Verschlusseinrichtung an einem Behälter für brennbare Flüssigkeiten
Es ist bereits eine Verschlusseinrichtung an einem Behälter für brennbare Flüssig- keiten bekanntgeworden, die einen sich nach aussen öffnenden Deckel aufweist, der durch ein Sicherungsglied in seiner Sehliesslage ge- halten ist, welches Glied bei einem vorbestimmten, auf die Deckelinnenseite ausge übten tSberdruek nachgibt und den Deckel xum Öffnen freigibt. Bei dieser bekannten Einrichtung ist der Deckel mittels eines Reissstabes in seiner Sehliesslage gesichert, so dass das Öffnen des Deckels das Zerreissen dieses Ei#stabes zur Voraussentzung hat.
Hierbei ist der Reissstab entsprechend dimen sioniert, um das Öffnen des Deckels erst bei Eintritt des vorbestimmten Überdruckes zu bewirken. Um den infolge eines Explosionsdruekes schlagartig sich öffnenden Deckel elastisch nachgiebig aufzufangen, hat man bei dieser bekannten Einrichtung ein im Innern des Behä. lters angeordnetes, auf den Deckel einwirkendes Bremsmittel. vorgesehen.
Die vorliegende Erfindung bezweckt nun, dasselbe Ziel mit andern Mitteln zu erreichen, die unter Umständen so ausgebildet sein können, dass ein Zerstören des Sicherungsgliedes nicht eintritt und daher nach erfolgter Explo- sion eine'Wiederingebrauehnahme des Behäl- ters ohne Auswechseln des Sicherungsgliedes ohne weiteres erfolgen kann, so dass also der für das Ersetzen des zerrissenen Rei#stabes bei der bekannten Einrichtung erforderliche Aufwand an Arbeit und Materialien ent falot.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungsglied als einerseits am Deckel abgestütztes und anderseits unter dem Einfluss eines eine einstellbare Vorspan- nung aufweisenden Kraftspeichers stehendes Kniekelement ausgebildet ist, welches derart angeordnet und besehaffen ist, dass es bei Erreichen des genannten Überdruckes selbsttätig in einer das Freigeben des Deckels bewirkenden Weise auskniekt.
Die Zeichnung zeigt zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes.
Fig. 1 zeigt für das erste Ausfiihrungs- beispiel eine Ansicht, teilweise im Schnitt.
Fig. 2 zeigt für den rechtsseitigen Teil dieselbe Ansicht bei in einer Öffnungslage befindlichem Deckel.
Fig. 3 zeigt eine Ansicht für das zweite Ausführungsbeispeil.
Fig. 4 zeigt in grösserem Massstab einen vertikalen Längsschnitt durch das Druck- federgehä. use.
Fig. 5 zeigt das Kniekhebelgestänge in verschiedenen Stellungen.
Fig. 6 zeigt ein Diagramm für die auf den Deckel während des Auffangvorganges ein- wirkenden Kräfte.
Gemäss dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und 2 ist ein Behälter zur Lagerung von Benzin oder dergleichen vorgesehen, von dem lediglich die Mündungspartie dargestellt ist, wobei auf der Behälterdeeke 1 ein die Mündung bildender Hals 2 aufgesetzt ist, auf welchem der Behälterdeckel 3 hermetisch abschli#end aufliegt. Der Deckel ist auf seiner Aussenseite mit einer diametral durchlaufenden Rippe 4 versteift und mit an den beiden Enden dieser Rippe sitzenden Lagerbuchsen 5 versehen, die auf je einer von zwei seitlieh des Deekels auf der Decke 1 befestig- ten senkrechten Säule 6 laufen, so dass der Deckel 3 als Ganzes vom Behälterkörper abhebbar und durch die beiden Säulen 6 par allel verschiebbar geführt ist.
Die obern Enden der Säulen 6 sind durch eine Traverse 7 miteinander verbunden, wel- che mit den mit Gewinde und muter versehenen Enden der Säulen verschraubt ist.
An der Unterseite weist die Traverse 7 an jedem Ende je eine die betreffende Säule 6 koaxial umsehliessende Führungshülse 8 auf, in weleher eine die Säule 6 umsehliessende Pufferfeder 9 angeordnet ist, deren dem Deekel abgekehrtes Ende an dem dureh den Boden der Hülse 8 gebildeten, ortsfesten Wi derlager anliegt, wogegen das dem Deckel zugekehrte Federende mit der betreffenden Lagerbuehse 5 zusammenarbeitet.
