Behälters wieder ermöglicht.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen mithilfe derbeiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen hierbei die

Fig. la eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer in einemBehälter angeordneten erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. lb eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer in einemBehälter angeordneten erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2a eine vergrößerte Darstellung der ersten Ausführungsform in der unterstenPosition des Schwimmers und somit für einen Funktionszustand der Vorrichtung, beider sowohl die Befüllung als auch die Entnahme von Flüssigkeit möglich ist,

Fig. 2a eine vergrößerte Darstellung der zweiten Ausführungsform in der unterstenPosition des Schwimmers und somit für einen Funktionszustand der Vorrichtung, beider sowohl die Befüllung als auch die Entnahme von Flüssigkeit möglich ist,

Fig. 3a eine vergrößerte Darstellung der ersten Ausführungsform in der oberstenPosition des Schwimmers, bei der sowohl die Befüllung als auch die Entnahme vonFlüssigkeit möglich ist,

Fig. 3b eine vergrößerte Darstellung der zweiten Ausführungsform in der oberstenPosition des Schwimmers, bei der sowohl die Befüllung als auch die Entnahme vonFlüssigkeit möglich ist,

Fig. 4a eine vergrößerte Darstellung der ersten Ausführungsform in einer Position desSchwimmers, bei der zwar die Entnahme von Flüssigkeit aus dem Behälter aber keineBefüllung mehr möglich ist, und die

Fig. 4b eine vergrößerte Darstellung der zweiten Ausführungsform in einer Position desSchwimmers, bei der zwar die Entnahme von Flüssigkeit aus dem Behälter aber keineBefüllung mehr möglich ist.

Zunächst wird auf die Fig. la und lb Bezug genommen, die zwei Ausführungsformen dererfindungsgemäßen Vorrichtung in Gebrauchslage zeigen, bei der die Vorrichtung ineinen Behälter 1 so eingesetzt ist, dass sich das Befüll- und Entnahmerohr 2 imInnenraum des Behälters 1 senkrecht nach unten erstreckt. Die Befüll- undEntnahmemündung des Befüll- und Entnahmerohres 2 befindet sich dabei knappoberhalb des Behälterbodens. Bei einem Durchfluss der Flüssigkeit im Befüll- undEntnahmerohr 2 nach unten wird der Behälter 1 befüllt, sodass dieseDurchflussrichtung im Folgenden auch als Befüllrichtung bezeichnet wird. Bei einemDurchfluss der Flüssigkeit nach oben wird der Behälter 1 entleert, sodass diese Richtungim Folgenden auch als Entnahmerichtung bezeichnet wird.

Außerhalb des Behälters 1 ist ein Anschluss 3 für eine Befüll- oder Entnahmeleitung (inder Fig. 1 nicht ersichtlich) vorgesehen, über die eine Flüssigkeit, etwa Trinkwasser, inden Behälter eingeleitet oder aus dem Behälter entnommen werden kann. Am Befüll-und Entnahmerohr 2 ist ein Schwimmer 4 axial beweglich angeordnet, der einmagnetisches oder magnetisierbares Element 5 aufweist. Dieses magnetische bzw.magnetisierbare Element 5 ist gemäß der Ausführungsform von Fig. la alskreisringförmiger Magnet ausgeführt, der das Befüll- und Entnahmerohr 2 konzentrischumgibt. Gemäß der Ausführungsform von Fig. lb ist er als Magnet bzw.magnetisierbarer Körper mit anderer Formgebung ausgeführt. An der Außenseite desBefüll- und Entnahmerohres 2 ist ferner ein äußerer Anschlag 6 vorgesehen, der dieaxiale Bewegung des Schwimmers 4 in Richtung des Behälterbodens begrenzt und somiteine unterste Position des Schwimmers 4 festlegt. Innerhalb des Befüll- undEntnahmerohres 2 befindet sich des Weiteren ein magnetischer oder magnetisierbarerVerschlusskörper 7, der in den gezeigten Ausführungsbeispielen als Kugel ausgeführtist. Ungefähr auf Höhe des äußeren Anschlages 6 ist innerhalb des Befüll- undEntnahmerohres 2 eine mit dem Verschlusskörper 7 verschließbare Befüll- undEntnahmeöffnung 8 vorgesehen. Oberhalb dieser Befüll- und Entnahmeöffnung 8befindet sich innerhalb des Befüll- und Entnahmerohres 2 ein innerer Anschlag 9 fürden Verschlusskörper 7, der die axiale Bewegung des Verschlusskörpers 7 nach obenund somit in Entnahmerichtung begrenzt, aber ansonsten für die Flüssigkeit durchlässigist.

