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Selbsttätige Steuerung für Flüssigkeitsmeß- und -abgabevorrichtungen
mit einem Meßgefäß Die Erfindung betrifft eine selbsttätige Steuerung für solche
Flüssigkeitsmeß- und -abgabevorrichtungen mit einem Meßgefäß, bei denen die.Umschaltung
des Steuerorgans vermittels einer Wand, z. B. eines Kolbens, erfolgt, die durch.
den jeweils bei gefülltem Meßgefäß auftretenden Flüssigkeitsüberdruck bewegt wird.
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Bei den bisher bekannten Meß- und -abgabevorrichtungen wird die zu
messende Flüssigkeit aus einem Vorratsgefäß in ein Meß-oder Eichgefäß gebracht,
von wo sie an den Verbraucher geliefert wird. Das Einfüllen der Flüssigkeit in das
Meßgefäß oder ihre Entleerung geschieht unter Vermittlung eines Verteilers, der
entweder von der Hand des Verkäufers oder durch den Druck der aus dem Vorratsgefäß
in das Meßgefäß gepumpten Flüssigkeit selbst betätigt wird. Bei diesen Vorrichtungen
hat jedes vorzeitige Arbeiten des Verteilers während des Füllens und Entleerens,
aus welchem Grunde dies auch eintreten mag, den Nachteil., daß an den Verbraucher
eine geringere Menge als die angezeigte geliefert wird.
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Um diese Möglichkeit auszuschließen, hat man verschiedene Arten von
Verriegelungen vorgeschlagen, welche die Wirkung haben, daß sie die Betätigung des
Verteilers unmöglich machen, solange der Meßraum nicht. vollständig voll oder leer
ist. Diese Verriegelungen sind nach der Art ihrer Ausführung kompliziert und infolgedessen
wenig wirtschaftlich gebaut; außerdem vermehrt diese Kompliziertheit selbst die
Gefahren von Störungen, um so mehr, als man, ihre Teile zum Nachteil der Festigkeit
im Gebrauch und der Sicherheit des Arbeitens notwendigerweise leicht und empfindlich
macht, da man für ihre Betätigung nur über geringe Kräfte verfügt.
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Die Erfindung beseitigt die vorstehenden Nachteile und schafft .eine
Flüssigkeitsmeß-und -abgabevorrichtung mit folgenden Eigenschaften: t. Widerstandsfähigkeit
der Teile und Einfachheit des Mechanismus, 2. Sicherheit und Unveränderbarkeit des
Arbeitens, 3. Genauigkeit im Abmessen der gelieferten Mengen, ¢. Unmöglichkeit,
dieses Maß absichtlich oder unabsichtlich zu fälschen, ohne daß eine Spur der Fälschung
oder der unrichtigen Betätigung zurückbleibt.
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Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß das Steuerorgan durch
ein Differentialkolbensystem gebildet ist, von dem der eine Kolben von kleinerem
Durchmesser den vom Flüssigkeitsdruck allein bewegten Ver-=
teilerkolben
bildet, während ein zweiter mit ihm kuppelbarer Kolben von größerem Durchmesser
unter der Wirkung des Flüssigkeitsdruckes und eines in bekannter Weise in der Abflußleitung
der Meß- und -abgabevorrichtung angeordneten Schwimmers steht. Der letztere Kolben
dient zugleich als Hilfskolben.
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Die selbsttätige Steuerung ist erfindungsgemäß so ausgeführt, daß
der in der Abflußleitung befindliche Schwimmer die Kupplung der zum Differentialkolbensystem
verbundenen beiden Kolben auslöst.
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Wenn der Verteilerkolben von dem Hilfskolben durch den Schwimmer entkuppelt
ist, gibt der Verteilerkolben allein unter der Wirkung des Flüssigkeitsdruckes den
Einlaß zum Meßgefäß frei, und der Hilfskolben wird durch an sich bekannte Mittel
in die das Wiederkuppeln der beiden Kolben zulassende Stellung zurückgebracht.
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Bei der selbsttätigen Steuerung gemäß der Erfindung geschieht die
Kupplung des Verteilerkolbens und des Hilfskolbens selbsttätig durch einen in eine
Aussparung der Verteilerkolbenstange fallenden, federbelasteten Riegel, die Entkupplung
jedoch durch den in der Abflußleitung angeordneten Schwimmer, der bei seinem Absinken
der Federwirkung entgegenwirkt und mittels zwischengeschalteter Gestänge den Riegel
aus der Aussparung der Verteilerkolbenstange aushebt.
