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Absperr- und Drosselvorrichtung Bei Mengenmeßgeräten für Flüssigkeiten
und Gase ist die Einhaltung der zulässigen Fehlergrenze meist nur bis zu einer bestimmten
Durchflußmenge herab möglich. Man hat sich daher bemüht, insbesondere zur Vermessung
hochwertigen Gutes, wie Kraftstoffe, Alkohol u. dgl., Einrichtungen' zu schaffen,
die beim Unterschreiten der Genauigkeitsgrenze des Meßgeräts die Abgabe des Gutes
unterbrechen.
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Derartige Einrichtungen arbeiten im allgemeinen so, daß ein von der
Strömungsgeschwindigkeit, d. h. von der Durchflußstärke beeinflußtes Organ vorgesehen
ist, das in den Strom des Gutes eintaucht und sich unter dem Einfluß der Strömung
verstellt und beim Unterschreiten einer gewissen Durchflußstärke die Leitung absperrt.
Sie haben jedoch den Nachteil, daß die an den in dem Strom bewegten Teilen wirksamen
Verstellkräfte gering sind, was zu einer Beeinträchtigung der Betriebssicherheit
führt. Will man ausreichende Verstellkräfte erhalten, so erzeugen solche Einrichtungen
einen hohen Druckverlust und vermindern die Durchlaßfähigkeit der Anlage beträchtlich.
Die Verhältnisse werden bei derartigen Ausführungen besonders ungünstig, wenn die
Durchflußstärke, bei der die Absperrung erfolgen soll, nur einen geringen Prozentsatz
der maximalen Durafußstärke beträgt, was häufig der Fall ist.
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Absperr-undDrosselvorrichtung,
bei der diese Nachteile vermieden sind und die eine
besonders einfache
und betriebssichere Lösung der oben gekennzeichneten Aufgabe daistellt. Das wird
dadurch erreicht, daß der Hub eines zur Einstellung der Durchflußstärke dienenden
Drosselorgans durch ein einstellbares Steuerorgan begrenzbar ist, «-elches bei einer
eine unzulässige Drosselung der Durchflußstärke bewirkenden Einstellung ein selbsttätiges
Schließen des Drosselorgans verursacht.
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Einige bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung
dargestellt. Das Ausführungsbeispiel in Fig. i ist als Zapfventil für Tankstellen
nach dem Vollschlauchsystem geeignet. i ist die Zufluß-, 2 die Abflußseite des Ventils.
Der Ventil-Celler ist mit 3, der Ventilsitz mit q. bezeichnet. Zum Zwecke der hydraulischen
Entlastung ist das Ventil in bereits vorgeschlagener Weise mit einem Membrankolben
5 verbunden. 6 ist eine Spindel, die durch einen Handgriff 7 verstellbar ist und
die jeweils größte Durchflußstärke einzustellen erlaubt. An ihrem oberen Teil ist
sie als Steuerschieber ausgebildet, derart, daß sie in ihren verschiedenen Stellungen
einmal den Raum 8 mit dem Kanal g und einmal mit dem Kanal io verbindet, wobei der
Kanal9 in die Abflußseite mündet,, während der Kanal io in die Zuflußseite führt.
Vom Innenraum 14 des Membrankolbens 5 führt ein weiterer Kanal i i zum Raum B. Mit
i:2 ist eine im Meinbrankolben liegende Feder bezeichnet, die den Ventilteller in
der Ruhestellung auf den Ventilsitz drückt. 13 ist ein auf der Spindel 6 einstellbarer,
z. B. aufgeschraubter Anschlag, gegen den sich im Betrieb der Ventilteller bzw.
ein mit ihm starr verbundener Teil legt.
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Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende: Die Spindel 6 stehe,
wie in der Fig. i dargestellt, in ihrer höchsten Stellung. Dann ist der Innenraum
1d. des Membrankolbens 5 über den Kanal i i, den Raum 8 und den Kanal 9 mit der
Abflußseite 2 verbunden. Da I es sich hier in diesem gewählten Beispiel um ein Zapfventil
handelt, wird auf der Abflußseite etwa Atmosphärendruck herrschen, so daß also dieser
Druck auch in dem Innenraum 1d. des Membrankolbens vorhanden ist. Unter dem Einfluß
des Druckes der Zapfflüssigkeit öffnet sich daher das Ventil und legt sich bei ausreichend
hohem Druck, der stets vorausgesetzt werden kann, gegen den Anschlag 1,3.
