DE2409049A1 - Behaelterverschluss, vorzugsweise fuer fahrbare oder stationaere tanks zur entnahme und einfuellung fliessfaehiger medien - Google Patents

Description

Aktiengesellschaft Josef Meyer Eisen- und Waggonbau,

Rheinfelden (Schweiz)

Patentanmeldung.

Behälterverschluss, vorzugsweise für fahrbare oder stationäre Tanks zur Entnahme und Einfüllung fliessfähiger Medien

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Behälterverschluss, vorzugsweise, für fahrbare oder stationäre Tanks, zur Entnahme und Einfüllung fliessfähiger Medien mit einem im Behälterboden eingebauten Entnahmebzw. Einfüllventil und einem im Behälterscheitel vorgesehen Entlüfungs- und Belüftungsventil.

Bei Eisenbahnkesselwagen ist es üblich, den zweckmässig an der tiefsten Stelle des Tanks angebrachten "Reh?P türverschluss durch seitwärts am Fahrzeugrahmen angebrachte Betätigungsmittel zu bedienen. Diese Betätigungs-

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mittel sind vielfach auf beiden Seiten des Kesselwagens vorhanden. Für den Fall, dass sie miteinander gekuppelt sind, fehlt meist eine Stellungsanzeigevorrichtung; in Fällen, wo keine Kupplung der Betätigungsmittel vorgesehen, aber eine Stellungsanzeigevorrichtung vorhanden ist, zeigt diese nur für jene Seite richtig an, auf welcher der Bedienungsvorgang veranlasst wurde. Ausserdem sind aufeinanderfolgende Bedienungsvorgänge, wie z.B. Oeffnen-Schliessen, stets von der gleichen Seite her zu veranlassen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, einen Behälterverschluss der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei welchem die Betätigungsmittel zwangsläufig miteinander gekuppelt sind, so dass an allen Bedienungs- bzw. Anschlussstellen stets richtig anzeigende Stellungsanzeigevorrichtungen vorhanden sind.

Der erfindungsgemässe Behälterverschluss ist dadurch gekennzeichnet,

- dass das Entnahme- bzw. Einfüllventil eine unter dessen Verschlussorganen angeordnete und einen Exzenter tragende, praktisch horizontale Antriebswelle aufweist, welche mit einem deren Verlängerung bildenden Drehgestänge verbunden ist, das seinerseits an seinem Ende Verschlussbetätigungs- und Stellungsanzeigernittel trägt,

- dass am einen Ende einer ersten, die beweglichen Teile

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der Verschlussorgane des Entnahme- und Einfüllventils tragenden Ventilstange eine mit dem Exzenter in Eingriff bringbare Ventilsteuerplatte vorgesehen ist, und - dass am anderen Ende der ersten Ventilstange ein Steuergestänge angeschlossen ist, das eine Verbindung mit einer zweiten,die beweglichen Teile der Verschlussorgane des Entlüftungs- und Belüftungsventils tragenden Ventilstange herstellt, um bei einer initialen Längsbewegung der ersten Ventilstange eine davon abhängige Längsbewegung der zweiten Ventilstange zu beviirken, derart,

dass beim Oeffnen des Entnahme- bzw. Einfüllventils zwangsläufig auch die Belüftungsöffnung des Entlüftungs- und Belüftungsventils freigegeben wird.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist nachstehend anhand eines Kesselwagenversehlusses beschrieben. In der dazugehörigen Zeichnung zeigt: Fig. 1 die Bauteile des Behälterverschlusses in einer Schnittdarstellung quer zum Kessel eines Kesselwagens,

Fig. 2 die Hauptteile gemäss Fig. 1 in einer um 90° gegenüber dieser gedrehten Anordnung, teilweise im Schnitt,

Fig. 3 Details des Entnahme- bzw. Einfüllventils des Behälterverschlusses nach Fig. 1 im Schnitt, und

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Fig. 4 Details des Entlüfungs- bzw. Belüftungsventils des Be'hslterverschlusses nach Fig. 1 im Schnitt.

