<Desc/Clms Page number 1>
Vorrichtung zum Absperren eines Flüssigkeitsstromes
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Absperren eines Flüssigkeitsstromes - insbesondere bei
Tankanlagen zum Zapfen flüssiger Kraftstoffe - mit einer von dem Flüssigkeitsstrom durchflossenen
Spritzdüse, einer gleichachsigen Gegendüse sowie einem Stauraum zwischen beiden Düsen undbe- zweckt, die Abgabe von gashaltigen Flüssigkeiten zu verhindern.
Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art ist in die zu einem Messgerät führende Rohrleitung ein
Absperrventil eingebaut, dessen Gehäuse an einen mit der Aussenluft in Verbindung stehenden Flüssigkeitsbehälter angeschlossen ist. In der Verbindungsleitung zwischen Absperrventil und Flüssigkeitsbehälter ist ein das Absperrventil steuernder Kolbenschieber eingebaut, dessen Büchse durch eine axiale Bohrung mit einem Blendengehäuse in Verbindung steht, in dem eine schwenkbare Lochblende und eine Düse auf einer mit der Bohrung der Schieberbüchse gemeinsamen Mittelachse hintereinander angeordnet sind.
Wenn die Förderflüssigkeit Gasblasen enthält, wird der aus der Düse austretende Flüssigkeitstrahl verwirbelt und verschwenkt die Blende so weit, dass der Flüssigkeitsstrahl nicht mehr auf den Kol, benschieber einwirkt, der dadurch in seine Schliessstellung gelangt und die zum Messgerät führende Leitung absperrt. Die Blende verbleibt in dieser den Kolbenschieber sperrenden Stellung, auch wenn die Flüssigkeit wieder gasfrei geworden ist und aus der Düse ein scharf gebündelter Strahl austritt, da sie nicht selbsttätig in ihre Betriebsstellung zurückgelangt.
Die Tankanlage kann daher erst nach Abschalten und Wiexlereinschalten der Pumpe fördern ; da aber nach den Vorschriften der Eichbehörden vor jedem Neuanlauf der Tankanlage das Preisrechenwerk auf Null gestellt werden muss, ergeben sich Schwierigkeiten bei der Abrechnung, wenn während eines Tankvorganges Gasblasen auftreten und die Anlage abgeschaltet wird. Ausserdem ist die bekannte Vorrichtung in ihrem Aufbau verwickelt und wegen Verwendung der schwenkbaren Blende leicht Störungen unterworfen.
Bei einer andern bekannten Vorrichtung zum Füllen von Behältern wird derFüllvorgang beim Erreichen der Flüssigkeit einer bestimmten Höhe im Behälter, z. B. im Fahrzeugtank, automatisch mittels einer Düsenanordnung unterbrochen, die in einer Überbrückungsleitung der Zapfpistole untergebracht ist. Diese Düsenanordnung besteht aus einer von dem Flüssigkeitsstrom durchflossenen Spritzdüse, einer gleichachsigen Gegendüse und einem Stauraum zwischen beiden Düsen.
Der aus der Spritzdüse austretende Strahl trifft auf die Gegendüse, um dort teilweise abgelenkt zu werden. Die den Flüssigkeitsstrahl teilweise aufnehmende Gegendüse ist so geformt, dass sie einen Staudruck weitergibt und gleichzeitig durch den äusseren Mantelstrahl ein möglichst hohes Vakuum erzeugt.
Dieser Staudruck in der Gegendüse wird zur Steuerung eines Kolbens herangezogen. Bei dieser Düsenanordnung ist in der Gegendüse ein dauernd hoher Staudruck zur Betätigung des Kolbens durch den Flus-
<Desc/Clms Page number 2>
sigkeitsteilstrahl dieser Düse vorhanden, ausserdem muss um die Gegendüse herum ein hohes Vakuum aufrechterhalten werden. Der Stauraum ist offen und mit Rippen oder Spiralen versehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art so auszubilden, dass sie bei einfacher und betriebssicherer Ausgestaltung eine Förderung und Abgabe einer Flüssigkeit verhindert, solange hierin irgendwelche Gaseinflüsse vorhanden sind.
Nach der Erfindung wird dies nun bei Absperrvorrichtungen der eingangs beschriebenen Art für einen Flüssigkeitsstrom dadurch erreicht, dass beide Düsen in einem von der Zapfleitung unabhängigen Gehäu- se angeordnet sind, an dessen den Stauraum bildenden Innenraum ein die Absperrung des Flüssigkeitstromes bei Gasgehalt verursachendes Steuerorgan angeschlossen ist, wobei das Öffnungsverhältnis beider Düsen so bemessen ist. dass im Stauraum bei gashaltiger Flüssigkeit ein das Steuerorgan betätigender Überdruck und bei gasfreier Flüssigkeit ein Unterdruck entsteht.
