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Anordnung zum gleichzeitigen Regeln der Abgabemenge und des
Abgabedruckes bei einer Betankungsanlage, insbesondere für Flugfeldtankwagen
Bei Betankungsanlagen, die im wesentlichen aus dem Tank, der Saugleitung oder Speiseleitung für die Pumpe, der Pumpe mit Abgabeleitung, Filter und Zähler sowie der Regelanordnung bestehen, insbe- sondere bei Flugfeldtankwagen, ist im allgemeinen eine Abgaberegelung auf bestimmten Abgabedruck verwirklicht.
Insbesondere ist es bekannt, als Regelventil ein Drosselventil oder ein Überströmventil zur
Begrenzung des Abgabedruckes zu verwenden, wobei der Druck zumeist an der engsten Stelle eines in die
Abgabeleitung eingebauten Venturirohres entnommen wird, um damit das Regelventil unmittelbar oder . über Servoeinrichtungen zu steuern, und wobei ferner die Verengung des Venturirohres so dimensioniert ist, dass der Druckanstieg in der Erweiterung des Diffusors annähernd so gross ist, wie der nachfolgende
Druckabfall im anschliessenden Rohr- oder Schlauchsystem. Auf diese Weise erreicht man, dass am Ende des Zapfschlauches der Tankanlage ein weitgehend konstanter Druck, unabhängig von der Zapfmenge, geregelt wird.
Das Drossel-oder Überströmventil befindet sich bei derartigen Betankungsanlagen entwe- der in der Abgabeleitung oder in einer Leitung, die als Bypassleitung Druck- und Saugseite der Pumpe verbindet. Das Regelventil, das aus dem eigentlichen Ventilkörper mit Ventilsitz und dem Verstellglied besteht, ist entweder feder-oder gewichtsbelastet oder man lässt nach bevorzugten Ausführungsformen an Stelle der Belastung durch eine Feder bzw. durch Gewichte auf die andere Seite des Verstellgliedes (Membran, Kolben od. dgl.) einen Druck einwirken. der z. B. mit dem Abgabedruck der Pumpe übereinstimmt aber auch der Druck eines fremden Mediums sein kann und zumeist von einem Hilfsregler auf konstanter Höhe gehalten wird. Ähnlich kann bei über Servoeinrichtungen betätigten Regelventilen auch die Servoeinrichtung gesteuert sein.
Die bekannten Anordnungen zur Abgaberegelung von Betankungsanlagen, insbesondere für Flugfeldtankwagen, bestehen somit im grundsätzlichen aus einem als Drossel- oder Überströmventil ausgebildeten Regelventil mit federgewichts-oder druckbelastetem Verstellglied in der Abgabeleitung oder in einer Druck-und Saugseite der Pumpe verbindenden Bypassleitung. der zumeist als Venturirohr ausgebildeten Druckmessstelle für den Steuerdruck in der Abgabeleitung sowie den Leitungen zur Übertragung des Druckes auf das Verstellglied zur Betätigung des Verstellgliedes nach diesem Druck. In ähnlicher Weise ist die Anordnung getroffen, wenn Servoeinrichtungen zur Betätigung des Regelventils vorgesehen sind. Eine gleichzeitige Mengenregelung findet jedoch in keinem Falle statt.
Allerdings ist es bekannt, in der beschriebenen Weise od. ähnl. eine Druckregelung durchzuführen und zusätzlich die Menge willkürlich einstellbar zu machen. Doch fehlt auch hier die gleichzeitige Regelung der Abgabemenge auf den eingestellten Wert.
Grundsätzlich sind. wenn auch nicht bei Betankungsanlagen und insbesondere nicht bei Flugfeldtankwagen, auch Anordnungen bekannt, welche eine Regelung nicht des Abgabedruckes, sondern eine Regelung der Abgabemenge einer Pumpe od. dgl. bewirken. In diesem Falle wird bei ähnlichem Aufbau der Gesamtanordnung an der Druckmessstelle, z. B. an einem Venturirohr, als Mass für die in der Zeiteinheit strömende Menge eine Druckdifferenz entnommen und nach dieser das Regelventil über das Verstellglied gesteuert.