In den Fig. 1 und 2 bezeichnet 1 in schematischer und aus Platzgründen gebrochener Darstellung den Behälter eines Kesselwagens, und 2, 2' dessen Längstreger, die ebenfalls in schematischer Darstellung und nur in ihrer Funktion als Abstützorgan für die Teile des zu beschreibenden Behälterverschlusses gezeigt sind. Die Fig. 1 und 2 zeigen insbesondere die Art der Anordnung der Verschlussteile und seiner Steuerglieder inbezug auf einen liegenden Behälter. Mit 3 ist allgemein das unten am Behälter 1 angeordnete Entnahme- bzw. Einfüllventil, nachstehend kurz Zentralventil genannt, und mit 4 das Entlüftungs- und Belüftungsventil, nachstehend kürzer Druck- und Vakuumventil genannt, des beispielsweisen Behälterverschlusses bezeichnet. Das Druck- und Vakuumventil 4 ist in einem mit Flansch versehenen Montagestutzen 5 auf der Oberseite des genannten Behälters 1 eingebaut.

Am unteren Ende des Zeritralventils 3 schliesst über einen Anschlussstutzen β ein Ablaufrohr J an, dessen beidseitige Enden mit Flanschen 8, 8¹ versehen und mittels Verbindungslaseheη 9» 9' an den Längsträgern 2, 2' des Kesselwagens aufgehängt sind. Den Abschluss der beidsei- · tigen Enden des Ablaufrohres 7 bildet je ein Kugelhahn 10,

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10', die jeweils mit einer Sicherheits-Verschlusskappe 11, 11' gezeigt sind. Mit 12 und 12' sind die aus Darstellungsgründen gebrochen gezeigten Antriebsgestänge • des Zentralventils 3 bezeichnet, die über Kugelgelenke 13, 13' und l4, l4' einerseits am Zentralventil 3 bzw. an dessen Antriebswelle 3I (Fig. 1-3)*und andererseits an Betätigungsmechanismen 15, 15' beidseits des Kesselwagens angeschlossen sind. Diese Betätigungsmechanismen bestehen, wie aus der Schnittdarstellung rechts in Fig. 1 und teilweise in der Ansichtsdarstellung nach Fig. 2 her-' vorgeht, aus einem mit dem Längsträger 2, 2' verbundenen Lagerblock 16, in welchem eine Welle 17 schwenkbar gelagert ist. Auf dem einen Ende dieser Welle ist das Kugelgelenk l4, l4'; auf dem anderen ein einarmiger Betätigungshebel l8, 18' angeordnet und jeweils mittels nicht gezeigter Stifte darauf gesichert. Der Betätigungshebel l8 ist zwischen zwei ebenfalls an den Längsträgern 2, 2' befestigten Anschlagbolzen I9, 19" über einen ca. 200° betragenden Winkel νerschwenkbar. Der Grund für diese über 180 hinausgehende Versehwenkbarkeit des Hebels l8 ist später anhand der Fig. 3 erläutert.

Aus den Fig. 1 und 2 ist ferner ein Steuergestänge 20 ersichtlich, welches eine Verbindung zwischen den ebenfalls später beschriebenen beweglichen Teilen des Zentralventils 3 und den beweglichen Teilen des Druek-

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und Vakuumventils 4 herstellt. An der gemäss Fig. 3 mit 37 bezeichneten Ventilstange ist ein Rohr 21 aufgesetzt, welches an seinem oberen Ende eine Führungsgabel 22 trägt. In dieser Führungsgabel ist ein Schwenkhebel 23 mittels eines Zapfens 24 angelenkt. Der Schwenkhebel.23 selbst ist um einen Zapfen 25 schwenkbar, welcher seinerseits in einem Bügel 26, der am Montagestutzen 5 befestigt ist, gelagert ist. Das freie Ende 27 des Schwenkhebels 23 trägt einen Dorn 28, der in die Oeffnung eines U-förmigen Bügels 29 aus Rundmaterial greift, der am unteren Ende der Ventilstange 8l (Fig. 4) angebracht ist. Die Funktionsweise des Steuergestänges 20, das durch den Schv/enkhebel 23 eine Umkehrung der Bewegungsrichtungen der damit verbundenen "föntilstangen 37 und 8l erzeugt (siehe Pfeile A und B), ist später beschrieben. In Fig. 3 ist die bereits erwähnte Antriebswelle 31j ^an Vielehe das links- und das rechtsseitige Drehgestänge 12, 12' (Fig. 1) über Kreuzgelenke I3, 13' angeschlossen sind, rechtwinklig zur Stellung in Fig. 1 und im Schnitt durch die Ventillängsachse gezeigt. Die Antriebswelle 3I trägt einen Exzenter 32, dessen Nabe 33 auf der Welle 3I verstiftet ist. Fig. 3 zeigt die Exzenterstellung bei geschlossenem Ventil, wobei zwischen der Exzenterperipherie 34 und der Kontaktfläche 35 einer Ventilsteuerplatte 36 im Spielabstand von ca. 2 mm be-

