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Flüssigkeitseinfülleinrichtung Zuin Einfüllen von Flüssigkeiten, insbesondere
Brennstoffflüssiglc,eiten, in Behälter aller Art, z. B. Kessel, sind auf die Behälteröffnung
aufsetzbare Flüssigkeitseinfülleinrichtungen bekanntgeworden, :die den Zufluß selbsttätig
unterbrechen, sobald der Behälter bis zur gewünschten Höhe gefüllt ist; sie besitzen
eine das Absperrventil der Zuflußleitung steuernde pneumatische Stellvorrichtung
und eine an diese und den Behälterluftraum angeschlossene und durch die zuströmende
Flüssigkeit betriebene Saugvorrichtung, die, sobald ihr Anschluß an den Behälterluftraum
durch die steigende Flüssigkeit abgesperrt wird, in der pneumatischen Stellvorrichtung
eine die Ventilschließbewegung auslösende Druckänderung hervorruft.
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Von den bekannten Einfülleinrichtungen die.serArt unterscheidet sich
die neue :dadurch, daß erfindungsgemäß die in an sich bekannter Weise aus einem
Mantel und einer Düse (Injektor) bestehende Saugvorrichtung mit dem Behälterluftraum
über ein besonderes Luftrohr in Verbindung steht, das seinerseits mit seiner unteren,
die Füllhöhe bestimmenden Mündung unterhalb und mit seiner oberen Mündung oberhalb
des Saugringspaltes der Saugvorrichtung liegt.
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Es ist somit :in Anlehnung an frühere, erfolglos gebliebene Versuche
als Saugvorrichtung ,ein Injektor, d. h. eine aus einem Mantel und einer Düse bestehende
Einheit verwendet; sie iist einfach im Aufbau und, da sie keine beweglichen Teile
besitzt, auch überaus betriebssicher. Da ferner diese Saugvorrichtung mit dem Behälterluftraum
über ein besonderes Luftrohr verbunden ist, dessen untere, die Füllhöhe bestimmende
Mündung unterhalb und dessen obere Mündung oberhalb des Saugringspaltes der vorerwähntenSaugvorrichtung
liegt, so ist in einfachster Weise die Saugwirkung des Injektors auch für den wichtigsten
Zeitpunkt sichergestellt, nämlich für den Zeitpunkt, .in dem die steigende Flüssigkeit
die untere Mündung des Luftrohres erreicht und gegen den Behälterluftraum absperrt.
Wenn dieser Zustand erreicht ist, liegt der Sau,gringspalt immer noch oberhalb des
Flüssigkeitsspiegels; die Saugvorrichtung kann also noch ihre volle Wirksamkeit
entfalten. Sie bringt die pneumatische Stellvorrichtung zum Ansprechen. Der Zufluß
wird abgesperrt.
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Die neue selbsttätige Einfülleinrichtung verbindet mithin eine einfache
Bauart mit einer sicheren Wirkungsweise.
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Das genannte Luftrohr ist vorteilhaft mit einer Drosselstelle o. dgl.
versehen, die den Durchtritt der Flüssigkeit bremst, derart, daß in der pneumatischen
Stellvorrichtung, in dem Zeitpunkt, in dem die Flüssigkeit die untere
Luftrohrmündung
erreicht, der erforderliche Unterdruck geschaffen wird.
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Zu demselben Zweck kann das Luftrohr mit einem Sperrventil, z. B.
einem Schwinx-:: rnerventil, ausgerüstet «-erden, das durche Flüssigkeitszutritt
gesteuert wird.
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Vorzugsweise wird der Injektor so ausge-. bildet, daß die untere Öffnung
seines Außen-' n!antels tiefer liegt als die untere Mündung des Luftrohres, zu dem
Zweck, kurz vor dem Zeitpunkt, in welchem die Flüssigkeit das Luftrohrende erreicht,
die Öffnung des Injektormantels in dieFlüssigkeit einzutauchen und somit die Wirksamkeit
der Pumpe von dem genannten Zeitpunkt ab ansteigen zu lassen.
