DE2161540A1

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Info

Publication number: DE2161540A1
Application number: DE19712161540
Authority: DE
Original assignee: Bendix Corp
Current assignee: Bendix Corp
Priority date: 1970-12-21
Filing date: 1971-12-11
Publication date: 1972-07-13
Also published as: GB1320827A; IT944144B; CA938224A; US3742967A; FR2118968A1; FR2118968B1

Description

216154Q

Γ · f I A. i> r ο s e

Dipi.-lng.

3023 Müncnsrr - Puifach ·

• ._lersfr.2,T.Mihn.7930570,7931782

v.I./si 46^5-A München-Pullach, den 1O.Dez.1971

THE BEFDIX CORPORATION, Executive Office.., Bendix Center, Southfield, Michigan, 48 o75, Michigan, USA

Vorrichtung zum Abtasten und Steuern des Standes einer Flüssigkeit

Die Erfindung betrifft allgemein Strömungsmittelvorrichtungen und besonders die Anwendung von Strömungsmittelverstärkern zum Abtasten und Steuern des Standes einer Flüssigkeit.

Es ist bereits gorgeschlagen worden, Strömungsmittelverstärker mit einem -^eistungsstrahl als Vorrichtting zum Abtasten und zum Steuern des Standes einer Flüssigkeit zu verwenden. Bei all diesen bekannten Vorrichtungen gelangt ein Abtastrohr zur Anwendung, welches durch das Ansteigen einer Flüssigkeit in einem Tank auf einen bestimmten -Pegel oder Flüssigkeitsstand gedrosselt wird. Da das Abtastrohr an eine Steueröffnung der Vorrichtung angeschlossen ist, kann die Drosselung desselben bei diesen Vorrichtungen als Drucksignal verwendet werden, um den Strö.:iungsmit.te!verstärker von dem einen Auslaßkanal· auf den analeren Auslaßkanal zu schalten, wobei man das Anschmiegen des IJeistungsstrahTes an eine Wa.nd ausnützt und dadurch den Flüssigkeitsstand abtasten und steuern kann. Da jedoch das Drucksignal in einer Hinsicht negativ ist, d.h. die Drosselung der leitung verhindert das Eintreten von Luft in den Steuerkanal bzw. durch die Steueröffnung, wodurch der Druck an dieser Stelle reduziert wird und der -^eistuntsstrahl sich an die Seitenwand mit der genannten Uffnung anschmiegt » ist bei diesen Ausführungen ein spezieller Verstärkeraufbau erforderlich,

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Dies liegt nun darin begründet, daß der Ans chin iegvorgang des Leistungsstrahles an die 'fand, der durch die Drosselung der Abtast leistung hervorgerufen wird, das Druckdifferential über-. winden muß und zwar unabhängig" von der Größe desselben entsprechend einer stabilen Strömung in den gegenüberliegenden Auslaßkanal, d.h. ein geringerer Wandanschmiegeffekt hat ein positives Drucksignal zur Folge oder eine asymethrische Strömung des Leistungsstrahles oder auch andere Phänomene zur Folge. Daher müssen die Strömungsmittelverstärker speziell ausgelegt werden, was jedoch kritische Abmessungen, Betriebszustände und so weiter bedeutet, was letzten Endes zu einer nicht zuverlässigen Betriebsweise führen kann.

Ein ?iel der vorliegenden Erfindung richtet sich auf die Schaffung einer Strömungsmittelverstärkeranordnung zum Abtasten der Drosselung einer Steuerkanalleitung, die durtfih. die Flüssigkeit eines zu steuernden Flüssigkeitsvolumens hervorgerufen wird und sie richtet sich auch darauf ein eindeutiges scharfes und zuverlässiges Ausgangesignal in Abhängigkeit von dieser Drosselung vorzusehen, ohne das dabei ein speziell gestalteter Verstärker oder die Verwendung von anderen speziellen Vorrichtungen erforderlich ist.