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steht. Die Ventilsteuerplatte 36 ist mit der bereits erwähnten Ventilstange 37 fest verbunden und hebt diese an, Sobald sie durch eine genügend grosse Stellungsänderung der Exzenterscheibe 32 aus der gezeigten Ruhelage heraus mit jener in Eingriff gelangt. Die Welle 31, der Exzenter 32 und die Ventilsteuerplatte 36 befinden sich im Auslassstutzen 38 des Zentralventils 3, welcher Stutzen einerseits mittels einer Flanschverbindung 39 mit dem Anschlussstutzen 6 des Ablaufrohres 7» und andererseits mittels einer weiteren Flanschverbindung 4o mit der Ventilsitzplatte 4l verbunden ist. Die Ventilsitzplatte 4l ist, wie auch aus Fig. 1 hervorgeht, auf ihrer Peripherie mit der Wand des Behälters 1 verschweisst.

In der Ventilsitzplatte 4l ist unten die untere Lagerung 42 der Ventilstange 37 und oben ein mit Durchbrechungen 43 versehener Einlaufstutzen 44 zentriert. Die Lagerung 42 besteht aus einer mit Lagermetall 45 ausgekleideten zentralen Nabe 46, die mittels Speiehen 47 in der Auslassbohrung der Sitzplatte 4l gehalten ist. Der Einlaufstutzen 44 besitzt kopfseitig einen Flansch 48, an welchem die Tragscheibe 49 eines Halslagers 50 zentriert ist. In letzterem ist eine die Ventilstange 37 umgebende Führungshülse 51 axial verschiebbar gelagert. Die Führungshülse 51 ist an ihrem oberen Ende mittels

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einer Scheibe 52 und am unteren Ende über den Ventilteller 53 sowohl gegenüber der Ventilstange 37 zentriert als auch mit dieser fest verbunden. Zwischen der Halslagertragscheibe 49 und dem Ventilteller 53 ist eine Druckfeder 5^ eingebaut, welche den Ventilteller 53 in seine Sehliessstellung drängt.

Der Ventilteller 53 ist mit der Ventilstange 37 fest verbunden und trägt auf seiner Unterseite, die dem Ventilsitz 4l'zugewandt ist, einen Dichtungsring 55 und eine Pressplatte 56, durch die der Dichtungsring in seiner Lage am Ventilteller 53 gesichert wird. Die Pressplatte 56 besitzt eine periphere Schrägfläche 57* deren Neigung mit derjenigen des Ventilsitzes 41' übereinstimmt, um einesteils als untere Wegbegrenzung für die beweglichen Teile des Zentralventils 3, und andernteils als Notdichtfläche zu dienen, wenn der Dichtungsring 55 einmal zu stark abgenützt sein sollte. Die Pressplatte 56 ist mittels Schrauben 58 mit dem Ventilteller 53 lösbar verbunden.

Die Ventilstange 37 ist an ihrem oberen Ende mittels eines Schwerspannstiftes 59 lösbar mit dem bereits anhand der Fig. 1 beschriebenen Steuergestange 20 bzw. dem Rohr 21 verbunden. Dieses Steuergestänge 20 dient wie bekannt zur Betätigung des Druck- und Vakuumventils 4, das nachstehend anhand der Fig. 4 beschrieben

