Abfüll-Ventil Die Erfindung bezieht sich auf ein Ventil zum Abfüllen von Behältern, das automatisch geschlossen wird, wenn die Flüssigkeit in dem zu füllenden Be hälter eine vorbestimmte Höhe in Bezug auf den Ventilauslass erreicht.
Bei Einfüllmundstücken werden gewöhnlich Ven tilkonstruktionen verwendet, die dazu eingerichtet sind, während des Füllvorgangs von Hand geöffnet und in Offenstellung gehalten zu werden, und sich dann automatisch schliessen, wenn der Behälter bis zu einem vorbestimmten Flüssigkeitsspiegel gefüllt worden ist.
Derartige Ventile wurden bisher so aus gebildet, dass sie durch mechanische Mittel, wie Klinkenvorrichtungen in Offenstellung gehalten wur den, welche durch ein Vakuum unwirksam gemacht wurden, das in der Leitung entstand, in welcher das Ventil eingesetzt war. Alle Funktionsstörungen eines derartigen Ventilmechanismus treten in den Rück stellorganen auf, mit dem Resultat, dass das Ventil sich oft nicht schliesst, wenn der Behälter bis zu einem vorbestimmten Flüssigkeitsspiegel gefüllt ist.
Eine derartige Konstruktion ergibt jedoch kein Ventil mit Störungssicherung, d. h. bei welchem der Ventil körper im Falle von Funktionsstörungen des Mecha nismus schliesst. Die Laboratorien der Anmelderin und verschiedene staatliche und städtische Behörden lassen solche bekannte Ventile zum Einfüllen feuer gefährlicher Flüssigkeiten aus dem Grund nicht zu, weil sie in der Regel nicht als funktionssicher erachtet werden. Einige der Gründe, weshalb solche Ventile keine Sicherheit bieten, sind nachstehend erläutert. Bekannte Ventile, die auf mechanischem Wege offen gehalten werden, verwenden Steuergestänge, bei denen Reibungskräfte veränderlicher Grösse auftre ten.
Solche Steuergestänge sind Deformationen, Ein frierungen und andern schädlichen Bedingungen unterworfen. Die Membran oder der Teil, der durch das Vakuum betätigt wird, muss ausser der hydrau lischen noch mechanische Arbeit leisten. Beispiels weise wird bei geringem Flüssigkeitsdurchsatz ein zu kleines Vakuum erzeugt, um das Ventil schliessen zu können. Ausserdem führen diese Mechanismen zu einer sogenannten schlagartigen oder plötzlichen Schliessbewegung, was hydraulisch wegen des resul tierenden Schocks oder sogenannten Wasserrück schlages von Nachteil ist.
Manche bekannte Ventil konstruktionen weisen Mittel zum Festklinken des Ventils in geöffneter Stellung auf, welche so ausge bildet sind, dass, nachdem die Flüssigkeit eine Höhe erreicht hat, bei welcher die Haltemittel freigegeben werden, dieselben jedoch von Hand in Betätigungs stellung gehalten werden müssen, um das Ventil offen zu halten, um den betreffenden Tank vollends auf zufüllen oder nachzufüllen.
Die Erfindung bezweckt die Schaffung eines neuen und verbesserten Ventils für die Verwendung beim Abfüllen von Behältern, welches Ventil selbst tätig geschlossen wird, wenn die Flüssigkeit in dem zu füllenden. Behälter eine vorbestimmte Höhe be züglich des Ventilauslasses erreicht, welches Ventil ferner in Offenstellung gehalten wird,
und welches besonders einfach im Aufbau ist und ein Minimum an beweglichen Teilen aufweist.
Dabei soll die Verwendung mechanischer Mittel wie Klinken und dergleichen zur Offenhaltung ver mieden werden und das Ventil beim Auftreten irgendwelcher Funktionsstörungen oder, wenn der Flüssigkeitsnachschub unterbrochen oder wesentlich herabgesetzt wird, geschlossen werden.
Ein Ausführungsbeispiel des Ventils wird nach folgend anhand der Zeichnung beschrieben.
Es zeigen Fig. 1 eine Seitenansicht eines Ventils; Fig. 2 einen Längsschnitt durch das Ventil nach Fig. 1 in einem grösseren Masstab ; Fig. 3 einen Querschnitt nach der Linie 3-3 in Fig. 2 ; Fig. 4 einen Querschnitt nach der Linie 4-4 in Fig. 2 ;
Fig. 5 einen Querschnitt nach der Linie 5-5 in Fig. 2 und Fig. 6 eine vergrösserte Teilansicht einer Ein zelheit.
Das erfindungsgemässe Ventil findet seine haupt sächliche Verwendung bei Mundstücken, wie sie gewöhnlich am Ende eines flexiblen Schlauches oder Leitungsrohres zum Abfüllen von Flüssigkeiten aus einem Lagerbehälter in einen andern Behälter ange bracht sind. Solche Mundstücke werden gewöhnlich beim Umfüllen von Flüssigkeiten, wie Benzin aus Lagertanks in Fahrzeuge oder aus Transportfahrzeu gen, wie Tankwagen oder Tankautomobilen in andere Fahrzeuge oder Lagertanks verwendet.
Selbstverständlich kann das Ventil auch in einer festen Leitung eingebaut werden, so dass die Erfin dung sich nicht etwa nur auf die Verwendung des Ventils in einem tragbaren Mundstück beschränkt.