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In einigen Fällen, namentlich wenn es sich tun das Einfüllen von flüchtigen
feuergefährlichen Flüssigkeiten, wieKohlenwasserstoffen, handelt, kann die Einrichtung
eine Abzugsleitung für die mit Dämpfen beladene Luft enthalten, um einen Austausch
zwischen den Lufträumen des zu füllenden und des Entnahmebehälters herbeizuführen.
Die Abzugsleitung kann zweckmäßig so ausgebildet sein, daß sie zugleich eine Sicherheitsmaßnahme
darstellt, um im Falle eines aus irgendwelchem Grunde iii einem der beiden Behälter
entstandenen L"berdruckes ein selbsttätiges Absperren des Flüssigkeitszuflusses
zu veranlassen.
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Zu diesem Zweck ist die bzw. sind die unteren Austrittsöffnungen für
die mit Dämpfen beladene Luft aus dem Behälter, welche mit der Abzugsleitung zu
dem Entnahmebehälter in Verbindung stehen, in einer höheren oder wenigstens gleich
hohen Lage wie das untere Ende des ztt der Unterdruckkammer führenden Luftrohres
angeordnet. In der Abzugsleitung ist einer der Unterdruckkammer gegenüberliegende,
d. h. auf der anderen Seite der verstellbaren, das Sperrventil steuernden Wandung
befindliche Überdruckkammer untergebracht.
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In diesem besonderen Falle ist es selbstverständlich angebracht, die
Einfülleinrichtung mit dem zu füllenden Behälter durch einen abdichtenden Anschluß
verbinden zu können. Abgesehen von diesem besonderen Fall, d. h. bei sonstigen Einfüllstutzen
ohne Abzugsleitung, die zu dem Luftraum des Entnahmebehälters führt, ist indes eine
Abdichtung der genannten Art überflüssig, wodurch sich der Erfindungsgegenstand
vorteilhaft von den bisher bekanntenEinfüllstutzen dieserArt unterscheidet.
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Die verstellbare, in der Unterdruckkamtner angeordnete Wandung, «-elche,
wie gesagt, in gewissen Fällen gemeinsam dieser Kammer und einer Überdruckkammner
zugeordnet sein kann, kann zweckmäßig als ein Kolben oder vorzugsweise als eine
Membran ausgebildet sein. Dieser Arbeitsteil kann unmittelbar an das Sperrventil
angeschlossen sein, steht aber vorzugsweise in Wirkungsverbindung mit einer Klinke,
die das Ventil normalerweise offen _häit, und zwar entgegen der Wirkung einer ","vtirher
von Hand gespannten Feder, so daß der Schließvorgang augenblicklich vor sich geht.
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Bei einer ebenso einfachen wie wirksamen Ausführungsform stützt sich
ein an einer ortsfesten Achse angelenkter Hebel mit dem einen Ende gegen die Mitte
der -Membran an und kann von der letzteren verschwenkt werden, während er an dem
anderen Ende mit der Klinke gelenkig verbunden ist, die gegen ein Schwanzstück der
Sperrventilstange anstößt, wobei die Klinke eine Gleitrolle trägt, die auf einer
zu der Ventilstange rechtwinklig verlaufenden Rollebene beweglich ist.
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Die Zeichnungen zeigen einige Ausführungsbeispiele in schematischer
Weise sowie eine praktische Bauart des Erfindungsgegenstandes. Es sind: Fig. i ein
senkrechter Schnitt durch eine erste Ausführungsform, Eig. a ein ebensolcher Schnitt
durch eine zweite Ausführungsform, Fig. 3 eine obige Ausführungsform mit einer den
Behälterluftraum an den Entnahmebehälter anschließenden Abzugsleitung, Fig. 4 eine
ähnliche Ausführungsform wie Fig.3, jedoch mit einer als Sicherheitsmaßnahme ausgebildeten
Abzugsleitung, Fig.5 in senkrechtem Schnitt eine praktische Bauart der in Fig. q.
gezeigten Ausführungsform, Fig. 6 eine Einzelheit.
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Mit Bezug auf Fig. i, welche die einfachste Anordnung darstellt, ist
mit i der Mantel und mit z die Injektordüse einer Flüssigkeitsluftpumpe bezeichnet,
zu der die Flüssigkeit aus dem Entnahmebehälter durch die Leitung 3 zufließt. In
dieser letzteren ist ein Sperrventil 4 untergebracht, dessen Stange 5 an ihrem freien
Ende mit der einen beweglichen Wandung 6 einer Kammer 7 befestigt ist.