Die vorliegende Erfindung erreich¹', dieses Ziel durch eine Kombination zwischen eineitL ersten Strömungsmittelverstärker mit belüfteten Steueröffnungen, und einem zweiten monostabilen Strö— mungsmittelverstärker, wobei die Ausgangskanäle des ersten Strömungsmittelverstärkers mit den Steuerkanälen des zweiten Strömungsmittelverstärkers verbunden sind. Wenn nun eine der belüfteten Steuerkanäle gedrosselt wird, so schaltet der erste Strömungsmittelverstärker auf den monostabilen Betrieb und zwar bus einem Betriebszustand heraus, bei dem der l<e i stunts strahl zwischen zwei Auslaßka.nälen aufgeteilt wird. Durch dieses 'Ereignis wird der zweite Strömungsmittelverstärker von seinem monostabilen Zustand in seinen astabilen Zustand geschoben, wobei diese Verschiebung dazu ausgenutzt wird, die Drosselung des Steuerkanals anzuzeigen. Diese 'Anordnung kann zum Abtasten und Steuern dea Standes einer Flüssigkeit verwendet werden, indem man die

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tastleitung mit dem Steuerkanal verbindet und sie auf der Höhe des Standes der Flüssigkeit anordnet, deren Volumen gesteuert werden soll, und indem man eine Strömungssteuereinrichtanp an den zweiten Strömungsmittelverstärker ans.chliesst. Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nun folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Hinweis auf die zeichnung, deren einzige Figur schematisch die Abtast- und Steueranordnung nach der vorliegenden Erfindung zeigt. ,

Im Folgenden soll zum besseren Verständnis- eine bestimmte spezifische Terminologie verwendet werden und zwar in Verbindung mit einer spezifischen Ausführungsform, um den Gegenstand der Erfindung besser verständlich zu machen, wo-bei jedoch hervorgehoben sei, daß die Erfindung nicht auf diese spezielle Ausführungsform beschränkt ist und eine Reihe von Abwandlungen erfahren kann, ohne dabei den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

In der einzigen Figur ist die Abtast- und Steueranordnung 1o sohematisch dargestellt und sie besteht aus einem Abtast-Strömungsmittelverstärker 1? und aus einem Betätigungs-Strömungsmit« telverstärker 14, der einer Strömungssteuervorrichtung 16 und einem Tank 18 zugeordnet ist, wobei der Tank ein zu steuerndes Volumen einer Flüssigkeit ?o wie beispielsweise Treibstoff in einem Treibstofftank definiert.

Der Abtast-Strömungsmittelverstärker T? ist ein herkömmlicher Strömunfnmittelverstärker mit einem Leistungsstrahl, einer Strömungsmittelquelle ??, die einen Leistungska.nal PA mit Strömungsmittel versorgt, so daß der Leistungsstrahl aus dem Kanal Ph in ein Paar von Auslaßkanälen P6 und PQ eindringt, die zum Teil durch eine mittlere Aufsualtwand" ^Ύ)θ in herkömmlicher Weise definiert sind.

Kbenso ist ein Paar von Steueröffnungen '*>? und ^4 in herkömmlicher Weise angeordnet, und derer zugeordnete Steuerkanäle erstrecken sich in einem '-Vinkel zum Lnifitunfskanal P& .

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Die Steueröffnung 3? ist belüftet, so daß der Leistungsstrahl Luft ansaugt, wann immer sich die Vorrichtung in Betrieb befindet, während die Steueröffnung 34 an eine Abtastleistung 36 angeschlossen ist, die sich in den Tank 18 erstreckt und eine

aufweist

Einlaßöffnung "58,/die in einer Höhe "A", wie in der Figur gezeigt, gelegen 1st.Damit kann auch durch die Steueröffnung 34 · durch den Leistungsstrahl Luft angesaugt werden, wann immer sich der Flüssigkeitsstand unterhalb der Höhe "A" in dem Tank 18 befindet.