Das Ventil weist ein Gehäuse 10 mit einem den Ventilkörper enthaltenden Gehäuseteil 11, und einen Auslass oder ein Mundstück 12 auf. Der Gehäuse teil 11 kann in beliebiger Weise ausgebildet sein, besteht jedoch vorzugsweise aus einem starren Rohr stück 15 mit Endflanschen 16 und 17. Der End flansch 16 ist mit Bohrungen 18 versehen, mittels welchen das Ventil an einem Flansch 19 eines Schlauches bzw. einer Rohrleitung 20, beispielsweise durch Schrauben 21, befestigt werden kann.
Der Gehäuseteil 11 ist durch Schrauben 25 an einem Flansch 26 des Auslasses 12 befestigt, der ein Rohrstück 29 aufweist, das mit dem Flanschteil 26 zusammenhängt und eine Auslasskammer 23 bildet. Der Gehäuseteil 11 bildet eine Ventilkammer 22 und ist beidseitig offen, so dass Flüssigkeit von der Lei tung 20 nach der Auslasskammer 23 fliessen kann.
Zwischen den Flanschen 17 und 26 ist eine Dichtung vorgesehen, welche vorzugsweise die Form eines 0-Rings 27 besitzt und in einer V-förmigen Nute 28 an der Verbindungsstelle der Flanschen 17 und 26 sitzt, und ferner ein VentiLsitzteil 30, der unten näher beschrieben wird.
Hier sei bemerkt, dass der 0-Ring 27 und die andern, unten erwähnten elastichen 0-Ringe aus geeignetem Dichtungsmaterial hergestellt sind, das gegenüber der Flüssigkeit, für welche das Ventil verwendet wird, unempfindlich ist.
Der Ventilsitzteil 30 befindet sich in der Ventil kammer 22 und besitzt einen Flansch 31, dessen Randteil zwischen den Flanschen 17 und 26 einge klemmt ist. Im Flansch 31 ist eine Auslassöffnung 32 gebildet, die sich gegen den Auslassteil 12 öffnet.
Der Ventilsitzteil 30 besitzt einen aufwärtsragen den Rohrzylinder 40, in, welchem eine Mehrzahl (z. B. vier) umfänglich voneinander getrennter Aus trittsfenster 41 vorgesehen ist, die eine Verbindung zwischen der Ventilkammer 22 und der Auslassöff- nung 32 bilden. Am obern Ende des aufragenden Teils 40 ist parallel zur Öffnung 32 eine abschlies- sende Querwand 42 angeordnet.
Der Ventilkörper 50 von napfförmiger Gestalt ist über dem Zylinder 40 des Ventilsitzteiles 30 so ein gesetzt, dass er sich zwischen einer Stellung (ausge zogen in Fig. 2), bei welcher die Fenster 41 freigege ben sind, und einer Stellung (gestrichelt in Fig. 2), bei welcher die Fenster 41 verschlossen sind, ver schieben kann.
Der Ventilkörper 50 weist einen zylindrischen Teil 51 auf, der den zylindrischen Teil 40 teleskopartig umgibt, zu welchem Zweck er an seinem untern Ende (Fig. 2) offen ist. Im Zylinder 51 ist innerhalb dessen Enden eine Trennwand 52 angeordnet, welche im dargestellten Beispiel als ein Teil des Ventilkörpers 50 zur Ventil-Betätigung dient.
Der Ventilkörper 50 ist in der Kammer 22 koaxial mit derselben und mit dem Zylinder 40 des Ventilsitzteiles durch eine Mehrzahl (vorzugsweise vier) von rippenförmigen Längsführungen 54 gehal ten. Die Führungen erstrecken sich längs der Innen wand des Gehäuseteils 15, sind umfänglich vonein ander getrennt und bestehen vorzugsweise mit dem selben aus einem Stück. Die Führungen halten den Ventilkörper 50 im Abstand sowohl vom Gehäuseteil 15 als auch vom Ventilsitzteil 30.
Eine Dichtung ist vorgesehen, gegen welche das untere Ende des Ventilkörpers 50 in seiner die Fenster 41 verschliessenden Stellung aufliegt. Vor zugsweise ist diese Dichtung durch einen 0-Ring 55 gebildet, der in einer Ringnut 56 sitzt, die in der Oberseite des Flansches 31 gebildet ist. Das untere Ende des Ventilkörpers 50 ist zwecks dichter Auflage auf dem Ring 55 vorzugsweise abgeschrägt, wie in Fig. 2 dargestellt.
Der Ventilkörper 50 und der Ventilsitzteil 30 bilden zusammen eine Kammer 60, welche aus weiter unten erscheinenden Gründen als Schliesskammer bezeichnet ist. Eine Dichtung 61 dichtet den Zwi schenraum zwischen den Zylindern 40 und 51 ab.
Die Dichtung 61 ist so ausgebildet, dass sie die erfor derliche Schiebebewegung zwischen Ventilkörper 50 und Ventilsitzteil 30 gestattet. Vorzugsweise umfasst diese Dichtung, welche in Fig. 6 näher dargestellt ist, eine flexible, elastische Hülse 62 aus flüssigkeitsun durchlässigem Material, das gegenüber der Flüssig keit unangreifbar ist, für welche das Ventil verwendet werden soll. Die Hülse 62 weist an ihren Enden Ver dickungen 63 auf, deren eine dargestellt ist, und die in entsprechend angeordneten Nuten 64 im Ventil körper 50 bzw. im Ventilsitzteil 30 sitzen.
