-
Kraftstoff-Auffüllanlage mit Füllhöhen-Begrenzer Die Erfindung bezieht
sich auf eine Kraftstoff-Auffüllanlage mit Füllhöhen-Begrenzer und selbsttätiger
Ausschaltung des Zuflußschaltventils bei Erreichung der wahlweise einzustellenden,
den Füllhöhen entsprechenden Flüssigkeitsmengen, insbesondere für Kraftstoffanlagen
für Flugzeuge.
-
Die bekannten Einrichtungen zum Begrenzen der Füllhöhen sind meist
derart ausgebildet, daß das Schaltventil selbsttätig durch eine I(linkvorrichtung
ausgeschaltet wird, die von einer zylindrischen Membran mit wellenförmiger Oberfläche
(Faltenmembran) ausgelöst wird. Der Membran wird hierbei eine unter Wirkung einer
Feder stehende Einstellvorrichfting durch Füllhöhenskala von o bis 100% eine dem
Füllungsgrad entsprechende Vorspannung erteilt. Die wirksame Oberfläche der Membran
steht mittels einer von der Fülleitung unabhängigen besonderen Rohrleitung mit den
mit Kraftstoff zu füllenden Behältern in Verbindung, wodurch der in dem Behälter
während der Füllung sich erhöhende statische Druck auf die Membran einwirkt, und
zwar so lange, bis die Membran durch den statischen Druck eine die eingestellte
Spannung überwindende Spannung erfährt, diese Spannungserhöhung die Klinkvorrichtung
auslöst und das Zuflußventil schließt.
-
Die Steigerungen des statischen Druckes beim Füllen der Behälter haben
nun einerseits eine besonders stark uneinheitliche Wirkung auf die Membran, während
anderseits die Federkräfte der Membran und der ihr zugeordneten Feder zum Membranenweg
nicht völlig linearverhältnisgleich einzustellen sind, wodurch sich ein ungenaues
Abschalten des Zuflußventils und ein Abweichen von der eingestellten
Füllhöhe
ergibt. ÄVeun diese @ ngenauiglieiten schon auftreten bei Anlagen mit nur einem
einzigen Behälter, der in Sporn-und Tanklage des Flugzeuges in bezug auf seine lotrechte
Achse einen gleichmäßige Querschnitt aufweist, so ergeben sich noch größere Ungenauigkeiten
beim Vorhandensein mehrerer in verschiedener Höhenlage angeordneter Behälter in
einer Anlage, wobei die Querschnitte der Behälter teilweise in gleichen Ebenen liegen.
Hierdurch sind für den gleichen statischen Druck teilweise vergrößerte Flüssigkeitsmengen
gegeben.
-
Es sind bereits Wasserstandanzeiger u. dgl. mit selbsttätiger elektrischer
Ausschaltung bei maximalem und minimalem Wasserstand vorgeschlagen worden, die jedoch
in ihrer Gesamtanordnung und in ihren Einzelheiten kein Vorbild zur Lösung der erfindungsgemäß
vorliegenden Aufgabe bieten.
-
Die Nachteile der bekannten Kraftstoff-Auffüllanlagen mit Füllhöhen
Begrenzer und selbsttätiger Ausschaltung des Zuflußschaltventils bei Erreichung
der wahlweise einzustellenden, den Füllhöhen entsprechenden Flüssigkeitsmengen,
insbesondere für Kraftstoffanlagen für Flugzeug, werden unter Anwendung des an sich
bekannten Prinzips eines durch Schwimmer gesteuerten elektrischen Gebergerätes durch
Zwischenschaltung eines als Schalter ausgebildeten Füllhöheneinstellers zwischen
Zulaufschaltventil und Gebergerät vermieden.