Diese Düsenanordnung kann als Injektor angesehen werden, der im Gegensatz zu üblichen Ausführungen sowohl Unterdruck als auch Überdruck erzeugt und trotz seiner beiden Funktionen eine bauliche Einheit bildet, die für die verschiedensten Zwecke abgewandelt werden kann und deren Stauraum mit einem Steuerorgan in Verbindung steht.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist an den Stauraum eine Kammer angeschlossen, die ein druckabhängiges Steuerorgan enthält. Zweckmässig ist die Gegendüse in ihrer Gehäusebohrung verschiebbar angeordnet und als Absperrorgan ausgebildet. Es kann auch an die das druckabhängige Steuerorgan enthaltende Kammer ein mit der Druckseite einer Förderpumpe verbundener Gasabscheider angeschlossen sein, von dem eine Druckleitung zu einem den Hauptflüssigkeitsstrom unter dem Einfluss des druckabhängigen Steuerorgans absperrenden Ventil führt.
In den Zeichnungen sind mehrere Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Absperrvorrichtung veranschaulicht.
Es zeigen : Fig. 1 den Längsschnitt eines Injektors mit zwei gleichachsigen und entgegengesetzt gerichteten Düsen und einem zwischen ihnen vorgesehenen Stauraum, Fig. 2 den Längsschnitt einerandem Ausführungsform des Injektors, Fig. 3 den Querschnitt von zwei Alternativen der Fig. 2, Fig. 4 den Längsschnitt eines Ausführungsbeispiels eines Injektors mit einer als Steuerglied ausgebildeten Düse in zwei Stellungen (a und b), Fig. 5 den Längsschnitt einer Abwandlung der Fig. 4 ebenfalls in zwei
EMI2.1
Schnitt in der Ebene --AB-- der Fig, 6, Fig. 8 die schematische Darstellung einer Anlage zur Verhü- tung des Zapfens gashaltiger Flüssigkeit in der Betriebsstellung und Fig. 9 in der gesperrten Stellung bei
Gasgehalt der Flüssigkeit.
Fig. 1 zeigt einen Injektor mit den beiden gleichachsigen Düsen-1, 2r-, die durch eine zy- lindrische Buchse -- {3-- miteinander verbunden sind. Die Buchse --3-- umschliesst einen Stau- raum-4-, der eine nach aussen führende Öffnung --5- hat, Die Flüssigkeit strömt der Düse --1 mit der Geschwindigkeit-v-zu. Enthält sie keine Gasblasen, so ist der aus der Öffnung der Dü - , se --1-- austretende Strahl scharf gebündelt und trifft genau in dieEintrittsöffnung der Dusse-2-, wo- bei in dem Stauraum 4-- ein negativer Staudruck (-p) entsteht.
Enthält die Flüssigkeit jedoch Gas- blasen, so hat der die Düse1-- verlassende Strahl einen grösseren Austrittswinkel und ruft im Stau- raum --4-- einen positiven Staudruck (+p) hervor.
Bei genauer Gleichachsigkeit der beiden Düsenöffnungen ist die Grösse des Staudruckes abhängig von dem Öffnungsverhältnis d: d2 der beiden Düsen --1 und 2--, aber unabhängig von der Lage der Mittelachse--x-des Injektors.
Die Reaktionsgeschwindigkeit eines solchen Systems ist abhängig von a) dem Gasanteil der Flüssigkeit, b) der Viskosität des Fördermittel, c) der Geschwindigkeit --v-- des Strahles (Förderdruck), d) dem Öffnungsverhältnis Eintrittsquerschnitt dl : Austrittsquerschnitt d,, e) der Entfernung d d = 1.
Man kann den Anstieg des Staudruckes oder Umsetzdruckes-p-- beschleunigen, wenn man gemäss Fig. 2 den freien Strahl durch ein Labyrinth aus mehreren ebenen Scheiben -6--leitet. die mit zentrischen Löchern --7 -- versehen und in den Stauraum --4-- zwischen den beiden Düsen-1, 2-ein- gesetzt sind.
Hiebei wird die Umsetzung der Strömungsgeschwindigkeit-v-in Druck-p-verbessert und die
<Desc/Clms Page number 3>
EMI3.1
<Desc/Clms Page number 4>
--4-- notwendig26-- abgeschlossen ist. An die Austrittsöffnung der Fangdüse --22-- ist eine Leitung --27- angeschlos- sen, in der die durch die beiden Düsen und den Stauraum --24-- strömende Flüssigkeit abgeführt wird.
