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Entlastetes Ventil Die Erfindung betrifft ein entlastetes Ventil für
die ein Rohrleitungssystem durchströmende Flüssigkeit, insbesondere für die Kraftstoffversorgung
von Flugzeugen und hat im besonderen derartige Ventile zum Gegenstand, bei denen
das Verschlußstück in einem in der Durchflußleitung angeordneten stromlinienförmigen,
mit der Zu- und Abflußseite über öffnun-Cren verbundenen Gehäuse gleitend geführt
ist, wobei die als Schaltventil dienende Austrittsöffnung im Verschlußstück vorgesehen
und durch das als Ventilkopf ausgebildete Ende der das Verschlußstück betätigenden
Spindel geöffnet oder geschlossen werden kann und wobei die Ventilspindel durch
von Hand zu betätigende Vorrichtungen verschiebbar ist, so daß zum Öffnen des Ventils
zuerst das Schaltventil geöffnet und bei weiterer Bewegung der Spindel das Verschlußstück
von seinem Sitz abgehoben wird.
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Bei einem bekannten Ventil dieser Art wurde zur Betätigung des entlasteten
Ventils die Hohlspindel als Zahnstange ausgebildet und mit Hilfe eines von außen
zu betätigenden Ritzels in axialer Richtung hin und her verschoben, und zwar derart,
daß zuerst das Schaltventil und darauf das Verschlußstück geöffnet bzw. geschlossen
wird.
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Diese Ausführung hatte aber den Nachteil, daß das Ventil infolge,
des Fehlens einer Ventilschließfeder mit Dämpfungsvorrichtung für Kraftstoffzapfanlagen
nicht geeignet war, weil das Schließen des Ventils mittels eines Zahnstangengetriebes
viel zu viel Zeit beanspruchte, um die Flüssigkeit beim Erreichen der Füllmarke
unverzüglich abzustoppen.
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Die Erfindung bezweckt, ein entlastetes Ventil so auszugestalten und
zu verbessern, daß das Verschlußstück desselben sich nicht nur leicht von Hand öffnen
läßt, sondern unter der Wirkung eines beim öffnen sich aufladenden Kraftspeichers
nach der Freigabe des Betätigungshebels selbsttätig und schnell wieder in seine
Verschlußstellung zurückgeführt wird, ohne daß dabei ein übermäßiger Flüssigkeitsrückstoß
in dem Leitungssystem, in dem es eingebaut ist, verursacht wird.
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Es sind bereits entlastete Ventile bekannt, deren Verschlußstücke
im öffnenden Sinne durch einen auf die Ventilspindel einwirkenden Hebel betätigt
werden, während im schließenden Sinne eine Feder auf die Spindel einwirkt, deren
Wirkung beim Schließen des Ventils aber dadurch gedämpft wird, daß das im Gehäuse
befindliche Medium gedrosselt und dadurch der Schließvorgang stark verlangsamt wird.
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Bei diesen Ventilen handelt es sich um die bekannten Spülventile,
die von Hand geöffnet werden, wobei eine Feder gespannt wird, die das Ventil selbsttätig
mit starker Dämpfung wieder in die Schließstellung zurückführt, sobald man den Hebel
losläßt.
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Diese bekannten Ventile haben aber den Nachteil, daß sie für die Verwendung
in Tankanlagen nicht geeignet sind, da bei diesen nicht nur das öffnen, sondern
auch das Schließen in kürzester Zeit, d. h. also genau in dem Augenblick,
in dem der zu füllende Tank die gewünschte, im voraus genau festgesetzte Kraftstoffmenge
erhalten hat, vorgenommen werden muß, was mit den bekannten Spülventilen wegen der
Schließverzögerung jedoch nicht möglich ist.