Die Ver dickungen 63 sind in ihren respektiven Nuten durch Rückhalter 65 gesichert, von denen jeder Ringform und einen L-förmigen Querschnitt besitzt.
Das obere Ende des Zylinders 51 des Ventilkör pers 50 ist verschiebbar um einen Napf 68 geführt, der in der Ventilkammer 22 befestigt ist, und dessen obere Aussenfläche stromlinienförmig geformt ist, so dass sie den Lauf der Flüssigkeit begünstigt. Der Napf 68 besteht aus einem zylindrischen Teil 69 und einem mit diesem aus einem Stück gebildeten tragen den Teil mit einer Mehrzahl von aufwärtsragenden Armen 69a und einem Befestigungsring 69b.
Der Ring 69b sitzt auf einer Schulter in einem Flansch 15a an der Innenwand des Gehäuseteils 15 und ist dort durch einen Klemmring 67 gesichert, der in einer Nut oberhalb der Schulter federnd eingesetzt ist. Der Napf 68 und der Ventilkörper 50 bilden eine Kammer 70, die aus unten erläuterten Gründen als Haltekammer bezeichnet wird. Die Kammer 70 ist gegen die Ventilkammer 22 in allen Stellungen des Ventilkörpers 50 abgeschlossen. Dieser Abschluss wird durch eine Dichtung 71 bewirkt, die ähnlich geformt ist wie die Dichtung 61 und eine Hülse ent hält, die an ihren Enden mit dem Ventilkörper 50 bzw. mit dem Napf 68 verbunden ist.
In der Haltekammer 70 ist eine Ventilschliessfe- der 72 untergebracht, die sich mit ihrem einen Ende gegen den Bodenteil des Napfs 68 und mit dem andern gegen die Trennwand 52 abstützt. Die Feder drückt in der Normalstellung über die Trennwand 52 den Ventilkörper 50 in Richtung seiner Schliesstel- lung und hält ihn geschlossen, ausser wenn der Kör per 50 in die Offenstellung bewegt und darin gehal ten wird, wie unten erläutert.
Der Ventilkörper 50 ist mit einem Paar sich gegenüberstehender Zungen 75 versehen, die sich vom obern Ende des Zylinders 51 aufwärts erstrek- ken, und die im Abstand durch zwei Querstäbe 76 verbunden sind. Ein Betätigungshebel 77 ist auf einer Welle 78 aufgesetzt, die im Gehäuseteil 15 gelagert ist, und erstreckt sich an seinem freien Ende zwischen die Stäbe 76, wodurch bei Verschwenkung des Hebels 77 der Ventilkörper 50 in entsprechender Richtung bewegt wird. Die Welle 78 ragt aus dem Gehäuse 10 und trägt an ihrem herausragenden Teil (Fig. 1) ausserhalb des Gehäuses 10 einen Handbe dienungshebel oder Handgriff 79.
Es ist ersichtlich, dass bei Schwenkung des Handgriffs 79 aus der in Fig. 1 gestrichelt dargestellten Stellung in die ausge zogen dargestellte Stellung der Ventilkörper 50 aus seiner Schliesstellung (gestrichelt in Fig. 2) in seine Offenstellung (ausgezogen in Fig. 2) bewegt wird. Das Öffnen des Ventilkörpers 50, d. h. die Bewegung aus der Schliess- in die Offenstellung erfolgt entgegen der Kraft der Schliessfeder 72.
Es sind nun Mittel vorgesehen, um den Ventil körper 50 solange in der Offenstellung zu halten, als Flüssigkeit in einer erheblichen Durchflussmenge das Ventil durchsetzt, bis die in den betreffenden Behäl ter eingefüllte Flüssigkeit eine vorbestimmte Höhe in Bezug auf den Ventilauslass erreicht hat, wonach die Offenhaltemittel unwirksam werden und das Ven til unter dem Druck der Schliessfeder automatisch schliesst.
Zu diesem Zweck ist eine Verbindungsleitung von der Haltekammer 70 zur Auslasskammer 23 vorgese hen, durch welche infolge der Sogwirkung auf Grund des Venturirohr-Effektes durch die am Ende der Lei tung vorbeiströmende Flüssigkeit in der Haltekammer 70 ein Vakuum erzeugt wird.
Die Leitung ist vorzugs weise durch ein Rohr 80 gebildet, das mit seinem einen Ende dichtend am Napf 68 angeschlossen ist und sich gegen die Kammer 70 öffnet. An seinem andern Ende ist das Rohr dichtend an einer Bohrung 81 angeschlossen, die in einer der Führungen 54 ge bildet ist und mit einer koaxialen Bohrung 82 kom muniziert, welche in eine Querbohrung 83 im Flansch 26 des Ausslassteils 12 mündet, die ihrerseits mit einer weitem Längsbohrung 84 verbunden ist.
Die Bohrung 84 führt zu einer kurzen Querbohrung 85, welche in die Auslasskammer 23 an einer vom Ende des Gehäuseteils 12 entfernten Stelle mündet. Die Wandung des Rohrstückes 29 ist mit einer Verdik- kung 86 versehen, die eine Verengung an jener Stelle bildet, wo die Bohrung 85 in die Kammer 23 mündet, wodurch der Venturi- oder Strahlpumpen- effekt erreicht wird. In der Verdickung 86 ist eine sich einwärts öffnende Ringnut 87 gebildet, in welche die Bohrung 85 mündet.