-
Als Gebergerät wird hierbei ein an sich bekanntes, bisher jedoch
nur für Zwecke der Inhaltsanzeige benutztes Gerät in folgender Anordnung benutzt:
Ein Rohrgehäuse, in welchem, mittels einer schraubenlinienförmigen oder -artigen
Kurve geführt, ein durch den flüssigen Kraftstoff verschiebbarer Schwimmer angeordnet
ist, der bei seiner axialen Bewegung eine mit ihm durch eine vorteilhaft vierkantige
Führung rerbundene Achse und einen am oberen Ende der Achse befestigten Dauermagneten
mitdreht, wobei weiterhin der sich mit der Achse drehende Dauermagnet mit einem
außerhalb des Rohrgehäuses im Gehäuse des Geberkopfes drehbar angeordneten Dauermagneten
und einem an ihm befestigten Schaltarm des Geberkopfes in gleichsinnig verdrehender
NVirliungsrerbin dung steht.
-
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung einer Kraftstoff-Auffüllanlage
mit Füllhöhen-Begrenzung ergibt neben erheblicher Gewichtserleichterung eine ganz
außerordentliche Erhöhung der Genauigkeit bezüglich der einzufüllenden Kraftstoffmengen.
Die sich über die gesamte Höhe des Behälters erstreckende Länge der Führungskurve
des Schwimmers kann - raumverhältnisgleich genauestens mit den Kontakten im Geberkopf
abgestimmt werden, wodurch eine genauere und einwandfreiere Füllhöhen-Begrenzung
möglich ist.
-
Die weiteren Vorteile der Erfindung werden mit Hinweis auf die Zeichnung
in der folgenden Beschreibung erläutert; auf der Zeichnung stellen dar: Abb. I und
1 a eine Kraftstoff-Auffüllanlage mit einem Kraftstoffbehälter teils schematisch
und teils im Schnitt.
-
Abb. 2 und 2a in gleicher ÄVelse eine Kraftstoff-Auffüllanlage mit
mehreren Kraftstoffbehältern in verschiedenen Höhenlagen. bn Abb. I stellen I den
einzigen mit Kraftstoff zu füllenden Behälter einer Anlage dar, dessen Zulaufleitung
2 in an sich bekannter Weise durch ein Zuflußschaltventil 3 und ein Auffüll- und
Ablaßventil q bedienbar ist. Als Gebergerät 5 wird für die Kraftstoff-Auffüllanlage
mit Höhenbegrenzer eine an sich beluannte und für andere Zwecke benutzte Anordnung,
wie im folgenden beschrieben, in erfinderischer Weise neu angewandt. Das Gebergerät
5 besteht aus einem Rohrgehäuse 6, in welchem ein Schwimmer 7 an einer geneigten
oder meist schraubenlinienförmig otler -artig verlaufenden Kurve 8 durch einen Stift
7a geführt angeordnet ist. Bei Kraftstoffbehältern. die in Spornlage, also beim
Tanlien des Flugzeuges in bezug auf ihre senkrechten Achsen gleichmäßige Querschnitte
aufweisen, verläuft die Kurve 8 als regelmäßige Schraubenlinie, während sie sonst
raumverhältnisgleich gestaltet oder mit den Kontakten I, II, III, IV entsprechend
gewicht ist. Die Länge der Kurve 8 und die Länge des Rohrgehäuses 6 für die Bewegung
des Schwimmers 7 entspricht der Höhe des vorliegenden Behälters 1 Der Schwimmer
7 ist in seiner Mittelachse mit einer beispielsweise vierkantigen Führung 9 gemäß
dem Querschnitt der drehbar im Rohrgehäuse 6 gelagerten Achse 10 versehen, so daß
der Schwimmer 7 beim Steigen des Flüssigkeitsspiegels während des Füllens die vierkantige
Achse 10 sowie den oben an ihr innerhalb des Rohrraumes 6 befindlichen Dauermagnet
It im Verhältnis der Steigung der Kurve 8 verdreht. Am oberen Ende des Rohrgehäuses
6 befindet sich der Geberkopf 12, dessen Gehäuse I3 den mit Schaltarm 14 versehenen
Dauermagneten 15 sowie die Kontakte I, II, III, IV flüssigkeitsdicht, insbesondere
gegenüber dem Kraftstoff des Behälters 1, einschließt. Der Dauermagnet ii der drehbaren
Achse 10 und der drehbare Dauermagnet 15 mit Schaltarm 14 stehen durch ihre magnetischen
Kraftfelder in sich gleichsinnig und gleichmäßig drehender Wirkungsverbindung, und
zwar gehen die Kraftlinien durch den Zwischenboden 16 hindurch.