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Dieser Nachteil wird mit der Erfindung dadurch beseitigt, daß bei
Anordnung einer auf das Verschlußstück in bekannter Weise im schließenden Sinne
einwirkenden Feder und einer Betätigungsvorrichtung, die lediglich zum Bewegen des
Verschlußstückes in die Offenstellung an der Spindel angreift, zur Verineidung von
Schlägen an der Spindel das Schaltventil mit einer Dämpfungseinrichtung versehen
ist, die mit dem im Gehäuse befindlichen Medium zusammenwirkt und sich indirekt
auf das Schließen des Verschlußstückes auswirkt.
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Diese Ausführung gemäß der Erfindung hat den Vorteil, daß nicht nur
das öffnen, sondern auch das Schließen des Ventils nach dem Loslassen des Hebels
sich schlagartig vollzieht, ohne daß hierbei Schläge an der Spindel auftreten.
Ein
weiterer Vorteil der Erfindung ist auch darin zu sehen, daß beim öffnen des Schaltventils
der auf das Verschlußstück einwirkende Flüssigkeitsdruck unverzüglich aufgehoben
und dadurch das öffnen des Verschlußstückes wesentlich erleichtert wird.
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Schließlich besteht auch noch der Vorteil, daß infolge der im Verhältnis
zum Verschlußstück sehr kleinen Ausmaße des Schaltventils die störenden bzw. schädlichen
Rückstöße nicht auftreten können.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise dargestellt, und
zwar zeigt Fig. 1 die perspektivische Darstellung einer Tankvorrichtung für
Luftfahrzeuge mit einer Ventilvorrichtung gemäß der Erfindung, Fig. 2 einen mittleren,
senkrechten Schnitt durch einen Schacht, in welchem ein gemäß der Erfindung ausgestaltetes
Ventil angeordnet ist, Fig. 3 einen senkrechten Längsschnitt durch das Ventil
nach Fig. 2, bei welchem sich das Ventil im geschlossenen Zustand befindet, Fig.
4 den Gegenstand der Fig. 3, jedoch in geöffneter Ventilstellung, Fig.
5 den Gegenstand der Fig. 3 in einem senkrechten Querschnitt nach
Linie 5-5,
Fig. 6 den Gegenstand der Fig. 3 in einem Teilschnitt
nach Linie 6-6,
Fig. 7 einen Teilschnitt in vergrößertem Maßstabe,
bei welchem die Deckplatte zum Teil weggebrochen ist, um die Ventilbetätigungseinrichtung
zu zeigen, und Fig. 8 einen ähnlichen Schnitt wie Fig. 7, jedoch die
Einzelteile in einer geänderten Stellung zeigend.
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Bei der in Fig. 1 dargestellten Tankeinrichtung für Luftfahrzeuge
ist mit 10 eine Flüssigkeitsdruckleitung bezeichnet, die, unterirdisch verlagert
und mit Ab-
zweigungen versehen ist, von welchen eine mit 11 bezeichnet
ist und in einen Schacht 12 einmündet. Der Brennstoffdurchfluß durch die Abzweigung
11 wird durch ein Ventil 13 gesteuert.
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Wenn ein Luftfahrzeug mit Brennstoff versehen werden soll, wird der
betreffende Schacht 12 geöffnet, indem man die Abdeckplatte 14 aushebt und die Leitung
15 an das Ventil 13 anschließt. Die Leitung 15
fördert den Brennstoff
zu den Maßvorrichtungen eines Fahrzeuges 16 (in der Zeichnung nicht dargestellt),
von welchem er durch eine weitere Leitung 17 in das Innere des Luftfahrzeuges
18 gedrückt wird.
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Wie in Fig. 2 gezeigt, ist das Ventil 13 am oberen und unteren
Ende je mit einem Flansch 19 und 21 versehen. Der untere Flansch 21
ist durch Bolzen 22 an den Flansch 23 am Ende der Abzweigung 11 am
Boden des Schachtes 12 angeschlossen, während der obere Flansch 19 in ähnlicher
Weise an dem Flansch 24 der Schlauchkupplung 25 befestigt wird. Das
öff-
nen und Schließen des Ventils 13 erfolgt mit Hilfe j
eines
Zugseiles 26, das an dem VersteRhebel 27 befestigt ist. Das Zugseil
26 ist nach außen aus dem Schacht herausgeführt und mit einem Handgriff
28
(Fig. 1) an seinem freien Ende versehen.
