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Vorrichtung zum Regeln des Flüssigkeitsstandes in einem Behälter
Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Regeln des Flüssigkeitsstandes in einem Behälter mit einem Einlass und einem Auslass mittels eines Schwimmers mit einstellbarem Auftrieb.
Bei bekannten Niveaureguliervorrichtungen der Art steht der Schwimmer stets mit dem den Einlass steu- ernden Organ in Wirkungsverbindung, wobei die Flüssigkeitszufuhr zum Behälter beim Erreichen des jeweils eingestellten Flüssigkeitsstandes unterbunden und erst wieder freigegeben wird, wenn das Niveau unter diesen Wert absinkt. Diese Art der Niveauregulierung hat sich überall dort bewährt, wo ein Flüssigkeitsniveau bei einer betriebsmässigen Flüssigkeitsentnahme, z. B. Verbrauch, aus dem Behälter konstant zu halten ist.
Es ist jedoch vielfach notwendig, das Niveau bei strömender, gegebenenfalls umlaufender Flüssigkeit zwischen einem Minimal-und einem Maximalwert vorzugsweise rasch verändern und dabei noch an jedem beliebigen Wert konstant halten zu können. Solche Anforderungen werden beispielsweise beim Betrieb einer Flüssigkeitsbremse gestellt. bei welchem bekanntlich die Bremswirkung eines in einem Flüssigkeitsbehälter rotierenden Wirbelrades von der jeweiligen Höhe des Bremsflüssigkeitsspiegels abhängig ist.
Einerseits ist dann notwendig, eine einmal eingestellte Bremswirkung durch Konstanthalten des Niveaus stets unverändert zu behalten, anderseits wird verlangt, die Bremswirkung, d. h. das Niveau, schnell erhöhen oder senken zu können. Eine kontinuierliche Zu- und Abfuhr der Bremsflüssigkeit soll zudem die Abfuhr der entstehenden Wärme ermöglichen. In solchen Fällen erweisen sich die bekannten Niveaureguliervorrichtungen als zu schwerfällig, da sie ausser dem durch den Schwimmer beeinflussten Einlassorgan noch ein willkürlich betatigbares Auslassorgan benötigen, wobei die Niveauregulierung durch Ver- änderung des Schwimmerauftriebes und Betätigung des Auslassorgans bewerkstelligt wird.
Demgegenüber zeichnet sich die erfindungsgemässe Vorrichtung zum Regeln des Flüssigkeitsstandes in einem Behälter mit einem Einlass und einem Auslass mittels eines Schwimmers mit einstellbarem Auftrieb dadurch aus, dass der Schwimmer mit einem den Ablass steuernden Ablassorgan in Wirkungsverbindung steht und dieses Organ nach Massgabe seines jeweiligen Auftriebswertes und der Speisung des Behälters betätigt, so dass die Flüssigkeit den Behälter ständig durchlaufen kann.
Bei einer solchen Vorrichtung erfolgt die Regulierung des Flüssigkeitsniveaus bei einer gegebenen Flüssigkeitszufuhr lediglich durch die Beeinflussung des Schwimmerauftriebes.
Nachfolgend wird die Erfindung näher erläutert, wobei lediglich der Anschaulichkeit halber angenommen wird, dass die in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes der Regulierung des Flüssigkeitsniveaus im Behälter einer Flüssigkeitsbremse dienen.
Fig. 1 zeigt einen Schnitt und teilweise einen Seitenriss der erfindungsgemässen Vorrichtung, Fig. 2 zeigt einen Schnitt eines Teiles längs der Linie 2-2 von Fig. l, d. h. einen Teil der Verbindung zwischen dem Schaft des Schwimmers und dem Betätigungsorgan zum Belasten des Schwimmerschaftest Fig. 3 ist ein Schnitt durch das Betätigungsorgan ; Fig. 4 ist ein Schnitt durch den oberen Teil einer andern Ausführungsform der Vorrichtung ;
Fig. 5 zeigt einen Schnitt längs der Linie 5-5 von Fig. 4 in Blickrichtung der Pfeile, der einen Hebel und ein Verstellgewicht zeigt, das dazu dient, den Schaft des Schwimmers gemäss Fig. 4 zu belasten Fig. 6 ist ein Seitenriss des oberen Endes nach einer andern Ausführungsform und Fig. 7 ein Schnitt durch die Vorrichtung gemäss Fig. 6 längs der Linie 7-7 von Fig. 6.