Die Funktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird im Folgenden anhand der Fig. 2bis 4 erläutert. Die Fig. 2a zeigt hierfür eine vergrößerte Darstellung der erstenAusführungsform in der untersten Position des Schwimmers 4 und somit für einenFunktionszustand der Vorrichtung, bei der sowohl die Befüllung als auch die Entnahmevon Flüssigkeit möglich ist, und die Fig. 2a die entsprechende Darstellung für die zweiteAusführungsform. Der Schwimmer 4 befindet sich dabei in seiner untersten Positionund liegt auf dem an der Außenseite des Befüll- und Entnahmerohres 2 angeordnetenäußeren Anschlag 6 auf. ln dieser untersten Position wird der innerhalb des Befüll- undEntnahmerohres 2 angeordnete Verschlusskörper 7 vom magnetischen odermagnetisierbaren Element 5 des Schwimmers 4 in einer die Befüll- undEntnahmeöffnung 8 freigebenden Lage gehalten. Das Befüll- und Entnahmerohr 2 istsomit in beiden Durchflussrichtungen offen, und Flüssigkeit kann sowohl in denBehälter 1 eingebracht als auch aus dem Behälter 1 entnommen werden. Durchgeeignete Wahl der magnetischen bzw. magnetisierbaren Materialien und der damitverbundenen magnetischen Wechselwirkungskraft kann erreicht werden, dass derVerschlusskörper 7 auch bei Belastung durch den Wasserdruck in einer die Befüll- undEntnahmeöffnung 8 freigebenden Lage gehalten wird. Die Positionierung des äußerenAnschlages 6 ist dabei freilich so gewählt, dass der Verschlusskörper 7 die Befüll- undEntnahmeöffnung 8 nicht verschließt, sondern von ihr abgehoben ist. Der erforderlicheAbstand zwischen dem Verschlusskörper 7 und der Befüll- und Entnahmeöffnung 8 isteinerseits von der magnetischen Anziehungskraft zwischen dem magnetischen odermagnetisierbaren Element 5 des Schwimmers 4 und dem magnetischen odermagnetisierbaren Verschlusskörper 7 abhängig, die wiederum von der entsprechendenMaterialwahl abhängt, und andererseits auch vom Wasserdruck der durchfließendenFlüssigkeit, also der gewünschten Durchflussmenge pro Zeiteinheit.

Im Zuge einer Befüllung steigt der Flüssigkeitsspiegel innerhalb des Behälters 1 an,wodurch auch der Schwimmer 4 angehoben wird. Über das magnetische bzw.magnetisierbare Element 5 des Schwimmers 4 wird auch der magnetische bzw.magnetisierbare Verschlusskörper 7 innerhalb des Befüll- und Entnahmerohres 2angehoben, bis er am inneren Anschlag 9 anliegt. Diese Position ist in der Fig. 3a und 3bgezeigt und stellt die oberste Position des Schwimmers 4 dar, bei der sowohl dieBefüllung als auch die Entnahme von Flüssigkeit möglich ist.

Im Zuge der weiteren Befüllung und der damit verbundenen Aufwärtsbewegung desSchwimmers 4 wird der Abstand zwischen dem magnetischen bzw. magnetisierbarenElement 5 des Schwimmers 4 und dem magnetischen bzw. magnetisierbarenVerschlusskörper 7 zunehmend größer, bis die magnetische Wechselwirkung nichtmehr ausreicht um den Verschlusskörper 7 in der angehobenen Position zu halten. DerVerschlusskörper 7 fällt in weiterer Folge aufgrund der Schwerkraft sowie desWasserdrucks nach unten und verschließt die Befüll- und Entnahmeöffnung 8. DieseKonfiguration ist in der Fig. 4a und 4b gezeigt. In diesem Funktionszustand derVorrichtung kann der Behälter 1 nicht mehr weiter befüllt werden, da der nach untenund somit in Befüllrichtung gerichtete Wasserdruck den Verschlusskörper 7 auf dieBefüll- und Entnahmeöffnung 8 presst. Ein Überlaufen des Behälters 1 wird dadurchvermieden. Allerdings kann Flüssigkeit weiterhin aus dem Behälter 1 entnommenwerden, da bei einem nach oben in Entnahmerichtung gerichteten Wasserdruck derVerschlusskörper 7 einfach von der Befüll- und Entnahmeöffnung 8 abgehoben wird.