Die Nut 87 dient dazu, ein grösseres Vakuum in der Bohrung 85 zu erzeugen, wenn die Flüssigkeit durch das Ventil .strömt, als es der Fall wäre, wenn die Bohrung 85 in die Kammer 23 direkt ausmünden würde.
Es ist nun ersichtlich, dass, wenn der Ventilkörper 50 sich in der Offenstellung befindet und Flüssigkeit durch das Ventilgehäuse strömt, die Saugwirkung durch den Venturieffekt an der Mündung der Boh rung 85 ein Vakuum in der Kammer 70 erzeugt, das die Trennwand 52 in einer Lage hält, die die Offen stellung des Ventilkörpers 50 entgegen dem Schliess- druck der Feder aufrecht erhält, vorausgesetzt, dass die Luft in der Kammer 60 mindestens annähernd Atmosphärendruck aufweist.
Die Luft in der Kammer 60 wird normalerweise durch Verbindungsmittel nach aussen mindestens annähernd auf Atmosphärendruck gehalten, welche Mittel nachstehend beschrieben sind. Diese Mittel umfassen eine Leitung bzw. Bohrung 90, die sich durch eine vertikale Rippe im Ventilsitzteil 30 er streckt und sich an ihrem obern Ende gegen die Kammer 60 öffnet und am andern Ende in eine Boh rung 91 mündet, die sich in Längsrichtung durch die Auslassrohrwand 29 erstreckt.
Ein 0-Ring 89 ist an der Verbindungsstelle der Bohrungen 90 und 91 vor gesehen, um dieselbe abzudichten. Die Bohrung 91 ist mit einer Querbohrung 92 in der Verdickung 86 verbunden, die ihrerseits in die Nut 87 und in die Kammer 23 ausmündet. Eine Ausgleichsbohrung 95 verbindet die Bohrung 91 oberhalb der Querbohrung 92 mit der Aussenumgebung des Rohrstücks 29.
Ein Paar Trennstücke 88, die sich vorzugsweise diametral gegenüberstehen, ist in der Nut 87 zwi schen den Mündungen der Bohrungen 85 und 92 vorgesehen. Die Trennstücke 88 dienen dazu, zu ver- hindern, dass das Vakuum in der Verbindungsleitung zur Haltekammer 70 teilweise aufgehoben wird, wie aus der folgenden Beschreibung hervorgeht. Zur Verwendung des erfindungsgemässen Ventils wird dieses an einem Schlauch oder einer Rohrleitung des zu entleerenden Behälters (nicht dargestellt) an geschlossen,
und der Auslass 12 wird in den zu füllenden Behälter (nicht dargestellt) eingeführt. Der zu füllende Behälter besitzt natürlich eine übliche Einführungsöffnung, um den Eintritt von Flüssigkeit zu gestatten. Das Ventil wird in der Einfüllöffnung des zu füllenden Behälters (nicht dargestellt) in vor bestimmter Weise, nämlich in einer ganz bestimmten Höhe in Bezug auf den Behälter plaziert.
Vorzugs weise wird dies erreicht, indem die untere Seite des Flansches 26 auf dem Rand der Einfüllöffnung des Behälters aufgestützt wird, wodurch die vorbestimmte Lage des Ventils zum Behälter und, genauer, die Lage des Ausgleichskanals 95 in vorbestimmter Höhe im Behälter gewährleistet wird. Das Ventil wird durch Drehen des Handgriffs 79 im Uhrzeigersinn (siehe Fig. 1) geöffnet, wodurch der Hebel 77 ge schwenkt wird und den Ventilkörper 50 in seine Offenstellung in Bezug auf die Fenster 41 hochzieht.
Die Flüssigkeit strömt dann durch das Ventil in den Behälter, wobei, kurz nachdem sich diese Strömung ausgebildet hat, der durch sie erzeugte Sog ein Va kuum oder einen Unterdruck in der Leitung 80, 81, 83, 84 und 85 und damit in der Kammer 70 erzeugt. Gleichzeitig nimmt die Luft in der Schliesskammer 60 mindestens annähernd Atnlosphärendruck an, da die Ausgleichsbohrung 95 gegen die Atmosphäre geöffnet ist.
Wie oben erläutert, übersteigt die durch das Vakuum in der Kammer 70 erzeugte, auf die Trennwand 52 wirkende Kraft die Kraft der Feder 72, welche den Ventilkörper 50 in Schliesstellung zu drücken bestrebt ist, und hält dadurch den Ventil körper 50 solange in Offenstellung, als der Atmo sphärendruck in der Kammer 60 aufrecht erhalten bleibt.
Mit andern Worten ist (unter Vernachlässigung des Gewichtes des Ventilkörpers 50 und der Rei bungskräfte, die beide bedeutungslos klein sind) der aufwärtsgerichtete Schub auf den Ventilkörper, resul tierend aus dem Druckunterschied in den Kammern 60 und 70, grösser, als der abwärtsgerichtete Schub durch die Feder 72, wenn die Ausgleichsbohrung 95 unbedeckt ist.
Da in diesem Fall die Ausgleichsbohrung 95 mit der Atmosphäre verbunden ist, wird kein merklicher Unterdruck in die Kammer 60 geleitet, so dass der Luftdruck in derselben auf oder nahezu auf Atmo sphärendruck bleibt.