Bei Tankanlagen kann die Aufgabe auftreten, sowohl eine Druckregelung als auch eine Mengenregelung zu verwirklichen, wenn z. B. Flugzeuge betankt werden müssen, deren Tanks und Armaturen nur eine
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bestimmte Kraftstoffmenge in der Zeiteinheit passieren lassen. Anordnungen zur Abgaberegelung einer
Betankungsanlage, die die Mengenregelung und darüber hinaus die bekannte Druckregelung zulassen, sind aber bisher nicht bekanntgeworden ; ihre besonders einfache und funktionssichere Gestaltung ist Aufgabe der Erfindung.
Die Erfindung betrifft daher eine Anordnung zum gleichzeitigen Regeln der Abgabemenge und des Ab- gabedruckes bei einer Betankungsanlage, insbesondere für Flugfeldtankwagen, bestehend aus einem als
Drossel- oder Überströmventil ausgebildeten Regelventil mit unmittelbar oder über eine Servoeinrichtung einerseits druckbelastetem, anderseits von einem Steuerdruck beaufschlagtem Verstellglied in der Abga- beleitung oder in einer, Druck- und Saugseite der Pumpe verbindenden Bypassleitung, aus einer Druck- messstelle für den Steuerdruck in der Abgabeleitung sowie Leitungen und gegebenenfalls die Servoein- richtung zwischen Druckmessstelle und Verstellglied des Regelventils.
Bei einer derartigen Anordnung ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass in bekannter Weise das Verstellglied bzw. die zugeordnete
Servoeinrichtung des Regelventils mit dem an der Druckmessstelle in der Abgabeleitung abgenommenen
Druck als Steuerdruck für die Druckregelung beaufschlagt ist, und dass ferner der Belastungsdruck des Ver- stellgliedes bzw. der Servoeinrichtung des Regelventils seinerseits einstellbar ist und zu diesem Zweck eine von einer ein Mass für die Durchflussmenge in der Abgabeleitung darstellenden Druckdifferenz be- aufschlagte Steuereinrichtung vorgesehen ist.
Im einzelnen lässt sich die Erfindung auf verschiedene Weise verwirklichen. So geht ein Vorschlag der Erfindung dahin, dass die Steuereinrichtung für den Belastungsdruck des Regelventils als mit dem
Druckraum für den Belastungsdruck im Verstellglied bzw. in dessen Servoeinrichtung in Verbindung stehendes Überströmventil mit vom Diiiercuzuruck Detatigteu Steuerkolben ausgebildet ist.
Am einfachsten lässt sich letzteres dadurch verwirklichen, dass ein im Belastungsdrucksystem des Re- gelventils vorgesehener Belastungsdruckregler über das Überströmventil der Steuereinrichtung von dem
Belastungsdruck, der sich bei Überschreiten der maximalen Fördermenge einstellt, kurzschliessbar ist.
Um bei einer nach der Erfindung gestalteten Tankanlage auf einfachste Weise und mit einfachsten Überströmventilen eine möglichst grosse Genauigkeit der Druck- bzw. Mengenregelung zu erreichen, wird im Rahmen der Erfindung zusätzlich vorgeschlagen, dem Belastungsdruckregler im Belastungsdrucksystem ein Mengenregelventil vorzuschalten.
Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind vor allem darin zu sehen. dass bei erfindungsgemässer
Anordnung mit einfachsten Mitteln einerseits eine Druckregelung der Abgabemenge, anderseits eine Men- genregelung verwirklicht ist, ohne dass die Betankungsanlage in ihrer Gesamtheit gegenüber der üblichen
Ausführungsform, die lediglich eine Druckregelung kennt, wesentlich komplizierter geworden ist.