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Bei dem in Fig. 3 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispiel
besteht das Ventil gemäß der Erfindung aus einem rohrförmigen Gehäuse
29, an dessen Enden die Flansche 19 und 21 angeordnet sind. Die Bohrung
des Ventilgehäuses hat den größten Durchmesser etwa in der Mitte seiner Länge und
verjüngt sich von der Mitte zu den beiden Enden hin. Ein ringförmiger Einsatz
31, dessen Durchgang sich nach unten allmählich erweitert, ist in das obere
Ende des Ventilgehäuses eingesetzt und zu diesem Zwecke mit Außengewinde
33 versehen, um ihn in die mit einem entsprechenden Gewinde versehene Bohrung
des Ventilgehäuses 29 einschrauben zu können. In Innern des Ventilgehäuses
29 an der Stelle seines größten Durchmessers ist ein becherförmiger Hohlkörper
34 angeordnet, der mit dem Ventilgehäuse durch radiale Stege 35 verbunden
ist.
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Das obere Ende des Körpers 34 bildet eine Führung für das Ventilverschlußstück
36, dessen unterer zylindrischer Teil 37 gleitbar in der genannten
Führung angeordnet ist. Nach oben bildet das Verschlußstück eine sich verjüngende
Kappe oder Haube 38.
Ein elastischer Dichtungsring 39 ist zwischen
dem zylindrischen Teil des Ventilabschließorgans 36 und einem weiteren haubenartigen
Körper 41 eingeklemmt und steht im Eingriff mit der Ventilsitzfläche 32,
um eine flüssigkeitsdichte Verbindung zu gewährleisten, wenn das Ventil geschlossen
ist. Die Bohrung des ringförmigen Einsatzstückes 31 verjüngt sich nach oben
über der Sitzfläche 32, um ein sanftes Durchströmen der Flüssigkeit zu bewirken.
Das Ventilverschlußstück 36 ist an seinem haubenartigen Teil 41 mit radialen
Flügeln 42 versehen, welche zur Führung in Längsschlitze 43 des Einsatzstückes
31 eingreifen. Der haubenartige Körper 41 ist an dem Verschlußstück
36 mit Hilfe eines Käfigs 44 befestigt, dessen äußeres Schraubengewinde in
ein entsprechendes Schraubengewinde der Aussparung 45 in der Haube 38 des
Verschlußstückes 36 eingreift. Der Käfig 44 ist mit einem Flansch
46 versehen, welcher an dem haubenartigen Teil anliegt. Eine Spindel 47, gleichachsig
mit der Mittelachse des Verschlußstückes 36 und in diesem gleithar, ist
5 mit einem Kopf 48 versehen, der eine kegelstumpfförmige Oberfläche 49 aufweist,
die mit der Kante der Bohrung 51 des Käfigs 44 zusammenwirkt, um ein Schaltventil
zu bilden. Die Flüssigkeit kann in die Aussparung 45 durch eine Bohrung
52 von der Untero seite des Ventilverschlußstückes eintreten, wobei dieses
Schaltventil 49, 51 den Flüssigkeitsdurchgang durch das Ventilverschlußstück
36 steuert.
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Eine Schraubenfeder 53, welche an dem zylindrischen Körper
54 in der Kammer 55 abgestützt ist 5 und bis in das Innere des becherförmigen
Hohlkörpers 34 reicht, steht an ihrem oberen Ende mit einer Scheibe 56 im
Eingriff, die ihrerseits wiederum sich gegen eine Schulter 57 an der Schulter
47 abstützt. Dadurch wird der Kopfteil 48 der Spindel 47 nach oben gedrückt, um
das Schaltventil zu schließen. Durch das, Zusammenwirken des Kopfteiles 48 mit dem
Käfig 44 wird auch das Verschlußstück 36 auf seinen Sitz gepreßt.