-
Wie insbesondere auf Abb. Ia zu ersehen. sind die KontakteI bis IV
im Geberkopf 12 beispielsweise auf einem Halbkreis von I800 verteilt angeordnet,
genau entsprechend dem Halbkreis von 180°, über den die Kurve 8, in Draufsicht zu
Abb. I betrachtet, verläuft. Die Kontalcte 1 bis IV des Geberkopfes 12 sind durch
elektrische Leitungen 17a bis 17d mit den Kontakten Ia bis IVa eines als Füllhöheneinsteller
dienenden Umschalters 18 verbunden. Der praktisch von Hand umlegbare Schalthebel
19 des Umschalters 18 dient zur wahlweisen Einschaltung bzw. Füllhöhenbegrenzung,
wobei die Kontakte 1a der Füllhöhe 25%, IIa = 50%, IIIa = 75%, IVa = 100% entsprechen.
Der Umschalter 18 ist hier vorteilhaft mit einem elektrischen Zwischenrelais 20
verbunden, das bei Stromdurchfluß über seine beiden Kontakte den Stromkreis 21,
22 des Elektromagneten 23 schließt. in dem Stromkreis 2I, 22 des Elektromagneten
23 befindet sich, in Reihe angeschlossen, noch ein vom Schieber 29 der Klinkvorrichtung
24 beeinflußter Druckknopfschalter 25, der den Elektromagneten 23 bei entspannter
Klinkvorrichtung 24 stromlos macht. Bei gespannter Klinkvorrichtung 24, gemäß Abb.
l und 2, und stromlosem Elel<tromagneten 23 greift der Kern 26 mit seiner Klinke
27 verriegelnd hinter den Anschlag 28, wodurch das mit der Klinkvorrichtung 24 gekuppelte
Schaltventil 3 für den Zufluß des Kraftstoffes offen gehalten wird.
-
Die Wirkungsweise der Anlage ist folgende: Da die Anlage nach Abb.
I und Ia nur aus einem einzigen Kraftstoffbehälter I besteht, ist dieser entsprechend
den Füllungsgraden von 25%, 50%, 75% und 100% durch die Höhenmarken Ib, IIb, IIIb
und IVb in vier gleiche Raumteile eingeteilt. Beim Füllen des Behälters I durch
die Zuflußleitung 2 mit Kraftstoff steigt der Schwimmer 7 nacheinander vom Boden
bis zur Marke Ib, dann über die Marken 1It, 111b und zum Schluß bis zur Marke IVb.
Der steigende Schwimmer7 verdreht nun infolge seiner Führung mittels des Stiftes
7a an der raumverhältnisgleichen Kurve 8 die Achse 10 mit seinem Magneten II, der
seinerseits den Magneten 15 mit Schaltarm 14 nacheinander über die einzelnen Kontakte
1 bis IV des Geberkopfes I2 bewegt. Soll nun der Behäl ter I nur bis zur Füllhöhe
50 % gefüllt werden, so wird der Strom durch den Handschalter 35 eingeschaltet und
der Schalthebel 19 des Füllhöheneinstellers 18 auf den Kontakt IIa = 50% der Füllung,
gemäß der punktierten Linie nach Abb. 2a, eingestellt. Dann werden das Auffüll-
und Ablaßventil 4 und das Zuflußschaltventil 3 geöffnet, damit der Kraftstoff in
dem Behälter I einströmen kann.
-
Das Schaltventil 3 wird durch Umlegen des Handhebels 30 der Klinkvorrichtung
24 in die aus Abb. I ersichtliche Stellung eingeschaltet und durch das Einschnappen
der Klinke 27 des unter der Wirkung einer Feder 33 stehenden Kerns 26 des Elektromagneten
23 hinter den Anschlag 28 der Klinkvorrichtung 24 in dieser Lage gehalten.