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In den Zeichnungen ist beispielsweise eine gemäß der Erfindung ausgeführte
Benzinzapfvorrichtung dargestellt.
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Abb. i ist ein senkrechter Schnitt durch die Vorrichtung und zeigt
nur die Teile, auf die sich die Erfindung bezieht.
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Abb.2 ist die Seitenansicht einer Einzelheit der Abb. i und veranschaulicht
insbesondere die Verriegelung des Verteilerkolbens mit dem Hilfskolben und ein Stück
des von dem Schwimmer aus betätigten Entriegelungsgestänges.
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Abb.3 ist ein Schnitt nach der Linie A-A in Abb. 2.
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Abb.4 zeigt im besonderen in Schnittansicht das von dem Schwimmer
betätigte Entriegelungsgestänge.
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Das Meßgefäß i ist ein Glaszylinder, der zwischen dem Zylinderkörper
2 der Vorrichtung und einem Deckel 3 unter Zwischenlage von nachgiebigen Dichtungsringen
4 mittels einer Mutter 5 verschraubt ist; die Mutter 5 ist auf einen Bolzen 6 aufgeschraubt
und stützt sich gegen eine sehr starke Ausgleichsfeder 7. Der Deckel 3 trägt eine
Kappe 8, deren Verbindung mit dem Meßgefäß 1 durch ein. mit Schwimmer i o versehenes
Ventil 9 geregelt wird. Das Ventil 9 schließt die obere öffnung des Meßgefäßes ab,
wenn dieses sich unter dem Druck der Pumpe mit Benzin füllt. Eine Hülse i i kann
Ausgleichsmassen 12 zum Tarieren des Fassungsraumes des Meßgefäßes aufnehmen.
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Die Steuerung selbst besteht aus einem Gehäuseteil 13, dessen
Bohrung einen Verteilerkolben 14 enthält, der in seiner rechten Stellung das Meßgefäß
i mit -einer Zuflußleitung 15, in seiner linken Stellung aber mit einem Abflußrohr
16 in Verbindung setzt. Eine Stange 17 des Verteilerkolbens i¢ kann durch einen
Hilfskolben 18 gleiten, der einen größeren Durchmesser als der Verteilerkolben hat
und mit diesem gleichachsig angeordnet ist. Der Hilfskolben 18 bewegt sich in ,einem
Zylinderansatz i9, "der mit einem abnehmbaren Verschlußdeckel 2o ein Stück bildet.
Eine hohle Stange 21 des Hilfskolbens 18 geht durch den Verschlußdeckel2o hindurch
und steht aus diesem ständig um ein Ende vor, das zum Einschnappen eines die Kolben
14 und 18 fest verbindenden Riegels 22 eingerichtet ist. Auf das außen vorstehende
Ende der Hilfskolbenstange 21 wirkt unter Zwischenschaltung eines Winkelhebels 23
eine Gegenfeder 24 derart ein, daß sie den Hilfskolben 18 in seine Rechtsstellung
zurückbringt, wenn der Flüssigkeitsdruck mit seiner Wirkung auf die Innenfläche
des Hilfskolbens aufhört.
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Der Verteilerkolben 14 trägt eine axiale Stoßstange 25, die mit geringer
Reibung eine Führungsbuchse 26 durchdringt und auf einen Hebel 27 wirkt, der um
eine Achse 28 schwingt und durch eine Gegenfeder 29 zurückgezogen wird. f edesmal,
wenn das Meßgefäß i mit dem Abflußrohr 16 in Verbindung gesetzt wird, wird eine
Anzeigevorrichtung 59 durch das Ausschwingen des Hebels 27 entgegengesetzt dem Sinne
des Uhrzeigers unter Wirkung der Gegenfeder 29 betätigt. Die Anzeigevorrichtung
59 kann in irgendeiner geeigneten Weise ausgeführt sein.