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Das untere Ende der Spindel 47 ist durch einen Nippel 58 in
dem Zylinder 59 hindurchgeführt und in das untere Ende des Hohlkörpers 34
eingesehraubt. In dem Zylinder 59 ist ein Kolben 61 eingebaut. Dieser
Kolben ist mit einer Randausnehmung versehen, die zur Aufnahme eines Dichtungsringes
62
dient und eine flüssigkeitsdichte Verbindung mit der Zylinderinnenwand
herstellt. Der Kolben 61 kann sich frei zwischen der Schulter 63 an
der Spindel und der Mutter 64 bewegen, letztere bildet eine Schraubenverbindung
an dem unteren Ende der Spindel 47.
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Der Kolben ist an seiner inneren Führungsfläche mit Längsnuten
65 versehen, die die radialen Ausnehmungen 66 am oberen Ende durchschneiden.
Ist der Kolben mit der Schulter 63 im Eingriff, so kann
die
Flüssigkeit durch die Nuten 65 und 66 hindurchfließen; wenn aber der
Kolben mit der Mutter 64 im Eingriff steht, werden die unteren Enden der Nuten
65 durch die Mutter abgedichtet und der Durchtritt der Flüssigkeit von der
einen Seite des Kolbens zur anderen verhindert.
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Eine Längsbohrung 67 im unteren Ende der Spindel 47, welche
mit den Querbohrungen 68 und 70 in Verbindung siteht, verbindet das
untere Ende des Zylinders 59 mit der Kammer 55, wobei die Querbohrung
68 so angeordnet ist, daß, wenn die Spindel 47 sich nach unten bewegt, um
das Ventil zu öffnen, sie durch den Nippel 58 hindurchgleitet, und die Bohrung
67 bildet dann mit den Bohrungen 68 und 70
einen Durchtritt
für die Flüssigkeit, wobei das obere Ende des Zylinders 59 mit der Kammer
55 verbunden wird.
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Bei der Abwärtsbewegung der Spindel 47 kann die Flüssigkeit frei zum
Kolben 61 vom unteren bis zum oberen Ende des Zylinders 59 fließen,
während bei der Aufwärtsbewegung der Spindel der Flüssigkeitsstrom durch die Ausnehmungen
66 und die Längsnuten 65 am Kolben 61 verhindert wird. Bei
Beginn der Aufwärtsbewegung kann die Flüssigkeit vom oberen Ende des Zylinders
59 in die Kammer 55
durch die Querbohrungen 68 und
70 und die Längsbohrung 67 entweichen, wenn aber die Bohrung
68
durch den Nippel 58 abgedichtet wird, wird ein solches Durchströmen
verhindert, und die Flüssigkeit bildet am unteren Ende des Zylinders 59 einen
Flüssigkeitsverschluß.
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Eine öffnung 69, welche durch eine zugespitzte, an der Außenseite
des Ventilgehäuses einstellbare Nadel 71 gesteuert wird, bildet eine Drosselvorrichtung,
die ein kontrolliertes Entweichen der Flüssigkeit vom oberen Ende des Zylinders
59 in die Kammer 55 gestattet und dadurch das Maß der Aufwürtsbewegung
der Spindel 47 während dieses Teiles der Aufwärtsbewegung, wenn die Bohrung
68 abgedichtet ist, bestimmt.
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An der Spindel 47 ist ein Bund 72 angebracht, der an seiner
Oberfläche von einem auf der Welle 74 gelagerten Hebelarm, 73 berührt wird.
Diese Welle 74 ist im Ventilgehäuse 29 drehbar gelagert, verläuft rechtwinklig
zur Achse der Spindel 47 und ist nach außen durch eine Platte 75 hindurchgeführt,
die einen Teil des Gehäuses 29 und zusammen mit einer Abdeckplatte
76 eine Kammer für die Unterbringung der Betätigungseinrichtung des Ventils
bildet (Fig. 7 und 8).
