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Entlüftungseinrichtung für Flüssigkeiten, insbesondere Brennstoffe
Zur Entfernung von Gas oder Luftblasen aus Flüssigkeiten, z. B. aus flüssigem Brennstoff,
werden zumeist Entlüftungseinrichtungen verwendet, welche im wesentlichen aus einem
Schwimmer bestehen, der in einem von der Flüssigkeit durchströmten Schwimmergel;äuse
ein an der obersten Stelle desselben befindliches Ventil öffnet, sobald der Flüssigkeitsspiegel
etwa die Auslaßöffnung erreicht.
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Es ist nun in manchen Fällen, z. B. bei Flugmotoren, notwendig, die
Entlüftungseinrichtung mehr oder weniger lageunernpfindlich zu machen. Um dieses
zu erreichen, hat man Entlüftungseinrichtungen mit mehreren Schwimmern oder mit
einem kardanisch aufgehängten Schwimmergehäuse ausgeführt. Die erste Lösung führt
zu verwickelten und umfangreichen Bauarten, die zweite erfordert das Durchleiten
der Flüssigkeit und der aus dieser ausgeschiedenen Luft durch leicht bewegliche
Gelenke, wodurch sich leicht Betriebsstörungen ergeben. Die vorliegende Erfindung
betrifft eine ganz oder teilweise lageunempfindliche Entlüftungseinrichtung für
Flüssigkeiten, insbesondere Brennstoffe, bei welcher der Anschluß für die Ableitung
der Flüssigkeit bei Lageänderung von einem durch Schwerkraft bewegten Ventil nach
Bedarf geöffnet oder geschlossen wird, während das Entlüftungsventil sich durch
Schwerkraft öffnet und unter der Einwirkung eines Schwimmers sich schließt, und
ist dadurch gekennzeichnet, daß am Gehäuse der Entlüftungseinrichtung mehrere Ausflußöffnungen
und Entlüftungsöffnungen jeweils ungefähr senkrecht zu der Achse, in welcher die
Entlüftungseinrichtung lageernpfindlich sein soll, angebracht sind, von denen die
Ausflußöffnungen in den unteren Lagen durch schwerkraftbewegte Ventile geöffnet,
bei Ausschlägen um ein biestimmtes Maß aus der unteren Lage jedoch durch zusätzliche
Gewichte geschlossen werden, welche vor dem Schließen des Ventils durch sein Eigengewicht
wirken, während die je-
weils in höchster Lage befindliche
Entlüftungsöffnung durch ein schwerkraftbewegtes Ventil geöffnet gehalten, beim
Steigen des Flüssigkeitsspiegels durch einen frei bewel,--., lichen Schwimmer -eschlossen
und bei Lageänderung um einen bestimmten Winkel aus der Senkrechten durch ein zusätzliches
Gewicht geschlossen gehalten wird.
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Die Anforderung an die Entlüftungseinrichtung# in allen Richtungen
lageunempfindlich zu sein, wird nur selten gestellt, vielmehr genügt es meistens,
z. B. beim Flugmoel tor, wenn die volle Lageunempfindlichkeit um die Längsachse
des Flugzeuges gesichert ist, während es als Sicherheit um die zur ersteren senkrechte
Ouerachse ausreicht, wenn die Entlüftungseinrichtung in dieser Richtun- Neigungen
von etWa 450 vehrägt. Dadurch erfährt die Entlüftungseinrichtung eine wesentliche
Vereinfachung, da es nunmehr möglich ist, auf die Steuerung des Flüssigkeitsein-
und -auslasses zu verzichten, indem der nin ein Kegelgelenk in zwei Ebenen bewegliche
Schwimmer das von den über das Gehäuse verteilten Entlüftungsventilen jeweils an
höchster Stelle st6hende mit steigendem Flüssigkeitsstand schließt, während beim
Ab-
weichen des Entlüftungsventils um einen be-
stimmten Winkel aus
der Senkrechten zusätzliche, paarweise jedem Entlüftungsventil züigeordnete Gewichte
infolge der Schwerkraft ihre Lage beizubehalten bestrebt sind und sich nacheinander
gegen das Ventil legen und dieses unabhängig von dem Flüssigkeitsstand im Gehäuse
so lange geschlossen halten, bis es seine obere, für die Entlüftung geeignete Lage
wieder erreicht hat.
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Abb, i zeigt beispielsweise einen Schnitt durch das Schwimmergehäuse
mit einem Entlüftungsventil in der höchsten Stellung und in einer zu dieser geneigten
Lage. Abb. 2 veranschaulicht ein Auslaßventil für die Flüssigkeit in zwei Lagen.
