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Technisches
Feld
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US 4,595,296 beschreibt
ein Misch- und Vermengsystem, in welchem gepulste Luft oder Gasblasen
von vorbestimmter variabler Größe und Frequenz
in einen Tank injiziert werden, der Materialien enthält, welche
fürs Mischen
oder Vermengen hin- und herbewegt oder verrührt werden müssen.
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US 3,913,891 beschreibt
einen Verteiler für unter
Druck gesetzte Luft, der auf dem Grund eines Containers für granulare
Materialien angebracht ist und in Kommunikation mit dem Inneren
des Containers durch Öffnungen
des Verteilers steht.
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US 4,534,914 beschreibt
ein Verfahren und Apparatur für
die Produktion von Wirbelringen aus einem Gas in einer Flüssigkeit.
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DE 1 911 412 beschreibt
eine Verteilereinrichtung für
ein pneumatisches Rührwerk.
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DE 1 245 912 beschreibt
eine Apparatur zum Aufreißen
einer Schwimmdecke in einem Sammelbehälter.
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DE 30 04 223 beschreibt
eine Apparatur zur Verteilung von Gasen in Flüssigkeiten.
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US 3,125,119 beschreibt
Rührventile,
welche am ausstoßenden
Ende von Druckluftleitungsrohren verwendet werden, um periodisch
komprimierte Luft freilassen, innerhalb der wässrigen Masse, um dadurch die
wässrige
Masse hin- und herzubewegen und zu mischen.
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Die
Erfindung bezieht sich auf das Gebiet des nichtmechanischen Mischens
von Flüssigkeiten, und
spezieller auf eine verbesserte Gasinjektionsvorrichtung und -verfahren,
wobei eine Verunreinigung einer Injektionsöffnung reduziert und/oder eliminiert wird.
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Hintergrund
der Erfindung
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Am
17. Juni 1986 wurde die US-Patentnummer 4,595,296 (das 296-Patent)
an Richard Parks für neue
Verfahren und Vorrichtungen für
Mischen und Vermengen von Flüssigkeiten
unter Verwendung von injiziertem Gas ausgegeben. Dieses Patent,
welches hierin unter Bezugnahme berücksichtigt ist, offenbart eine
Vorrichtung und Verfahren, welche eher komprimiertes Gas nutzen,
um Mischungen und Vermengungen von Fluiden, wässrigen Massen oder dergleichen
zu erhalten, als traditionelle mechanische Hilfsmittel zu nutzen.
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Weil
das eigentliche Mischen von Fluiden, wässrigen Massen oder dgl., entsprechend
dem 296-Patent, aus dem Aufstieg von einer Blase vom Boden zur Oberfläche des
Fluids, wässriger
Masse oder dgl., im Gegensatz zu traditionellen mechanischen Mixern,
resultiert, werden eine Vielzahl von Vorteilen erreicht. Zuerst
werden viel niedrigere Wartungskosten realisiert. Mit dem Injektionseinlass,
verbunden zu einer Gasquelle, welche einen Kompressor und Verteilerkanal
benötigt,
um einen betriebsfähigen
Druck zu erreichen und aufrechtzuerhalten, sind die einzigen Elemente,
welche eine beständige regelmäßige Wartung
benötigen,
der Kompressor und das Kontrollventil. Des Weiteren eliminiert das Anbringen
des Kompressors an der Außenseite
des Haltetanks jegliche Ausfallzeit, während der Kompressor gewartet
wird. Gleichermaßen,
mit dem Injektionseinlass verbunden mit einer Gas beinhaltenden
Quelle, ist das einzige Element, welches eine beständige regelmäßige Wartung
benötigt,
das Kontrollventil.
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Zweitens,
viel niedrigerer Energieverbrauch wird realisiert. Mit dem Injektionseinlass,
verbunden mit einer Niedergasdruckquelle, welche einen Kompressor
und Verteilerkanal benötigt,
um einen betriebsfähigen
Druck zu erreichen und aufrechtzuerhalten, konsumiert der Kompressor,
welcher periodisch arbeitet, keine exzessive Energiemenge. Im Gegensatz
dazu, konsumiert ein Motor, gekoppelt mit einem Propeller oder Mischblättern, welche
während der
gesamten Dauer des Mischvorgangs arbeiten, viel mehr Energie.
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Schlussendlich
werden schnellere Vermengungszeiten realisiert, weil das Misch-
und Vermengungssystem imstande ist mehr Flüssigkeit, wässrige Massen oder dgl. pro
Zeiteinheit zu bewegen, indem es strategisch viele der Vorrichtungen
in einem System kombiniert und strategisch jede Vorrichtung über den
gesamten Haltetank anordnet.
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Seit
dem Beginn dieser Technologie, ist die Akzeptanz in verschiedensten
Industrien weit verbreitet. Wie mit den meisten Technologien erlaubt
einem das Verstreichen von Zeit, Aspekte der Technologie zu identifizieren,
die Verbesserung aushalten könnten.
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Ein
Bereich, welcher zusätzliche
Aufmerksamkeit gesammelt hat, war die Benutzung des offenbarten
Injektors in misch- und
vermengungsfeindlichen Umgebungen, und zwar Umgebungen, worin die
Mischkomponenten Gegenstand zur Anhäufung oder zum Aufbau von Ablagerungen
sind, welche schädlich
in die Gasinjektion in das Medium eingreifen. Solche Umgebungen
beinhalten Abwasser und wässrige
Massen, wo das Aufrechterhalten der Suspension von einem Feststoff
in einer flüssigen
Umgebung gewünscht
ist. Ein Beispiel dafür
ist die Suspension von Eisenoxidpartikeln in einer Lösung von Farbstoffen
und Lösemitteln.
Solche Umgebungen könnten
außerdem
Mischungen enthalten, wo Beibehalten der Lösungen von zwei oder mehreren
verschiedenen Flüssigkeiten
in einer homogenen Flüssigkeitsumgebung
oder Beibehalten der Lösung
von einem Feststoff in einer homogenen Flüssigkeitsumgebung gewünscht ist.
Ein Beispiel dafür
ist die Mischung von Kalziumcarbonat, Paper Chests, Lime Bins oder
Kayline Ton.