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Soll nun auf geringere Durchflußstärke eingestellt werden, so wird
zu diesem Zweck die Spindel 6 mittels des Handgriffes 7 in axialer Richtung verstellt,
derart, daß sich der Anschlag i3 und damit der Ventilteller 3 dem Ventilsitz 4 nähert.
Damit bewegt sich auch der Steuerschieber abwärts und gelangt schließlich in eine
Stellung, in der nunmehr der Kanal io über den Raum 8 und den Kanal i i mit dem
Innenraum i.1 des -.\,Ieinbrankolbens 5 verbunden ist. Das bedeutet, daß sich dieser
Innenraum mit der Flüssigkeit unter einem Druck, der dem Druck der Flüssigkeit in
der Zulaufseite entspricht, füllt und daß nunmehr beide Seiten des Ventiltellers
von annähernd dem gleichen Druck beaufschlagt werden, so daß sich das Ventil unter
dem Einfluß der Feder 12 schließt.
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Um das Ventil wieder zu öffnen, rriuß die Spindel so weit herausgeschraubt
werden, daß der Raum 8 wieder mit dem Kanal 9 in Verbindung steht.
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Die Durchflußstärke, bei .der die Absperrung erfolgen soll, kann mittels
des verstellbaren Anschlags 13 eingestellt werden. Durch die kurvenförmig
begrenzte Scheibe 15 wird der Hub bei kleiner Durchflußstärke vergrößert, so daß
die Einstellung der gewünschten Grenzdurchflußstärke erleichtert wird. Der Hub der
Spindel 6 kann nach unten so begrenzt werden, daß der Steuerschieber betätigt und
das Ventil gedrosselt werden kann, der völlige Abschluß des Ventils dagegen nur
durch die Feder 12 bei Druckausgleich zwischen beiden Seiten des Membrankolbens
bewirkt wird. Es wird dann am Ventil stets der gleiche Schließungsdruck ausgeübt.
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In Fig. 2 ist ein abweichendes Ausführungsbeispiel dargestellt, und
zwar ist hier die Möglichkeit aufgezeigt, statt eines Steuerschiebers einen Hahn
zu verwenden, der mit der den Hub des Ventils begrenzenden Steuerspindel über geeignete
Kupplungsglieder, wie Zahnräder, verbunden ist. Das Ventil ist hier als Gewichtsventil
mit gleitendem Kolben ausgebildet, um zu zeigen. daß die Anwendung der Erfindung
nicht auf Ventile mit Membrankolben beschränkt ist. i ist wieder die Zufluß-, 2
die Abflußseite. Mit 6 ist wieder die den Hub des Ventils begrenzende Spindel und
mit 7 ihr Betätigungsgriff bezeichnet. 16 ist das Gewicht mit dem gleitenden Kolben,
das den Ventilteller 3 atff den Ventilsitz d. niederdrückt. 17 ist der Dreiwegehahn,
mit dem T-förmig durchbohrten Küken 18. i9 deutet die Leitung an, die die Zuflußseite
mit dem einen Anschluß des Hahnes verbindet, während 2o die Leitung ist, die den
zweiten Anschluß des Hahnes mit der Abflußseite verbindet. 2i ist eine von dem dritten
Anschluß des Hahnes fortführende Leitung, die in den dem Innenraum 14 des Membrankolbens
in Fig. i entsprechenden Raum 22 mündet. 23 sind Zahnräder, die die Spindel 6 mit
dein Küken i8 zwangsläufig kuppeln.
Die Wirkungsweise dieser Einrichtung
ist ganz analog der nach Fig.i. In der gezeichneten Stellung kann sich das Ventil
unter dem Einfluß des Flüssigkeitsdruckes auf der Zulaufseite öffnen, wobei das
Gewicht bis zum Anschlag gegen die Spindel6 gehoben wird. Steht das Küken jedoch
so, daß die Leitungen 21 und r9. miteinander verbunden sind, so herrscht auf beiden
Seiten des Ventils bzw. des Gewichtes annähernd der gleiche Druck, so daß das Ventil
geschlossen bleibt.
