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Vorrichtung zur Steuerung der Befüllung eines Behälters Es ist bekannt,
bei der Befüllung von offenen Behältern drucksensitive Niveaufühler, z. B. von der
Flüssigkeit beaufschlagte Membrandosen oder um ein bestimmtes Maß in die Flüssigkeit
eintauchende, unten offene Fühlrohre, zu verwenden, welche bei Erreichen des vorgesehenen
Fü.llniveaus einen Schaltimpuls zur Beendigung des Füllvorganges abgeben.
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Drucksensitive Niveaufühler eignen sich dabei besonders für den Einsatz
in brennbaren Flüssigkeiten, da sie ohne elektrische Hilfsenergie arbeiten können.
und demzufolge keine besonderen Maßnahmen des Explosionsschutzes erfordern. Aus
diesem Grund besteht der Wunsch, derartige Niveaufühler auch bei gegen die Atmosphäre
verschließbaren Behältern, wie Kesselwagen, zur Abschaltung des Befüllventils verwenden
zu wollen.
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Derartige Behälter weisen ein Lüftungsventil auf, welches beim Befüllen
geöffnet wird, damit während des Befüllvorganges im Behälter ein bestimmter gleichbleibender
Druck herrscht, z. B. Atmosphärendruck.
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Insofern wäre die Verwendung drucksensitiver Niveaufühler möglich.
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Nach dem Befüllen wie auch Entleeren wird das Lüftungsventil wieder
geschlossen. Die im entleerten Behälter stets noch verbleibende Restmenge kann durch
Verdampfen infolge äußerer Temperatureinwirkung im Behälter einen derartigen Uberdruck
ausbilden, daß an einem drucksensitiven Niveaufühler der Füllzustand simuliert wird,
wenngleich der Behälter entleert ist. Der Niveaufühler würde dadurch ein Verschlossenhalten
des Befüllventils bewirken, so daß in diesem Fall ein
Befüllen nicht
möglich wäre. Aus diesem Grund konnten drucksensitive Niveaufühler zu dem vorgenannten
Zweck bisher nicht zur Anwendung gelangen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Voraussetzungen für
eine Verwendung von drucksensitiven Niveaufühlern an derartigen verschließbaren
Behältern und eine Vorrichtung der im Oberbegriff genannten Art zu schaffen, bei
der im verschlossenen Behälter entstehende Druckerhöhung nicht ein das Befüllen
verhinderndes ungewolltes Absperren des Befüllventils bewirken.
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Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden
Teil des Hauptanspruches angegebenen Mitteln gelöst.
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Die beiden Fühler können dabei einen gleichen Ansprechwert besitzen.
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Eine besonders vorteilhafte Ausbildung der Fühler sieht jedoch der
Anspruch 2 vor. Hierdurch wird ausgeschaltet, daß z. B. infolge fertigungsbedingter
Abweichungen vom vorgesehenen Ansprechwert der Niveaufühler einen niedrigeren Ansprechwert
als der Druckfühler aufweist, was zu falscher Signalgabe führen könnte.
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Das Füllmedium übt bei Erreichen des vorgesehenen Niveaus allein
auf den Niveaufühler einen Druckimpuls aus, da der Druckfühler oberhalb des Füllniveaus
liegt. Entsprechend der Erfindung wird dann die Druckmittelzufuhr zur Betätigung
svorrichtung des Befüllventils unter -bunden und damit ein unzulässiges weiteres
Befüllen sicher verhindert.