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In Fig. 4 ist innerhalb einer Aufnahmeanordnung, die durch den auf der Oberseite des Behälters 1 eingeschweissten Montagestutzen 5 (siehe auch Pig. I), einer Anzahl dem Behälterinneren zugewandten Prallblechen 6l und der Auflagefläche 62 eines Flanschringes 6j> begrenzt ist, das Druck- und Vakuumventil 4 gezeigt ist. Dieses Ventil besitzt eine Vakuumventilplatte 64, deren äusserer Bereich 64' gleichzeitig als Montageflansch für das ganze Ventil an der genannten Aufnahmeanordnung dient, Mit der Platte 64 einstückig verbunden ist ein Ventilgehäuse 65, an dessen unterem Ende ein Ventilboden 66 lösbar angeflanscht ist. Dieser Ventilboden 66 besitzt eine Anzahl Durchtrittsöffnungen 67 (in Fig. 4 eine einzige gezeigt), und eine zentrale Gewindebohrung 68, in welcher in der Höhenlage verstellbar eine Abstütz- und Lageranordnung 69 eingesetzt ist. Diese besteht aus einer mit einem Aussengewinde 70 versehenen Lagernabe 71, deren Bohrung mit einer Gleitlagerhülse 72 ausgefüttert ist. Diese Hülsa 72 besitzt an ihrem oberen Ende einen Tragflansch 73> der seinerseits eine Federführungshülse 74 trägt und dient zur Abstützung einer durch die Hülse 74 zentrierten Druckfeder 75. Als feststehendes Teil des Druck- und Vakuumventils 4 ist schliesslich auch noch ein Ventildeckel 76 zu betrachten, der aus einem

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mit Durchtrittsöffnungen 77 versehenen Stutzen 78, einem Montageflansch 79 und einer Deckelkappe 80 besteht.

Die beweglichen Teile des Druck- und Vakuumventils 4 enthalten eine rohrförmige Ventilstange 8l, an deren unterem Ende der anhand der Fig. 1 beschriebene U-förmige Bügel 29 eingeschweisst ist. Die Ventilstange 8l ist in der Gleitlagerhülse 72 auf- und abwärtsbev/egbar gelagert und trägt an ihrem oberen Ende einen Ventilteller 82, an welchem neben zwei nachstehend beschriebenen Dichtungszonen Durchtrittsöffnungen 93* ein zentrales Axialgleitlager 83 zur Führung des Zentrierzap fens 84 eines Ueberdruckventiltellers 85 sowie ein mit Durchtrittsöffnungen 86 versehenes Standrohr 87 angeordnet sind. Auf der Aussenseite des Standrohres 87 ist ein Gewinde vorgesehen, in welches ein Gegengewinde auf der Innenseite der Futterhülse 88 eingreift. Diese ist Teil einer Schraubkappe 89, welche ein zentrales Federhaus für die Zentrierung einer Druckfeder 91 enthält. Beim Aufsetzen der Schraubkappe 89 auf das Standrohr 87 wird die Feder 91 zusammengedrückt, welche ihrerseits den Ueberdruckventilteller 85 gegen seinen Sitz 92 am Ventilteller 82 drängt. Die Vorspannkraft der Feder 91 ist durch mehr oder weniger tiefes Einschrauben der Schraubkappe 89 am Standrohr einreglierbar. Der Ventilteller ist fest mit dem Zentrierzapfen 84 verbunden und durch

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diesen im Ventilteller 82 bzw. im Gleitlager 83 geführt. Weiter besitzt der Ventilteller 85 auf seiner Unterseite einen aus nachgiebigem Material bestehenden Dichtungsring 9^·> welcher durch einen Anpressring 95 gehalten ist.

Im zentralen Abschnitt der Vakuurnventilplatte 64 ist eine Durchtrittsbohrung 96 und ein über die untere Plattenfläche vorspringender Ventilsitz 97 vorgesehen, welcher einem aus nachgiebigem Material bestehenden Dichtungsring 98 zugewandt ist, der seinerseits durch einen Anpressring 99 mit der Ventilplatte 64 verbunden ist.

-Das Druck- und Vakuumventil 4 hat grundsätzlich zwei verschiedenen Aufgaben zu dienen. Die erste davon hat im Prinzip nichts mit dem Behälterverschluss zu tun und beschränkt sich auf die dauernde Einhaltung eines Druckes im Behälter, der bei geschlossenem Verschluss nicht wesentlich vom Umgebungsdruck abweicht. Die zweite Aufgabe steht darin, beim Oeffnen des Behälterverschlusses automatisch eine Verbindung zwischen dem Behälterinneren und der Umgebungsluft herzustellen. Die Vorgänge bei beiden Aufgabenstellungen sollen kurz erläutert werden.