An der Welle, 74 ist in dieser Kammer eine Scheibe
77
befestigt, welche aus zwei seginentartigen Teilen 78
und
79 besteht. Die Drehung der Welle wird beim Anstoßen des Viertelkreissegmentes
78 an die Anschläge 81 und 82 begrenzt. Der segmentartige Teil
79 ist mit einer Ausnehmung 83 versehen, in welche die schwenkbare
Sperrklinke 84 einfallen kann, wobei sie durch eine, Feder 85 festgehalten
wird. Die Klinke 84 dient dazu, das Ventil in der Offenstellung zu halten.
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Lose auf die Welle 74 ist eine Muffe 86 aufgeschoben, welche
einen Kniehebel 87 ira Innern des Gehäuses trägt, während sich der Betätigungshebel
27
an der Außenseite des Gehäuses befindet. Der eine Arm des Kniehebels
87 trägt eine Schaltklinke 88, die mit der Nase 89 an dem segmentartigen
Teil 78 der Scheibe 77 zusammenarbeitet. Die Klinke 88 steht
unter der Wirkung einer Feder 91, die bei 92 an der Platte
75 befestigt ist. Der Hebel 27 und der Kniehebel 87 stehen
unter dem Einfluß einer Feder 93
(Fig. 2), welche bestrebt ist, diese an der
Außenseite des Gehäuses im Sinne der Uhrzeigerbewegung, wie in den Zeichnungen dargestellt,
zu bewegen, wobei diese Bewegung des Kniehebels durch den Anschlag 94 auf dem Kreisseginent
78 der Scheibe 77 begrenzt wird.
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Wenn die Scheibe 77 den Anschlag 81 berührt und der
Knichebel 87 im Eingriff steht mit dem Anschlag 94, wie in Fig.
7 gezeigt, dann drückt die Feder 91
die Sperrklinke 88 gegen
die gebogene Kante des segmentartigen Teiles 78 der Scheibe 77, so
daß, wenn der Hebel 27 im entgegengesetzten Sinne des Uhrzeigers gedreht
wird, die Klinke 88 mit der Nase 89 des Segmentes 78 in Eingriff
kommt. Nunmehr kann die Scheibe 77 mit dem Hebel 27 so bewegt werden,
daß das Ventil geöffnet wird. Wenn der Kniehebel sich um einen bestimmten Winkel
gedreht hat, bewegt sich die Feder 91 über seinen Totpunkt hinweg. Bei Weiterbewegung
der Feder wird die Sperrklinke 88 von der Kante des segmentartigen Teiles
78 der Scheibe 77 wieder abgehoben. Da der Anschlag 89 leicht
hinterschnitten ist, hält das Gewicht die Sperrklinke noch weiter im Eingriff.
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Wenn aber die Scheibe 77 sich so weit bewegt hat, daß die Sperrklinke
84 mit dem segmentartigen Teil 79 in Eingriff kommt, dann stößt der segmentartige
Teil 78 an den Anschlag 82, wodurch eine weitere Bewegung verhindert
wird. Wenn der Zug des Zugseiles 26 nachläßt, schwingt die Sperrklinke
88 von dem Anschlag 89 ab, und der Kniehebel 87 stößt gegen
den Anschlag 94 unter dem Einfluß der Federn 91 und 93, wobei er die
Scheibe 77 verläßt, die in die Ventiloffenstellung eingeklinkt ist. Diese
Stellung der Teile ist in Fig. 8 gezeigt. Falls gewünscht wird, das Ventil
zu schließen, wird ein Zug auf das Zugseil 26
ausgeübt, um den Hebel
27 und den Kniehebel 87 in einer dem Uhrzeiger entgegengesetzten Richtung
zu
drehen, und sobald die Sperrklinke 88 von dem Anschlag
89 freikommt, bewegt sich der Kniehebel in Richtung der Stellung, in welcher
er vorher arretiert wurde. Dabei kommt er mit einem Vorsprung 95 an der Klinke
84 in Eingriff, wobei die Sperrklinke 84 die Aussparung 83 verläßt, so daß
die Scheibe 77 sich frei in Richtung des Uhrzeigers drehen und die Feder
53 das Ventil schließen kann.