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Ein
prinzipielles Problem mit der Anordnung von Ablagerungen auf dem
unter Wasser liegenden Teil der Vorrichtung ist, dass die Öffnung in
dem Akkumulator beginnt sich zu verengen, und dabei das Gasvolumen
limitiert, welches in die Flüssigkeit
injiziert wird, oder andere Materialien während jedem Puls. Während das
verdrängte
Volumen abnimmt, steigt die Rate der Ablagerungsanordnung und verschlimmert
das Problem. Natürlich,
wenn die Gasinjektion konstant wäre,
wäre das
Aussetzen der Öffnung
gegenüber
der Flüssigkeit
oder gegenüber
anderen Materialien nominal. Allerdings stützt sich das Merkmal von Injektor 296 auf
die periodische Zufuhr von unter Druck gesetztem Gas. Während der
Nichtabgabeintervalle kann zurückgespülte Flüssigkeit
in die Öffnung
eintreten, und dabei zu Ablagerungsakkumulation und Öffnungsverengung
führen.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Der
vorliegende Injektor beinhaltet ein verbessertes Verfahren und eine
Vorrichtung zum Einführen
von Gas in einen Tank, um Flüssigkeiten
zu mischen und zu vermengen, die in dem Tank gehalten werden. Das
Verfahren ist in Anspruch 1 definiert und die Vorrichtung ist in
Anspruch 2 definiert.
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Eine
grundlegende Konfiguration des Injektors beinhaltet: ein flüssigkeitsundurchlässiges Kammergehäuse und
ein fernsteuerbares Ventil. Das Kammergehäuse definiert eine Kammer,
um von einer externen Quelle aus, unter Druck gesetztes Gas zu empfangen,
und eine Kammeröffnung
zum Freisetzen unter Druck gesetzten Gases. Das fernsteuerbare Ventil
ist in der Kammer angebracht, und arbeitet, die Kammeröffnung selektiv
zu öffnen
und zu schließen.
Dabei moduliert sie das Freisetzen von unter Druck gesetztem Gas
von der Kammer in die Flüssigkeit
oder in andere Materialien, welche in dem Behälter gehalten werden, hier
im Weiteren als die äußere Umgebung
bezeichnet. Des Weiteren ist das Kammergehäuse zusammensteckbar mit einem
Akkumulator, und die Kammer ist in flüssiger Kommunikation mit einer
externen Quelle von unter Druck gesetztem Gas, so dass die Kammer
zu jeder Zeit unter Druck gesetztes Gas beinhaltet, während der
Injektor arbeitet.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
beinhaltet der Injektor weiterhin einen Aktuator, welcher einen
Kolben beinhaltet, der operativ mit dem Ventil verbunden ist. Der
Aktuator ist operativ verbunden mit einer Steuerung, welche außerhalb
des Haltetanks angebracht ist und entweder den Kolben verlängert oder
den Kolben einzieht und dabei entsprechend das Ventil öffnet oder
schließt.
Der Aktuator kann elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch betätigt werden.
Das Steuergerät
kann aus einem Kompressor, einem Verteilerkanal, einem Regulator
und einem Flusskontrollventil bestehen; oder er kann aus einem Reservoir,
einer Pumpe und einem Flusskontrollventil bestehen; oder er kann
einfach aus einem Tank mit komprimiertem Gas, einem Regulator und einem
Flusskontrollventil bestehen. Die Steuereinheit kann außerdem aus
einer Batterie oder einer elektrischen Potenzialquelle und einem
Switch bestehen. Mit der Steuereinheit kann das Ventil präzise gesteuert
werden.
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Außerdem unterstützt eine
Feder bevorzugterweise die Steuereinheit, indem sie den Kolben verlängert. Die
Feder stellt eine Ausfallschließposition bereit,
so dass im Falle eines Steuerungsaktivitätsverlusts das Ventil sich
auf natürliche
Art und Weise schließen
wird und dabei die äußere Umgebung
vom Eindringen in die Kammer hindert.
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Des
Weiteren in einer bevorzugten Ausführungsform ist das Kammergehäuse geformt
aus einer Auswahl von zylindrischen Rohren, dicht verschweißt auf einer
Basis an einem ersten Ende, worin die Basis eine Kammeröffnung hat,
bevorzugt koaxial mit einer Öffnung
durch einen Akkumulator, wenn sie daran wieder abnehmbar befestigt
wird. Eine Kappe ist wieder abnehmbar an einem zweiten Ende befestigt, um
eine zylindrische Kammer zu formen. In diesem Gehäuse beinhaltet
sind das Ventil und der Aktuator wie folgt beschrieben. Die Kappe
hat mindestens einen Anschluss, um unter Druck gesetztes Gas zu empfangen,
und bevorzugterweise drei Anschlüsse; einen
Hauptanschluss und zwei Aktuatorsteueranschlüsse, um die Benutzung von Pneumatik,
Hydraulik oder elektrischer Steuerung zu vereinfachen, um den Aktuator
zu betreiben.
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Im
Falle, dass die Umgebung, worin der Injektor arbeitet, höchst korrosionsanfällig ist
oder worin Aufbau auf der Öffnung
von großer
Bedeutung ist, kann eine Öffnungsplatte,
welche einen Durchlass definiert, an der Öffnungskammer des Kammergehäuses angebracht
werden. Die Öffnungsplatte
kann wieder abnehmbar an der Basis des Kammergehäuses oder des Akkumulators
angebracht werden. Wenn die Öffnungsplatte
installiert ist, verschließt
es das Ventil im Gegensatz zu der Akkumulatoröffnung oder der Kammeröffnung.
Auf diese Art und Weise, wenn der Durchlass aneinander stößt oder
verengt wird, ist es nur nötig,
dass die Öffnungsplatte
und nicht der Akkumulator oder die Basis ausgetauscht werden muss.
Wenn die Öffnungs platte
an der Basis des Kammergehäuses
angebracht ist, ist das Abbauen des Akkumulators zum Ersetzen oder
Säubern der Öffnungsplatte
nicht notwendig; man muss nur das Kammergehäuse von der Akkumulatorplatte
abbauen.
