DE814980C

DE814980C - Ventil zur automatischen Speiseregelung

Info

Publication number: DE814980C
Application number: DEL449A
Authority: DE
Inventors: Pierre Robert Laguilharre
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1948-07-07
Filing date: 1949-11-23
Publication date: 1951-11-12

Description

Ventil zur automatischen Speiseregelung Die vorliegende Erfindung hat zum Gegenstand eine Vorrichtung, um die automatische Speisung mit Flüssigkeit eines Behälters sicherzustellen und insbesondere eines Behälters, in dessen Innerm ein Druck herrscht, der entweder höher oder aber niedriger als der Luftdruck ist, wobei der Flüssigkeitsspiegel in dem Behälter ungefähr konstant bleiben muß. Diese Vorrichtung, welcher die Ausnutzung der auf eine Membran von den auf beiden Seiten dieser N1einbran unterschiedlichen herrschenden Drücke ausgeübten Differentialwirkung zugrunde liegt, bietet unter anderem den Vorteil gegenübler den bekannten Differentialkolbenvorrichtungen, daß einerseits jede Verklemmungsgefahr und andererseits jede Undichtigkeit zwischen den verschiedenen Kammern der Vorrichtung ausgeschaltet wird. Ein anderer Vorteil besteht darin, daß die Membran der Vorrichtung derart angeordnet ist, daß die mit ihr zusammen arbeitenden Steuerorgane vollkommen von der Speiseflüssigkeit getrennt sein können, so daß jede Korrosionsgefahr dieser Organe ausgeschaltet wird; außerdem ist die Bauart der Vorrichtung derart, daß die einzelnen zusammengebauten Teile schnell für ihre Instandhaltung auseinandergenommen werden können.
Erfindungsgemäß besteht die Vorrichtung aus zwei ineinanderliegenden und miteinander verbundenen Kammern, deren eine mit dem Flüssigkeitseinlaß und deren andere mit dem zu speisenden Behälter verbunden ist, aus einer mit ihrem Rand dicht an der Außenkammer befestigten Membran, die die Außenkammer und die darin enthaltene Innenkammer überdeckt und die deshalb 'gleichzeitig dem in jeder der beiden Kammern herrschenden Druck beaufschlagt ist, ferner aus einem mit dieser Membran fest verbundenen Ventilteller, der in Schließstellung auf dem Rand der Innenkammer aufliegt und damit die Verbindung, zwischen den genannten Kammern unterbricht, aus einer dritten Kammer, welche vorzugsweise mit der Außenluft durch eine enge kalibrierte Öffnung ständig verbunden ist und aus einer diese dritte Kammer mit dem Luft- oder Dampfraum des zu speisenden Behälters verbindenden Leitung, deren Öffnung von einem Element gesteuert wird, das durch den Flüssigkeitsspiegel in dem zu speisenden Behälter beeinflußt wird.
Die Wirkungsweise dieser Vorrichtung, ihre Anwendungsmöglichkeiten sowie weitere Ausbildungsmerkmale gehen aus der nachstehenden Beschreibung sowie aus den als Ausführungsbeispiele dienenden Zeichnungen hervor. In den Zeichnungen ist Fig. i ein schematischer Schnitt der Membranvorrichtung für die automatische Speisung eines Behälters, in dem Vakuum herrscht, Fig.2 ein schematischer Schnitt der Membranvorrichtung für die automatische Speisung eines Behälters, der unter Druck steht, Fig. 3 ein Gesamtschnitt einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung für die Speisung eines Behälters, in dem Vakuum herrscht, Fig.4 eine schematische Ansicht einer Anwendungsform der Vorrichtung für die automatische Speisung eines doppelt wirkenden Verdampfungskonzentrators, Fig. 5 ein Gesamtschnitt einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung eines Behälters, der unter Druck steht, Fig. 6 ein schematischer Schnitt einer veränderten Ausführungsform der Vorrichtung für die Speisung eines Behälters, der unter Druck steht, Fig. 7 ein Gesamtschnitt einer Ausführungsform der in der Fig.6 schematisch dargestellten Vorrichtung, Fig. 8 ein axialer senkrechter Schnitt einer Ausführungsform von einer verbesserten Vorrichtung für die Steuerung der Verbindung des Luftraumes des zu speisenden Behälters mit der dritten Kammer der Speisevorrichtung, Fig.9 ein Schnitt in größerem Maßstab des Oberteils der Vorrichtung nach Fig. 8, wobei zum besseren Verständnis die verschiedenen Leitungsrohre in der Schnittebene dargestellt sind, Fig. io ein waagerechter Schnitt nach X-X der Fig. 9.