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In Fig. 1 ist 10 ein aufrecht stehendes zylindrisches Schwimmergehäuse mit einem Deckel 11 und einem Boden 12, einer Einströmöffnung 13 und einer Ausströmöffnung 14, die in der Nähe des Bodens 12 angebracht sind. In die Einströmöffnung 13 kann ein Zufuhrrohr 15 eingeschraubt werden, um dem
Schwimmergehäuse Flüssigkeit zuzuführen, und in die Ausströmöffnung 14 kann ein Rohr 16 eingeschraubt werden, das die Flüssigkeit aus dem Schwimmergehäuse in den Behälter der Bremse leitet. Bei dieser An- wendung kann das Schwimmergehäuse 10 noch eine zusätzliche Öffnung aufweisen zur Aufnahme eines Rohres 17, durch welches die unter der Wirkung des Wirbelrades aus der Bremse überfliessende Flüssigkeit in das Schwimmergehäuse zurückgeleitet wird.
Das Schwimmergehäuse ist mindestens so hoch wie der Behälter der Bremse, damit der Einstellbereich die ganze Höhe des Behälters erfasst.
Mit der Ablassöffnung 18 am Boden 12 des Schwimmergehäuses ist ein Rohr 19 verbunden, durch welches die in die Ablassöffnung abfliessende Flüssigkeit beispielsweise der gleichen Quelle zugeführt werden kann, aus welcher die Flüssigkeit durch das Rohr 15 in die Einströmöffnung 13 gelangt. Ein im Schwimmergehäuse 10 angeordneter Schwimmer 20 kann die bekannte hohlzylindrische Form aufweisen, und hat annähernd dieselbe Höhe. wie das Schwimmergehäuse. Am unteren Ende des Schwimmers ist ein Ventilorgan 21 befestigt, das die Ablassöffnung 18 abschliesst, wenn sich der Schwimmer in der untersten Lage befindet.
Ist die Ablassöffnung auf noch zu beschreibende Weise geschlossen, dann steigt das Flüssigkeitsniveau durch die bei 13 einströmende Flüssigkeit im Schwimmergehäuse und mittels der Verbindung bei 14 im Bremsbehälter oder in einem andern damit verbundenen Behälter ebenfalls. Ist das Flüssigkeitsniveau so weit gestiegen, dass es den Schwimmer 20 heben kann, dann wird das Ventilorgan 21 angehoben und die Ablassöffnung 18 geöffnet. Dadurch fliesst Flüssigkeit aus dem Schwimmergehäuse, so dass sich das Niveau im Behälter und im Schwimmergehäuse und somit auch der Schwimmer senkt, so dass sich das Ventilorgan 21 senkt und die Ablassöffnung abschliesst.
Das innere Ende der Ablassöffnung 18 ist von einem ringförmigen Sitz 22 umgeben, das Ventilorgan 21 hat einen Führungsstutzen 23, der in der Ablassöffnung geführt ist und'ein ringförmiges elastisches Dichtungsorgan 23a, das oberhalb des Stutzens angeordnet ist und auf dem Sitz 22 aufliegt, wenn sich das Ventilorgan in der geschlossenen Stellung befindet. Wie Fig. 1 zeigt, ist der Führungsstutzen mit nach oben konvergierenden Öffnungen. 24 versehen, welche die in die Abflussöffnung 18 abfliessende Flüssig- keitsmenge vergrössern, je höher das Ventilorgan gehoben wird. Die Anordnung ist so, dass der Hub des Schwimmers nicht ausreicht, um den Führungsstutzen 23 aus der Ablassöffnung heraus zu heben.
Quer über den Boden 12 des Schwimmergehäuses, zwischen der Einströmöffnung 13 und der Ablass- öffnung 18, erstreckt sich eine Trennwand 25. Diese Wand verhindert, dass die einströmende Flüssigkeit direkt in die geöffnete Ablassöffnung fliesst. und richtet sie zur Überströmleitung 17, um die aus der Bremse zurückfliessende Flüssigkeit zu kühlen.