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Diese bewegliche Wandung 6 wird z. B. von einer :Membran gebildet,
die an ihrer Innenfläche dem durch den Durchfluß der Flüssigkeit durch die Luftpumpe
i, 2 geschaffenen Unterdruck dadurch ausgesetzt ist, daß die Kammer 7 mit dem Mantel
i durch einen Kanal 8 in Verbindung steht. Eine Feder 9 hat das Bestreben, das Sperrventil
4 entgegen der Wirkung des in der Kammer 7 herrschenden Unterdruckes dauernd offen
zu halten. Das Sperrventil 4 ist dem Eintrittsdruck der Flüssigkeit durch eine Ablenkwand
io entzogen. An ihrer Außenfläche -steht die Membran 6 unter dem Einfluß der Atmosphärenluft.
Von
der Unterdruckkammer 7 führt nach abwärts ein Luftrohr rr, dessen untere Öffnung
12 die Höhe der in den Behälter R einzufüllenden Flüssigkeit bestimmt. Die Öffnung
ra des Mantels 1 befindet sich in einer tieferen Lage als die Öffnung 12, so daß
die Öffnung ra in der Flüssigkeit während der zum Arbeiten nötigen Zeit untergetaucht
ist, bevor die letztere.die Öffnung 12 berührt. Die Feststellung der Öffnungen 12
und ra in bezug auf den Behälter R erfolgt mittels einer lose auf den Behälterhals
14 aufgesetzten Scheibe 13.
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Es ist ersichtlich, daß beim Betrieb der Luftpumpe sich eine Strömung
von Luft, Gas oder von Dämpfen, je nach der Art der Flüssigkeit, aus dem Luftraum
des Behälters R in der Richtung 12-11-8-r einstellt, wodurch in der Kammer 7 ein
gewisser Unterdruck entsteht. Sobald die Flüssigkeit sich bis zu der Öffnung 12
gehoben hat und die letztere berührt, steigt jedoch der Unterdruck erheblich, und
zwar um so rascher bis zu dem angestrebten Höchstwert, wenn in das Luftrohr 11,
z. B. in dessen unteres Ende, eine mit einem kalibrierten Drosselkanal 16 versehene
Scheibe 15 eingesetzt wird, die ein Bremsen der Flüssigkeit bewirkt.
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Sobald daher die Flüssigkeitshöhe in dem Behälter R die gewünschte
Lage erreicht hat., wird der in der Kammer 7 einsetzende Unterdruck die Membran
6 entgegen der Wirkung der Feder g einziehen, wodurch das Sperrventil e geschlossen
und der Zufluß unterbrochen wird.
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Die Anordnung gemäß Fig. 2 unterscheidet sich von der vorigen nur
dadurch, daß die Scheibe 15 mit dem kalibrierten Drosselkanal durch ein von dem
Schwimmer 18 getragenes Ventil 17 ersetzt ist, das in einer in dem Luftrohr 11 vorgesehenen
Kammer 1g arbeitet. Sobald die Flüssigkeitshöhe die Öffnung 12 erreicht und diese
schließt, bewirkt der jähe Anstieg .des Unterdruckes in der Kammer 7 das Eindringen
der Flüssigkeit in die Kammer rg, wodurch das Ventil 17 auf seinen Sitz 2o gedrückt
wird. Es erfolgt also ein vollständiger Abschluß des Luftrohres 11, und der Unterdruck
in der Kammer 7 erreicht eine Tiefe, die das sofortige Schließen des Ventils 4 verursacht.
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Da diese Vorgänge sehr rasch vor sich gehen, so entspricht die einzuhaltende
Einfüllhöhe auch in diesem Falle fast ganz genau der Ebene der Öffnung 1a.