-
In der gespannten Einschaltstellung hat der Schieber 29 der Klinkvorrichtung
24 den vorher geöffneten Druckknopfschalter 25 geschlossen, so daß der Stromkreis
21, 22 des Elektromagneten 23 nur noch durch die unverbundenen Kontakte des Relais
20 geöffnet ist. Der nun durch den einströmenden Kraftstoff steigende Schwimmer
7 erreicht erst die Höhe Ib, in dem gleichen Augenblick berührt der Schaltarm 14
den Kontakt I im Geberkopf 12 (Abb. Ia), wodurch der Geberstromkreis an dieser Stelle
einen kurzen Zeitraum geschlossen ist, nicht jedoch zwischen dem Kontakt Ia des
Füllhöheneinstellers 18 und seinem Schalthebel 19. Der offene Geberstromkreis kann
also nicht auf das Zwischenrelais 20 im Sinne des Schließens des Stromkreises 21,
22 des Elektromagneten 23 einwirken. Der Schwimmer 7 steigt daher durch den weiterlin
einströmenden Kraftstoff bis zur Höhe IIb. Inzwischen ist unter Vermittlung der
beiden gleichsinnig und gleichmäßig sich bewegenden Dauermagnete 11 und 15 der Schalthebel
14 des Gebergerätes 5 auf den Kontakt II für 50 0/<> Füllung angelangt, wodurch
der Stromkreis des Relais 20 diesmal vollständig geschlossen ist, da der Schalthebel
19 des Füllhöhenbegrenzers I8 durch die vorherige wahlweise Einstellung gemäß der
gestrichelten Stellung nach Abb. 1 a auf dem Kontakt IIa steht. Nun wird der Anker
32 des Relais 20 angezogen und schließt den zweiten Stromkreis 21, 22, also denjenigen
des Elektromagneten 23. Der Kern 26 des Elektromagneten 22 wird entgegen der Wirkung
der Feder 33 angezogen, wodurch die Klinke 27 von dem Anschlag 28 der Klinkvorrichtung
24 abgezogen wird und somit der Schieber 29 aus der in Abb. I gezeigten Lage unter
der Wirkung der vorgespannten Feder 3I nach links schnellt. Das Schaltventil 3 wird
gleichzeitig geschlossen und die Kraftstoffzuführung beendet. Der nach links gehende
Schieber 29 hat den Druckknopfschalter 25 geöffnet und hierdurch den Stromkreis
2I, 22 der Elektromagneten 23 und auch den Geber- und Relaisstromkreis I7, I7' unterbrochen,
also die Anlage stromlos gemacht.
-
Eine Überlastung des Elektromagneten 23 durch Dauerstrom oder ein
unnötiger Stromverbrauch können also nicht entstehen.
-
Das Ausführungsbeispiel nach Abb. 2 und 2a ist wirkungsmäßig in gleicher
Weise wie das
in den Abb. 1, I a dargestellte ausgebildet, mit dem
Unterschlied, daß die Kraftstoff-Au ffüllanlage mehrere in Spornlage bzw. Lage beim
Tanken in verschiedenen Höhenlagen angeordnete Behälter 41, 42, 43 aufweist. Die
Behälter 41, 42, 43 sind unten durch kommunizierende Leitungen 44 bis 47 (oder oben
durch Überlaufrohre 48, 49) miteinander und außerdem oben durch Entlüftungsleitungen
50. 5I mit der Außenluft verbunden. Die Behälter 41, 42, 43 einer gemeinsamen Anlage
sind mit kommunizierenden Röhren 44 bis 47 zu verbinden, wenn bei der Füllung stets
ein gleicher gemeinsamer Flüssigkeitsspiegel für alle Behälter der Anlage verlangt
wird. und die Behälter gegebenenfalls auch teilweise gleichzeitig gefiillt werden
können.
-
Sollen jedoch die Behälter 41, 42, 43, insbesondere gegebenenfalls
auch bei Anordnung ihrer Querschnitte teilweise in gleichen Ebenen, nur nacheinander
gefüllt werden, so sind die Behälter 41, 42, 43 mit Überlaufrohren 48.
-
49 und mit Entlüftungsleitungen 50, 51 miteinander zu verbinden. Beispielsweise
ist in je einem der Behälter 42, 43 je ein Gebergerät 5 angeordnet. was demjenigen
nach Abb. I entspricht. Die verschiedenen Füllungshöhen Ib, IIb, IIIb, IVb sind
beispielsweise für 25%, 50%, 75% und 100% Füllung für die in verschiedenen Höhen-angeordneten
und gegebenenfalls auch raumungleichen Behälter 41, 42, 43 raumverhältnisgleich
errechnet.