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In
einer anderen Ausführungsform
ist der Aktuator nicht direkt mit einer Steuerung verknüpft, wird aber
vielmehr durch die Differenz zwischen dem Druck in der Umgebung
in der Kammer und dem Druck in der äußeren Umgebung gesteuert. Um
dies zu ermöglichen,
beinhaltet der Aktuator eine auf Druck reagierende Einheit, welche
operativ mit dem Ventil verbunden ist und an einer Oberfläche der äußeren Umgebung
aufgesetzt ist und auf der anderen Oberfläche dem unter Druck gesetzten
Gas in der Kammer ausgesetzt ist. Das auf Druck reagierende Element
bewegt sich wie befohlen durch die Druckdifferenz auf diesen Oberflächen, während es
eine Barriere zwischen dem unter Druck gesetzten Gas in der Kammer
und der äußeren Umgebung
aufrechterhalten wird. Um einen Gasdruck im Inneren der Kammer aufrechtzuerhalten,
welcher größer ist
als der der äußeren Umgebung
während
des Betriebs des Ventils, ist der Aktuator dazu konstruiert betrieben
zu werden, wenn die Druckdifferenz eine vorbestimmte Druckdifferenz überschreitet
oder darunter fällt.
Das ist, wenn die vorbestimmte Druckdifferenz überschritten wird, das auf
Druck reagierende Element bewegt sich in eine Richtung, bewirkend,
dass sich das Ventil öffnet
und dadurch das unter Druck gesetzte Gas durch die Kammeröffnung freisetzt.
Gleichermaßen, wenn
die Druckdifferenz unter die vorbestimmte Druckdifferenz fällt, bewegt
sich das auf Druck reagierende Element in die entgegengesetzte Richtung, bewirkend,
dass sich das Ventil schließt.
Um die vorbestimmte Druckdifferenz aufzubauen, kann eine Vorspannungsfeder
oder auch nicht benutzt werden.
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In
noch einer anderen Ausführungsform
beinhaltet das Ventil eine Kugel, welche eine Passage hat. Die Kugel
belegt rutschend entweder die Basis des Kammergehäuses, den
Akkumulator oder die Öffnungsplatte,
und wird durch Rotieren geöffnet,
um eine flüssige
Kommunikation zwischen der Kammer und der äußeren Umgebung über die
Passage bereitzustellen. Der Ball wird von dem Aktuator rotiert
und könnte
oder auch nicht eine Feder beinhalten, um die Kugel in eine geschlossene
Position unter Vorspannung zu setzen.
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In
noch einer anderen Ausführungsform
enthält
das Ventil ein schwingendes Tor, positioniert an der Kammeröffnung und
drehend gelagert am Kammergehäuse
angebracht. Ein Aktuator, operativ verbunden mit dem schwingenden
Tor, öffnet
und schließt
das Tor durch Drehen des Tors um eine Rotationsachse. In der geschlossenen
Position schließt das
schwingende Tor entweder die Basis, den Akkumulator oder die Öffnungsplatte.
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In
noch einer anderen Ausführungsform
beinhaltet das Ventil ein rutschendes Tor, welches an der Kammeröffnung positioniert
ist und gleitend an der Basis des Kammergehäuses des Akkumulators oder
der Plattenöffnung
angebracht ist. Ein Aktuator, operativ verbunden mit dem rutschendes
Tor, öffnet und
schließt
das Ventil beim Rutschen des Tors über die Kammeröffnung,
Akkumulatoröffnung
oder Durchlass, definiert durch die Plattenöffnung, abhängig von dem Element, welches
am rutschenden Tor angebracht ist. In der geschlossenen Position schließt das rutschende
Tor abdichtend die Basis des Kammergehäuses, des Akkumulators oder
der Plattenöffnung.
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Diese
und andere Merkmale der Erfindung sind unten dargelegt mit Bezug
auf mehrere Zeichnungen.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine perspektivische Ansicht eines Haltetanks mit einem partiellen
Ausschnitt des Haltetanks mit vier dargestellten separaten und identischen
Anwendungsbeispielen von den im Haltetank installierten Injektoren;
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2 ist
eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsform des Injektors mit
partiellen Ausschnitten von dem Kammergehäuse, welches ein Ventil zeigt,
das von einem Aktuator gesteuert wird, welcher von zwei Kontrollleitungen
betrieben wird;
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3 ist
eine Explosionszeichnung in perspektivischer Ansicht eines bevorzugten
Anwendungsbeispiels von einem Injektor, welcher ein Kammergehäuse, ein
Ventil, einen Aktuator, einen Ausfallschließmechanismus, eine Basis und
eine Öffnungsplatte
zeigt;
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4 ist
eine Querschnittsansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels des Injektors,
welches ein Kammergehäuse
zeigt, das ein Ventil beinhaltet, welches mit einem Aktuator, einem
Ausfallschließmechanismus,
einer Basis, einem Akkumulator und einer Öffnungsplatte, angebracht an
der Basis, verbunden ist;
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5 zeigt
eine partielle Querschnittsansicht von einer anderen Ausführungsform
des Injektors, welcher einen Akkumulator, Ventil und Basis, ohne
eine Öffnungsplatte
zeigt;
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6 zeigt
eine schematische Querschnittsansicht von einer anderen Ausführungsform
eines Injektors, welcher ein Ventil, gesteuert von einem Aktuator,
zeigt, welches von einer Druck differenz betrieben wird, die im Inneren
des Kammergehäuses
besteht und dem Druck, der in der äußeren Umgebung besteht;
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7 ist
eine partielle schematische Querschnittsansicht einer anderen Ausführungsform
eines Injektors, welcher ein rotierbares Kugelventil zeigt;
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7A ist
eine schematische Querschnittsansicht von dem rotierenden Kugelventil,
welches eine Passage dadurch zeigt;
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8 ist
eine partielle schematische Querschnittsansicht einer anderen Ausführungsform
des Injektors, welcher ein rutschendes Torventil zeigt;
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8a ist
eine schematische Draufsicht des rutschenden Tors, gezeigt in 8,
das Tor und seine beibehaltende Struktur zeigend;
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8b ist
eine schematische Querschnittsansicht des rutschenden Tors, gezeigt
in 8, das Tor und seine beibehaltende Struktur zeigend;
und
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9 ist
eine partielle schematische Querschnittsansicht einer anderen Ausführungsform
eines Injektors, welcher ein schwingendes Torventil und Ausfallschließmechanismus
zeigt.