An den Stauraum --24-- schliesst sich ein dem Auslass --5entsprechender Zylinderraum28 an, der in einem vertikalen Fortsatz --29-- des Gehäuses --23-- eingearbeitet ist und einen Ventilkol- ben --30-- enthält, Dieser dient als Servo-Einrichtung und ist mit einer Ringnut sowie einer axialen Bohrung --32-- versehen. Der Zylinderraum --28-- ist oben durch eine ringförmige Verschrau- bung --33-- unter Zwischenschaltung einer Dichtung --34-- abgeschlossen. An dieVerschrau- bung --33-- ist über ein Anschlussnippel --35-- eine Entlastungsleitung --36-- angeschlossen. Ein Ka- nal --37-- im Gehäusefortsatz --29-- verbindet einen Durchlass --38-- des Zylinderraums --28-- mit dem Gasabscheider-20-.
Dem Durchlass -- 38 -- gegenüberliegt in gleicher Ebene ein Durch- lass --39--, an den eine Steuerleitung --40-- angeschlossen ist. Oberhalb des Durchlasses --39-- ist eine Entlastungsbohrung --41-- im Gehäuse --29-- vorgesehen, die den oberen Teil des Zylinder- raums --28-- mit der Steuerleitung --49-- verbindet.
In der in Fg. 6 und 7 gezeigten Stellung wird der Ventilkolben --30-- über Kanal --37-- und Durchlass --38-- von der Förderflüssigkeit voll beaufschlagt, die jedoch gegen den Durchlass --39-- um die Steuerleitung --40-- abgesperrt ist, welche nur über die Entlastungsbohrung --41-- mit dem oberen Teil des Zylinderraums -28-- in Verbindung steht.
Die Ringverschraubung --33-- begrenzt den Hub des Ventilkolbens--3 0--, der in seiner oberen Endlage über seine Ringnut --31-- die beiden diametral gegenüberliegenden Durchlässe 38 und 39-miteinander verbindet, wodurch der volle Förderdruck aus dem Gasabscheider --20-- in die Steuerlei- tung --40-- gelangt. Der axiale Kanal --32-- des Ventilkolbens --30-- gibt Flüssigkeit und Schaum aus dem Stauraum --24-- in die Entlastungsleitung-36-ab, wenn die Entlastungsbohrung -41-- von dem in der oberen Lage befindlichen Ventilkolben --30-- verschlossen ist.
Die Wirkungsweise dieses Geräts ergibt sich aus den schematischen Zeichnungen der Fig. 8 und 9, in denen ein Ausführungsbeispiel einer Gesamtanlage veranschaulicht ist. Der Gasabscheider-20-ist über eine Druckleitung --42-- mit der Förderpumpe --43-- verbunden, die die Flüssigkeit durch die Saugleitung --44-- ansaugt und über die Druckleitung --42-- in den Gasabscheider --20-- drückt. Von hier gelangt die Flüssigkeit über den Kanal --25-- in die Treibdüse --21-, strömt im freien Strahl durch den Stauraum --24-- und gelangt in die Fangdüse --22--. Von hier gelangt die durchgeström- te Flüssigkeit über die Leitung --27 -- in eine Schwimmerkammer --45-, die über eine Rücklaufleitung --46-- die Flüssigkeit zur Pumpe --43-- zurückführt.
Der Hauptstrom der Flüssigkeit gelangt aus dem Gasabscheider --20-- durch die Leitung -47 -- und ein Ventil --48--, das durch ein aus einem Kolben oder einer Membran bestehendes Steuerorgan --49-- betätigt wird, und einen Durchlussmes- ser --50-- in dieVerbrauchsleitung --51--. Die in der Schwimmerkammer --45-- abgeschiedenen Gase werden durch die Entlüftungsleitung --52-- abgeführt.
Solange die Flüssigkeit keine Luft oder Gas enthält und blasenfrei ist, tritt aus der Treibdü- se --21-- ein freier, gebündelter Flüssigkeitsstrahl in den Stauraum-24-, und es entsteht hier wegen des negativen Staudruckes --p-- ein Vakuum. Infolgedessen bleibt der Ventilkolben --30-- in seiner in
EMI4.1
Wenn aus irgendeinem Grunde in die Saugleitung-44-- Luft gelangt, oder es haben sich z. B. nach längerem Stillstand, infolge von Undichtigkeiten od. dgl.