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Die Anwendung der Erfindung ist jedoch nicht auf Ventilarten beschränkt,
die bei der Öffnung einen Hub ausführen, sondern kann auch bei drehbaren Absperrorganen,
wie Kegelhähnen und Drosselklappen, statthaben. Es ist dann erforderlich, eine gesonderte
Entlastungsvorrichtung vorzusehen, die zwar vom Absperrorgan getrennt, jedoch über
Kupplungsglieder mit ihm verbunden ist.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in der Anwendung auf einen Kegelhahn
ist in Fig. 3 dargestellt. Mit i ist wieder die Zulaufseite, mit 2 die Ablaufseite
bezeichnet, während der als Absperrorgan dienende Kegelhahn das Zeichen 24 hat.
Die hydraulische Entlastungsvorrichtung besteht aus einem Zylinder 25, in dem sich
ein Kolben 26 bewegen kann und der den Zylinder in die Kammern 27 und 28 unterteilt.
12 ist eine der Feder 12 im Ausführungsbeispiel nach Fig. i entsprechende Feder,
die den Kolben in seine Endlage zu drücken versucht, bei der die Kammer 28 das geringste
Volumen hat. 6 ist wieder eine Steuerspindel, gegen die sich der Kolben bei geöffnetem
Ventil anlegt und die an ihrem oberen Teil wieder als Steuerschieber ausgebildet
ist. Zur Einstellung der Durchflußstärke wird diese Spindel wieder in axialer Richtung
verstellt, und zwar von Hand oder, wie es in diesem Ausführungsbeispiel gezeigt
ist, durch motorischen Antrieb 29. Der Steuerschieber und die den durch ihn gebildeten
Raum mit der Zufluß- bzw. Abflußseite verbindenden Leitungen sind analog den Kanälen
9 und 1o des Ausführungsbeispiels nach Fig. i und daher mit denselben Bezugszeichen
versehen. Desgleichen die Leitung i i, die vom Raum 8 zur Kammer 27 führt, die dem
Innenraum 14 des Membrankolbens entspricht. Abweichend von den bisher beschriebenen
Ausführungsbeispielen ist hier noch eine Leitung 30 vorgesehen, die die Zulaufseite
mit der Kammer 28 verbindet. 31 ist eine Kupplungseinrichtung, die den Hahn nach
Maßgabe der Verstellung des Kolbens 26 verstellt.
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Die Wirkungsweise der Anordnung ist grundsätzlich die gleiche wie
der bisher beschriebenen. In der dargestellten Stellung ist das Absperrorgan 24
geschlossen, da der Steuerschieber die Leitung i r mit der Leitung 1o verbindet,
auf beiden Seiten des Kolbens 26 also der gleiche Druck herrscht, so daß der Kolben
von der Feder 12 in die dargestellte Endlage gedrückt wird. Die Kupplung 31 ist
dabei so ausgebildet, daß das Absperrorgan in dieser Lage des Kolbens geschlossen
ist.
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Wird der Steuerschieber nun so weit verstellt, daß die Leitungen i
i und 9 miteinander verbunden sind, in der Kammer 27 also ein Druck herrscht, der
dem Druck auf der Abflußseite entspricht, so wirkt nunmehr auf den Kolben einseitig
der höhere Druck der Zulaufseite, so daß er sich unter seinem Einfluß bis zum Anschlag
an die Spindel 6 verstellt und dabei über das kuppelnde Zwischenglied 31 das Absperrorgan
2.1. nach Maßgabe der Stellung der Spindel 6 öffnet.
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Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele
beschränkt. So ist es beispielsweise möglich, statt eines Steuerschiebers in Fig.
i auch einen Hahn vorzusehen. Ferner kann man den Kanal 9 bzw. die Leitung 2o nicht
in die Ablaufseite, sondern in die freie Atmosphäre münden lassen. Ferner ist die
Erfindung selbstverständlich nicht auf Zapfhähne beschränkt, sondern kann überall
dort angewendet werden, wo eine Sperrung eines Gas- oder Flüssigkeitsstromes beim
Unterschreiten eines vorgegebenen Wertes zweckmäßig oder erforderlich ist und wo
ein genügender Druck bzw. eine genügende Druckdifferenz am Absperrorgan vorhanden
ist, um das Ventil zu betätigen.