Im folgenden wird die Erfindung an Hand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeich- nung ausführlicher erläutert ; es zeigen : Fig. 1 das Schaltschema einer erfindungsgemässen Anordnung zur
Abgaberegelung einer Betankungsanlage, Fig. 2 im Schnitt einen vergrösserten Ausschnitt aus dem Ge- genstand nach Fig. 1.
Die in den Figuren dargestellte Anlage besteht in ihrem grundsätzlichen Aufbau aus dem eigentlichen
Tank 1, der Saug- oder Speiseleitung 2 für die Pumpe, der Pumpe 3, der angeschlossenen Druck- oder
Abgabeleitung 4 mit Filter 5 und Zähler 6, dem Zapfschlauch 7 mit Trommel 8 und dem Zapfventil 9 sowie der Regelanordnung, u. zw. einerseits aus einem in die Bypassleitung 10 (welche Druck- und Saug- seite der Pumpe 3 verbindet) eingebauten Regelventil 11 mit Verstellglied 12 und anderseits aus in die
Abgabeleitung 4 eingebautem Venturirohr 13 sowie verschiedenen, weiter unten in den Einzelheiten be- schriebenen Leitungen und Armaturen zur Druck- und Mengenregelung der Abgabe.
Aus dem Tank 1 saugt die Pumpe 3 den Kraftstoff an und drückt ihn über die Leitung 4 mit Filter 5,
Zähler 6, Venturirohr 13 und Schlauch 7 zum Zapfventil 9. Das Regelventil 11 in der Bypassleitung 10
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11strömventil und besteht in bekannter Weise aus dem Steuerzylinder 12, dem Steuerkolben 12a und dem Ventilsitz 12b. Die Pumpendruckleitung 4 steht über eine Leitung 14 mit Drosselstelle 15 mit dem Raum 12c über dem Kolben 12a und einem federbelasteten Überströmventil16, dem Belastungsdruckregler, in Verbindung. Der Raum 12d unter dem Kolben 12a steht mit der engsten Stelle des Venturirohres13 in der Abgabeleitung 4 über die Leitung 17 in Verbindung. Im Ausführungsbeispiel ist links der Drossel 15 ein Mengenreglerventil 18 vorgesehen, das grundsätzlich auch fehlen kann, das aber die Regelungsgenauigkeit erhöht.
Die Anlage arbeitet bei der Druckregelung folgendermassen : Durch die Drosselstelle 15 und über den weiter unten beschriebenen Regler 18 strömt eine kleine Menge Flüssigkeit in den Raum 12c oberhalb des Kolbens 12a ein. Der Druck in diesem Raum wird bestimmt durch das federbelastete Überströmventil 16.
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Dieses hebt sich und lässt die durch 15, 13 strömende Flüssigkeitsmenge passieren, wobei der Druck sich aus Federkraft und Ventildurchmesser ergibt. Solangeim Venturi 13 und damit im Raum 12d ein Druck herrscht, der niedriger ist als der im Raum fisc, bleibt das Regelventil 11 geschlossen. Die gesamte von der Pumpe geförderte Menge fliesst dem Schlauchausgang zu.
Wenn jetzt beispielsweise durch Drosseln des Zapfventils 9 der Druck im Venturi 13 grösser wird als im Raum 12c, dann hebt das Ventil 11 an und lässt soviel Flüssigkeit zur Saugleitung 2 zurückfliessen, dass der Druck im Venturirohr 13 genau die gewünschte Höhe einhält.
Gleichzeitig wird eine Mengenregelung durch einen Druckdifferenzfühler 19 bewirkt. Dieser besteht aus einem Zylinder 19a, in welchem der Kolben 19b gleitet. Dieser Kolben ist durch eine Spindel mit dem Ventilteller 19c verbunden, der durch die Feder 19d regelbar belastet werden kann. Der Raum 19e links des Kolbens 19b steht in Verbindung mit der Druckleitung 4 vor dem Venturi 13, während der Raum 19f rechts des Kolbens 19b mit der engsten Stelle des Venturi 13 verbunden ist. Der Raum 19g vor dem Ventil 19c ist mit dem Raum 12c über dem Kolben 12a des Regelventils 11 verbunden. Wie vorher beschrieben, arbeitet das Regelventil 11, wenn das Ventil 19c unter Einwirkung der Federkraft 19d geschlossen ist, als direkt wirkender Druckregler nach dem Überströmprinzip.
