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Anlage zur Abgabe von Flüssigkeiten Die Erfindung bezieht sich auf
eine Anlage zur Abgabe von Flüssigkeiten, bei der eine über ein Rückschlagventil
mit der Abgabeleitung verbundene Pumpe die Flüssigkeit in ein Leitungsnetz fördert,
das an einer oder mehreren von der Pumpe weit entfernt liegenden Zapfstellen je
ein Abgabeventil aufweist. Die Erfindung ist besonders auf die fest verlegten Anlagen
zum Auftanken von Flugzeugen anwendbar, bei denen der Kraftstoff mittels einer Pumpe-
von einem stationären Großspeichertank durch ein fest verlegtes Rohrsystem zu mehreren
Zapfstellen geliefert wird, die sich an den Abstellplätzen der Flugzeuge befinden.
Die je durch ein Ventil geregelten Zapfstellen liegen im allgemeinen in mehr oder
minder großer Entfernung von dem Großspeichertank und der gewöhnlich in der Nähe
des Tanks aufgestellten Pumpe.
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Die Kraftstoffabgabe an den Zapfstellen geschieht notwendigerweise
mit Unterbrechungen. Bei den weniger besuchten Flughäfen gibt es daher häufig Zeiten,
in denerr-das bzw. jedes Abgabeventil geschlossen ist. Wenn in diesen Fällen nicht
am Pumpenhaus eine Bedienungsperson vorgesehen ist, die die Pumpe nach Bedarf an-
und abstellt, arbeitet die Pumpe deshalb während beträchtlicher Zeitspannen gegen
den Druck, der durch das übliche Entlastungs-oder Rücklaufventfl, mit dem derartige
Pumpen versehen sind, ausgeübt wird. Die Folge ist, daß unnötiger Leistungsverbrauch
und Materialverschleiß eintreten. Wenn auch eine elektrisch betriebene Pumpe durch
die Bedienungsperson an der Zapfstelle geregelt werden könnte, so würde dies die
Schaffung eines Regelstromkreises für jede Zapfstelle nötig machen. Ist die Antriebsmaschine
ein Dieselmotor, so könnte dieser durch einen elektrischen Regelkreis angelassen
und abgestellt werden, der Relais für die Betätigung der Kraftstoffregelzahnstange
und des Anlaßmotors der Maschine in Tätigkeit setzt, aber wieder muß der notwendige
Regelkreis bis zu jeder Zapfstelle verlängert werden. Insbesondere dann, wenn Verkehrsbedingungen
auf dem Flugplatz herrschen, bei denen der Motor häufig angelassen und abgestellt
werden muß, liegt eine weitere und ernstere Schwierigkeit bei Verwendung eines Dieselmotors
in der mit einem solchen Anlassen und Abstellen verbundenen Abnutzung der Maschine.
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Zur Entlastung von Pumpen und Verdichtern ist es beweits bekannt,
eine vom Druck in der Abgabeleitung gesteuerte Leerlaufschaltung vorzusehen. Diese
besteht in einer Überbrückungsleitung für die Pumpe und einer Ventilanordnung, die
gesteuert vom Druck in der Abgabeleitung die Druck- und die Saugseite der Pumpe
miteinander verbindet: Ein Nachteil der bekannten Ausführungen solcher Leerlaufschaltungen
beruht in dem plötzlichen vollständigen Öffnen und Schließen der Ventilanordnung
in Abhängigkeit von einem Maximal- bzw. einem Minimalwert des Druckes in der Abgabeleitung.
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Der Zweck der Erfindung besteht in der Schaffung einer Ventilanordnung,
die ein allmähliches Öffnen und Schließen der Überbrückungsleitung in strenger Abhängigkeit
von dem Druck in der Abgabeleitung ermöglicht.
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Nach der Erfindung umfaßt eine solche Pumpanlage zur Abgabe von Flüssigkeit
einen Ventilkörper mit einem Hauptventil und einem durch eine Kraft in Schließrichtung
belasteten Steuerkolben, auf den in Öffnungsrichtung der Druck in der Abgabeleitung
wirkt und der bei seiner Öffnung das allmähliche Öffnen des Hauptventils herbeiführt.
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Das allmähliche Öffnen des Hauptventils kann dadurch erzielt werden,
daß es mit einem Kolben verbunden wird, auf den im Sinne des Öffnens des Hauptventils
ein Druck wirkt, dessen Größe von der Stellung des Steuerkolbens abhängt.