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Die Einrichtung nach Eig. 3 entsteht durch die Vereinigung derjenigen
nach Fig. 1 oder nach Fig.2 mit einer Abzugsleitung 21 für den Inhalt des Luftraumes
des zu füllenden Behälters. Die Leitung 21 endigt .in ihrem oberen Teil in .einen
Stutzen 22 aus, der an eine zu dem Luftraum des Entnahmebehälters führende Leitung
angeschlossen werden kann, so daß ein gegenseitiger Austausch zwischen den Lufträumen
der beiden Behälter stattfindet.
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An ihrem unteren Ende hat die Leitung 21 ihre Öffnung 23, deren Höhenlage
sich über derjenigen der die Einfüllhöhe des Behälters R bestimmenden Öffnung 16
befindet.
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Bei der Abänderung nach Fig. 4 bildet die Membran 6 einen Teil der
Wandung der Leitung 21, wodurch gegenüber der Kammer 7, jedoch durch die Membran
6 getrennt, eine Kammer entsteht, in der Überdruck herrscht. Die Vereinigung der
Einrichtung mit dem Behälter R muß in diesem Falle ebenso wie bei der Anordnung
nach Fig. 3 luftdicht erfolgen, was durch Einlegen eines Dichtungsringes 2.# zwischen
die zu vereinigenden beiden Anschlußflansche 13, 14 bewirkt werden kann.
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Es könnte unter Umständen vorkommen, daß die Einrichtung nach Fig.
4 aus irgendeinem Grunde nicht einwandfrei arbeitet, z. B. wenn die Durchflußgeschwindigkeit
der Flüssigkeit zur Schaffung des für das Schließen des Ventils 4 erforderlichen
Unterdruckes ungenügend wäre. In einem solchen Fall steigt die Flüssigkeit in der
Leitung 21 empor und übt auf .die Membran 6 einen Druck aus, der eine Bewegung,
d. h. die Schließung des Ventils 4, veranlaßt.
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Wenn, immer in der Annahme, daß die Einrichtung wirkungslos bleibt
oder nicht einwandfrei gearbeitet hat, die zwischen- den Lufträumen der beiden Behälter
eingeschaltete Leitung ihrerseits verstopft ist, so kann allerdings die Flüssigkeit
nicht in die Leitung 21 eindringen, in diesem Fall ist es aber der überdruck der
Luft bzw. Dämpfe in dieser Leitung 21, der die Membran im Sinne der Absperrung des
Ventils 4 beeinflussen wird.
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Auf jeden Fall wird der Druck der Luft bzw. Dämpfe in dem zu füllenden
Behälter niemals unbegrenzt ansteigen und gefährlich werden.
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Die praktische Bauart nach Fig. 5 ist hauptsächlich für Brennstoffbehälter
an Flugzeugen und anderen Fahrzeugen bestimmt und besitzt ein Gehäuse 51 mit dem
Zuflußstutzen 52, in welchem ein Ablenkkörper 53 gleichzeitig als Stütze für die
Ventilscheibe 54 dient.
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Der Stutzen 52 steht mit der Injektordüse 55 der Luftpumpe 56 in Verbindung.
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Die obere Eintrittsöffnung des Luftpumpenmantels 56 öffnet sich nach
einer Kammer 57, die durch die Membran 58 begrenzt wird. Diese letztere wird von
einer Kappe 59, die einen Tragehandgriff 6o besitzt, in ihrer Lage gehalten.
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In der Kappe 59 des Gehäuses 51 ist eine Kammer 61 ausgebildet,
die in Reihe oder
gegenüber mit der Kammer 57 liegt, jedoch von
der letzteren durch die Membran 58 getrennt ist. Die Kammer 61 steht durch einen
nicht dargestellten Kanal oder mehrere Kanäle mit der Kammer 62 in Verbindung, welche
innerhalb des Fußstutzens 63 der Einrichtung vorgesehen ist, an dem ferner große
Öffnungen 64 für die Verbindung mit .dem Luftraum des zu füllenden Behälters ausgespart
sind. Die aus diesem Behälter verdrängte Luft bzw. Dämpfe erhalten so einen ungehinderten
Zutritt zu ,der Kammer 61, welche mit einem Anschluß 65 zum Verbinden mit einer
zu dem Luftraum des Entnahmebehälters führende Leitung behufs Verbindung der beiden
Lufträume versehen ist. Der Fußstutzen 63 trägt einen Abdichtungswulst oder Ring
66 z. B. aus Gummi, der zum Auflegen auf die Mündung des Einfüllstutzens des Behälters
dient und denselben Zweck wie der Ring 24 in Fig. 3 und 4. erfüllt.