Die Geometrie des Verstärkers ist so gewählt, daß bei Fehlen eines Druckdifferentials zwischen den Steueröffnungen 3? und eine Leistungsströmung vorhanden ist, die im wesentlichen zu gleichen Anteilen in die Auslaßkanäle ?6 und 28 eindringt, da durch das Ansaugen der Luft sichergestellt wird, daß sich Unterdruckzonen nicht ausbilden können und sich somit der Leistungsstrahl nicht an eine-Seitenwand hinsichtlich einer der Auslaßkanäle ?6 oder ?8 anschmiegen kann. Derartige Strömungsmittel verstärker sind im Handel erhältlich und zwar in Form von Standard oder Norm-Bauelementen. Jeder Ausgangskanal 26 und ?8 des Abtast-Strömungsmittelverstärkers 1? ist über Leitungen 4o und 4? jeweils _m±-^ einer von sich gegenüberliegenden Steueröffnungen 4 4 und A6 des Betätigungs-Strömungsmittelverstärkers 14 verbunden.

Der Betätigungs-Strömungsmittelverstärker 14 weist auch eine Druckwelle 48 und einen Leistungsstrahl-Kanal ?o in herkömmlicher Weise auf, so daß ein Leistungsstrahl zu einem Paar von Auslaßkanäl'en 5? und 54 gelangen kann, die zum Teil durch eine mittlere Aufspaltwand 56 definiert sind.

In diesem Fall ist die Geometrie des Betätigungs-Verstärkere so gewählt, daß er entsprechend dem Ausgangakannl 54 monostabil ist_f d.h. bei Abwesenheit eines Druckdifferentials zwischen der Steueröffnung 44 und der Steueröffnung 4 6 dringt der gesamte Leistungsstrahl in den Auslaßksnol 54. Dies kann auf verschieden· Weise erreicht werden, beispielsweise mit Hilfe einer Anschmiegwand 58, die so gelegen ist, daß der -ueiPtungsstrahl pich n.n diese

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Wand anlegt, wie dies auf dem vorliegenden Gebiet gut bekannt ist. Bs besteht auch die Möglichkeit, daß die Öffnung 44 größer ausgeführt wird als die Öffnung 46? es ka.nn auch eine zusätzliche Vorspannöffnung zur Anwendung gebracht werden, oder" die Aufspaltwand 56 kann asymetrisch hinsichtlich der Ausgangskanäle 52 und 54 angeordnet werden.

Der Ausgangskanal 54 führt zu einem- Behälter oder Sumpf 6o, während der Ausgangskanal 5? über einen Kanal 62 mit der Strömungssteuervorrichtung 16 verbunden ist, um also die Strömung der Flüssigkeit a.us einer Quelle 64 zum Tank 18 über eine leitung 6o zu steuern. Die Steuervorrichtung 16 ist so angeordnet und a.usgelegt, daß sie die Strömung unterbindet, wann immer sich der Auslaßkanal 5? unter Druck befindet.

Da derartige Vorrichtungen gut bekannt sind, beispielsweise in Form von automatischen Unterbrechungs-Triggervorrichtungen, wie sie bei herkömmlichen Treibstoffdüsen zur Anwendung gelangen, scheint es nicht erforderlich die Strömungasteuervorriohtung 16 im einzelnen zu beschreiben.

Ss besteht auch die Möglichkeit, die Strömung in der leistung 62 direkt in den Tank 18 zu lenken, wenn die Strömungsanforderungen idee speziellen Systems von der Anordnung 1o bewältigt werden können.