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Detaillierte
Beschreibung der Erfindung
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Wenn
nicht anderweitig angezeigt, sind alle strukturellen Komponenten
aus Karbon, Stahl, rostfreiem Stahl, Polyvinylchlorid oder aus anderen
kompatiblen Materialien, die zum Eintauchen in einen Haltetank geeignet
sind. Sich nun zu den zahlreichen Figuren wendend, worin gleiche
Nummern gleiche Teile anzeigen, und noch spezifischer 1, 2, 3 und 4,
ei ne bevorzugte Ausführungsform des
Injektors wird gezeigt, wie sie in einer Mischtankapplikation gefunden
werden würde.
Wieder abnehmbar fixiert an einem Akkumulator 20, welcher
gedreht positioniert ist auf dem Grund eines Haltetanks 11 von
einer Vielzahl von Unterstützungsplatten 14,
der Injektor 12 enthält
ein Kammergehäuse 30,
einen Stößel 50,
eine Öffnungsplatte 70 und
einen Aktuator 80. Die Unterstützungsplatten 14 stabilisieren
den Injektor 12 und Akkumulator 20 gegen die Buffeting-Effekte
der Flüssigkeit
während
dem Mischen und, viel wichtiger, stellt ein Fluchtmittel bereit
zwischen dem Boden des Haltetanks 11 und dem Akkumulator 20,
wobei die Blasen, die von dem Injektor erzeugt werden, sich formieren
und ihren Aufstieg durch die Flüssigkeit
beginnen können.
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Gekoppelt
zum Kammergehäuse 30 ist
eine unter Druck gesetzte Gasleitung 16. Zwei Kontrollleitungen 18a, 18b durchqueren
das Kammergehäuse 30 und
sind mit dem Aktuator 80 gekoppelt, welcher darin dargestellt
ist. Außerhalb
des Haltetanks 11 angebracht und flüssig verbunden zum Kammergehäuse 30 durch
die Kontrollleitungen 18a, 18b, ist eine Steuereinheit,
welche den Verlauf von unter Druck gesetzter Flüssigkeit oder Gas steuert.
Während
es vorteilhafter ist, die Hauptkomponenten dieser Steuereinheit
außerhalb
des Haltetanks 11 anzubringen, ist es nicht notwendig und
unter manchen Umständen
mag es sogar bevorzugt sein, ein Paar oder alle von ihnen im Inneren
des Haltetanks 11 anzuordnen. Ein Beispiel für die Anordnung
von manchen der Komponenten der Steuereinheit im Inneren ist ein Druckdifferenzialtransmitter,
montiert innerhalb des Kammergehäuses 30.
Der Transmitter befördert
Informationen zu den anderen Hauptkomponenten der Steuereinheit,
welche den Stößel 50 öffnen, wenn der
Druck innerhalb des Kammergehäuses 30 den äußeren Umgebungsdruck
am Kopfende 52 um eine vorher festgesetzte Menge übersteigt.
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Die
Kontrollleitungen 18a und 18b in der dargestellten
Ausführungsform
beliefern den Aktuator 80 mit unter Druck gesetzter Flüssigkeit
oder Gas von der Steuereinheit (nicht gezeigt), nötig für den Aktuator 80,
um den Stößel 50 zu
regeln. Im Falle, dass ein elektrisch gesteuerter Aktuator benutzt
wird, kann die Kontrollleitung 18a eine Leitung für elektrische
Kabel sein, und ohne Erfordernis einer anderen Kontrollleitung,
würde nur
eine Kontrollleitung das Kammergehäuse 30 passieren.
Die unter Druck gesetzte Gasleitung 16 befördert jegliches
Gas zum Kammergehäuse 30,
nötig für die sichere
Verteilung zum Kammergehäuse 30,
die sichere Erstellung von mindestens einer Blase unter dem Akkumulator 20 und
das sichere Aufsteigen durch das äußere Medium zum oberen Ende
des Haltetanks. Bevorzugterweise wird ein Inertgas benutzt, aber
auch ein Gas zusammengesetzt aus irgendwelchen anderen Elementen
und Molekülen
wird ausreichend sein.
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Spezifisch
auf 3 und 4 Bezug nehmend, wird eine detaillierte
Darstellung eines bevorzugten Injektors 12 gezeigt in Verknüpfung mit
einem Akkumulator 20 und beinhaltet eine Öffnungsplatte 70,
ein Kammergehäuse 30,
ein Stößel 50 und
einen Aktuator 80. Wie in 3 und 4 gezeigt,
hat der Akkumulator 20 eine erste Öffnung 22, welche
jegliche Form haben kann, zur Erleichterung der Produktion und zur
idealen Blasengestaltung, welche bevorzugter weise kreisförmig ist.
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Befestigt
an dem Akkumulator 20 auf der gegenüberliegenden Seite des Bodens
des Haltetanks 11 ist das Kammergehäuse 30. Das Verfahren
zur Befestigung kann variieren im Schweißleistungsgrad zu der gezeigten
bevorzugten Methode, Ankerbolzen 35.
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Wie
gezeigt in 3 und 4 definiert
die Öffnungsplatte 70 einen
Durchlass 72 und wird mit dem Stößel 50 verschlossen, wenn
der Stößel 50 sich
in einer geschlossenen Position befindet. Die Befestigungsbolzen 76 und
ein Dichtungsring 79 verbinden wieder abnehmbar die Öffnungsplatte 70 zu der
Basis 34 des Kammergehäuses 30.
Dadurch, dass die Öffnungsplatte 70 wieder
entfernbar an der Basis 34 angebracht ist, umschließt der Dichtungsring 79 den
Durchlass 72 der Öffnungsplatte 70 und die
Kammeröffnung 206,
definiert durch die Basis 34, und verschließt beides,
die Öffnungsplatte 70 und
die Basis 34.