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Die Kammer 57 steht ferner mit dein Luftraum des zu füllenden Behälters
durch einen engen Kanal 67 in Verbindung, der in dem Mantel 56 der Luftpumpe
vorgesehen ist und die Aufgabe des Luftrohres i i nach Fig. i bis 4. hat. Die untere
Öffnung 67a des Kanals 67, die die einzufüllende Flüssigkeitshöhe bestimmt,
befindet sich etwas tiefer als der obere Rand der Öffnungen 64, so daß die Restluft
bzw. Dämpfe weiter frei entweichen können und ein Überdruck in dem Behälter vermieden
wird.
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Der Kanal 67 könnte in irgendeiner Höhenlage mit einem gelochten Pfropfen
oder Drossel mit kalibrierter Öffnung versehen werden, um den Durchtritt der Flüssigkeit
zu bremsen und so den Anstieg des Unterdruckes in der Kammer 57 rascher zu bewirken.
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Es ist in der Tat ersichtlich, daß während des Einfüllens des Behälters
die Luftpumpe in der Kammer 57 einen gewissen Unterdruck schafft, der indessen mehr
und mehr durch die in das Luftrohr 67 eindringende Luft bzw. Dämpfe zum Teil aufgehoben
wird. Sobald jedoch die untere Öffnung 67a durch die Flüssigkeit zum Verschließen
gebracht worden ist, steigt der genannte Unterdruck unvermittelt und kann durch
die langsamer als die Luft in dem Rohr 67 emporsteigende Flüssigkeit nur unwesentlich
gemindert werden, mit dem Enderfolg, daß der Unterdruck den zum Bewegen der lembran
erforderlichen Wert erreicht. Die flhertragung dieser Bewegung der Membran auf das
Sperrventil 54, in der Weise, daß das letztere augenblicklich schließt, wird durch
folgende Arbeitsteile erzielt: Das Ventil 54 steht dauernd unter dem Einfluß
der Feder 70, die in dem Ablenker 53 untergebracht ist und das Bestreben hat, das
gentil gegen seinen Sitz 71 zu treiben. In der Offenlage wird das Ventil 5.. durch
eine Klinke 72 gehalten, gegen welche das Schwanzstück 73 der Ventilstange anliegt.
An der Klinke 72 ist eine Rolle 74 drehbar gelagert, deren Rollbahn 75 rechtwinkligzu
der Ventilstangenachse verläuft. Die Klinke ist an dem anderen Ende an einem um
eine ortsfeste Achse 78 schwenkbaren Hebel 77 angelenkt, der am entgegengesetzten
Ende eine Rolle 79 trägt, die sich unter der Wirkung einer Feder 81 gegen ein Mittelstück
8o der Membran 58 anstützt.
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Während des Einfüllens wird die Membran 58 durch die Rolle 79 in gehobener
Lage gehalten, der Hebel 77 nimmt die dargestellte geneigte Stellung ein, und das
Klinkenende befindet sich vor der Außenfläche des Schwanzstückes 73.
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Sobald die gewünschte Flüssigkeitshöhe erreicht ist, bewirkt der Unterdruck
in der Kammer 57 ein Senken der Membran, wodurch unter Abrollen der Rolle 74 auf
ihrer Rollbahn 75 die Klinke 72 gehoben wird und das Schwanzstück 73 freigibt, so
daß das Ventil 54 unter dem Einfluß der starken Feder 7o augenblicklich gegen seinen
Sitz 71 vorschnellt. Es ist ersichtlich, daß sofort nach dem Abheben von der Stütze
53 die Schließbewegung des Ventils durch den Druck der fließenden Flüssigkeit unterstützt
wird.
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Bald nach dem Schließen des Ventils nimmt der Unterdruck so weit ab,
daß die Federkraft 81 überwiegt und die sich senkende Klinke 72 hinter dein Schwanzstück
73 in einen schmäleren Teil 82, der Ventilstange, einfällt.