Es ist keine weitere Manipulation am Ventil sei tens des Bedienenden notwendig, sondern dieser kann das Ventil unberührt lassen, während die Flüssigkeit solange durch das Ventil in den Behälter fliesst, bis der Flüssigkeitsspiegel eine Höhe erreicht hat, in welcher er die Ausgleichsbohrung 95 abschliesst. Wenn dies eingetreten ist, kann keine Luft mehr in die Leitung 91 eintreten, so dass in der Verbindungs leitung zur Kammer 60 ebenfalls ein Vakuum gebil det wird,
das mindestens annähernd gleich dem Va kuum in der Kammer 70 ist. Wenn. dies eingetreten ist, ist der Luftdruck auf beiden Seiten der Trennwand 52 gleich gross und der Kraft der Feder gegen den Ventilkörper 50 steht keine andere Kraft mehr ent gegen. Infolgedessen wird der Körper 50 durch die Feder 72 in die Schliesstellung geschoben. Die Schliessung des Ventils bremst den Fluss der Flüssig keit, so dass die Füllung des Behälters bei einem Flüssigkeitsspiegel auf der Höhe des obern Randes der Ausgleichsbohrung 95 gestoppt wird.
Diese Schliessbewegung des Ventils erfolgt nicht plötzlich und schlagartig. Wie oben erläutert, wird der Kraft der Feder, die für jede Ventilstellung an nähernd konstant ist (und durch die Spannungsände rungen der Feder nicht wesentlich ändert) eine durch den Druckunterschied in den Kammern 60 und 70 erzeugte Kraft entgegengesetzt. Somit hängt der Schliessungsgrad des Ventils vom Änderungsgrad des Druckunterschiedes ab, wenn die Ausgleichsbohrung geschlossen wird. Dieser wiederum hängt von der Grösse des Vakuums ab, das in der Kammer 60 ge bildet wird.
Da dieses Vakuum nicht plötzlich gebil det wird, wird das Ventil nicht schlagartig geschlos sen, sondern in einem Mass, das von der Bildung des Vakuums in der Kammer 60 abhängt. So ist das Ventil in der Lage, ein unerwünscht rasches Schlies- sen zu verhüten.
Aus dem Voranstehenden erhellt, dass ein Ab füllventil zum Einfüllen einer Flüssigkeit in einen Behälter geschaffen ist, das sich völlig automatisch schliesst, so dass der Bedienende das Ventil während des Füllvorganges nicht zu überwachen braucht. Die einzig notwendige Handlung seitens des Bedienenden besteht darin das Auslassende des Ventils in den Behälter einzuführen und auf die richtige Höhe zu bringen, indem z.
B. die Unterseite des Flansches 26 auf den Rand der Einfüllöffnung aufgesetzt wird, und dann den Handgriff 79 zu schwenken, um das Ventil zu öffnen, und ihn dann während einiger Sekunden in der Offenstellung zu halten bis sich das erforder liche Vakuum in der Kammer 70 gebildet hat, um das Ventil offen zu halten. Nachdem dies der Fall ist, bleibt das Ventil geöffnet, bis die Flüssigkeit so hoch gestiegen ist, dass sie die Ausgleichsbohrung 95 schliesst. Sobald dies der Fall ist, wird das Ventil automatisch mechanisch durch die Feder 72 geschlos sen, was ohne jede Betätigung seitens des Bedienen den erfolgt.
Insbesondere ist es nicht nötig, irgend welche Klinke oder Sicherungsvorrichtung zum Halten des Ventils in seiner Offenstellung zu betätigen, wie dies bei Einfüllventilen herkömmlicher Bauart der Fall ist.
Aus dem obenstehenden geht hervor, dass das Ventil sich bei irgend einer Fehlfunktion schliesst und daher stets störungssicher ist. Wenn z. B. die Va kuumleitung zur Kammer 70 verstopft, bzw. ver schmutzt oder gebrochen ist, wird das Vakuum in der Kammer 70 nicht aufrechterhalten, worauf die Feder das Ventil schliessen wird. Sollte analog die Ausgleichsöffnung 95 verstopft werden, wird ein Vakuum in der Bohrung 91 gebildet, das ebenfalls das Schliessen des Ventils verursacht. Darüber hinaus wird ein Bruch oder eine Verstopfung der Bohrung 91 ebenfalls das Schliessen des Ventils zur Folge haben.
Es sei bemerkt, dass die Oberfläche der Trenn wand 52 auf beiden Seiten, d. h. auf dien Seiten gegen die Kammern 60 bzw. 70 im wesentlichen gleich gross ist, so dass der auf die gegenüberliegen den Seiten ausgeübte Druck ungefähr gleich gross ist und die ganze Kraft der Feder 72 auf den Ventil körper 50 zwecks Schliessung wirksam ist. Die ganze Anordnung ist jedoch so, dass, falls der Druck in der Kammer 60 jemals unter Atmosphärendruck fällt, das Vakuum in der Kammer 70 nicht genügt, um den Ventilkörper 50 gegen die Kraft der Feder 72 offen zu halten, so dass das Ventil geschlossen wird.
Das erfindungsgemässe Ventil eignet sich vorzüg lich zum Vollauffüllen, bzw. Nachfüllen.
Das erfindungsgemässe Ventil ist ausserordentlich einfach im Aufbau und besitzt ein Minimum von beweglichen Teilen. Es kann dementsprechend relativ billig hergestellt werden und ist gleichzeitig weniger störanfällig als ein Ventil von komplizierterem Auf bau und mit einer grösseren Zahl beweglicher Teile.
Das Ventil kann entsprechend den Erfordernissen in verschiedenen Grössen ohne wesentliche Ände rungen in der Formgebung hergestellt werden.