Ausgangslage bei der ersten Aufgabenstellung sei, dass sich .die Ventilteller 82 und 85 in der gezeigten Stellung befinden und zwischen Innen- und Aussenatmosphäre am Behälter keine wesentlichen Druckunter-

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schiede bestehen. Tritt nun im Behälter beispielsweise durch Sonnenbestrahlung eine Temperaturerhöhung und dadurch eine Druckerhöhung auf, so herrscht dieser höhere Druck dank den Oeffnungen 67 im Ventilboden 66 auch im Raum 100 unterhalb des Ventiltellers 82 sowie wegen den Oeffnungen 93 in diesem, auch unterhalb des Ventiltellers

Die Druckfeder 91 ist durch entsprechendes Aufschrauben der Schraubkappe 89 so vorgespannt, dass sich der Ueberdruck-Ventilteller 85 bei Erreichen des Minimal-Ansprechdruckes vom Sitz 92 am Ventilteller 82 abhebt und über die Oeffnungen 93> 86 und 77 ein Druckausgleich stattfindet. Das dabei abströmende Druckmedium passiert eine ringförmige Flammenrückschlagsicherung 101 in der Deckelkappe 76. Der Ventilteller 82 verbleibt ■beim beschriebenen Abblasvorgang in seiner Ausgangslage, die bei entlasteter Ventilstange 8l und einem gegenüber dem im Behälter herrschenden Druck niedrigeren Umgebungsdruck, durch die Druckfeder 75 festgelegt ist.

Für den Fall, dass beispielsweise durch Abkühlung des Behälterinhaltes im Behälter ein Unterdruck entsteht, bewirken die nun umgekehrten Druckverhältnisse, dass sich der Ventilteller 82 entgegen der Vorspannkraft der Feder 75 vom Ventilsitz 97 an der Vakuumventilplatte 64 abhebt und ein Druckausgleich

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auch über die Oeffnungen 77 und den Oeffnungsspalt zwischen Ventilsitz 97 und Dichtung 98 stattfindet. Die Druckfeder 75 ist durch entsprechende Wahl der Einschraubhöhe der Abstütz- und Lageranordnung 69 im Ventilboden so vorgespannt, dass sich der Ventilteller 82 bei Erreichen des Minimal-Ansprechdruckes von Sitz 97 an der Vakuumventilplatte 64 abhebt.

Das beschriebene Druck- und Vakuumventil 4 ist so gestaltet, dass die Einstellung der Ansprechdrücke bei Ueber- und Unterdruck in einer ausserhalb des Behälters befindlichen Einrichtung vorgenommen werden kann. Die bezüglichen Einstellglieder 89 (Ueberdruck) und 69 (Unterdruck) können nach erfolgter Justierung beispielsweise durch Plombieren wie bei 102 (Standrohr 87/ Hülse 88 am Ueberaruckventil), oder durch Festziehen einer Kontermutter I03 (Ventilboden 66/Lagernabe 71) fixiert werden.

Bei der Erfüllung der zweiten Aufgabenstellung des Druck- und. Vakuumventils 4 erfolgt dessen Betätigung zwangsläuft beim Oeffen des Behälterverschlusses. Bei diesem Vorgang wird (unter der Voraussetzung, dass alle Verbindungen zwischen dem Behälter 1 und den bezüglichen Speise- oder Entladebehältern betriebsbereit sind), der Betätigungshebel l8 (Fig. 2) um einen Winkel von ca. verschwenkt und dabei von "ZU" auf "AUF" umgelegt, wobei