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Um die Einrichtung nach der Fortnahme von dem Behälter wieder gebrauchsfähig
zu machen, ist es notwendig, die Ventilfeder 70 von Hand wieder in den gespannten
Zustand zu bringen. Zu diesem Z%\,eck dient z. B. ein Stöße183, der mit einer äußeren
Cberwurfkappe 8q., welche in der Ruhelage unter dem Einfluß der Feder 8,5 nach außen
gedrückt wird, ein Ganzes bildet. Der Stößel 83 gleitet in einer in das Gehäuse
51 eingeschraubten Büchse 86, und es ist eine passende Abdichtung der Gleitfläche
angeordnet. Eine Stopfb4chsenpackung ist aber ungeeignet, weil deren Reibungswiderstand
eine Betätigung des Stößels von Hand erschwert. Würde man dagegen die Ventilstange
zur unmittelbaren Betätigung von Hand unmittelbar nach außen führen, so würden die
Abdichtungsmittel deren leichte Beii-eglichkeit wesentlich stören. Durch.die dargestellte
getrennte Handhabe 84 und eine sorgfältige Ausführung des Stößels und der Dufte
wird die Schwierigkeit überwunden, da die geringe Menge der an dem Stößel von außen
eindringenden Luft sowie andererseits die L eckflüssägkeit, welche aus der Kammer
5_2 zu der Kammer 57 um
die Ventilstange herum durchsickert, von
der Luftpumpe sofort abgesaugt werden.
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Durch die Betätigung der Kappe 84 und des Stößels 83 wird -das Schwanzstück
73 nach rückwärts geschoben, das durch seine Schrägfläche 73' ein vorübergehendes
Heben der ebenfalls angeschrägten Klinke 72 bewirkt, so daßdiese letztere dann vor
die Außenfläche des Schwanzstückes einfällt, sobald die Ventilstange ihre in Fig.
5 dargestellte Lage eingenommen hat.
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Falls aus irgendeinem Grunde die Einrichtung versagen sollte und die
Flüssigkeit sn dem Behälter so weit gestiegen ist, daß die Öffnungen 64 in die Flüssigkeit
tauchen, so wird der weitere Zufluß bewirken, daß, teils unter dem Einfluß des in
dem Luftraum des Behälters angestiegenen Druckes, die Flüssigkeit in die Kammer
6,2 und dann in die Kammer 61 vordringt und durch den hydraulischen Druck
.auf die obere Fläche der Membran 58 diese letztere eindrückt, wodurch dass Sperrventil
54 :geschlossen wird, bevor der Druck im Behälter eine gefährliche Höhe erreicht
hat.
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Ferner ist es zweckmäßig, um auf jeden Fall auch ein zwangsläufiges
Schließen des Sperrventils veranlassen zu können, einen Führungszapfen 87 der Membran
aus . dem Gehäuse bzw. der Deckelkappe 59 nach außen vortreten zu lassen, damit
bei etwaigen Verklemmungen oder Störungen innerhalb der Einrichtung durch Aufdrücken
auf den Zapfen 87 das Senken der Membran bewirkt werden kann.
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Fig. 6 veranschaulicht ein Verlängerungsrohr, welches gestattet, die
Einrichtung auch bei Behältern mit langem Einfüllmundstück verwendbar zu machen.
Zu diesem Zweck läßt sich ein inneres, mit Innengewinde versehenes Rohrstück 88
auf das Außengewinde des Injektormantels 56 aufschrauben, während das äußere Rohrstück
89 mit einem Bund 9o oder Steg innerhalb des Fußstutzens 63 in Anschlag kommt, so
daß das Luftrohr 67 seine Fortsetzung -in dem Zwischenraum zwischen den beiden Rohrstücken
88, 89 findet. Die Einfüllhöhe wird in diesem Fall im wesentlichen durch die untere
Öffnung des äußeren Rohrstückes 89 bestimmt. Das letztere ist an dem inneren Rohrstück
zweckmäßig durch Stege oder Rippen 88a zentriert und trägt an seinem Unterende einen
Sechskant 89a, der das Aufschrauben des Rohrstückes 88 erleichtert.