Bei dem schematischen Beispiel der Fig. i weist die Vorrichtung eine erste Kammer i, die durch eine Leitung 2 mit dem zu speisenden Vakuumbehälter verbunden ist, und eine zweite ungefähr konzentrisch zu der ersten und innerhalb dieser angeordnete Kammer 3 auf, die mit der Flüssigkeitseinlaßleitung 4 verbunden ist. Eine Zentralöffnung 5 verbindet die Kammer 3 mit der Kammer i. In der Kammer i ist eine Membran 6 dicht eingesetzt, derart, daß ihre eine Seite gleichzeitig der Wirkung des Drucks in den Kammern i und 3 ausgesetzt ist. An der Membran 6 ist ein Verschlußstück, z. B. ein Ventilteller 7, angebracht, welcher in Schließstellung auf die Öffnung 5 zu liegen kommt und damit die Verbindung zwischen den Kammern i und 3 unterbricht. Über der Membran 6 liegt eine dritte Kammer 8, die mit dem Luftraum des zu speisenden Behälters durch eine Leitung 9 verbunden ist, welche ein durch die Schwankungen des Flüssigkeitsspiegels in diesem Behälter gesteuertes Organ enthält, dessen Ausführung später beschrieben wird. Diese dritte Kammer weist außerdem eine enge, kalibrierte Öffnung io auf, wodurch sie mit der Außenluft verbunden ist.
Bei dieser Anordnung unterbricht in der Schließstellung des Membranventils das Verschließorgan der Leitung g die Verbindung der Kammer 8 mit dem Luftraum des zu speisenden Behälters, denn diese Kammer wird durch die Öffnung io unter atmosphärischen Druck gesetzt. Die auf die Membran 6 wirkenden Drücke, die auf der Zeichnung mit vollen Linien dargestellt sind, sind dabei folgende: Auf der Oberfläche der Membran einerseits: Pa =atmosphärischer Druck. Auf der Unterfläche der Membran andererseits: h=Vakuum des zu speisenden Behälters. ± H = Druck der Speiseflüssigkeit (als Druck oder Unterdruck).
Wenn der Flüssigkeitsspiegel in dem Behälter sinkt und die Verbindung zwischen der Kammer 8 und dem Luftraum dieses Behälters hergestellt wird, steht die Kammer 8 unter der Wirkung des in dem Behälter herrschenden Vakuums. Die auf die Membran wirkenden Drücke, die die Öffnung des Tellers 7 veranlassen und in der Zeichnung schraffiert dargestellt sind, sind dann folgende: Auf det Oberfläche der Membran: h= Vakuum des Behälters. Auf der Unterfläche der Membran: V= Vakuum des Behälters. ± H =Druck der Speiseflüssigkeit (als Druck oder Unterdruck).
Es sei s die Fläche des Ventiltellers 7 und S die hinsichtlich der Kräfte auf den Ventilteller wirksame Fläche der Membran.