Filling valve The invention relates to a valve for filling containers, which is automatically closed when the liquid in the container to be filled reaches a predetermined height with respect to the valve outlet.
In filling mouthpieces, valve constructions are usually used which are designed to be opened by hand during the filling process and held in the open position, and then close automatically when the container has been filled to a predetermined liquid level.
Such valves have heretofore been designed to be held in the open position by mechanical means, such as latch devices, which were rendered ineffective by a vacuum created in the line in which the valve was inserted. All malfunctions of such a valve mechanism occur in the return organs, with the result that the valve often does not close when the container is filled to a predetermined liquid level.
However, such a construction does not provide a fail-safe valve; H. in which the valve body closes in the event of malfunctions in the mechanism. The applicant's laboratories and various state and municipal authorities do not allow such known valves for filling flammable liquids for the reason that they are generally not considered to be functionally reliable. Some of the reasons why such valves do not provide safety are discussed below. Known valves, which are kept open mechanically, use control rods in which frictional forces of variable magnitude auftre th.
Such control linkages are subject to deformations, freezes and other harmful conditions. The membrane or the part that is actuated by the vacuum has to do mechanical work in addition to the hydraulic one. For example, if the liquid throughput is low, a vacuum that is too small is generated to close the valve. In addition, these mechanisms lead to a so-called sudden or sudden closing movement, which is hydraulically disadvantageous because of the resulting shock or so-called water rebound.
Some known valve constructions have means for latching the valve in the open position, which are formed so that, after the liquid has reached a level at which the holding means are released, the same must be held by hand in the actuation position, however to keep the valve open in order to completely fill or refill the relevant tank.
The object of the invention is to provide a new and improved valve for use in filling containers, which valve is automatically closed when the liquid in the one to be filled. Container reaches a predetermined height with respect to the valve outlet, which valve is also held in the open position,
and which is particularly simple in construction and has a minimum of moving parts.
The use of mechanical means such as pawls and the like to keep them open should be avoided and the valve should be closed if any malfunctions occur or if the liquid supply is interrupted or significantly reduced.
An embodiment of the valve is described according to the following with reference to the drawing.
1 shows a side view of a valve; FIG. 2 shows a longitudinal section through the valve according to FIG. 1 on a larger scale; Figure 3 is a cross-section along line 3-3 in Figure 2; Figure 4 is a cross-section along line 4-4 in Figure 2;
Fig. 5 shows a cross section along the line 5-5 in Fig. 2 and Fig. 6 is an enlarged partial view of a unit.
The valve according to the invention finds its main neuter use in mouthpieces, as they are usually placed at the end of a flexible hose or pipe for filling liquids from a storage container into another container. Such mouthpieces are usually used when transferring liquids, such as gasoline from storage tanks in vehicles or from transport vehicles, such as tank trucks or tank cars, to other vehicles or storage tanks.
Of course, the valve can also be installed in a fixed line, so that the invention is not limited to the use of the valve in a portable mouthpiece.
The valve has a housing 10 with a housing part 11 containing the valve body, and an outlet or a mouthpiece 12. The housing part 11 can be designed in any way, but preferably consists of a rigid pipe piece 15 with end flanges 16 and 17. The end flange 16 is provided with holes 18 by means of which the valve on a flange 19 of a hose or a pipeline 20, for example by screws 21, can be attached.
The housing part 11 is fastened by screws 25 to a flange 26 of the outlet 12, which has a pipe section 29 which is connected to the flange part 26 and forms an outlet chamber 23. The housing part 11 forms a valve chamber 22 and is open on both sides, so that liquid can flow from the line 20 to the outlet chamber 23.
A seal is provided between the flanges 17 and 26, which preferably has the shape of an O-ring 27 and sits in a V-shaped groove 28 at the junction of the flanges 17 and 26, and also a valve seat part 30, which is described in more detail below .
It should be noted here that the O-ring 27 and the other elastic O-rings mentioned below are made of suitable sealing material which is insensitive to the liquid for which the valve is used.
The valve seat part 30 is located in the valve chamber 22 and has a flange 31 whose edge part between the flanges 17 and 26 is clamped. An outlet opening 32, which opens towards the outlet part 12, is formed in the flange 31.
The valve seat part 30 has an upwardly projecting tubular cylinder 40 in which a plurality (for example four) circumferentially separated exit windows 41 are provided, which form a connection between the valve chamber 22 and the outlet opening 32. At the upper end of the protruding part 40, a closing transverse wall 42 is arranged parallel to the opening 32.
The valve body 50 of cup-shaped shape is set over the cylinder 40 of the valve seat part 30 in such a way that it moves between a position (drawn out in Fig. 2) in which the windows 41 are exposed, and a position (dashed in Fig. 2), in which the windows 41 are closed, can move ver.
The valve body 50 has a cylindrical part 51 which telescopically surrounds the cylindrical part 40, for which purpose it is open at its lower end (FIG. 2). In the cylinder 51, a partition 52 is arranged within its ends, which in the example shown serves as a part of the valve body 50 for valve actuation.
The valve body 50 is in the chamber 22 coaxially with the same and with the cylinder 40 of the valve seat part by a plurality (preferably four) of rib-shaped longitudinal guides 54 th held. The guides extend along the inner wall of the housing part 15, are circumferentially separated from each other and are preferably made in one piece with the same. The guides hold the valve body 50 at a distance both from the housing part 15 and from the valve seat part 30.