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Vorteilhafterweise ist der Steuerkolben so ausgebildet, daß er bei
völlig geöffneter Stellung dem Druck in der Abgabeleitung eine vergrößerte Oberfläche
darbietet. Bei dieser Ausbildung bewegt sich der voll geöffnete Steuerkolben erst
dann in Schließrichtung, wenn der Druck in der Abgabeleitung auf einen Wert sinkt,
der unter demjenigen liegt, der das anfängliche Öffnen bedingt.
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Zweckmäßig-erweise ist die Abgabeleitung mit einem Venturirohr versehen,
in dessen Einschnürung der Druck abgenommen wird, welcher auf den das Überbrückungsventil
steuernden Steuerkolben wirkt.
Die Erfindung wird im-.folgenden
an Hand schematischer Zeichnungen an --einem Ausführungsbeispielnäher erläutert.
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Fig.1 ist das Bild einer schematischen Gesamtansicht eines Teiles-
der Anlage, nämlich desjenigen, der zur Pumpe und- -ihrem Überbrückungsventil gehört;
Fig. 2 ist ein die Einzelheiten zeigender Querschnitt durch das Überbrückungsventil.
-Die vollständige Anlage umfaßt eine durch einen nicht dargestellten Dieselmotor
betriebene Pumpe 1, die auf der Ansaugseite 2 mittels eines Rohres 3 mit einem Großvörratstank
und an der Druckseite 4 über eine Druckleitung 5 mit einer Verteileranlage verbunden
ist, die eine Anzahl von Rohren umfaßt, von denen jedes nach einer durch ein Abgabeventil
8 geregelten Zapfstelle führt. Zur Vereinfachung der Darstellung sind der Tank und
die Verteileranlage, welche beide üblicher Bauart sind, in der Zeichnung nicht dargestellt.
-In Fig. 1 ist die Pumpe 1 mit der Abgabeleitung 5 über ein der Flüssigkeitsströmung
in der Richtung nach den Zapfstellen hin einen sehr geringen Widerstand bietendes
Rückschlägventil 6 und ein Venturirohr 7 verbunden. Als Nebenschluß zu dem Venturirohr
7 ist eine Zweigleitung, die von einem federbelasteten Ventil-9 beherrscht wird,
vorgesehen. Der Zweck des Ventils 9 besteht darin, sicherzustellen, daß die Flüssigkeitsströmung
in der Druckleitung 5 nach den Zapfstellen hin immer von einer Flüssigkeitsströmung
durch das Venturirohr 7 begleitet ist. Eine Druckäbnähmeleitung 10 enger Bohrung
endet mit ihrem Ende 11 an der:Einschnürung des Venturirohrs 7 und ist. an. ihrem
.anderen Ende 12 mit einem zwischen der Saugseite 2 rund der Druckseite 4 der Pumpe
1-angeordneten-Überbrückungsventil 13 verbunden. Mit der Druckleitung 5 ist an einer
hinter dem federbelasteten Ventil 9 gelegenen Stelle ein Druckspeicherbehälter 14,
geeigneterweise eine Luftexpänsionskaminer, verbänden, welche dazu dient, den Einfiuß-
einer etwaigen Undichte, ,die in der Druckleitung:--oder in der Verteileranlage
bei der Stillegung vorkommen .kann, auf die Tätigkeit des Überbrückungsventils 13
aufzuheben.