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Ein als Druckspeicher dienender Behälter 3o ist an das Steuergehäuse
13 durch ein Rohr 31 ,angeschlossen. In dem Zeitabschnitt, in dem. die das Steuergehäuse
13 füllende Flüssigkeit unter Druck steht, dringt sie in den Behälter 3o ein. und
preßt die darin befindliche Luft zusammen. Wenn während der Verschiebung des Verteilerkolbens
14 von der einen zur anderen Endstellung ein Nachlassen der Pumpe den Verteilerkolben
auf halbem Wege stillzusetzen droht, tritt die Kraftreserve der in dem Behälter
3o zusammengepreßten Luftmenge in Wirkung und hält den Druck, der durch die Flüssigkeit
auf die beiden Kolben ausgeübt wird, bis zur vollständigen Beendigung ihres Weges
aufrecht.
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Die beschriebene Vorrichtung ,enthält keinen Durchgang von Stangen
durch Stopfbuchsen o. dgl., welche das beabsichtigte Dichthalten
nur
auf Kosten einer mehr oder weniger starken Einklemmung und Bewegungshemmung der
durchgehenden Teile gewährleisten. Die schwachen Durchsickenuigen, die zwischen
der Verteilerkolbenstange 17 und dem Hilfskolben 18 entstehen können, sammeln sich
in einem Ringkanal 32 der Hilfskolbenstange 21 und laufen durch eine öffnung 33
in den Raum 34, wo sie sich mit den etwaigen Durchsickerungen zwischen dem Hilfskolben
18 und seinem Zylinder i9 vereinigen. Die gesammelten Durchsickentngen werden durch
:ein Rohr 35 in den Vorratsbehälter zurückgeleitet. Die so entstehenden Durchsickerungen
sind im Vergleich zu den Fördermengen der Pumpe sehr gering und können das gute
Arbeiten der Steuereinrichtung nicht beeinträchtigen. Da sie ,außerdem vor Eintritt
der Flüssigkeit in das Meßgefäß i entstehen, beeinträchtigen sie in keiner Weise
die Genauigkeit der Messung der abgezapften Flüssigkeitsmengen.
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Die Stoßstange 25 erhält beim Durchgang durch die Führungsbuchse 26
keine Abdichtung, da die Durchsickerungen, die möglicherweise zwischen diesen Teilen
herausfließen können, sofort m einen Schwimmerraum 36 fallen, den die gesamte Flüssigkeit
auf alle Fälle durchlaufen muß, bevor sie in den Zapfschläuch gelangt.
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Der Schwimmerraum 36, in den die abgemessene Flüssigkeit bei Entleerung
des Meßgefäßes durch das Steuergehäuse 13 und das Abflußrohr 16 fließt, ist durch
einen Glaszylinder 37 gebildet, der durch vier Zugstangen 38 unter Einfügung nachgiebiger
Zwischenpackungen 39 zwischen dem Zylinderkörper 2 und einem Dechel4a eingespannt
ist. per Deckel 40 trägt in seiner Mitte einen Stutzen 41, dessen Querschnitt durch
einen Einsatz 42 gedrosselt wird, damit der Abfluß der Flüssigkeit in den Zopfschlauch
43 verzögert und ihr zeitweiliges Ansteigen in dem Schwimmerraum 36 hervorgerufen
wird.
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Ein rundes Blech 48, das auf dem Deckel 40 sitzt, bildet eine Abschirmung
zwischen dem aus dem Abflußrohr 16 kommenden Flüssigkeitsstrahl und dem Einsatz
42, durch den die Flüssigkeit aus dem Zylinderraum abfließen muß.
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In dem Schwimmerraum 36 bewegt sich senkrecht unter dem Einfluß der
Schwankungen des Flüssigkeitsspiegels ein Schwimmer 44, der das Abflußrohr 16 als
Führung benutzt. Der Schwimmer 44 löst mittels :einer Stange 45 und eines um eine
feste Achse 47 schwingenden Hebels 46 die nachstehend beschriebene Verriegelungseinrichtung
aus.
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Die Verriegelungsvorrichtung für die Kupplung der beiden Kolben 14
und 18 besteht, wie Fig.2 und 3 insbesondere zeigen, im wesentlichen aus einem halbringförmigen
Riegel 22, der um einen in den Verschlußdeckel 2o eingeschraubten Achsbolzen
50 schwingen und sich auch an diesem verschieben kann. Ein Fenster in der
unteren Hälfte der Hilfskolbenstange 21 gestattet dem Riegel 22, in eine ringförmige
Aussparung 49 der Verteilerkolbenstange 17 einzugreifen, wenn diese Aussparunggeradedem
Fenster g egenüb ersteht. Der Riegel 22 trägt auf seiner den Achsbolzen 5o umfassenden
Nabe einen Ring 51, der mit der Hilfskolbenstange 21 durch eine geschlitzte Schelle
und Klemmschrauben 52 fest verbunden ist und dadurch an der Verschiebung des Hilfskolbens
18 teilnimmt und die Schwingungsebene des Riegels stets gegenüber dem Fenster hält.