Die lichte Veite der Führungshülse 8 ist um ein gering- lügiges Spiel grosser als der Aussendurchmesser der Lagerbuchsen 5, so dass letztere beim Aufprallen auf die Pufferfedern in den Führungshülsen 8 geführt sind. Die Lager- büchsen 5 sind ferner mit je einem Anschla- bund 10 versehen, weleher im Endhub an cler dem Deckel zugekehrten Stirnseite der zugehörigen Führungshülse 8 hubbegrenzend zur Anlage kommt.
Der Deekel 3 ist auf der Aussenseite in seiner Mitte mit einem senkrechten, in die Rippe 4 übergehenden, zapfenartigen Auf- lager 11 versehen, dessen Oberseite mit einer halbkugeligen Pfanne versehen ist, in der das kugelförmig ausgebildete imtere Ende 1 eines senkrechten Rundstabes 13 aufliegt, dessen oberes, ebenfalls kugelförmiges Ende 14 in der kugelpfannenförmigen Aus nehmung eines Federtellers 15 gelagert ist.
Der Federteller 15 steht unter dem Einfluss einer Kegelfeder 16, deren oberes Ende an einem Widerlager 17 anliegt. Dieses ist als kreisrunde, mit Aussengewinde e versehene Platte ausgebildet, die in ein mit entspre- chendem Muttergewinde 44 versehenes Gehäuse 18 verstellbar eingesehraubt ist. Das Gehäuse 18 umsehliesst die Feder 16 und ist durch einen abnehmbaren Deckel 45 verschlossen. Das Widerlager 17 weist deckel- seitig einen zentralen sechskantformigen An- satz 46 auf.
Bei abgenommenem Deckel 45 kann mittels eines auf den Ansatz 46 auf- gesteekten Schliissels das Widerlager 17 ge- genüber dem Gehäuse 18 verstellt und damit die Vorspannung der Feder 16 eingestellt werden. Das Gehäuse 18 ist an der Traverse 7 befestigt und am untern Ende mit einem hubbegrenzenden Anschlag für den Federteller 15 versehen. Der Stab 13 ist als Knickstab ausgebildet und im mittleren Teil, an der vorbestimmten Kniekstelle, mit einer das Ausknicken unter der vorbestimmten Be- lastung gewährleistenden Rundkerbe 19 versehen.
Die Druckfeder 16 ist in vorbestimmte-m Ausmasse vorgespannt und der Knickstab 13 3 in seiner Länge so bemessen, dass der Federteller 15 um ein geringes Ma# von seinen Hubbegrenzungsanschlägen abgehoben ist.
Der Deckel 3 steht daher unter dem betref- fenden Vorspannungsdruek der Feder 16, weleher so bemessen ist, dass er um ein Ge- ringes unter der Knieklast liegt, unter weleh letzterer der Stab 13 auskniekt.
Normalerweise steht die Flüssigkeit im Behä. lterinnem unter einem Überdruck von etwa 0, 2 Atmosphären. Der hierdurch bestimmte, vom Deckel in der Sehliesslage aufzunehmende Überdruck liegt um ein vorbe stimmtes Mass unterhalb der Knicklast des Stabes 13, so dass im normalen Zustande der Deekel 3 mit einem entspreehend grosseren Druck auf dem Behälterkörper aufsitzt, als zur Kompensation des Behälterinnen- druckes erforderlich wäre.
Tritt nun im Behälterinnern eine Explo- sion ein, dann erhöht sich der Behälterinnen- truck sehlagartig, wodurch der Deckel 3 vom Behälterkorper unter entsprechendem Nach geben der Druekfeder 16 abgehoben wird.
Infolgedessen kann am Deekelrand das Hxplosionsgasabblasen.Übersteigt bei einem solehen Explosionsvorgang der Hub der Feder 16 ein vorbestimmtes Ausmass, wobei der Druck der Feder die Knicklast des Stabes 13 übersehreitet, dann gelangt der Stab zum Ausknicken, wobei in einer gewis- sen Knicklage der Bruch an der Kerbstelle 19 eintritt. Die betreffende Lage ist in 1 in strichpunktierten Linien dargestellt und der Stab mit 13'bezeichnet.