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Die Öffnungsplatte 70 muss
nicht wieder abnehmbar mit der Basis 34 verbunden sein,
wie in 3 und 4 gezeigt wird. Statt dessen,
unter Berücksichtigung
der anderen Ausführungsformen des
Injektors 12, könnte
die Öffnungsplatte 70 wieder entfernbar
mit dem Dichtungsring 79 an dem Akkumulator 20 befestigt
sein, um den Akkumulator und die Öffnungsplatte 70 miteinander
zu verbinden. Zusätzlich
könnte
die Öffnungsplatte 70 wieder
entfernbar an der Basis 34 angebracht sein, während der Dichtungsring 79 den
Akkumulator 20 und die Öffnungsplatte 70 verschließt.
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Wie
in 3 und 4 gezeigt, hat das Kammergehäuse 30 einen
Körper 32,
eine Basis 34, ein Ende 36 und eine Kappe 42.
Der Körper 32 kann jegliche
Form oder Querschnitt haben, der Zugang und sicheren Einschluss
des unter Druck gesetzten Gases erlaubt, der Stößel 50, der Aktuator 80 und
die Teile der Kontrollleitungen 18a, 18b, welche
am Aktuator 80 enden. Um die Herstellung und Installation zu
erleichtern, wird ein Zylinder mit einem kreisförmigen Querschnitt bevorzugt
verwendet.
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Die
Basis 34 kann entweder an den Körper 32 geschweißt werden
oder als ein integraler Teil des Körpers 32 geformt werden,
und empfängt
die Ankerbolzen 35, welche das Kammergehäuse 30 am
Akkumulator 20 befestigen. Das Ende 36 fixiert
wieder ent fernbar die Kappe 42 mit einem Randaufschlag 38 und
einen Seegerring 47, der eine auf der Innenseite liegende
ringförmige
Fuge 40 verschließt.
Auf diesem Weg ist die Kappe 42 sicher am Körper 32 angebracht,
während
einfacher Zugriff auf die Komponenten bereitgestellt wird, welche
sich in dem Kammergehäuse 30 befinden.
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Um
in das Innere des Kammergehäuses 30 unter
Druck gesetztes Gas einzuleiten und den Kontrollleitungen 18a und 18b Zugang
zum Aktuator 80 bereitzustellen, hat die Kappe 42 einen
Hauptanschluss 44 und zwei Kontrollanschlüsse 46a, 46b. Um
im Wesentlichen zu helfen, das unter Druck gesetzte Gas im Kammergehäuse einzusperren,
sind die Anschlüsse
dicht gekoppelt zu ihren angemessenen Linien und einem O-Ring 49,
fest an einer außenseitig
ringförmig
liegenden Fuge 43 befestigt, ist zusammengedrückt verbunden
mit dem Körper 32. Um
die Retention der Kappe 42 zum Körper 32 abzuschließen, wird
eine linksdrehende Feststellschraube 48 durch den Körper 32 und
in die Kappe 42 zwischen dem O-Ring 49 und dem
Seegerring 47 geschraubt.
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Immer
noch Bezug nehmend auf 3 und 4 beinhaltet
der Stößel 50 ein
Kopfende 52 und einen Schluss 56. Der Schluss 56 ist
mit einem Aktuator 80 über
einen Kolben 88 verbunden und ermöglicht dadurch dem Aktuator 80 den
Stößel 50 hin-
und herzubewegen. Das Kopfende 52 verschließt die Öffnungsplatte 70,
wenn sich der Stößel 50 in
einer geschlossenen Position befindet. Mit dem Kopfende 52, das
die Öffnungsplatte 70 verschließt wird
die Flüssigkeit
des Haltetanks am Eindringen in das Kammergehäuse 30 gehindert.
Bei anderen Ausführungsformen,
welche keine Öffnungsplatte
beinhalten, verschließt
das Kopfende 52 entweder die Basis 34, wie in 5, 6, 7, 8 und 9 gezeigt, oder
den Akkumulator 20.
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Außerdem gezeigt
in 3 und 4 beinhaltet der Aktuator 80 einen
Hauptkörper 82 und
einen Kolben 88, und ist am Kammergehäuse 30 montiert mit
einer Vielzahl an Streben 86 und einer Platte 84.
Die Kontrollleitungen 18a und 18b schließen am Hauptkörper 82 ab
und beliefern den Aktuator 80 mit Strom, um den Kolben 88 auszufahren
und einzuziehen. Jede Strebe 86 ist an der Platte 84 angebracht und
die Basis 34 mit Befestigungsbolzen 76 und kombiniert
unterstützen
sie den Hauptkörper 82 und stabilisieren
den Aktuator 80 während
des Ausfahrens und Einziehens des Kolbens 88. Das Befestigen kann
durch herkömmliche
Mittel geschehen, wie z.B. Nieten, Bolzen und Muttern, Klebstoffe
oder dgl., entweder alleine oder in Kombination, was ausreichende
Unterstützung
zur Verfügung
stellen wird, während
der Aktuator 80 variierenden dynamischen Ladungen begegnet
während
seines Arbeitsgangs. Wie auch immer, ist es bevorzugt, dass der
Aktuator in solch einer Art und Weise befestigt wird, dass er während einer
Wartung leicht entfernt werden kann.
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Immer
noch Bezug nehmend auf 3 und 4, beinhaltet
der Ausfall-Schließmechanismus 200 einfach
eine Feder 201 zusammengedrückt zwischen dem Schluss 56 des
Stößels 50 und
dem Hauptkörper 82 des
Aktuators 80. Die Feder 201 umschließt den Kolben 88 und
ist im Allgemeinen konzentrisch mit dem Kolben 88 des Aktuators 80.
Des Weiteren ist die Größe der Feder 201 immer
so gewählt,
dass sie sich unter Kompression befindet, wenn sie zwischen dem
Stößel 50 und
dem Hauptkörper 82 des
Aktuators angebracht ist, während
des gesamten Hubs des Kolbens 88. Auf diese Art und Weise
wird der Ausfall-Schließmechanismus 200 den Stößel 50 in
eine geschlossene Position zwingen, wenn der Aktuator unkontrollierbar
wird.