A seal is provided against which the lower end of the valve body 50 rests in its position closing the window 41. This seal is preferably formed by an O-ring 55 which sits in an annular groove 56 which is formed in the top of the flange 31. The lower end of the valve body 50 is preferably beveled for the purpose of a tight fit on the ring 55, as shown in FIG.
The valve body 50 and the valve seat part 30 together form a chamber 60, which is referred to as the closing chamber for reasons that will appear below. A seal 61 seals the intermediate space between the cylinders 40 and 51.
The seal 61 is designed so that it allows the necessary sliding movement between the valve body 50 and valve seat part 30. This seal, which is shown in more detail in FIG. 6, preferably comprises a flexible, elastic sleeve 62 made of a liquid-impermeable material which is invulnerable to the liquid for which the valve is to be used. At its ends, the sleeve 62 has thickenings 63, one of which is shown, and which sit in correspondingly arranged grooves 64 in the valve body 50 and in the valve seat part 30.
The United thickenings 63 are secured in their respective grooves by retainer 65, each of which has an annular shape and an L-shaped cross section.
The upper end of the cylinder 51 of the Ventilkör pers 50 is slidably guided around a cup 68 which is fastened in the valve chamber 22, and whose upper outer surface is streamlined so that it favors the flow of the liquid. The cup 68 consists of a cylindrical part 69 and one formed with this in one piece carrying the part with a plurality of upwardly extending arms 69a and a fastening ring 69b.
The ring 69b sits on a shoulder in a flange 15a on the inner wall of the housing part 15 and is secured there by a clamping ring 67 which is resiliently inserted in a groove above the shoulder. The cup 68 and the valve body 50 form a chamber 70 which is referred to as a holding chamber for reasons explained below. The chamber 70 is closed off from the valve chamber 22 in all positions of the valve body 50. This closure is brought about by a seal 71 which is shaped similarly to the seal 61 and holds a sleeve which is connected at its ends to the valve body 50 and to the cup 68.
A valve closing spring 72 is accommodated in the holding chamber 70, one end of which is supported against the bottom part of the cup 68 and the other against the partition 52. In the normal position, the spring presses the valve body 50 via the partition 52 in the direction of its closed position and keeps it closed, except when the body 50 is moved into the open position and held therein, as explained below.
The valve body 50 is provided with a pair of opposing tongues 75 which extend upwards from the upper end of the cylinder 51 and which are connected at a distance by two transverse rods 76. An actuating lever 77 is placed on a shaft 78, which is mounted in the housing part 15, and extends at its free end between the rods 76, whereby the valve body 50 is moved in the corresponding direction when the lever 77 is pivoted. The shaft 78 protrudes from the housing 10 and, on its protruding part (FIG. 1) outside the housing 10, carries a hand-operated lever or handle 79.
It can be seen that when the handle 79 is pivoted from the position shown in dashed lines in FIG. 1 into the position shown drawn out, the valve body 50 is moved from its closed position (broken lines in FIG. 2) to its open position (drawn out in FIG. 2) . The opening of the valve body 50, i. H. the movement from the closed to the open position takes place against the force of the closing spring 72.
Means are now provided to keep the valve body 50 in the open position as long as liquid passes through the valve in a significant flow rate until the liquid filled into the container in question has reached a predetermined height with respect to the valve outlet, after which the Hold-open means become ineffective and the valve automatically closes under the pressure of the closing spring.
For this purpose, a connecting line from the holding chamber 70 to the outlet chamber 23 is provided, through which a vacuum is generated in the holding chamber 70 as a result of the suction effect due to the venturi effect through the liquid flowing past the end of the line.
The line is preferably formed by a tube 80 which is sealingly connected to the cup 68 with one end and opens towards the chamber 70. At its other end, the tube is sealingly connected to a bore 81 which forms ge in one of the guides 54 and communicates with a coaxial bore 82 kom which opens into a transverse bore 83 in the flange 26 of the outlet part 12, which in turn with a wide Longitudinal bore 84 is connected.
The bore 84 leads to a short transverse bore 85, which opens into the outlet chamber 23 at a point remote from the end of the housing part 12. The wall of the pipe section 29 is provided with a thickening 86 which forms a constriction at the point where the bore 85 opens into the chamber 23, whereby the venturi or jet pump effect is achieved. In the thickening 86 an inwardly opening annular groove 87 is formed, into which the bore 85 opens.
The groove 87 serves to generate a greater vacuum in the bore 85 when the liquid flows through the valve than would be the case if the bore 85 opened out directly into the chamber 23.
It can now be seen that when the valve body 50 is in the open position and liquid is flowing through the valve housing, the suction effect by the Venturi effect at the mouth of the bore 85 creates a vacuum in the chamber 70 which keeps the partition 52 in one position which maintains the open position of the valve body 50 against the closing pressure of the spring, provided that the air in the chamber 60 has at least approximately atmospheric pressure.
The air in chamber 60 is normally maintained at least approximately atmospheric pressure by external communication means, which means are described below. These funds comprise a line or bore 90, which extends through a vertical rib in the valve seat part 30 and opens at its upper end against the chamber 60 and opens at the other end in a Boh tion 91, which extends in the longitudinal direction through the outlet pipe wall 29 extends.
An O-ring 89 is seen at the junction of the bores 90 and 91 in order to seal the same. The bore 91 is connected to a transverse bore 92 in the thickening 86, which in turn opens into the groove 87 and into the chamber 23. A compensating bore 95 connects the bore 91 above the transverse bore 92 with the outside area of the pipe section 29.