Der Deckel . ist nun vollkommen frei und wird durch die Explosionskraft hochgeschleudert, wobei die beiden Teile des gebrochenen Knickstabes, wie fiir eine strichpunktierte e Zwischenstellung 3', 13"dargestellt ist, seitlieh aus den Lagerpfannen herausfallen. Die Lagerbuchsen 5 des Deekels prallen nun auf die Pufferfedern 9 auf, welche den Deckel elastiseh nachgiebig auffangen und abbremsen. Fig. 2 zeigt eine solche Auffanglage, bei der die Lagerbuchse 5 die Pufferfeder 9 bereits weit gehend zusammengedrückt hat und der Anschlagbund 10 nur noch in geringfügigem Abstand von der Stirn der Führungshülse 8 absteht.
W enn die kinetisehe Energie des teckels 3 gross genug ist, prallt anschliessend der Bund 10 gegen diese Stirn, wodurch der Deckelhub begrenzt ist. Alsdann wird der I) eekel 3 selbsttätig durch die gespannten Pufferfedern 9 auf seinen Sitz zurüek gesehleudert, so dass ein sofortiges Wieder- schliessen des Deekels 3 gewährleistet ist und dadnrch ein der Explosion folgender Brand im Innern des Behälters unterbunden wird.
Für das ordnungsgemässe Wiederinge- brauehnehmen der Einrichtung muss dann an Stelle des gebrochenen ein neuer Knickstab 13 eingesetzt werden, weleher vorrätig geilalten wird.
Bei der Ausführungsform gemä# den Fig. 36 ist wieder ein Behälter mit Decke
1 und Mündungshals 2 vorgesehen, wobei je- doch der Deckel 20 als Klappdeckel ausgebildet ist, der um eine waagrechte, am Behälterkörper sitzende Achse 21 am einen Ende sehwenkbar r gelagert ist und am gegen überliegenden Rand eine halbkugelförmige Pfanne 22 aufweist, in welcher wieder die Kugel 23 des einen Endes eines Kniekelementes aufliegt, das jedoch im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel nicht aus einem Knickstab, sondern aus einem Knickhebel mit den Hebelarmen 24 und 25 und dem Gelenk 26 besteht.
Das obere Ende des Stabes 25 ist durch ein Gelenk 27 mit einer Schubstange 28 verbunden, deren unteres Ende, wie aus Fig. 4 ersichtlich, als Gewindezapfen ausgebildet ist, auf dem eine Stellmutter 29 sitzt. Die Stange 28 ist koaxial durch ein zylindrisehes Federgehäuse 30 hindurchgeführt, in welchem eine Kegelfeder 31 angeordnet ist. Das obere Ende der Kegelfeder liegt an der ortsfesten Gehäusedeeke 32 an, wogegen das untere Ende der Feder 31 an einem Federteller 33 anliegt, welcher längsversehiebbar im Federgehäuse 30 geführt ist und eine zentrale Bohrung aufweist, dureh welche die Schubstange 28 hindurch- geführt ist.
Der Federteller 33 liegt ander- seits an der Stellmutter 29 an, durch deren Regulierung die Vorspannung der Druck- feder 31 im vorbestimmten Ausmasse eingestellt werden kann.
Wie aus Fig. 3 ersichtlich, arbeitet das Knickgelenk 26 mit einer am linken Ende einen Fanghaken 34 aufweisenden ortsfesten Führungsschiene 35 zusammen, wobei der Fanghaken 34 als linksseitiger Anschlag für das Knickgelenk 26 in der in Fig. 3 in ausgezogenen Linien dargestellten, in vorbestimmtem Ausmass begrenzt durchgeknickten Lage des Knickhebels 24, 25 dient.
Der naeh der gegenüberliegenden Seite ausladende Arm der Führungssehiene 35 sehliesst mit dem Hebelarm 24 hierbei einen stumpfen, aber wenig über 90 liegenden Winkel ein, so dass der Knickhebel 24, 25 die Tendenz hat, bei zunehmender Knieklast mit seinem Gelenk 26 der Fiihrungssehiene 35 entlang zu gleiten und dabei über die Streeklage nach der andern Seite durchzuknicken. Die hierbei entstehende VergröRerung der wirk samen Länge des Knickhebels sowie der Vorsehub desselben in Richtung der Schubstange 28 wird durch entsprechendes Zusammen- drücken der Druckfeder 31 ermöglicht.
In der Schlie#lage ist der Deekel 20 wieder, wie im ersten Ausführungsbeispiel, normalerweise einem innern Überdruck von 0, 2 Atmosphären ausgesetzt. Die Druckfeder 31 ist wieder derart vorgespannt, da. ss sie auf den Kniekhebel 24, 25 eine entsprechend grössere Kraft ausübt als zum im Gleich- gewichthalten des Deekels gegenüber dem innern Überdruck erforderlich ist, so dass der Deckel mit einer vorbestimmten Sehliesskraft auf seinen Sitz gepresst wird.