In der Schließstellung des Tellers 7, wenn die Flüssigkeit im Ansaugen ist, ist die Resultierende der drei Drücke Pa, h und H nach unten gerichtet, und das Schließen ist in jedem Falle gesichert. Wenn die Speiseleitung für die Flüssigkeit unter Druck steht, ist die Resultierende von Pa und h nach unten gerichtet, während der Druck H nach oben gerichtet ist. Das Schließen wird sichergestellt, wenn folgende Ungleichheit eingehalten wird: H-s<Pa-S+V (S-s). Bei der Öffnung wirkt der auf der Oberfläche der Membran wirkende Druck auf die ganze Fläche S dieser Membran ein, während der entgegensetzt auf die Unterfläche wirkende Druck h auf die Fläche S-s einwirkt. Wenn die Speiseflüssigkeit unter 'Druck steht, ist der resultierende Druck nach oben gerichtet und die Öffnung des Tellers 7 findet in jedem Falle statt. Wenn die Speiseflüssigkeit angesaugt wird, ist der resultierende Druck H-l' nach unten gerichtet, so daß das Öffnen sichergestellt ist, wenn die Ansaughöhe der Flüssigkeit geringer ist als die Höhe des in dein zu speisenden Behälter herrschenden Vakuums.
In dem schematischen Beispiel der Fig. i ist angenommen worden, daß die Innenkammer 3 mit dein Flüssigkeitseinlaß verbunden ist und die Außenkammer i mit dem zu speisenden Behälter. Ganz allgemein kann irgendeine der beiden Kammern mit dem F lüssigkeitseinlaß und die andere mit dem zu speisenden Behälter verbunden sein, unter der Bedingung, daß das zwischen der Fläche s des Tellers 7 und der Fläche S der Membran 6 vorhandene Verhältnis derart ist, daß die algebraische Summe der auf beiden Flächen der Membran in der Schließstellung wirkenden Drücke einen resultierenden Druck ergibt, der dahinzielt, den Ventilteller 7 auf die Öffnung 5 zu pressen. Wenn eine Anordnung umgekehrt zu der in der Fig. i dargestellten gewählt wird, d. h. wenn die Kammer i mit dem Flüssigkeitseinlaß und die Kammer 3 mit dein zu speisenden Behälter verbunden ist, wird das Schließen der Klappe sichergestellt, wenn folgende Ungleichheit eingehalten wird: H (S-s) <Pa-S+h-s Nenn die Speiseflüssigkeit unter Druck steht, ist es also zweckmäßig, die Anordnung nach Fig. i zu w:ihlen, damit die Fläche des Tellers 7 nicht allzu groß im Verhältnis zu der der Membran gewählt zu werden braucht.
Das schematische Beispiel der Fig. 2 bezieht sich auf eine Speisevorrichtung eines unter Druck stehenden Behälters, bei welcher die Anordnung der Kammern und der Leitungen die gleiche ist, \@ ie in der Fig. i dargestellt. Zwischen der Oberfläche der Membran 6 und der ihr gegenüberliegenden Wand der Kammer 8 ist aber eine belastete Feder 8" angeordnet, die dahin zielt, die Membran 6 und die Klappe 7 auf die Öffnung 5 zu pressen. :\ußerdern, entgegengesetzt zu Fig. i, ist die Kammer 8 dauernd durch die Leitung 9 mit der Atinospliäre des Behälters verbunden, nur dann nicht, wenn der Flüssigkeitsspiegel in dem Behälter unter den vorbestimmten Wert sinkt.
Bei dieser Anordnung sind also die in der Schließstellung des Ventils auf die Membran 6 wirkenden und in vollen Linien in der Zeichnung dargestellten Drücke folgende: Auf der Oberfläche der Membran einerseits: p = Druck des zu speisenden Behälters. F = Druck der Feder. Auf der Unterfläche der Membran andererseits: + 11 = Druck der Speiseflüssigkeit. p = Druck des zu speisenden Behälters.