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Sich
nun zu 5 wendend, wird eine alternative Ausführungsform
gezeigt, welche gleichartig mit der Ausführungsform ist, welche in 3 und 4 gezeigt
wird, aber keine Öffnungsplatte
benutzt. Wie die Ausführungsform,
die in 3 und 4 gezeigt ist, ist der Akkumulator 20 wieder
entfernbar befestigt zur Basis 34. Wie auch immer in 5 gezeigt
wird, wenn der Stößel 50 in
einer geschlossenen Position ist, verschließt der Stößel 50 die Basis 34.
Alternativ könnte
der Stößel 50 den
Akkumulator 20 anstelle der Basis 34 verschließen.
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Sich
jetzt zu 6 wendend, wird eine andere
Ausführungsform
gezeigt, welche einen Stößel 50 verwendet,
welcher die Basis 34 verschließt und mit einem Aktuator 380 verbunden
ist, welcher durch eine Druckdifferenz im Inneren des Kammergehäuses 330 und
dem Druck in der äußeren Umgebung bewegt
wird. Die vorher beschriebene Ausführungsform, in 3, 4 und 5 gezeigt,
ist sehr ähnlich
zu der Ausführungsform
gezeigt in 6 mit Ausnahme von drei generellen
Unterschieden. Zuerst hat die Kappe 342 des Kammergehäuses 330 nur
eine unter Druck stehende Gasleitung 16, endend am Hauptanschluss 344.
Zweitens eine Unterstützungswand 392 beinhaltet
eine Kolbenführung 386 und
eine Ventilführung 388,
welche im Wesentlichen die Bewegung der Kolbenverbindung 385 und Ventilverbindung 387 in
einer räumlichen
Dimension begrenzt. Drittens, ein Teil des Körpers 331 beinhaltet
den Aktuator 380. Folglich wird das Folgende nur die einzigartige
Struktur der Ausführungsform
beschreiben, welche den Aktuator 380 benutzt und auf die überbleibende
vorher definierte Struktur hinweist, welche die vorherig identifizierten
Namen und Nummern nutzt.
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Wie
in 6 gezeigt, hat das Kammergehäuse 330 einen Körper 331,
eine Basis 34, einen Schluss 336 und eine Kappe 342.
Angeordnet durch einen Teil des Körpers 331 ist ein
Zylinder 332 mit Stoppern 333 angebracht an einem
Zylinder 332, um ei ne übermäßige Deplatzierung
des Kolbens 382 zu verhindern. Der Körper kann andererseits jegliche Form
oder Querschnitt haben, der Zugang zu und sicheren Schutz des unter
Druck gesetzten Gases, des Stößels 50 und
des Aktuators 380 ermöglicht.
Zur Vereinfachung der Herstellung und Installation wird ein Zylinder
mit kreisförmigem
Querschnitt bevorzugt.
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Die
Basis 34 kann entweder an den Körper 331 geschweißt werden
oder als ein integrales Teil des Körpers 331 geformt
werden, und empfängt
den Ankerbolzen 35, welcher das Kammergehäuse 330 am
Akkumulator 20 befestigt. Das Ende 336 fixiert wieder
entfernbar die Kappe 342 mit einem Randanschlag 338 und
einem Seegerring 347, eine innen liegend kreisförmige Fuge 340 verschließend. Auf
diesem Weg ist die Kappe 342 sicher am Körper 331 angebracht,
während
einfache Installation, von und Zugang zu den Komponenten, bereitgestellt
wird, welche in dem Kammergehäuse 330 enthalten
sind.
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Um
unter Druck gesetztes Gas in den Innenraum des Kammergehäuses 330 einzuleiten,
hat die Kappe 342 einen Hauptanschluss 344, welcher
die unter Druck gesetzte Gasleitung 16 empfängt. Um
im Wesentlichen zu helfen, das unter Druck gesetzte Gas in dem Kammergehäuse 330 einzuschließen, ist der
Hauptanschluss 344 dicht gekoppelt zur unter Druck gesetzten
Gasleitung 16 und einem O-Ring 349, fest an einem
außenseitig
liegenden kreisförmigen
Randanschlag 343 angebracht, ist zusammengedrückt verschlossen
mit dem Körper 331.
Um die Retention der Kappe 342 des Körpers 331 zu vervollständigen,
wird eine linksdrehende Feststellschraube 348 durch den
Körper 331 und
in die Kappe 342 zwischen dem O-Ring 349 und dem
Seegerring 347 gedreht.
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Immer
noch auf 6 verweisend, enthält der Aktuator 380 einen
Kolben 382 und eine Verbindung 384, um die Versetzung des
Kolbens 382 zum Stößel 50 zu übertragen.
Der Kolben 382 ist der Größe nach so gewählt, dass
er rutschend den Zylinder 332 des Kammergehäuses 330 verschließt, während er
im Wesentlichen einen gasdichten Dichtungsring mit dem Zylinder 332 zu
jeder Zeit führt.
Der Kolben 382 ist außerdem
der Größe nach
so gewählt,
dass er mehr Oberflächenfläche zum
Inneren des Kammergehäuses 330 und
der äußeren Umgebung
freigibt, als zum Schluss 56 und Kopfende 52 des
Stößels 50.
Auf diese Art und Weise wird ein Druckwechsel des Gases im Inneren
des Kammergehäuses 330 mehr
Kraft auf den Kolben 382 ausüben, als der Stößel 50 und
dabei das Öffnen
und Schließen
des Stößels 50 auslösen.
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Von
einer Unterstützungswand 392 in
dem Kammergehäuse 330 unterstützt, enthält die Verbindung 384 eine
Kolbenverbindung 385, eine Ventilverbindung 387,
eine dazwischen liegende Verbindung 390, eine Kolbenführung 386,
eine Ventilführung 388 und
einen Ausfall-Schließmechanismus 200.
Die Kolbenverbindung 385 ist drehbar verbunden mit dem Kolben 382 an
einem Ende 894 und drehbar verbunden mit der dazwischen
liegenden Verbindung 390 an seinem anderen Ende 395.