Die Charakteristik der Druckfeder 31 und die Grosse des stumpfen Winkels zwischen dem Hebelarm 24 und der Führungsschiene 35 sind nun so gewählt, dass bei einem bestimmten, auf den Deckel ausgeübten Innendruck die Vorspan- nung der Druekfeder 31 bis zur Überführung des Kniekhebels 24, 25 in seine Strecklage gesteigert wird, so da# unmittelbar anschlie ssend das den Deckel freigebende Aus- knicken des Knickhebels nach der gegenüberliegenden Seite bewirkt wird. Eine solehe Lage des Knickhebels ist in Fig. 3 strichpunktiert dargestellt und mit V bezeichnet.
Hierbei hat der Deckel bereits eine kleine Öffnungslage erreicht. Beim weiteren Öffnen des Deckels unter dem Einfluss eines Explo sionsdruckes im Behälterinnern gelangt dann das kugelige Ende 23 des Hebelarmes 24 aus der Pfanne 22 des Deckels heraus. Der sich selbst überlassene Kniekhebel hängt dann frei mit seinem Gelenk 27 an der Schubstange 28 in der in Fig. 3 mit IV bezeichneten Lage.
Die Druekfeder 31 ist dadurch frei gewor- den und sehiebt den Federteller 33 in seine untere Endlage, in welcher er an einem An- sehlag des Gehäuses 30 anliegt.
Der ganze Vorgang ist zur klareren Dar stellung-in Fig. 5 in mehreren Etappen veranschaulicht. Die versehiedenen Stellungen des Kniekhebels sind mit I-TV bezeichnet, wobei die Stellung IV mit der gleichgenannten Stellung in Fig. 3 übei einstimmt. Ebenso stimmt die Stellung I mit der in Fig. 3 in ausgezogenen Linien dargestellten Grundstellung überein.
Die Stellung II zeigt die Strecklage. Hierbei ist, wie aus der Stellung des Gelenkes 27 im Vergleieh zur Stellung I ersichtlich ist, die Druckfeder 31 um ein vorbestimmtes Ausmass stärker zusammengedrüekt als in der Stellung I.
Die Stellung III veranschaulieht eine etwas stärkere Durchknickung nach der andern Seite als die in Fig. 3 dargestellte Stel- lung V. I-fierbei befindet sieh das Gelenk 27 bereits in seiner untern Endlage, in welcher der Federteller 33 an seinem Gehäuse- ansehlag anliegt, wie dies aneth in der End- stellung IV der Fall ist.
Zum Auffangen und selbsttätigen Wieder- sehliessen des Klappdeckels 20 ist, wie aus Fig. 3 ersichtlich, ein die Bewegungsbahn des Deckels kreuzendes Seil 36 vorgesehen, dessen eines Ende an dem die Klappachse 21 des Deekels tragenden Lagerbock 37 ver ankert ist, von wo aus das Seil bei in Schliess- lage befindliehem Deekel in einem Abstand über demselben schräg aufwärts in einer winkelrecht zur Gelenkaehse 21 liegenden Ebene über den Deckel hinweg zu einer auf der gegenüberliegenden Seite drehbar gelagerten Ablenkrolle 38 geführt ist. Die Ablenkrolle 38 sitzt am freien Ende eines Rahmens 39, der auf der Behälterdeeke 1 befestigt ist..
Am andern Ende des Rahmens 39 ist eine Zugfeder 40 verankert, deren anderes Ende am Gehänge einer Umlenkrolle e 41 angreift, über die das von der Ablenkrolle 38 kommende Seil 36 um 180"umge- lenkt ist. Das Seilende ist an einem Vor sprung 42 des Rahmens 39 befestigt.
Auf der Aussenseite ist der Klappdeckel 20 mit einem Leitstück 43 versehen, welches mit dem in seiner Bahn befindlichen Teil des Seils 36 zusammenarbeitet. Wird also der Deckel durch einen Explosionsdruek nach Ausknieken des Knickhebels 24, 25 weiter hochgeschleudert, dann gelangt bei Erreichen eines vorbestimmten Öffnungswinkels a das Leitstück 43 in Berührung mit dem Seil 36. wie dies in Fig. 3 durch die strichpunktierte Deekellage A dargestellt ist. Infolgedessen wird nun das Seil 36 unter Abwälzen auf dem Leitstüek 43 auf dem weiteren Öffnungsgang des Deckels mitgenommen, wobei der zwisehen dem Lagerbock 37 und der Ablenk- rolle 38 befindliehe Teil des Seils 36 sieh entsprechend verlängert.