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Die, Bewegung des Hebels 27 in entgegengesetzter Richtung zur
Uhrzeigerbewegung wird durch einen Anschlag 96 begrenzt.
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Wenn man den Zug auf das Seil 26 nachläßt, kehrt der Kniehebel
in die in Fig. 7 gezeigte Stellung zurück und ist dann in der Bereitschaftsstellung,
um das Ventil wieder zu öffnen.
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Die Stellung der Teile in Fig. 3 entspricht der Stellung der
in Fig. 7 gezeigten Teile, wobei das Verschlußstück 36 sich auf seinem
Sitz befindet und der Kopf 48 sich auf die Bohrung 51 gesetzt hat, so daß
das Ventil vollständig geschlossen ist.
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Die Verbindung zwischen dem Verschlußstück 36
und der oberen
Kante des Hohlkörpers 34 ist nicht flüssigkeitsdicht, so daß der in dem Gehäuse
29 herrschende Druck auf die Kammer 55 übertragen wird und dabei die
Wirkung der Feder 53 unterstützt, um das Ventil in der Schließstellung zu
halten. Wenn der Hebel 27 in entgegengesetzter Richtung der Uhrzeigerbewegung,
wie oben beschrieben, gedreht wird, bewegt sich der Arm 73 zusammen mit der
Scheibe 77, bis sie abwärts auf den Bund 72 stoßen und dadurch
die
Spindel 47 nach unten bewegen. Der Kopf 48 wird dadurch von seinem Sitz in der Bohrung
51
abgehoben, und der Flüssigkeitsüberdruck in der Kammer 55 verschwindet.
Wenn der Kopf 48 mit dem Boden der Aussparung 45 in Berührung kommt, wird das Verschlußstück
mitsamt der Stange nach unten gedrückt, wodurch das Ventil in die Offenstellung
gelangt (vgl. Fig. 4). Während dieser Bewegung strömt die Flüssigkeit frei von der
Unterseite zur Oberseite des Kolbens 61 in dem Zylinder 59. Wird die
Sperrklinke 84 ausgelöst, wie oben beschrieben, zwingt die Feder 53 die Spindel
47 nach oben, und das Verschlußstück 36 folgt der Bewegung der Spindel auf
Grund der Tatsache, daß das Schaltventil den resultierenden, auf das Verschlußstück
einwirkenden Druck steuert. Während des letzten Teiles dieser Schließbewegung wird
der Flüssigkeitsdurchtritt vom oberen Ende des Zylinders 59 in die Kammer
55 im wesentlichen verhindert, und die Geschwindigkeit der Bewegung der Spindel
wird begrenzt durch das Maß, mit welcher die Flüssigkeit aus dem oberen Ende des
Zylinders 59 durch die öffnung 69 gedrosselt entweichen kann. Bei
einer geeigneten Einstellung der Nadel 71 kann die Schnelligkeit der Schließbewegung
beliebig eingestellt werden.
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Die Tatsache, daß beides, nämlich das öffnen und das Schließen des
Ventils, durch die Betätigung des Zugseiles 26 bewirkt wird, gestaltet die
Handhabung des Ventils sehr einfach und gewährleistet, daß das Schließen ohne Verzug
besonders beim Eintritt eines Notfalles bewirkt werden kann, wie beispielsweise
beim Platzen eines Schlauches; darüber hinaus kann aber auch der Bedienungsmann,
wenn er den Handgriff 28 in der Hand behält, in jedem Augenblick die Einrichtung
abstellen, außerdem kann er die Anzeigevorrichtung oder andere Instrumente an dem
Fahrstand 16 im Auge behalten, ohne von der Beobachtung des Ventils abgelenkt
zu werden.