Die Mittel zum Einstellen des Auftriebes des Schwimmers 20 umfassen einen Schaft 26, der mittels einer Schweissnaht 27 mit dem Schwimmer verbunden ist, und ausserhalb des Schwimmergehäuses angeordnete Mittel 28, um eine Belastung auf den Schaft ausüben zu können. Der Schaft kann hohl sein und sich durch den Schwimmer hindurch bis in den Stutzen 23 des Ventilorgans erstrecken, wie Fig. 1 zeigt, so dass er eine Entlüftung für das Ablassrohr 19 bildet.
Bei der dargestellten Ausführungsform umfassen die Mittel 28 ein bekanntes Betätigungsorgan in Form einer federbelasteten, mit Druckluft gesteuerten Stange 29, die mittels eines Übertragungsmechanismus 30 mit dem oberen Ende des Schaftes in Verbindung steht. Wie die Fig. 1 und 3 zeigen, durchsetzt die Stange 29 das obere Ende eines Gehäuses 31, das auf einem Bock 32 auf dem Deckel 11 des Behälters befestigt ist. Das obere Ende der Stange 29, die aus dem Gehäuse 31 herausragt, ist gelenkig mit dem Teil 33 verbunden, in welchen ein Arm 34 eingeschraubt ist. Das untere Ende der Stange im Gehäuse 31 ist mit einer Scheibe 35 versehen, die mit einer im Gehäuse angeordneten Membrane 36 in Verbindung steht, welche einen Druckraum 37 mit veränderbarem Volumen abschliesst.
Die Stange 29 wird von einer zwischen dem oberen Ende des Gehäuses und der Scheibe 35 angeordneten Feder 38 nach unten gedrückt. Ein Arm 39 verbindet das Gehäuse 31 an der dem Verbindungsgestänge 30 gegenüberliegenden Seite der Stange 29 mit dem Teil 33, wie Fig. 1 zeigt, so dass die Feder 38 den Schwimmer mit dem Ventilorgan 21 nach unten drückt, in die Lage, in welcher dieses die Ablass- öffnung 18 abschliesst. Dieser Belastung auf den Schaft 26 wirkt der Druck der durch die Einlassöffnung 40 in die Kammer 37 unter die Membrane 36 eingelassenen Druckluft entgegen.
Wie Fig. l zeigt, kann eine Leitung 40a die Einlassöffnung mit einer geeigneten Druckluftquelle verbinden, und es kann ein Ventil 41 angeordnet werden, welches den Druck der in die Kammer 37 einströmenden Luft regelt. Nimmt der Luftdruck ab, dann nimmt die auf den Schaft 26 ausgeübte Kraft zu, so dass das annähernd konstant gehaltene Niveau der Flüssigkeit steigt. Wird dagegen der Luftdruck erhöht,
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dann nimmt die auf den Schaft ausgeübte Kraft ab, und es wird sich das annähernd konstant gehaltene Flüssigkeitsniveau senken. Es ist klar, dass die Druckluft in einem solchen Druckbereich zugeführt werden kann, dass das Flüssigkeitsniveau auf praktisch jeder gewünschten Höhe zwischen dem oberen und dem unteren Ende des Behälters konstant gehalten wird.
Wie Fig. 1 und das Detail von Fig. 2 zeigen, ist der Arm 34 derart mit dem Schaft 26 verbunden, dass sich der Schaft in seiner Längsrichtung relativ zur Stange 29 und zum Arm 34 bewegen kann. Diese Verbindung umfasst einen Schäkel 42 am oberen Ende des Schaftes 26 und Gabelköpfe 43 und 44, die den Schäkel 42 und den Arm 34 fassen und die auf den Stab 45 aufgeschraubt sind. Die verschiedenen Teile sind verstellbar, wie aus Fig. 1 hervorgeht.