Weiiii der Flüssigkeitsspiegel in dem Behälter sinkt und die Verbindung zwischen der Kammer 8 und dein Luftraum des Behälters unterbrochen ist, unterliegt die Kammer 8 nicht mehr der Wirkung des in dein Behälter herrschenden Druckes. Die dann auf die Membran wirkenden Drücke, welche die Öffnung des Tellers 7 veranlassen und schraffiert in der Zeichnung dargestellt sind, sind folgende: Auf der Oberfläche der Membran: F = Druck der Feder. Pa = atmosphärischer Druck. Auf der Unterfläche der Membran: 1- H = Druck der Speiseflüssigkeit. p = Druck des zu speisenden Behälters.
In der Schließstellung des Tellers 7 wird das Schließen sichergestellt, wenn folgende Ungleichheit eingehalten wird: F+p'S>H-s+p(S-s) (i) Umgekehrt ist das Schließen sichergestellt, wenn folgende Ungleichheit eingehalten ist: F + 1'a < H - s -1- p (S-s) (2) In der Ausführung der erfindungsgemäßen Speisevorrichtung wird zweckmäßig die Steuerung des Öffnens der die dritte Kammer der Vorrichtung mit dem Luftraum des zu speisenden Behälters verbindenden Leitung durch eine Vorrichtung bewirkt, ähnlich der in dem französischen Patent 926440 beschriebenen, d. h. durch ein in der Nähe der Wand des zu speisenden Behälters vorgesehenes Ventil, das durch einen Schwimmer in dem Behälter gesteuert ist. Zur Durchführung des Erfindungsgedankens muß die Anordnung derart sein, daß dieses Ventil im Falle der Speisung eines Vakuumbehälters öffnet und im Falle der Speisung eines Behälters unter Druck schließt, wenn der Wasserspiegel in dem zu speisenden Behälter unterhalb des vorgewählten Konstantwertes absinkt.
Nach einem Merkmal der Erfindung und in allen Fällen kann die Leitung, die die dritte Kammer der Speisevorrichtung mit der Öffnung verbindet, die durch das den Änderungen des Spiegels in dem zu speisenden Behälter unterliegende Organ gesteuert wird, durch eine Umgehungsleitung mit einer zweiten in der Wandung des genannten Behälters vorgesehenen Öffnung verbunden werden, wobei je ein handbetätigter Hahn in der genannten Leitung und einer in der Abzweigleitung 'angeordnet ist, um die Wirkung des den Spiegeländerungen unterworfenen beweglichen Organs auszuschalten, damit z. B. der Flüssigkeitseinlaß in den Behälter von Hand eingestellt werden kann.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung weist die Speisevorrichtung zum Festhalten des Ventiltellers 7 auf seinem Sitz eine handbetriebene Abstellvorrichtung auf. Diese Vorrichtung kann z. B. durch eine Gewindestange gebildet sein, die durch den Deckel der dritten Kammer der Vorrichtung hindurchgeht und etwa in der Achse des Tellers angeordnet ist, wobei diese Stange außen mit einem Handgriff versehen ist, durch dessen Anschrauben das innere Ende der Stange gegen einen mit dem Teller fest verbundenen Anschlag gepreßt wird.
Die vorgenannte Gewindestange kann außerdem an ihrem inneren Ende einen Kopf aufweisen, welcher mit einem gewissen Spielraum in eine entspiecbende Aussparung des vorgenannten Anschlags eingesetzt wird, so daß es möglich ist, diese Stange im Bedarfsfall sowohl zum Öffnen als auch zum Schließen der Klappe mit der Hand zu benutzen.
Die Fig.3 stellt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Speisung eines die vorher beschriebenen Merkmale aufweisenden Vakuumbehälters dar. Bei diesem Beispiel bezeichiget i die erste Kammer der Vorrichtung, welche hier mit der Flüssigkeitseinlaßleitung verbunden ist, und 3 bezeichnet die zweite innerhalb der ersten angeordnete Kammer, welche durch eine Leitung 2 mit dem mit i i bezeichneten zu speisenden Vakuumbehälter verbunden ist. Wie oben bereits erklärt, ist diese Vorrichtung insbesondere dann anwendbar, wenn die Speiseflüssigkeit unter Unterdruck steht.