Abb. 3 und 4 stellen eine Entlüftungseinrichtung mit ungesteuerter Auslaßöffnung
im Längs- und Querschnitt dar, welche in zwei Richtungen lageunempfindlich ist.
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In dem Schwimmergehäuse A befindet sich freischwebend die Schwimmerkugel
E, auf welcher der Ventilkörper des Entlüftungsventils B, welcher bei der
jeweiligen Lage der Entlüftungseinrichtung im Raum sieh über der Schwimmerkugel
E befindet, aufliegt. Die Entlüftungsventile B sind über den Körper
A
so verteilt, daß sie bei einer Lageänderung der Entlüftungseinrichtung
in drei Ebenen das Innere desselben entlüften können. Jedes derselben besitzt eine
Druckfeder F und ein BeIastungsgewicht G, welches mit einem inneren Kragen
die Ventilspindel umfaßt und sich im Gehäuse A beweglich gelagert, gegen
dieses mit einem äußeren Kragen abstützt. Das in oberster Stellung befindliche Entlüftungsventil
B ist durch das Eigengewicht der Ventilspindel und unter dem Ein-,#fluß der Feder
F geöffnet. Es bleibt in dieser Stellung, bis die Schwimmerkugel E mit steigendem
Flüssigkeitsstand nach erfolgter Entlüftung genügend Auftrieb erhält, um die Ventilspindel
zu heben und dadurch (las Ventil zu schließen. Sinkt dagegen durch Ansammlung größerer
Luftmengen der Flüssigkeitsstand im Schwimmergehäuse A, so folgt die
Ventilspindel der niedergehenden Schwimmerkugel E und gibt die Entlüftungsöffnung
wiederum frei.
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Da das Entlüftungsventil B nur innerhalb eines bestimmten Neigungswinkels
zur Schwerachse geöffnet sein darf, soweit es durch die Schwimmerkugel
E nicht vorher geschlossen wird, ist durch die Gestaltung des Belastungsgewichtes
G Sorge getragen, daß dasselbe nach Erreichung einer bestimmten Schräglage
das Entlüftungsventil B schließt und weiterhin geschlossen hält. Sobald das Entlüftungsventil
B, z. B. über den Winkel 2 hinaus, gegen die Senkrechte geneigt wird, verläßt das
Belastungsgewicht B die Ventilspin#del, welche es bis dahin mit seinem inneren Kragen
stützte, und setzt sich nunmehr mit seinem äußeren Kragen gegen das Gehäuse
A, wobei es das Entlüftungsventil B entgegen der Schwerkraft und Federwirkung
schließt und bei weiterer Neigung über den Winkel (x hinaus geschlossen hält.
Die Entlüftung geht damit auf das folgende, durch die Neigung nunmehr an höchster
Stelle des Schwimmergehäuses A liegende Entlüftungsventil über, welches,
wie zuvor ausgeführt, sich bei Unterschreitung des Neigungswinkels (x öffnete
und weiterhin von der Schwimmerkugel E gesteuert wird.
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Gleichzeitig mit der Steuerung des Entlüftungsventils B bei Lageänderung
erfolgt die des Auslaßventils D, wie Abb. 2 zeigt. Hier ist, mit der Ventilspindel
durch ein Kugelgelenk verbunden, das Gewicht H angeordnet, welches bei einer Drehung
des Gehäuses A
aus der Tieflage um den Winkel ß die Ventilspindel
im Öffnungssinne, bei weiterer Drehung aber stets im Schließsinne beeinflußt. Da
hier nicht wie beim Entlüftungsventil auf die Tragkraft der Schwimmerkugel
E
Rücksicht genommen zu werden braucht, ist das Gewicht H mit der Spindel
des Auslaßventils D stets verbunden.
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In der gleichen Weise kann die Steuerung des Einlaßventils erfolgen,
jedoch ist dieselbe nicht von so erheblicher Bedeutung wie die des Entlüftungs-
und Auslaßventils.
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Die einzelnen Einlaß- und Auslaßöffnungen sowie die Entlüftungsbohrungen
werden in
den meisten Fällen zusammengeführt werden, was der Übersichtlichkeit
halber in den Abb. i und 2 nicht eingezeichnet ist. Auch die Regelorgane für die
Zu- und Ableitung der Flüssigkeit bzw. der Luft können zweckmäßig zu Über das Schwimmergehäuse
entsprechend verteilten Ventilsätzen vereinigt wer-den.