Die in den Fig. 4 und 5 dargestellte Ausführungsform kann in jeder Hinsicht der oben beschriebenen entsprechen, bis auf die aussen am Schwimmergehäuse angeordneten Mittel, 11m eine Belastung auf den Schaft 26 auszuüben. Diese mit 46 bezeichneten Mittel umfassen einen Balken 47, der in einem Schwenklager 48 auf dem Deckel 11 gelagert ist, und ein verschiebbares Gewicht 49, das längs des Balkens verschoben werden kann. Das obere Ende des Schaftes 26 ist bei 50 zwischen dem Drehpui. kt und dem Gewicht schwenkbar mit dem Balken verbunden, so dass eine Verschiebung des Gewichtes nach links die auf den Schaft ausgeübte Kraft vergrössert, während eine Verschiebung nach rechts diese Kraft verkleinert.
Es ist daher klar, dass eine solche Kraft gewählt werden kann, dass das Flüssigkeitsniveau im Behälter auf praktisch jede gewünschte Höhe eingestellt werden kann. Falls erwünscht, können längs des Balkens Markierungen angebracht werden, die das Niveau anzeigen, welches von dem in diese Stellung gebrachten Gewicht eingehalten wird.
Wie Fig. 4 zeigt, ist der Balken mit einer Längsnute 51 versehen, in welche ein Gewindebolzen 52 eingreift, der zur Führung des Gewichtes längs des Balkens dient. Das Bolzengewinde erlaubt ein Lösen zwecks Verschiebung des Gewichtes und ein Anziehen zum befestigen des Gewichtes in der gewählten Lage. An der dem Gewicht 49 entgegengesetzten Seite es rrehpunktes kann ein Anschlag 53 befestigt sein, der die Aufwärtsbewegung des Schaftes und des Schwimmers begrenzt. Zwischen der Anlenkstelle und dem Schwimmer kann der Schaft 26 durch eine enge Führung 54 geleitet sein, die am Deckel 11 befestigt ist und die Öffnung darin abdichtet.
Wie bei der oben beschriebenen Ausführung gleicht auch die in den Fig. 6 und 7 dargestellte Ausführung derjenigen nach den Fig. 1 - 3, bis auf die Mittel zum Belasten des Schaftes zwecks Verstellung des Auftriebes des Schwimmers. Gemäss den Fig. 6 und 7 umfassen diese Mittel ein Gehäuse 55, das auf dem Deckel 11 befestigt ist und das durch den Deckel emporragende Ende des Schaftes 26 umschliesst.
Ein Flansch 56 ist mittels eines Gewindes mit einer Manschette 57 verbunden, die auf dem Schaft aufgesetzt und gegen Längsverschiebung auf diesem gesichert ist. Ein Teil 58 des Flansches ist in einem Längs-
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in derwenn die Manschette gedreht wird, ohne dass sich dabei der Schaft dreht. Wie Fig. 7 zeigt, durchsetzt das obere Ende der Manschette 57 den Deckel des Gehäuses 55, und eine Handkurbel 60 ist darauf befestigt, um die Manschette zu drehen.
Im Gehäuse ist eine erste Feder 61 zwischen dem Deckel 11 und der unteren Seite des Flansches 56 angeordnet, die den Schaft nach oben drückt und den Schwimmer heben will. Eine zweite Feder 62 zwischen dem Deckel des Gehäuses 55 und der oberen Seite des Flansches 56 drückt den Schaft mit dem Schwimmer nach unten. Die Kräftedifferenz zwischen den beiden Federn bildet die Belastung des Schaftes, md diese Differenz lässt sich durch die Bewegung des. Flansches 56 längs der Manschette einstellen. Wie ) ei den andern Ausführungsformen, gestattet die Auftriebverstellung des Schwimmers die Einstellung und Einhaltung von praktisch jedem gewünschten Niveau im Behälter. Wie Fig. 6 zeigt, kann dieses Niveau durch Markierungen auf der Aussenseite des Gehäuses in bezug auf die Stellung des Teiles 58 angedeutet werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zum Regeln des Flüssigkeitsstandes in einem Behälter mit einem Einlass und einem Auslass mittels eines Schwimmers mit einstellbarem Auftrieb, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwimmer 20) mit einem den Ablass steuernden Ablassorgan (21) in Wirkungsverbindung steht und dieses Organ nach
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seines jeweiligen Auftriebswertes und der Speisung des Behälters betätigt, soBehälter ständig durchlaufen kann.