Fällt der Druck im Venturi 13, so schliesst sich das Ventil 11, steigt er, so öffnet sich 11 und hält auf diese Weise den Druck im Venturi 13 konstant. In den Räumen 19e und 191 des Druckdifferenzfühlers 19 besteht eine Druckdifferenz, welche, vom Venturi 13 hervorgerufen, in einem ganz bestimmten Verhältnis zur durchströmenden Menge steht, d. h. sobald eine ganz bestimmte Menge das Venturi durchströmt, wird die auf den Kolben 19b wirkende Druckdifferenz so gross. dass dieser gegen die Kraft der Feder 19d das Ventil 19c öffnet.
Ein Teil der durch 15, 18 zuströmenden Flüssigkeitsmenge entweicht und der Druck im Raum 12c fällt ; dadurch öffnet sich das Überströmventil 11 und lässt eine grössere Menge überströmen, so dass die durch die Feder 19d bestimmte Druckdifferenz vor und im Venturi 13 nicht überschritten werden kann. Damit ist gewährleistet, dass nur eine ganz bestimmte Menge Flüssigkeit durchströmen kann. Selbstverständlich wird in dem Moment, in dem sich der Druckdifferenzfühler 19 öffnet, der Druck im Venturi 13 niedriger. So arbeitet das bei der Druckregelung als direkt beaufschlagter Druckregler wirkende Regelventil 11 gleichzeitig als indirekt beaufschlagter Mengenregler.
Das in Fig. 2 im Schnitt und den Einzelheiten dargestellte Mengenreglerventil 18, das dem Bela- gttinrsdruckrezler 16 vorgeschaltet ist, dient der Erhöhung der Messgenauigkeit. Es sei angenommen, das Überströmventil 11 zur Belastungsdruckregelung habe eine Regelgenauigkeit, die abhängig vom Vordruck i 5 5 beträgt. je nach dem Vordruck wird eine grössere oder kleinere Menge das Uberströnivent. LI 11 passieren.
Die Genauigkeit der Regelung hängt, bedingt durch Durchmesser, Sitz, Breite und Federauslegung des Ventils 11, stets von der durchströmenden Menge, d. h. vom schwankenden Vordruck ab.
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B.Genauigkeit durch Zusammenwirken beider Elemente 11 und 18 eine Genauigkeit von t 0, 25 %. Hieraus ist zu sehen, dass durch die Kombination von zwei einfachen Aggregaten eine ganz erhebliche Steigerung der Genauigkeit erreicht wird, während beispielsweise ein Überströmventil mit einer Genauigkeit von 0, 25'je einen erheblich grösseren Aufwand erfordern würde.
Das Mengenregelventil 18 selbst kann in verschiedenster Weise ausgebildet sein. Im Ausführungsbeispiel gleitet in einem Zylinder 18a ein Kolben 18b mit einer Bohrung 18c, belastet von einer Feder 18d.
Der Zylinder 18a hat Bohrungen 18e, welche vom Kolben 18b gerade freigegeben werden, wenn sich dieser in seiner untersten Lage befindet. Durch den Eingang 18f strömt das zu regelnde Medium ein-und passiert die Bohrung 18c im Kolben 18b. Ist das Produkt aus Kolbenfläche und Druckdifferenz stärker als die Kraft der Feder 18d, so hebt sich der Kolben 18b und schliesst die Bohrungen 18e so weit, dass er sich im Gleichgewicht befindet, d. h. die Druckdifferenz vor und hinter der Drosselstelle 15 in der Leitung 14 ist annähernd konstant. Da auch der Drosselquerschnitt konstant ist, ergibt sich, dass die durchströmende Menge weitgehend vom Vordruck unabhängig konstant bleibt.
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