Teile der Saugleitung entleert, so gelangen die Luftblasen in den Gasabscheider --20-- und rufen folgende Reaktion hervor :
Der blasenhaltige Flüssigkeitsstrahl gelangt aus der Treibdüse --21-- unter grösserem Austritrswinkel in den Stauraum --24-- und trifft dadurch auf die Stirnfläche der Fangdüse --22--, wodurch im Stauraum --24-- ein Überdruck mit positivem-p-entsteht. Dieser Staudruck hebt den Ventilkolben --30-- in die in Fig. 9 gezeichnete Lage an, in der er an der Ringverschraubung --33-- zur Anla ge kommt. In dieser Stellung wird der Durchlass -38-- des Kanals --37-- mit dem Durchlass --39-- der SteuerleitUng --40-- verbunden.
Der volle Förderdruck der Pumpe --43-- kann dadurch auf die Be- tätigungseinrichtung --49-- des Ventils --48-- einwirken, wodurch das Ventil --48-- selbst gegen den Förderdruck geschlossen oder gedrosselt wird. Die Pumpe --43-- arbeitet jedoch weiter und fördert damit alles Gas in den Gasabscheider --20--. Von hier aus gelangt der Gasanteil über die Treibdüse--21--in den Stauraum--24--, wo ein Teil des Gases von der Fangdüse --22-- über die Lei-
<Desc/Clms Page number 5>
tung-27-zur Schwimmerkammer-45-gelangt, in der eine endgültige Trennung von Flüssigkeit und Gas sowie eine Zerlegung des Schaumes stattfindet.
Ausserdem wird durch den Ventilkolben --30- über dessen Mittelbohrung --32-- Gas oder Schaum abgeführt und gelangt in die Entlastungsleitung --36--, die ebenfalls an die Schwimmerkammer --45-- angeschlossen ist, Auf diese Weise wird eine besonders rasche und vollständige Entlüftung des Gasabscheiders --20-- erreicht.
Wenn die in den Gasabscheider --20-- geförderte Flüssigkeit kein Gas mehr enthält, fördert der aus der Treibdüse --21-- in den Stauraum --24-- eintretende, freie, gebündelte Strahl die dort vorhandene Flüssigkeit durch die Fangdüse --22-- in die Leitung --27-- und damit zur Schwimmerkammer --45--. Ist der Stauraum --24-- entleert. so entsteht hier ein Unterdruck, der den Ventilkol- ) ben --30-- wieder in seine untere Endlage bringt, in welcher die Steuerleitung --40-- über die Entlastungsbohrung-41-entlastet wird, wobei die Leckflüssigkeit über die Leitung --36--zurSchwim- merkammer --45-- geführt wird. Die Betätigungseinrichtung --49-- öffnet nunmehr das Ventil --48--, und die Anlage ist wieder betriebsbereit, so dass in der Entnahmeleitung -51-- wieder Förderdruck herrscht.
Der Ventilkolben --30-- kann in gleicher Weise wie die bewegliche Fangdüse --2- der Ausfah- rungsform gemäss Fig. 5 unter der Wirkung einer Druckfeder stehen, die ihn bei gasfreiem Förderstrom in der in den Zeichnungen dargestellten unteren Ausgangslage hält.
Die aus der Treibdüse --1 bzw. 21--, Fangdüse --2 bzw. 22--und dem zwischen ihnen befindlichen Stauraum-4 bzw. 24-bestehende Einheit ist lageunabhängig und kann in jeder beliebigen Lage eingebaut und betrieben werden, was die Anwendung der Erfindung insbesondere bei Tankanlagen wesentlich fördert.
PATENTANSPRÜCHE : 1. Vorrichtung zum Absperren eines Flüssigkeitsstromes - insbesondere bei Tankanlagen Zapfen flüssiger Kraftstoffe - mit einer von diesem durchflossenen Spritzdüse, einer gleichachsigen Gegen-
EMI5.1
sen (1,2 bzw. 21, 22) in einem von der Zapfleitung unabhängigen Gehäuse (10, 23) angeordnet sind, an dessen den Stauraum (4, 24) bildenden Innenraum ein die Absperrung des Flüssigkeitsstromes bei Gagehalt verursachendes Steuerorgan (2', 30) angeschlossen ist, wobei das Öffnungsverhältnis (d. : < L) beider Düsen (1,2 bzw. 21,22) so bemessen ist, dass im Stauraum (4,24) bei gashaltiger Flüssigkeit ein das Steuerorgan (2', 30) betätigender Überdruck und bei gasfreier Flüssigkeit ein Unterdruck entsteht.