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Das Überbrückungsventil 13 ist ausführlich in Fig.2 gezeigt. Es ist
mit zwei zylindrischen Bohrungen 15- und 16 versehen, deren größere, nämlich 15,
einen Hauptventilkörper 17 und deren kleinere, nämlich 16, einen Schaltventilkörper
18 enthält; die Bohrungen 15 und 16 werden im folgenden als Hauptventilkammer und
Schaltventilkammer bezeichnet. Die Hauptventilkammer -15, welche an- ihren Enden
durch die Platten 15a b7 ,W. 15b geschlossen ist, ist durch eine mit einer Öffnung
versehene Scheidewand 19 unterteilt, deren die Ventilöffnung umgebender Teil 20
einen Sitz für den Ventilkörper 17 bildet. Der Ventilkörper 17 ist an einem Schaft
21 befestigt, der durch die mit Öffnung versehene Scheidewand 19 hindurchragt und
in einem I@olben :22 endet, der in einem Teil kleineren Durchmessers der Kammer
15 gleiten kann. Die Kammer 15 steht durch die Öffnungen 23 bzw. 24 mit der Druck-
und Saugseite der Pumpe 1 in.Verbindung, wobei die Öffnung 23 auf der Kolbenseite
des Ventilkörpers 17 und die Öffnung 24 auf der dazu entgegengesetzten Seite gelegen
ist. Der Öffnungsweg des Hauptventilkörpers 171 ist durch einen hohlen Anschlag
25 mit einer Bohrung 26 begrenzt. Der Ventilkörper 17 wird bei seiner Bewegung nach
und von der Ventilöffnung durch in der Ventilöffnung gleitende Führungsflügel 27
geführt. Zwischen dem auf der Innenseite des Kolbens 22 und dem auf der Außenseite
des Ventilkörpers 17 befindlichen Teil der Kammer 15, d. h. dem mit der Saugseite
2 der Pumpe 1 in Verbindung stehenden Teil, ist eine Verbindung vorgesehen, - damit
sich der Druck in dem von dem Kolben 22 begrenzten Raum mit der Saugseite ausgleichen
kann. Die Verbindung umfaßt eine enge Bohrung 28, die sich axial durch den Kolben
22, die Kolbenstange 21 und den Ventilkörper 17 erstreckt. Der wirksame Querschnitt
der Bohrung 28 ist durch einen auswechselbaren, mit Öffnung versehenen Stopfen 29
in dem Hauptventilkörper 17 bestimmt und ist daher willkürlich zu verändern, um
die Geschwindigkeit zu regeln, mit der der Druck entweichen kann. Außerdem verbürgt
die Bohrung 26 in dem Anschlag 25 das Bestehenbleiben der Verbindung zwischen der
Bohrung 28 und der Saugseite, wenn der Ventilkörper 17 bei voller Öffnung am Anschlag
25 liegt.
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Die Schaltventilkammer 16 ist an einem Ende durch einen die Verbindung
mit dem Ende 12 der Druckentnahmeleitung 10 herstellenden Nippel 30 und an dem anderen
Ende durch eine Verschlußschraube 31 verschlossen, die einen nach innen ragenden
Teil 32 geringeren Durchmessers aufweist, der von einer Druckfeder 33 umgeben ist.
Das Ende 34 dieses Teiles 32. der Verschlußschraube 31. bildet einen Anschlag zurBegrenzu.ng
derBewegung des Schaltventilkörpers, 18 in der Kammer 16. Das der Druckfeder 33
gegenüberliegende Ende der Schaltventilkammer 16 erweitert sich, um zwei aneinander
angrenzende Räume 35 und 36 zu bilden, von denen der äußere Raum 36 durch den Anschlußnippel
30 verschlossen ist. Der N N ippel 30 trägt eine Überwurfmutter 37, um das Ende
-12 der Druckentnahmeleitung 10 festzuhalten. Die axiale Bohrung- in dem Nippel
30, die aus zwei Teilen 38 und -39 ungleichen Durchmessers besteht, von denen der..weitere
Teil 39 sich nach der Schaltventileammer 16 öffnet, stellt die Verbindung zwischen
der Kammer 16 und der Druckentnahmeleitung 10 her. Der lange Schaltventilkörper
18 kann in der Kammer 16 gleiten und erstreckt sich durch den größeren Teil ihrer
Länge. Der Schaltventilkörper 18 weist einen_-mittleren Schaftteil 40 von kleinerem
Durchmesser als die Bohrung der Kammer 16 auf, und dieser Schaft erweitert sich
an seinen Enden zu den Teilen 41 ünd-42,.welche mit der Innenwand der Kammer 16
in gleitender Berührung stehen.
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Der Endteil 41 -des Schaltventilkörpers 18 ist hohl und schließt einen
Teil der Druckfeder- 33 ein, während der andere Endteil -42 einen kurzen Ansatz
43 kleineren Durchmessers-trägt, der bei den geschlossenen bzw. teilweise geöffneten
Lagen des Ventilkörpers .18 --gleitend. in den weiteren Teil 39 der axialen Bohrung
des Nippels 30 eingreift. Der Schaftteil 40 des Schaltventilkörpers 18 weist eine
nach außen verlaufende konische Erweiterung 44 auf, die bis auf den vollen Durchmesser
des hohlen Endteiles 41 führt und einem später erklärten Zweck dient.
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Zwischen der Hauptventilkammer 15 und der Schaltventilkammer 16 sind
Kanäle 45, 46 und 47 vorgesehen; von denen der Kanal 45; welcher die.Verbindung
zwischen dem durch den Endteil 41 des Schaltventilkörpers 18. und der Verschlußschraube
31 begrenzten Teil der Kammer 16 und dem mit der Saugseite der Pumpe in Verbindung
stehenden Teil der Kammer 15, und Kanal 47, welcher die Verbindung zwischen der
Schaltventilkammer 16 und dem Raum auf der Innenseite. des. Kolbens 22 herstellt,
bei allen Lagen des Schaltventilörpers 18 offen bleiben
Kanal 46,
der an einem Ende mit der Pumpendruckseite der Hauptventilkammer 15 und am anderen
Ende mit der Kammer 16 in Verbindung steht, ist normalerweise durch den Ventilkörper
18 verschlossen und wird durch die gegen die Feder 33 erfolgende Bewegung des Ventilkörpers
18 fortschreitend geöffnet.