Auf der anderen Seite der dazwischen liegenden Verbindungsverbindung zu
der Kolbenverbindung 385 ist die dazwischen liegende Verbindung 390 drehbar
verbunden mit der Ventilverbindung 387. Ähnlich,
auf der anderen Seite der Ventilverbindungsverbindung zu der dazwischen liegenden
Verbindung 390, ist die Ventilverbindung 387 drehbar
verbunden zu dem Schluss 56 des Stößels 50.
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Immer
noch auf 6 Bezug nehmend, beinhaltet
der Ausfall-Schließmechanismus 200 einfach eine
Schraubenfeder 201 zusammengedrückt zwischen der Kolbenführung 386 und
einer zurückhaltenden
Wand 393. Die Feder 201 ist um die Kolbenverbindung 385 gewickelt
und ist im Allgemeinen konzentrisch mit der Kolbenverbindung 385.
Am Ende 395 der Kolbenverbindung 385 ist eine
zurückhaltende
Wand 393 angebracht, welche festgemacht ist, um die Feder 201 in
zusammengedrücktem
Kontakt mit der Kolbenführung 386 zu
halten. Die zurückhaltende
Wand 393 kann geschweißt,
genietet oder geschraubt sein zu der Kolbenverbindung 385 oder sie
kann als ein integraler Teil der Kolbenverbindung 385 geformt
sein. Im zusammengedrückten
Kontakt mit der zurückhaltenden
Wand 393 und der Kolbenführung 386 zwingt die
Feder 201 den Stößel 50,
zu einer geschlossen Position, sollte der Aktuator 80 versagen
den Stößel 50 in
einer geschlossen Position zu halten. Der Ausfall-Schließmechanismus 200 stellt
außerdem
eine vorbestimmte Druckdifferenz her, welche genutzt wird, um die
Ausführung
des Aktuators 380 auszulösen.
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Um
im Wesentlichen die Bewegung der Kolbenverbindung 385 in
einer räumlichen
Dimension abzugrenzen, schließt
die Kolbenverbindung 385 rutschend die Kolbenführung 386.
Des weiteren, um im Wesentlichen die Bewegung der Ventilverbindung 387 in
einer räumlichen
Dimension abzugrenzen, schließt
die Ventilverbindung 387 rutschend die Ventilführung 388.
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Sich
immer noch auf 6 beziehend, sind die Kolbenführung 386 und
die Ventilführung 388 an der
Basis 34 an der unterstützenden
Wand 392 festgemacht. Die bevorzugte Methode die Kolbenführung 386 und
die Ventilführung 388 an
der unterstützenden
Wand 392 festzumachen und die unterstützende Wand 388 an
der Basisplatte 34 festzumachen, ist Schweißen. Wie
auch immer, Muttern und Bolzen, Nieten, Klebstoffe und dgl. können außerdem genutzt
werden, solange die Kolbenverbindung 385 und die Ventilverbindung 387 genügend, während der
Betätigung
des Aktuators, stabilisiert sind.
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Sich
nun zu 7 und 7a wendend, wird eine andere
Ausführungsform
des Injektors gezeigt, welche ein Kugelventil 210 in Kombination
mit einem Aktuator 80 nutzt. Die vorher beschriebene Ausführungsform,
gezeigt in 3, 4 und 5, ist
sehr ähnlich
der Ausführungsform
gezeigt in 7 und 7a mit
Ausnahme von zwei generellen Unterschieden. Zuerst wird ein Kugelventil 210 genutzt, um
die Basis 34 zu verschließen. Zweitens wird kein Ausfall-Schließmechanismus
verwendet. Folglich wird im Folgenden nur die einzigartige Struktur
der Ausführungsform
beschrieben, welche ein Kugelventil 210 nutzt und auf die überbleibende,
vorher definierte Struktur verweist, die vorher identifizierten
Namen und Nummern nutzend.
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Wie
in 7 und 7a gezeigt wird, beinhaltet
das Kugelventil 210 eine Kugel 211, eine Passage 212 durch
die Kugel 211, Stopper 214, einen schwingende
Verbindung 280 und einen Kranzarm 220. Über das
gesamte zyklische Öffnen
und Schließen
des Kugelventils 210 hinweg, durch den Aktuator 80,
schließt
die Kugel 211 die Basis 34.
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Um
die rotierende Versetzung der Kugel 211 während des
Arbeitsvorgangs zu beschränken,
sind Stopper 214 an der Kugel 211 befestigt und
berühren die
Basis 34 an der maximal gewünschten winkligen Auslenkung
der Kugel 211. Die Stopper 214 können separat
gefertigt werden und anschließend
an der Kugel durch Bolzen, Schrauben oder jegliche Klebstoffe, welche
ausreichend sind, um der dynamischen Ladung und Erschütterung
der Kugel 211 zu widerstehen, festgemacht, wenn die Rotation
zunimmt. Alternativ können
die Stopper 214 als ein integraler Teil der Kugel 211 geformt
sein.
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Außerdem an
der Kugel 211 befestigt, ist ein Kranzarm 220,
welcher starr an einem Ende 221a an der Kugel 211 festgemacht
ist und drehend verbunden mit einer Schwingverbindung 218 an
dem anderen Ende 221b ist. Der Kranzarm 220 kann
entweder verschweißt,
verschraubt oder verklebt mit der Kugel 211 sein oder er
kann als ein integraler Teil der Kugel 211 geformt sein.
Die Länge
des Kranzarms 220 sollte ausreichend sein, um die maximal
gewünschte
rotierende Auslenkung zu erlauben, ohne dass die Schwingverbindung 218 die
Kugel 211 berührt
und dabei den Ventilmechanismus unterbindet. Auf der anderen Seite
der Verbindung des Kranzarms 220 zur schwingenden Verbindung 218 ist
die schwingende Verbindung 218 drehend verbunden mit dem
Kolben 88 des Aktuators 80 und abzugrenzen in
seiner rotierenden Bewegung durch zwei gegenüberliegende begrenzenden Zungen 222,
die aus dem Kolben 88 herausragen. Die begrenzenden Zungen 222 können geschweißt, geschraubt
oder an den Kolben 88 genietet sein, oder sie können als
ein integraler Teil des Kolbens 88 geformt sein.