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i Ein sich im Behälter, z. B. infolge Wärmeeinwirkung, ausbildender
Uberdruck wirkt, im Gegensatz zum Füllmedium, stets auf beide Fühler ein. Abhängig
von der Höhe des Druckes kann dabei nur der Druckfühler oder aber es können beide
Fühler ansprechen. Hieraus
resultiert in jedem Fall, daß das Mehrwegeventil
trotz vorhandenem -ttberdruck im Kessel den Zufluß des Druckmittels zur Betätigungsvorrichtung
des Befüllventils freigibt und ein Füllen ermöglicht. Die in der vorgeschlagenen
Vorrichtung enthaltenen Bauelemente zeichnen sich dabei, insbesondere infolge der
ihnen eigenen großen Rüttelsicherheit, durch gute Eignung für den Kesselwagenbetrieb
aus.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung kann das Mehrwegeventil vorzugsweise
entsprechend Anspruch 3 ausgebildet sein, während die Ansprüche 4 und 5 besonders
vorteilhafte Arten der Betätigung des Mehrwegeventils angeben. Die bei Ansprechen
beider Fühler auf das Mehrwegeventil ausgeübten Verstellimpulse heben sich dabei
z. B.
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gegenseitig auf und das Ventil nimmt demzufolge die gleiche Stellung
ein wie bei Nichtansprechen der Fühler. Dies ergibt einen sehr einfachen Aufbau
des Mehrwegeventils. Ferner wird das der Betätigung des Befüllventils dienende Druckmittel
gleichzeitig zur Verstellung des Mehrwegeventils benutzt.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch
dargestellt.
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An einem Druckbehälter 1 ist z. B. unten ein Befüllventil 2 und oben
ein Lüftungsventil 3 angeschlossen. Das Befüllventil 2 ist dabei mit einer druckmittelbetriebenen
Betätigung svorrichtung 4 ausgerüstet, wobei das Lüftungsventil 3 über eine Verbindungsstange
5 zwangsweise mit dem Befüllventil 2 betätigt wird. Die Betätigungsvorrichtung 4
wird zum Öffnen der Ventile 2, 3 über eine Druckleitung 6 von einer Druckmittelquelle
7 mit Druckluft beaufschlagt. In die Druckleitung 6 ist dabei erfindungsgemäß ein
in drei Stellungen schaltbares Dreiwegeventil 8 eingeschaltet, welches die Zufuhr
von Druckluft zur Betätigungsvorrichtung
4 steuert und neben einer
druckquellen- und einer befüllventilseitigen Anschlußöffnung 9, 10 für die Druckleitung
6 eine Entlüftungsöffnung 11 aufweist. In der Mittelstellung, als Ausgangs- oder
Ruhestellung, und ebenso wenn es nach rechts durchgeschaltet ist, verbindet es die
beiden Anschlußöffnungen 9, 10 miteinander. Ist das Ventil hingegen nach links durchgeschaltet,
sperrt es die druckquellenseitige Anschlußöffnung 9 ab und verbindet die befüllseitige
Anschlußöffnung 10 mit der Entlüftungsöffnung 11. Hierzu wird das Dreiwegeventil
8 von zwei im Behälter 1 angeordneten Fühlern 12, 13 gesteuert.
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Bei den Fühlern handelt es sich um einen vom Füllmedium beaufschlagten
drucksensitiven Niveaufühler 12, in Form eines unten offenen, bei Erreichen des
vorgesehenen Füllstandes um ein vorbestimmtes Maß in die Flüssigkeit eingetauchten
Fühlrohres, und einen oberhalb des Füllmediums angeordneten Druckfühler 13. Ebenfalls
ein unten offenes, jedoch nicht in die Flüssigkeit eintauchendes Fühlrohr. Über
Impulsleitungen 14 und 15 sind die Fühler an die nicht dargestellten Stellglieder
je eines Verstärkerventils 16, 17 angeschlossen. Das Verstärkerventil 17 spricht
dabei an, d. h. schaltet, bei einem geringeren Druck als das Verstärkerventil 16,
und beide sind in Impulsleitungen 18 bzw. 19 eingeschaltet. Letztere sind an die
Druckluftquelle 7 angeschlossen und führen zu zwei gegensinnig wirkenden, nicht
dargestellten Stellgliedern des Dreiwegeventils 8.