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Die Erweiterung 35 der Kammer 16 steht mit demjenigen Teil der Kammer
16 in Verbindung, der durch den Endteil 41 des Schaltventilkörpers 18 und der Verschlußschraube
31 begrenzt ist, und zwar über eine Umfangsnut 48 und radiale Bohrungen 49 in dem
Endteil 42 des Schaltventilkörpers 18 und eine axiale Bohrung 50 in dessen Schaft
40.
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Die Anlage arbeitet in folgender Weise: Wenn Flüssigkeit von der Pumpe
1 nach den Zapfstellen fließt, befindet sich der Schaltventilkörper 18 in der in
der Fig. 2 gezeigten geschlossenen Lage, da die Wirkung einer nennenswerten Flüssigkeitsströmung
durch das Venturirohr 7 darin besteht, eine solche Verringerung des Flüssigkeitsdruckes
in der Druckentnahmeleitung 10 zu verursachen, daß die durch die Feder 33 ausgeübte
Kraft den durch die Flüssigkeit auf die Fläche A des Schaltventilkörpers 18 ausgeübten
Druck überwindet. Bei dem in dieser Lage befindlichen Schaltventilkörper ist die
Öffnung 46 verschlossen, und damit besteht keine Verbindung zwischen dem Hauptteil
der Kammer 15 und der, Innenseite des Kolbens 22. Infolgedessen wirkt auf die Flächen
B und C des Ventilkörpers 17 bzw. des Kolbens 22 der volle Pumpendruck, und da die
Fläche des Kolbens 22 größer ist als die Fläche B des Ventilkörpers 17, besteht
eine Differenz der Druckkräfte, welche den Ventilkörper 17 in Schließstellung auf
seinem Sitz hält.
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Wenn die Geschwindigkeit der Flüssigkeitsströmung nach den Zapfstellen
infolge des Schließens von einem oder mehreren Absperrventilen abnimmt, nimmt auch
die Geschwindigkeit der Flüssigkeitsströmung in dem Venturirohr 7 ab und der Flüssigkeitsdruck
in der Druckentnahmeleitung 10 infolgedessen zu, verbunden mit einer entsprechenden
Zunahme des auf die Fläche A des Schaltventilkörpers 18 ausgeübten Druckes. Infolgedessen
überwindet der Schaltventilkörper 18 den durch die Feder 33 ausgeübten Druck und
verschiebt sich, um den Kanal 46 nach und nach freizugeben, wobei der konische Teil
44 des Ventilkörpers 18 ein allmähliches Freigeben des Kanals 46 ermöglicht, dem
ein allmählicher Aufbau des Druckes auf die FlächeD des Kolbens 22 entspricht. Die
Wirkung dieser Druckzunahme auf die Fläche D besteht schließlich in der Aufhebung
der Differenz der Druckkräfte, die den Ventilkörper 17 geschlossen hält, worauf
das Hauptventil 17 sich in einem dem Druck in der Druckleitung proportionalen Maße
öffnet, um für die von der Pumpe 1 geförderte Flüssigkeit einen anderen Abfluß zu
schaffen. Auf diese Art arbeitet der Ventilkörper 17 in ähnlicher Weise wie die
bekannten Pumpenentlastungsventile.
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Sobald die Geschwindigkeit der Flüssigkeitsströmung durch das Venturirohr
7 infolge einer verstärkten Entnahme an den Zapfstellen wieder anwächst, nimmt der
Flüssigkeitsdruck in der Druck en tnahmeleitung 10 entsprechend ab, und die sich
daraus ergebende Verringerung der auf die Fläche A des Schaltventilkörpers 18 wirkenden
Kraft gestattet diesem, sich unter der Wirkung der Feder 33 in seine Ruhelage zurückzubewegen.
Die Verbindung zwischen der Druckseite 4 der Pumpe 1 und der Innenseite dies Kolbens
22 ist dadurch abgeschnitten, und der auf die Fläche D des Kolbens 22 ausgeübte
Druck vermindert: sich durch Ausgleich mit der Saugseite durch die Bohrung 28 in
der Kolbenstange 21; daher schließt, sich das Ventil 17 von neuem, sobald die Differenz
der Druckkräfte an den einander zugekehrten Seiten des Ventilkörpers 17 und des
Kolbens 22, die von dem Größenunterschied der Oberflächen herrührt, sich. wieder
auswirken kann.