Zu Beginn befindet sich also der Stand der Flüssigkeit in dem Tank 18 unteif dem Wert "A", so daß beide Steueröffnungen ^2 und 34 Luft führen und der Leietüngsstrahl zu gleichen Teilen aufge« spalten wird und in die Ausgangskanäle 26 und 28 eintritt, wobei im wesentlichen gleiche Strömungen vorgesehen werden und ebenso gleiche Drücke an den Steueröffnungen 44 und 46 des Batätigungs« 3trömungBmiti}elveratärkers auftreten. Da diese Strömungen und Drücke nahezu gleich sind, nimmt der Betätigungs^Verstärker 14 einen Betriebszustand an, bei welchem der Leistungsstrahl im wesentlichen.vollständig in den Auslaßkanal 54 eintritt und in den Behälter,oder Sumpf 6o strömt, so daß Flüssigkeit aus der Quelle 64 in.den Tank 18 nachfliesaen kann«

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v^renn nun die Flüssigkeit ?o den Stand "A" erreicht, so wird die Einlaßöffnung 38 des Abtast-Rohres 36 gedrosselt und es kann keine Luft mehr zur Öffnung 34 gelangen, wodurch sich eine Niederdruckzone ausbilden kann und sich dadurch der Leistungsstrahl an die betreffende Seitenwand anschmiegt also an die Kanalwand anschmiegt, die der Steueröffnung 34 zugeordnet ist oder dieser am nächsten gelegen ist, so daß der J->e istungs strahl primär in den Auslaßkanal 28 eintritt.

Hierdurch wird nun ein wesentliches Druckdifferential zwischen den Steueröffnungen 44 und 46 des Betätigungs-Verstärkers 14 hervorgerufen und der Leistungsstrahl desselben wird von dem Auslaßkanal B4 auf den Auflaßkanal 52 umgeschaltet. Es gelangt nun ein Drucksignal über den Kanal 62 zur Strömungssteuervorrichtung 16, um die Strömung zum Tank 18 hin zu unterbinden.

Es können nun hierbei Belastungs-Belüftungsöffnungen vorgesehen werden und zwar in den verschiedenen Auslaßkanälen, um ein Überströmen zu erreichen, ohne dabei übermässige Staudrücke oder rückwärtslaufende Drücke oder andere unerwünschte Nebenerscheinungen hervorzurufen, wie dies auf dem Gebiet gut bekannt ist.

Es geht nun hervor, daß die vorliegende Erfindung eine Anordnung schafft, bei der die Drosselung einer Steueröffnung eines Ströraungsmittelverstärkers einen positiven Ausgangsdruck in Abhängigkeit von dieser Drosselung erzeugen¹kann, ohne das dabei der Verstärker speziell ausgelegt werden muß, was zu einer unzuverlässigen Betriebsweise führt. Darüberhinaus ist die Vorrichtung zum Abtasten und Steuern dea Standes einer Flüssigkeit nach der vorliegenden Erfindung sehr einfach aufgebaut und ist betrieblich sehr sicher und zuverlässig.

Sämtliche in der Beschreibung erkennbaren und in der Zeichnung dargestellten Einzelheiten sind für die Erfindung von Bedeutung.