Wird in weiterer Folge Flüssigkeit aus dem Behälter 1 entnommen, senken sich derFlüssigkeitsspiegel und somit auch der Schwimmer 4 wieder ab. Sobald sich derSchwimmer 4 mit seinem magnetischen bzw. magnetisierbaren Element 5 inausreichender Nähe zum Verschlusskörper 7 befindet, wird der Verschlusskörper 7durch die magnetische Wechselwirkung angehoben, sodass er die Befüll- undEntnahmeöffnung 8 wieder freigibt und die Befüllung des Behälters 1 wiederermöglicht. Bevor sich der Verschlusskörper 7 auf die Befüll- und Entnahmeöffnung 8legen kann und sie verschließen würde, wird die axiale Abwärtsbewegung desSchwimmers 4 durch den äußeren Anschlag 6 gestoppt, sodass wieder die Konfigurationgemäß der Fig. la und lb erreicht wird. Eine Entnahme von Flüssigkeit aus demBehälter 1 ist aber ebenso wie die Befüllung weiterhin möglich.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung stellt somit eine konstruktiv einfache undkostengünstige Lösung dar, die aber dennoch ein Überlaufen des Behälters 1 im Zugeder Befüllung wirkungsvoll unterbinden kann. Die Vorrichtung ist dabei wartungsfreiund erfordert keinerlei Fachwissen in ihrer Bedienung.

Claims

Patentansprüche: 1. Vorrichtung zum überlaufsicheren Befüllen eines Behälters (1) mit einerFlüssigkeit und zur Entnahme der Flüssigkeit aus dem Behälter (1] mit einemBefüll- und Entnahmerohr (2), dadurch gekennzeichnet, dass an derAußenseite des Befüll- und Entnahmerohres (2] ein in axialer Richtung desBefüll- und Entnahmerohres (2] verschiebbar gelagerter Schwimmer (4)angeordnet ist, der ein magnetisches oder magnetisierbares Element (5) aufweistund dessen axialer Bewegungsweg in einer untersten Position durch einenäußeren Anschlag (6) begrenzt ist, wobei innerhalb des Befüll- undEntnahmerohres (2) ein magnetischer oder magnetisierbarer Verschlusskörper(7] vorgesehen ist, der zwischen einer mit dem Verschlusskörper (7]verschließbaren Befüll- und Entnahmeöffnung (8) und einem oberhalb derBefüll- und Entnahmeöffnung (8) angeordneten inneren Anschlag (9) für denVerschlusskörper [7) bewegbar ist, und der zwischen der untersten Position desSchwimmers (4) und einer durch den inneren Anschlag (9) definierten, oberenPosition des Schwimmers (4) vom magnetischen oder magnetisierbaren Element (5) des Schwimmers (4] in einer die Befüll- und Entnahmeöffnung (8)freigebenden Lage gehalten ist, und bei Positionierungen des Schwimmers (4)oberhalb der durch den inneren Anschlag (9) definierten oberen Position einenVerschluss für die Befüll- und Entnahmeöffnung (8) bildet.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass derVerschlusskörper (7) als Kugel ausgeführt ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dasmagnetische oder magnetisierbare Element (5) als kreisringförmiger Magnetausgeführt ist, der das Befüll- oder Entnahmerohr [2] konzentrisch umgibt.
4. Behälter (1) mit einer Vorrichtung zum überlaufsicheren Befüllen des Behälters [1] mit einer Flüssigkeit und zur Entnahme der Flüssigkeit aus dem Behälter [1]gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3.