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Wenn sämtliche Abgabeventile der Tankanlage außer Betrieb sind, hört
die Flüssigkeitsströmung durch das Venturirohr 7 auf, und der-Druck in der Druckentnahmeleitung
10 nimmt in einem solchen Maße zu, daß der Schaltventilkörper 18 sich hinreichend
verschiebt, um zu bewirken, daß der Ansatz 43 die Bohrung 39 des Nippels 30 verläßt.
Sobald, dies geschieht, wirkt derDruckinderDruckentnahmeleitung 10 auf eine größere
Fläche, die die Endfläche des Endteiles 43 und diejenige des Endteiles 42 des Körpers
18 (das sind die Oberflächen A und B) umfaßt, mit dem Ergebnis, daß
der Körper 18 seine Bewegung gegen die Feder 33 fortsetzt und die volle Öffnung
des Kanals 46 freigibt, wodurch der Höchstdruck gegen die Fläche D des Kolbens 22
ausgeübt wird. Nunmehr öffnet sich das Ventil 17 vollständig, und das Rückschlagventil
6 schließt sich. Infolgedessen stellt das Ventil 13 eine Nebenleitung geringen Widerstandes
her, durch welche die Flüssigkeit durch die Pumpe ;l bei niedrigem Druck und mit
geringem Leistungsaufwand des Pumpenantriebmotors in Umlauf gehalten werden kann.
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Wenn die Flüssigkeitsströmung nach einer Zapfstelle wieder beginnt,
nimmt der Druck in der Druckentnahmeleitung 10 ab, und der Schaltventilkörper 18
bewegt sich unter der Wirkung der Feder 33 nach rechts. Da indessen in der am weitesten
geöffneten Stellung des Schaltventils 18 der Flüssigkeitsdruck in der Druckentnahmeleitung
10 auf die Gesamtendfläche der Teile 42 und. 43 des Körpers 18 wirkt, wird sich
der Ventilkörper 18 nur dann in die Schließstellung bewegen, wenn der Druck in der
Druckentnahmeleitung auf einen Wert, z. B. 15 %, unter den Wert sinkt, der das anfängliche
Öffnen des Schaltventils 18 bewirkt. Das hat die Wirkung, daß bis zu einem gewissen
Betrag jeder von einer Undichte in der Abgabeleitung 5 oder in der Tankanlage herrührende
Druckabfall kompensiert wird. Während das Ventil 18 geschlossen ist, fließt die
Flüssigkeit, die sich in dem erweiterten Teil 35 der Kammer 16 durch den Wiedereintritt
des Ansatzes 43 des Ventilkörpers 18 in die Bohrung 39 gefangen hat, über die Bohrung
50 in dem Ventilkörper 18 und dem Kanal 45 nach der Saugseite der Pumpe, und der
Kanal 46 wird durch den Ventilkörper 18 fortschreitend geschlossen und reduziert
dadurch entsprechend den auf die Fläche D des Kolbens 22 wirkenden Druck, wodurch
sich der Ventilkörper 17 teilweise oder vollständig schließt.
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Der Druckspeicherbehälter 14, der nach Belieben vorgesehen werden
kann, hat gleichfalls die Wirkung, den zum Offenhalten des Schaltventils 18 erforderlichen
Druck in der Abgabeleitung aufrechtzuerhalten trotz irgendwelcher Undichtigkeiten,
die in der Abgabeleitung 5 oder in der Tankanlage selbst während der Zeit, in der
die Zapfventile geschlossen sind, vorkommen können. Der Druckspeicherbehälter 14
wirkt außerdem als Ausgleichsbehälter für Druckstöße und kann so den Windkessel
ersetzen, der sonst benötigt würde.
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Aus der vorstehenden Beschreibung geht hervor, daß die Erfindung eine
Tankanlage zur Entnahme von Flüssizkeiten umfaßt, welche automatisch auf Druckänderungen
in
der Abgabeleitung ansprechende Mittel enthält, um den gewöhnlichen Nebenschluß bei
teilweise erfolgendemAußerbetriebsetzen derTankanlage und darüber hinaus einen Nebenschluß
niedrigen Widerstands zur Pumpe bei vollständigem Stillsetzen der Anlage herzustellen,
ohne daß die Bedienungsperson an den Zapfstellen irgendeine Regelung der Pumpenleistung
vornehmen müßte.