-
Weiterhin sind zu den Füllungshöhen Ib, IIb, IIIb, IVb die Kurven
8 für die axial steigenden Schwimmer 7, die Drehbewegungen der drei Schaltarme 141,
142, 143 und die Stellungen der Kontalcte 1, II, III. IV der Geberköpfe 12 der Gebergeräte
5 raumverhältnisgleich abgestimmt. In dem Behälter 41 ist für die 25% Füllungshöhe
Ib ein Gebergerät 5 mit einem Kontakt 1 (Abb. 2a), während in dem Behälter 42 für
die 50% und 75% Füllungshöhe IIb und IIIb in dem ihm zugeordnieten Gebergerät 5
zmei Kontakte II, III (Abb. 2a) und in dem Behälter 43 für die 100% Füllungshöhe
IVb an ihm zugeordneten Gebergerät 5 ein Kontakt INr angeordnet ist.
-
Bei der hier vorliegenden Anordnung der Behälter 41, 42, 43 mit den
kommunizierenden Leitungen 44 bis 47 könnten in dem Gebergerät 5 des Behälters 42
auch drei Kontakte I, II, III vorgesehen sein, da alle drei Füllungshöhen Ib, IIb,
III,> in der Raumebene. des Behälters 42 liegen.
-
Die Wirkungsweise der Anlage nach den Abb. 2. 2a ist folgende: Sollen
die Behälter 41, 42, 43 beispielsweise bis zu 75% Füllungshöhle gefüllt werden.
so wird die Anlage durch den Handschalter 35 unter Strom gesetzt.
-
Ferner wird der Schalthebel 19 am Füllhöheneinsteller 18 auf den Kontakt
IIIa geschaltet und das Auffüll- und Ablaßventil 4 und das Schaltventil 3 durch
Einschalten der Klinkvorrichtung 24 in die aus Abb. 2 ersichtliche Stellung geöffnet.
Beim Einströmen des Kraftstoffes durch die Ventile 3, 4 und die Leitung 2 in den
Behälter 41 steigt die Flüssigkeit durch die kommunizierenden Leitungen 44, 46 auch
in den Behälter 42 bis zur Höhe Ib. Inzwischen ist auch der Schwimmer 7 bis zur
Höhe Ib gestiegen und hat den Schaltarm 141 des dem Behälter 41 zugeor<lneten
Gebergeräts 5 auf den Kontakt 1 geschaltet. Trotzdem der Stromkreis des Relais 20
an dieser Stelle geschlossen ist. nicht jedoch an dem Kontakt I, des Füllhöheneinstellers
18 (Abb. 2a), so schaltet das Relais 20 den Elektromagneten 23 nicht ein. Der einströmende
Kraftstoff führt nun auch den schwimmer 7 des dem Behälter 42 zugeordneten Gebergeräts
5 mit seiner Flüssigkeitsoberfläche gemäß der Höhe 1» weiter bis zur Füllungshöhe
IIb. Auch hier wird der Stromkreis durch den Kontakt II nicht vollständig geschlossen,
da in dem Umschalter 18 der Schalthebel 19 nicht auf dem Kontakt IIb steht. Erst
beim Erreichen der Füllungshöhe IIIb schließt der Geberstromkreis das Relais 20
vollständig. da nicht nur der Schalthebel 142 den Kontakt ITI des Geberkopfes 12
des dem Behälter 42 zugeordneten Gebergeräts 5, sondern auch der Schalthebel 19
den Kontakt IIIb berührt. Das Relais 20 erhält Strom und zieht seinen Anker 32 an.
schließt somit den Stromkreis 21, 22 des Elektromagneten 23, wodurch die Klinkvorrichtung
24 das Schaltventil 3 schließt und über den Druckknopfschalter 25 den Strom im Stromkreis
des Elektromagneten 23 wieder öffnet.
-
Die Anlage ist wieder stromlos.