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In den Abb. 3 und 4 ist eine derartige Entlüftungseinrichtung,
welche in zwei Ebenen lagetinempfindlich ist, dargestellt. In das Schwimmergehäuse
A mündet von links die Einlaßleitung für den Brennstoff. In diese ragen zwei
Kugelgelenkpfannen 0 0, die der Kugel mit Gelenkarm P als Lager dienen. An
letzterem ist %die Schwimmerkugel E befesti-t, so daß sie um das Ku elgelenk
in 'l# 9
zwei Ebenen frei schwingen kann. An der rechten Seite ist das Gehäuse
A von dem Deckel R geschlossen, welcher die Auslaßöffnung für den Brennstoff
enthält Um das Schwimmergehäuse A sind in der Darstellung in einer durch
die Mittellage der Schwimmerkugel E gegebenen Ebene und in einer Ebene rechtwinklig
dazu die Anschlüsse für die Entlüftung angebracht, von denen jeder durch ein Entlüftungsventil
gesteuert wird. Letztere bestehen aus dem Ventilkörper M, welcher auch den Ventilsitz
enthält, dem Ventilkegel B und zwei Delastungsgewichten HI, H2, welche um
Zapfen J
schwenkbar sind, die in Armen des Ventilkörpers M ihre Lagerung haben.
Die Belastungsgewichte HI, E2 mit Zapfen J sind so angeordnet, daß sie nur
in der Ebene, in welcher die Unempfindlichkeit der Einrichtung gegen Lageänderung
erzielt werden soll, schwingen können. Der Ventilkegel B ist im Ventilgehäuse M.
frei verschiebbar. Zum Zwecke eines sicheren Öffnens ist eine Feder M vorgesehen.
Durch feine Bohrungen im Ventilkörper M dicht unterhalb des Ventilsitzes und ebensolche
Bohrungen oberhalb desselben kann die angesammelte Luft bei geöffnetem Ventil aus
dem Gehäuse entweichen.
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In der in Abb. 4 gezeichneten Stellung wird der Inhalt des Schwimmergefäßes
A
durch das oben liegende Entlüftungsventil, dessen Ventilkegel durch sein
Eigengewicht bzw. mit der Unterstützung durch dieFeder N
sich nach unten bewegt
hat, entlüftet, bis die angesammelte Luft so weit entfernt ist, daß der Schwimmer
E durch den steigenden Brennstoffspiegel genügend Auftrieb erhalten hat,
um den Ventilkegel B zu heben, dadurch das Entlüftungsventil zu schließen und den
Austritt von Brennstoff aus der Entlüftungsöffnung zu verhüten. Hat sich dann wieder
genügend Luft über dem Brennstoff angesainmelt und der Spiegel des letzteren sich
gesenkt, so gibt die Schwimmerkugel E den Ventilkegel B wieder frei und die
Abführung der angesammelten Luft setzt wiederum ein.
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Wird das Gehäuse A im Uhrzeigersinn gedreht, so legt
sich das linke Belastungsgewicht H' gegen den Ventilkegel B, den es schließt, wenn
die Entlüftungsöffnung etwa eine Drehung um den Winktla gegen die Senkrechte ausgeführt
hat. Dasselbe Gewicht hält nun bei weiterer Drehung das Entlüftungsventil bis zur
unteren Stellung geschlossen, in der sich bereits das zweite Delastungsgewicht H2,
welches sich bis dahin gegen die Gehäusewand gestützt hatte, ebenfalls auf den Ventilkegel
B legt. Wird die Drehung im gleichen Sinne fortgesetzt, so wird kurz nach der tiefsten
Lage das erste Belastungsgewicht H' von dem Ventilke-gel B zurückklappen, welcher
nun so lange von dem Gewicht H' belastet bleibt, bis auf der linken Seite der Winkel
a wieder erreicht ist. In dieser Stellung fällt auch das zweite Belastungsgewicht
H2 zurück und gibt damit den Ventilkegel B frei, welcher durch Schwerkraft und gegebenenfalls
durch Mithilfe der Feder N wieder öffnet. Von dieser Stellung ab geht die
Steuerung der Entlüf-;21 el t' tung allein auf den Schwimmer E über.
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Um ein Mitgehen von Luft über die, Auslaßöffnungen zu vermeiden, muß
die letztere selbst dann, wenn die Achse der Entlüftungseinrichtung eine erhebliche
Neigung, z. B. bis 45', zeigt, unter dem Flüssigkeitsspieggiel liegen, es muß also
bei der tiefsten Lage des Schwimmers E der Brennstoff noch über der Auslaßöffnung
stehen. Die Entlüftungsleitungen können in allen Fällen zusammengeführt und z. B.
mit dem Brennstoffbehälter verbunden werden.