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Wenn vor Füllbeginn im Behälter 1 ein Uberdruck herrscht, geben die
beiden Fühler 12, 13 diesen an die beiden Verstärkerventile 16, 17 weiter, worauf
letztere, sofern ihr Ansprechwert erreicht ist, auf Durchgang schalten. Über die
Impulsleitungen 18, 19 kann daher die Druckluft aus der Quelle 7 das Dr eiwegcventil
8 von beiden Impuls seiten beaufschlagen. Das Dreiwegeventil verharrt dadurch in
der Mittelstellung und der Durchgang zur Betätigungsvorrichtung 4 des Bodenventils
2
ist frei für das Druckmittel. Das Bodenventil 2 und mit ihm das
Lüftungsventil 3 werden somit geöffnet.
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Über das geöffnete Lüftungsventil 3 kann sich dann der Überdruck aus
dem Behälter 1 abbauen, was wie folgt geschieht.
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Sobald der Überdruck unter den Ansprechdruck des mit dem Niveaufühler
12 verbundenen Verstärkerventils 16 abgesunken ist, schaltet dieses in seine Ruhestellung
zurück, so daß die Impulsleitung 19 abgesperrt und ihr sich zwischen dem Dreiwegeventil
8 und dem Verstärkerventil 16 erstreckender Teil entlüftet wird. Danach gelangt
nur noch über die Impulsleitung 18 ein Verstellimpuls zum Dreiwegeventil 8. Dieses
wird dadurch nach rechts durchgeschaltet und die Leitung 6 zur Betätigungsvorrichtung
bleibt weiterhin geöffnet, so daß die Ventile 2, 3 in Offenstellung verharren. Beim
weiteren Abfallen des Behälterinnendruckes zum Atmosphärendruck hin wird dann auch
der Ansprechdruck des mit dem Druckfühler 13 verbundenen Verstärkerventils 17 unterschritten,
worauf auch das zurückschaltet und die Impulsleitung 18 absperrt und sie dreiwegeventilseitig
entlüftet. Damit gelangt kein Verstellimpuls mehr zum Dreiwegeventil 8, das nunmehr
wieder seine Mittelstellung einnimmt und die Leitung 6 weiterhin offenbeläßt. Entsprechend
sind auch das Boden- 2 und das Lüftungsventil 3 geöffnet und ein Befüllen ist möglich.
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Wenn der Flüssigkeitsspiegel im Behälter 1 das vorgesehene Niveau
20 erreicht hat, ist der Niveaufühler 12 um ein vorbestimmtes Maß in die Füllflüssigkeit
eingetaucht und übt damit auf das Verstärkerventil 16 den nötigen Schaltdruck aus,
so daß dieses auf Durchgang schaltet und die Impulsleitung 19 zum Dreiwegeventil
8 freigibt. Darauf wird das Dreiwegeventil 8 nach links durchgeschaltet und unterbricht
die Druckmittelzufuhr zur Betätigungsvorrichtung 4. Gleichzeitig wird der die
Teile
4 und 8 verbindende Teil der Leitung 6 über die Öffnung 11 des Dreiwegeventils 8
entlüftet, so daß das Befüll- und das Lüftungsventil 2, 3 des Behälters 1 schließen.
Der Befüllvorgang ist beendet.
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Ebensogut wie bei Atmosphärendruck erlaubt die erfindungsgemäße Steuervorrichtung
also auch bei Überdruck im Behälter 1 ein Öffnen der Ventile 2 und 3 zum Befüllen.
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Die in der Zeichnung dargestellte rein pneumatische Lösung eignet
sich besonders für brennbare Füllmedien. Im Rahmen der Erfindung ist aber z. B.
auch die Verwendung von Druckmeß-Fühlerdosen, welche einen elektrischen Stellimpuls
liefern, und eines durch Elektromagneten betätigten Dreiwegeventils 8 denkbar, wobei
die Elektromagneten durch die Druckmeßdosen direkt gesteuert sein können.