Da jedoeh diese Seiiverlängerung ein entsprechendes Nachziehen der Umlenkrolle 41 und daclurch ein zusätzliches Spannen der Zugfeder 40 zur Folle hat, nimmt das auf den Deckel vom Seil 36 ansgeübte bremsende Drehmoment entspreehend zu, insbesondere da das Leitstück 43 des Deekels derart angeordnet und geformt ist, dass dieses vom Seil auf den Deekel ausgeübte Rüekstelldrehmoment mit zunehmendem Uffnungswinkel des Deckels in einer vorbestimmten Relation ständig zu- nimmt.
In Fig. 3 sind ausser der bereits er- wähnten Anfangslage JL des Bremsvorganges noch Zwisehenstellungen B, C und D des Deckels angegeben, ausserdem noch die End lage E, bei welcher der Deekel durch einen nicht dargestellten Anschlag hubbegrenzend festgestellt ist, entspreehend einem Uffnungs- winkel von etwa 90 . Sämtliche Stellungen A-F'sind in strichpunktierten Linien dargestellt.
Für die Stellung C sind die vom Seilzug auf den Deekel ausgeübten Kräfte veranschaulicht, indem durch Eintragen des entspreehenden Kräfteparallelogrammes die einem Seilzug S entsprechende Resultierende R eingetragen ist ; ferner ist der Abstand ? dieser Resultierenden gegenüber der Drehachse 21 des Deekels angegeben. Das vom Seil in dieser Deckellage auf den Deckel ausge übte Rüekstellmoment hat also die Grosse R # a.
In Fig. 6 sind graphisch die diesbezüg- lichen Verhältnisse dargestellt, wobei ein Koordinatensystem mit der Abszisse x und der Ordinate y vorgesehen ist. Auf der Abszisse ist der Uffnungswinkel des Klappdeckels in Grad angegeben, wogegen auf der Ordinate die entspreehenden Werte für den Hebelarm a, ferner für die Resultierende R und für das Rüekstellmoment 3f aufgetragen sind. Die diese Werte darstellenden Punkte sind dureh je eine mit diesen Bezugszeichen versehene Kurve verbunden.
Von der erreichten grössten Auffangstellung wird der Deckel unter dem Einfluss der Zugfeder 40 wieder auf seinen Sitz zurück- geschleudert, wobei das Rüekstellmoment, welches vom Seil auf den Deckel ausgeübt wird, wieder die aus Fig. 6 ersichtlichen Werte rücklaufend annimmt. Es ist also auch hier dafür gesorgt, dass nach einem dureh Explosionskraft bewirkten Offnen des Deckels naeh Abblasen der Explosionsgase ein unverziigliches Zurückschleudem des Deckels in seine Schliesslage gewährleistet ist, so da. fi ein nachfolgender Brand mangels Luft zutrittes verhindert werden kann.
Für die Wiederingebrauehnahme genügt es, das in der Lage IV frei pendelnde Knickelement wieder in die in Fig. 3 in ausgezogenen Linien dargestellte Gebrauchslage zu bringen.
In beiden vorstehenden Ausführungsbeispielen sind sämtliche Teile der Verschlussrorrichtung über dem Behälter angeordnet und daher leicht kontrollierbar. Dies gilt insbesondere auch für die das Knickelement abstützende Druckfeder 16 bzw. 31, deren Vorspannung auf den hochstzulässigen Innendruck abgestimmt ist. Es ist daher wesent lich, die Vorspannung im Betrieb jederzeit überprüfen und eventuell nachstellen zu können, zumal vermöge dieser Feder der Deckel ausser der Explosions-und Brand verhütungauch die Funktion eines normalen Überdruckventils im Falle langsam anstei- gender Betriebsdrüeke ausübt, so dass gegebenenfalls ein eigentliches Überdruckventil in Wegfall kommen kann.
Sobald nämlich die im Behälterinnern auf den Deckel ausge übte Druekkraft die Vorspannung der Druckfeder 16 bzw. 31 übersteigt, wird vorerst der Deekel zusammen mit dem Knickelement unter elastischem Nachgeben der Druckfeder etwas angehoben, so dass zwischen Deckel und Behälterkörper vorerst ein vorbestimmter Abblasequerschnitt frei wird, beve der Deckel vom Knickelement freigegeben wird.