Eine Feder 53 auf dem Ring 51 sucht den Riegel 22 im Sinne des Pfeiles F zu drehen
und in die Aussparung 49 der Verteilerkolbenstange 17 einzudrücken.
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Die Kupplung der beiden Kolben 14 und 18 wird beim Abwärtsgang des
Schwimmers 44 iii folgender Weise gelöst. Wie Fig. 4 zeigt, trägt das äußere Ende
des Hebels 46 einen Daumen 54, der um eine Achse 55 schwingt und durch eine Zugfeder
56 in der gezeichneten Stellung gehalten wird. Dieser Daumen trägt eine Nase 57,
die sich beim Steigen des Schwimmers 44 senkt, ohne auf das Ende 58 des Riegels
22 zu wirken, weil diese Nase auf ihrem unteren Teil mit einer Schrägfläche versehen
ist, und ferner infolge des leichten Winkelausschlages, welchen die Stellung des
Daumens 54 zum Hebel 46 unter Spannung der Feder 56 ausführen kann. Sinkt dagegen
der Schwimmer 44 ab, so steigt der Daumen 54, die Nase stößt von unten gegen das
Riegelende 58, das mit einem besonderen Abnutzungsstück versehen ist. Das Riegelende
58 hebt sich und gibt durch seine Schwingung um seine Achse 50 die Verteilerkolbenstange
17 frei.
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Sobald die Entspannung der Meßflüssigkeit in dem Verteiler die Gegenfeder
24 zur Wirkung kommen läßt, nimmt der Hilfskolben 18 bei seiner Bewegung nach rechts
den Riegel 22 mit. Bei dieser Verschiebung gibt das Ende 58 des Riegels 22 die-
Nase 57 frei, und der Schwimmer 44 kann wieder mit dem Flüssigkeitsspiegel in dem
Raum 36 absinken; hierdurch wird die Nase 57 wieder über die Stellung gehoben, in
der sie mit dem Riegelende in Eingriff kommen kann.
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Das Ende der Verteilerkolbenstange 17, das die Form eines Kegels mit
verhältnismäßig schwachem Winkel an der Spitze hat, wirkt bei der gegenseitigen
Bewegung der beiden Kolben als Keil und drängt den federbelasteten Riegel 22 zurück,
bis dieser der Aussparung 49 gegenübersteht, in diese einfällt und die beiden Kolben
14 und 18 miteinander verkuppelt.
Die Wirkungsweise ist folgende:
Wenn sich die Vorrichtung hinsichtlich der Verteilereinrichtung im Ruhezustand in
der Stellung in Abb. i befindet, tritt die von der Pumpe durch die öffnung 15 zugeführte
oder aus dem Behälter 30 zurückgedrückte Flüssigkeit in das Steuergehäuse
13 und dann in das Meßgefäß i, das sich allmählich füllt. Bei Beendigung der Füllung
wird der Schwimmer i o durch die Flüssigkeit so weit gehoben, daß das an ihm sitzende
Ventil 9 sich auf seinen Sitz setzt und das Meßgefäß in seinem oberen Ende schließt.
Die Flüssigkeit, die nicht mehr in das Meßgefäß eintreten kann, fließt nun in den
Behälter 3o und drückt die Luft in diesem zusammen. Der Druck steigt allmählich
im Innern des Steuergehäuses 13. Wenn nun dieser Druck, der auf die beiden Kolben
14 und 18 differentiell wirkt, das flbergewicht über die Gegenfeder 24 und die verzögernden
Reibungskräfte erlangt, verschieben sich die durch den Riegel 22 verkuppelten Kolben
14 und 18 nach links, so daß der Flüssigkeitszutritt zum Meßgefäß abgesperrt und
der Abßuß in den Schwimmerraum 36 geöffnet wird.
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Da die Flüssigkeit schneller aus dem Meßgefäß i in den Schwimmerraum
36 als aus letzterem nach außen abfließt, steigt sie in dem Schwimmerraum und hebt
den Schwimmer 44. Der Aufstieg des letzteren ändert die Stellung des Hebels 46 und
läßt den Daumen 54 abwärts gehen, bis die Nase 57 unter der Einwirkung der Feder
56 mit dem Riegelende 5 8 in Eingriff kommt.