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Claims

- 7. PATENTANSPRÜCHE

1.1 Vorrichtung zum Abtasten und Steuern des Standes einer Flüs- —s sigkeit entsprechend einem bestimmten Volumen, dadurch gekennzeichnet, daß sie folgende Einrichtungen und Merkmale aufweist; eine Abtastleitung (36) mit einer Einlaßöffnung (38), die in Höhe des Standes (A) entsprechend dem gewünschten Volumen (?o) angeordnet ist? einen ersten Strömungsmittelverstärker (12) mit einem Leistungsströmungskanal (24) zur Formung einer Leistungsströmung, mit wenigstens "einer Steueröffnung (^4) und einem Paar von Auslaßkanälen (26, 28)? eine Verbindungseinrichtung zum Verbinden der Steueröffnung (34.) mit der Abtastleistung (36) j eine Einrichtung, durch die der Leistungsstrahl ungefähr zu gleichen Anteilen in die Ausgangskanäle (26, ?8) eintritt, wenn die Abtastleistung (26) durch die Flüssigkeit (?o) nicht gedrosselt isti eine Einrichtung, die den Leistungsstrahl im wesentlichen in einen (28) der Ausgangskanäle (26, 28) eintreten läset, wenn die Abtastleistung (26) durch die Flüssigkeit (2o) gedrosselt ist; einen zweiten Strömungsmittelverstärker (14) mit einem Leistungsströmungskanal (2o) zum Formen einer Leistungsströmung, 4it einem Paar von sich gegenüberliegenden Steueröffnungen (4 4, 46) und einem Paar von Auslaßkanälen (52, 54)\ durch eine Verbindungseinrichtung zwischen den Ausgangskanälen (26, 28) des ersten StrÖKiungsmittelverstärkers (12) mit einer jeweiligen Steueröffnung (44, 46) des zweiten Strömungsmittelverstärkers (14)? eine Einrichtung (58) die den Lei-' stungsstra.hl des zweiten Strömungsmittelverstärker (1^) veranlasst im wesentlichen vollständig in einen (54) der Auslaßkanäle. (52, 54) des zweiten Strömungsmittelverstärkers einzutreten, wenn die Strömung an den Steueröffnungen (44,46) des zweiten Strömungsmittelverstärkers im wesentlichen gleich ist? eine Einrichtung, die den Leistungsstrahl des zweiten Strömungsmittel Verstärkers (14) veranlasst im wesentlichen vollständig durch den anderen Auslaßkanal (52) der Auslaßkanäle (52, 54) des zweiten Strömungsmittelverstärkers einzutreten,

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wann immer die Strömung des ersten Strömungsmittelverstärkers ("1?) im wesentlichen zu einer (46) der Steuer-Öffnungen (44, 46) des z¹ eiten Strömungsmittelverstärkers gerichtet ist, wobei die Strömung in dem einen (54) der Ausläßkanäle (52, 54) des zweiten Strömuhgsmittelverstärkers ein Signal vorsieht, welches den nicht-gedrosselten Zustand des Abt^st-Rohrer (¹^o) kennzeichnet und eine Strömung in dem anderen (5?) der /usalßkanäle (5?, 54) des zweiten Strömunp-smittelverstärkers einen gedrosselten Zustand der Abtastleitung (^6) kennzeichnete

Vorrichtung nach Anspruch T, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Aufspalten des Leistungsstrahls des ersten. ■ Strömungsmittelverstärkers zu im wesentlichen gleichen An- · teilen, die in die Ausgangskanäle (?6, 28) eintreten, aus einer weiteren Steueröffnung (¹^?) besteht, die der ersteren Steueröffnung (^4) gegenüberliegend angeordnet ist,, und daß diese weitere Steueröffnung (3?) mit einem hohen Druck belüftet ist, so daß jeglicher Anschmiegeffekt des Leistungs-. Strahles hinsichtlich einer der Auslaßkanäle (?6, 28) des ersten Strömungsmittelverstarkp.rs r>n sich gegenüberliegende im wesentlichen beseitigt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung, die bewirkt, daß der Leistungsstrahl des zweiten Strömungsmittelverstärkers' im wesentlichen vollständig in einen (5^) der Auslaßkanäle (5?, 5d) eintritt, aus Mitteln (58) besteht, die einen Anhafteffekt der zuletzt genann* ten Leistungsströmung bewirkt, so daß diese im wesentlichen vollständig in den einen (5^ύ) der Auslaßkanäle (¹^P, 54) des zweiten Strömungsmittelverstärkers eindringt.

4. Vorrichtung nach irgendeinem der vorangegangenen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuereinrichtung (16) vorgesehen ist, die auf das Signal anspricht, um ein Nachfliessen der Flüssigkeit zum Volumen (Po) vorzusehen, wann immer dpr Flüssigkeitsstand (A) des Volumens (Po) nicht erreicht ist und dip ein Naohfliessen zum Volumen .(Po) unterbricht,

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- 9 nachdem der flüssigkeitsstand (A) erreicht ist.

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