A pair of separators 88, which are preferably diametrically opposed, is provided in the groove 87 between the mouths of the bores 85 and 92. The separating pieces 88 serve to prevent the vacuum in the connection line to the holding chamber 70 from being partially canceled, as can be seen from the following description. To use the valve according to the invention, it is closed on a hose or a pipe of the container to be emptied (not shown),
and the outlet 12 is introduced into the container (not shown) to be filled. The container to be filled naturally has a conventional inlet opening to allow the entry of liquid. The valve is placed in the filling opening of the container to be filled (not shown) in front of a certain way, namely at a very specific height with respect to the container.
Preferably, this is achieved by the lower side of the flange 26 is supported on the edge of the filling opening of the container, whereby the predetermined position of the valve to the container and, more precisely, the position of the compensation channel 95 is ensured at a predetermined height in the container. The valve is opened by turning the handle 79 clockwise (see FIG. 1), whereby the lever 77 is pivoted and the valve body 50 pulls up into its open position with respect to the window 41.
The liquid then flows through the valve into the container, and shortly after this flow has formed, the suction it creates creates a vacuum or a negative pressure in the line 80, 81, 83, 84 and 85 and thus in the chamber 70 generated. At the same time, the air in the closing chamber 60 assumes at least approximately atmospheric pressure, since the compensating bore 95 is open to the atmosphere.
As explained above, the generated by the vacuum in the chamber 70, acting on the partition 52 force exceeds the force of the spring 72, which tends to push the valve body 50 in the closed position, and thereby keeps the valve body 50 in the open position as long as the atmospheric pressure in the chamber 60 is maintained.
In other words (neglecting the weight of the valve body 50 and the friction forces, both of which are meaninglessly small) the upward thrust on the valve body, resulting from the pressure difference in the chambers 60 and 70, is greater than the downward thrust through the Spring 72 when the compensation bore 95 is uncovered.
Since in this case the compensating bore 95 is connected to the atmosphere, no noticeable negative pressure is passed into the chamber 60, so that the air pressure in the same remains at or almost at atmospheric pressure.
No further manipulation of the valve is necessary by the operator, but the operator can leave the valve untouched while the liquid flows through the valve into the container until the liquid level has reached a height at which it closes the compensating bore 95. When this has occurred, air can no longer enter the line 91, so that a vacuum is also formed in the connection line to the chamber 60,
which is at least approximately equal to the vacuum in the chamber 70. If. this has occurred, the air pressure on both sides of the partition wall 52 is the same and the force of the spring against the valve body 50 is no longer ent against any other force. As a result, the body 50 is pushed into the closed position by the spring 72. Closing the valve slows the flow of the liquid so that the filling of the container is stopped when the liquid level is at the level of the upper edge of the compensating bore 95.
This closing movement of the valve does not take place suddenly and suddenly. As explained above, the force of the spring, which is approximately constant for each valve position (and does not change significantly due to the tension changes in the spring) is opposed to a force generated by the pressure difference in the chambers 60 and 70. Thus, the degree of closure of the valve depends on the degree of change in the pressure difference when the compensation hole is closed. This in turn depends on the size of the vacuum that is formed in the chamber 60.
Since this vacuum is not suddenly gebil det, the valve is not suddenly closed, but to an extent that depends on the formation of the vacuum in the chamber 60. The valve is thus able to prevent undesirably rapid closing.
It is evident from the foregoing that a filling valve for filling a liquid into a container is created, which closes completely automatically, so that the operator does not need to monitor the valve during the filling process. The only action required on the part of the operator is to insert the outlet end of the valve into the container and bring it to the correct height, e.g.
B. the bottom of the flange 26 is placed on the edge of the filler opening, and then pivot the handle 79 to open the valve, and then hold it in the open position for a few seconds until the required vacuum in the chamber 70 formed to keep the valve open. After this is the case, the valve remains open until the liquid has risen so high that it closes the compensating bore 95. As soon as this is the case, the valve is automatically closed mechanically by the spring 72, which takes place without any actuation by the operator.
In particular, it is not necessary to operate any pawl or safety device to hold the valve in its open position, as is the case with filling valves of conventional design.
From the above it can be seen that the valve closes in the event of any malfunction and is therefore always fail-safe. If z. B. the vacuum line to chamber 70 clogged, or ver dirty or broken, the vacuum in the chamber 70 is not maintained, whereupon the spring will close the valve. Similarly, if the equalization opening 95 is blocked, a vacuum is formed in the bore 91, which also causes the valve to close. In addition, a breakage or clogging of the bore 91 will also cause the valve to close.
It should be noted that the surface of the partition wall 52 on both sides, i.e. H. on the sides against the chambers 60 and 70 is essentially the same, so that the pressure exerted on the opposite sides is approximately the same and the entire force of the spring 72 is effective on the valve body 50 for the purpose of closing. The whole arrangement, however, is such that if the pressure in the chamber 60 ever falls below atmospheric pressure, the vacuum in the chamber 70 will not be sufficient to hold the valve body 50 open against the force of the spring 72 so that the valve is closed .
The valve according to the invention is suitable for full filling or refilling.
The valve according to the invention is extremely simple in construction and has a minimum of moving parts. Accordingly, it can be produced relatively cheaply and at the same time is less prone to failure than a valve of more complicated construction and with a larger number of moving parts.
The valve can be manufactured in various sizes, depending on requirements, without significant changes in shape.