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Sobald das Meßgefäß vollkommen geleert ist, beginnt die Flüssigkeit
im Schwimmerraum 36 zu sinkeil und nimmt den Schwimmer 44 mit, dessen Abwärtsbewegung
den Daumen 44 wieder aufwärts bewegt, den Riegel 22 ausklinkt, so daß die beiden
Kolben 14 und 18 voneinander gelöst sind. Der Verteilerkolben 14 unterliegt alsdann
nur dem Druck im abgeschlossenen Raum des Steuergehäuses und geht plötzlich von
links nach rechts (Abt. i), wodurch die Entleerung des Meßgefäßes i abgestellt und
der Zutritt von Flüssigkeit zum 'Meßgefäß freigegeben wird. Die Flüssigkeit, die
im abgeschlossenen Raum des Verteilers und im Behälter 3o enthalten ist und durch
die in letzterem zusammengepreßte Luft selbst bei Stillstand der Pumpe unter Druck
gehalten wird, kann dann in das Meßgefäß i fließen. Alsbald sinkt der Druck in dem
abgeschlossenen Raum des Steuergehäuses; die Gegenfeder 24 erhält das tTbergewicht
über den Druck der Flüssigkeit auf den Hilfskolben 18. Letzterer wird hierdurch
in seine rechte Stellung zurückgeführt, in welcher die federbelastete Klinke 22
in die Aussparung 49 einfällt, sobald sie ihr gegenübersteht. Die Untersuchung der
beschriebenen Arbeitsbedingungen ergibt folgendes: i. Das Meßgefäß kann nur dann
von Füllung auf Entleerung umgestellt werden, wenn der Druck im abgeschlossenen
Raum der Vorrichtung steigt, der in diesem Augenblick von dem Meßgefäß und dem Körper
des Verteilers gebildet wird. Diese Drucksteigerung kann nur stattfinden, wenn die
Flüssigkeit nicht mehr von selbst in das Meßgefäß fließen. kann, d. h. wenn letzteres
gefüllt ist, weil alsdann das Ventil 9 die obere Auslaßöffnung des Meßgefäßes schließt.
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2. Die gleiche Verschiebung des Verteilerkolbens 14 und des Hilfskolbens
18 als Ganzes nach links (Abt. i) kann nur eintreten, wenn diese beiden Teile miteinander
fest verkuppelt sind. Infolgedessen kann die umgekehrte Bewegung (Übergang des Verteilerkolbens
aus der Entleerungsstellung in die Füllstellung) nur eintreten, wenn. die Entriegelungsvorrichtung
gewirkt hat. Dies geschieht aber nur dann, wenn erstens der Schwimmer 44 hochgestiegen
ist (Entleerung des Meßgefäßes in den Schwimmerraum 36) und die aus dem Daumen 54
und dem Riegelende 58 bestehende Vorrichtung zur Wirkung bringt, und wenn danach
seine Abwärtsbewegung begonnen hat (was nur nach vollständiger Entleerung möglich
ist) und dadurch der Daumen 54 gehoben und der Riegel 22 ausgeschwenkt ist.
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Zu den .eingangs angeführten Vorteilen kommen noch folgende hinzu.
Die Abgabe aus dem Schlauch 43 ist während des Abzapfens einer beliebigen Flüssigkeitsmenge
stets unterbrochen, weil der Schwimmerraum 36 niemals vollständig entleert wird,
bevor das Meßgefäß nach dem Wunsch des Verkäufers von neuem gefüllt wird. Wenn man.
es andererseits für nützlich hält, den Zapfschlauch mit einem Hahn öder einem anderen
Sperrorgan zu versehen, um erforderlichenfalls den Abfluß augenblicklich unterbrechen
zu können, kommt die Vorrichtung niemals in Unordnung, wie es bei bestimmten vorhandenen
Vorrichtungen der Fall ist. Wann man bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung den
Abfluß augenblicklich unterbricht, entleert sich das Meßgefäß weiter in den Schwimmerraum,
und wenn man diesen entleert hat, so befindet sich bei Wiederaufnahme des Abzapfens
die Vorrichtung in passender Stellung, um die Reihenfolge der Vorgänge ohne Störung
fortzusetzen.