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über das Antriebsgestänge 12 (Fig. 1) die Welle 31 (Fig. 1 bis 3) ^so gedreht wird, dass die darauf sitzende Exzenterscheibe ebenfalls um ca. 200° verschwenkt wird. Dabei ist die Zentralventilstange 37 in bereits beschriebener V/eise angehoben, das Zentralventil 3 öffnet sich infolge Abhebens des Ventiltellers 53 ^von seinem Sitz 54, und die Druck-Vakuumventil-Stange 8l (Fig. 2, 4) wird durch den sich im Uhrzeigersinn schwenkenden Dorn 28 infolge Eingriffs am U-förmigeri Bügel 29 gegen die Kraft der Feder 75 nach unten gezogen. Dabei gleitet die Ventilstange 8l in der feststehenden Abstütz-

und Lageranordnung 69 und hebt den Ventilteller 82 von seinem Sitz 97 ab, so dass wie beim früher beschriebenen Auftreten eines Unterdruckes im Behälter, nun Umgebungsluft in diesen einströmen kann. Diese Stellung des Ventiltellers 82 wird solange aufrechterhalten, bis das Zentralventil 3 durch Umlegen eines der Hebel 18, l8^! in seine Schliessstellung ("ZU") geschlossen wird.

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Claims (5)

1. Ans prüche

   (J.' Behälterverschluss, vorzugsweise für fahrbare oder stationäre Tanks, zur Entnahme und Einfüllung fliessfähiger Medien mit einem im Behälterboden eingebauten Entnahme- bzw. Einfüllventil und einem im Behälterscheitel vorgesehenen Entlüftungs- und Belüftungsventil, dadurch gekennzeichnet,

   - dass das Entnahme- bzw. Einfüllventil (3) eine unter dessen VerschlussOrganen (41, 53) angeordnete und einen Exzenter (32) tragende, praktisch horizontale Antriebswelle (31) aufweist, welche mit einem deren Verlängerung bildenden Drehgestänge (12, 12') verbunden ist, das seinerseits an seinem Ende Verschlussbetätigungs- und Stellungsanzeigemittel (18, 18¹) trägt,

   - dass am einen Ende einer ersten, die beweglichen !Peile der Verschlussorgane des Entnahme- und Einfüllventils tragenden Ventilstange (37) eine mit dem Exzenter (32) in Eingriff bringbare Ventilsteuerplatte (36) vorgesehen ist, und

   - dass am anderen Ende der ersten Ventilstange (37) ein Steuergestänge (20) angeschlossen ist, das eine Verbindung mit einer zweiten, die beweglichen Teile der Verschlussorgane des Entlüftungs- und Belüftungsventils

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   tragenden Ventilstange (81) herstellt, um bei einer initialen längsbewegung der ersten Ventilstange (37) eine davon abhängige Längsbewegung der zweiten Ventilstange (81) zu bewirken, derart, dass beim Öffnen des Entnahme- bzw. Einfüllventils zwangsläufig auch die Belüftungsöffnung (97, 98) des Entlüftungs- und Belüftungsventils freigegeben wird.
2. 2. Behälterverschluss nach Anspruch 1,

   dadurch gekennzeichnet, dass das Drehgestänge (12, 12') mittels eines Kugelgelenkes an der Antriebswelle des Entnahme- bzw. Einfüllventils angeschlossen ist.
3. 3. Behälterverschluss nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschlussbetätigungsund Stellungsanzeigemittel einen zwischen zwei Anschlagbolzen (19) um ca. 200° verschwenkbaren Antriebshebel (18) enthalten.
4. 4. Behälterverschluss nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass das Entlüftungs- und Belüftungsventil (3) einen ersten, mit der zweiten Ventilstange (81) fest verbundenen Ventilteller (82), und einen zweiten Ventilteller (85) besitzt, der auf dem ersten Ventilteller beweglich aufgesetzt ist.

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5. 5. Behälterverschluss nach Anspruch 4,

   dadurch gekennzeichnet, dass der erste Ventilteller (82) einen ersten Dichtungsbereich (98), der einen Ventilsitz (97) an einer ortsfesten Ventilplatte (64) gegenüberliegt, und einen Ventilsitz (92) enthält, der dem Dichtungsbereich (94) am zweiten Ventilteller (85) gegenüberliegt, und dass in der Tellerfläche innerhalb des genannten Ventilsitzes (92) Durchtrittsöffnungen (93) vorgesehen sind, um beim Abheben des zweiten Ventiltellers (85) eine Verbindung von der Unterseite zur Oberseite des ersten Ventiltellers (82) freizugeben.

   Deri Patentanwalt

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