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Sich
nun zu den 8, 8a und 8b wendend,
wird eine andere Ausführungsform
des Injektors gezeigt, welche ein Rutschtorventil 230 nutzt in
Kombination mit einem Aktuator 80. Die vorher beschriebenen
Ausführungsformen,
gezeigt in 3, 4 und 5 ist
sehr ähnlich
zu der Ausführungsform
gezeigt in 8, 8a und 8b,
mit Unterschied von zwei generellen Unterschieden. Als erstes, wird
ein Rutschtorventil 230 genutzt, um die Basis 34 zu
verschließen.
Zweitens wird ein Ausfall-Schließmechanismus
nicht verwendet. Folglich wird im Folgenden nur eine einzigartige
Struktur der Ausführungsform
beschrieben, welche ein Rutschtor 230 nutzt und auf die übrig bleibende,
vorher definierte Struktur verweist, die vorher identifizierten
Namen und Nummern nutzend.
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Wie
in 8, 8a und 8b gezeigt, beinhaltet
das Rutschtorventil 230 eine Rutsche 232, einen
Arm 234 und ein abgrenzendes Glied 236. Der Arm 234 ist
mit dem Kolben 88 des Aktuators 80 an einem Ende 235a verbunden
und starr an der Rutsche 232 an ihrem anderen Ende 235b befestigt.
Der Arm 234 kann entweder geschweißt, verschraubt oder geklebt
sein zur Rut sche 232 oder er kann als ein integrales Teil
der Rutsche 232 geformt sein.
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Die
Rutsche 232 ist zwischen dem begrenzenden Glied 236 und
der Basis 34 des Kammergehäuses 30 angebracht,
so dass die Rutschenbewegung, wie vom Aktuator 80 ausgeführt, im
Wesentlichen auf eine räumliche
Dimension begrenzt ist.
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Das
begrenzende Glied 236 enthält des Weiteren ein empfangendes
Ende 238, worin eine Auflagefläche 240 liegt, welche
ein Ende 233 der Rutsche 232 verschließt, bevor
der Aktuator 80 voll Ausgefahren ist. Wenn der Kolben 88 des
Aktuators 80 voll Ausgefahren ist, weist die Auflagefläche 240 die
Rutsche 232 an, gewaltsam die Basis 34 zu verschließen. Das
abgrenzende Glied 236 ist an der Kammeröffnung 206 positioniert
und kann an der Basis 34 durch Schrauben, Bolzen und Muttern,
Nieten oder Kleber befestigt werden; oder, wie in 8, 8a und 8b gezeigt
wird, kann das abgrenzende Glied 236 integral mit der Basis 34 geformt
sein.
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Sich
nun zu 9 wendend, wird eine alternative Ausführungsform
des Injektors gezeigt, welche ein Schwingtorventil 250 nutzt
in Kombination mit einem Aktuator 80 und einem Ausfall-Schließmechanismus 200.
Die vorher beschriebene Ausführungsform,
gezeigt in 3, 4 und 5,
ist sehr ähnlich
zur Ausführungsform
gezeigt in 9, mit Ausnahme eines Schwingtorventils 250,
welches genutzt wird um die Basis 34 zu verschließen. Folglich
wird im Folgenden nur die einzigartige Struktur einer Ausführungsform
beschrieben, welche das Schwingtorventil 250 nutzt und
sich auf die übrig
bleibende, vorher definierte Struktur bezieht, welche vorher identifizierte
Namen und Nummern nutzt.
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Wie
in 9 gezeigt, beinhaltet das Schwingtorventil 250 einen
Arm 252, ein Schwingtor 251, eine schwingende
Verbindung 256, begrenzende Zungen 258, eine abgrenzende
Wand 260 und eine Feder 201. Die Bewegung und
die Verbindung des Arms 252, schwingende Verbindung 256,
begrenzende Zungen 258 und Kolben 88 ist sehr ähnlich zu
der Bewegung und Verbindung der ähnlichen Elemente,
wie im Kugelventil 210, gezeigt in 7, genutzt
wird. Ein Ende 257a der schwingenden Verbindung 256 ist
drehend verbunden mit dem Kolben 88 des Aktuators 80 und
während
der Verwendung, im Wesentlichen im Grad der rotatorischen Versetzung
von zwei gegenüberliegenden
begrenzenden Zungen 258, welche aus dem Kolben 88 herausragen.
Gleichermaßen
ist das andere Ende 257b der schwingenden Verbindung 256 drehend
verbunden mit dem Arm 252.
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Die
Feder 201 umschließt
und ist konzentrisch mit dem Kolben 88 des Aktuators 80.
Wo die begrenzenden Zungen 258 aus dem Kolben 88 hervortreten,
ist eine abgrenzende Wand 260 angeordnet und befestigt
an dem Kolben 88, um die Feder 201 in einem zusammengedrückten Kontakt
mit dem Hauptkörper 82 des
Aktuators 80 zu halten. Die abgrenzende Wand 260 und
begrenzenden Zungen 258 können geschweißt, genietet
oder geschraubt werden an den Kolben 88 oder sie können als
ein integraler Teil des Kolbens 88 geformt sein. Im zusammengepressten
Kontakt mit der abgrenzenden Wand 260 und Hauptkörper 82 zwingt
die Feder 201 das Schwingtorventil 250 in eine
geschlossene Position, sollte der Aktuator 80 scheitern
das Schwingtorventil 250 in einer geschlossenen Position
zu halten.
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Das
Schwingtor 251 ist starr befestigt an dem Arm 252 und
drehend verbunden mit der Basis 34 des Kammergehäuses 30 auf
eine Art und Weise, dass, wenn das Schwingtorventil 250 in
einer geschlossenen Position ist, das Schwingtor 251 die
Basis 34 verschließt.
Der Arm 252 kann geschweißt, genietet o der geschraubt
sein an das Schwingtor 251 oder es kann als ein integraler
Teil des Schwingtors 251 geformt sein.
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Obwohl
der vorliegende Injektor beträchtlich detailliert
beschrieben wurde mit Bezugnahme auf bestimmte bevorzugte Ausführungsformen,
sind andere Ausführungsformen
davon möglich
innerhalb des Anwendungsbereichs der angehängten Ansprüche.