Die Kammer i trägt einen z. B. angeschweißten Flansch 12, auf welchem die z. B. als kreisförmige Scheibe ausgebildete Membran 6 aufliegt. An ihrem Umfang ist die Membran 6 zwischen dem Flansch 12 und einem zweiten mit einem Deckel 14 verbundenen Flansch 13 eingesetzt. Der Deckel 14 begrenzt die dritte Kammer 8 der Vorrichtung, und die Flansche 12 und 13 sind durch Ösenschrauben 15 zusammengeschraubt.
Unter der Unterfläche der Membran 6 ist eine Kapsel 16 gegenüber der Öffnung 5 der Kammer 3 angebracht, in welcher durch eine Schraube 17 und eine Scheibe 18 ein zusammendrückbarer Block 7 befestigt ist, welcher die Dichtscheibe des Ventiltellers bildet, die dicht auf einem den Sitz bildenden und auf dem Umfang der Öffnung 5 befestigten Ansatz i9 aufliegen kann. Die Kapsel 16 trägt oben eine mit Gewinde versehene Verlängerung 2o, die durch die :Mitte der Membran 6 hindurchgeht und auf welcher mit einer zwischengelegten Scheibe 21 eine Mutter 22 und eine Gegenmutter 23 aufgeschraubt sind, wodurch die Befestigung der Kapsel 16 auf der Membran sichergestellt wird.
Im Mittelteil des Deckels 14 ist ein Innengewinde vorgesehen, in welches eine Hülse 25 eingeschraubt ist. In diese ist eine mit einem Handrad 27 versehene Gewindestange 26 eingeschraubt. Diese weist an ihrem unteren Ende einen verbreiterten Kopf 28 auf, welcher bei dem Anschrauben der Stange 26 gegen die Gegenmutter 23 zu , liegen kommt, um gegebenenfalls den Ventilteller 7 auf seinem Sitz i9 zu blockieren, unter anderem im Falle eines unerwarteten Vakuumbrechens in dem zu speisenden Behälter. Dieser Kopf kann gegebenenfalls in eine Aussparung 29 der Gegenmutter 23 eingesetzt werden, wodurch die Stange 26 mit dem Teller 7 verbunden wird und die Vorrichtung als handbetriebenes Ventil wirken kann.
Die Seitenwandung des Deckels 14 ist mit einer mit Innengewinde versehenen Öffnung versehen, in welche ein in seiner Mitte eine kalibrierte, enge Öffnung 30° aufweisender Gewindestopfen 3o eingeschraubt ist. Durch diese Öffnung 30° ist das Innere des. Deckels (Kammer 8) mit der Außenluft verbunden. Auf dem Deckel 14 ist andererseits eine Leitung 31 angebracht, welche an einen oberhalb des Flüssigkeitsspiegels liegenden Teil des Vakuumbehälters i i angeschlossen ist. Dieser Anschluß ist hier folgendermaßen durchgeführt: Die Wand des Behälters i i ist mit einer Öffnung 32 versehen, die von einem mit einem Flansch 34 versehenen Rohr 33 begrenzt ist. Eine elastische Membran 35 ist zwischen einem Außendeckel 36 und einer mit dem Flansch 34 verbundenen Platte 37 eingespannt. Diese Membran ist mit einer Öffnung 38 versehen, welche in der Ruhestellung der genannten Membran mit einer in der Platte 37 versehenen Öffnung_39 zusammenfällt. Der Deckel 36 weist gleichfalls eine Zentralöffnung 4o auf, an welche die obengenannte Leitung 31 angeschlossen ist und deren Umfang nach innen zu einem Sitz ausgebildet ist. Gegenüber der Öffnung 4o trägt die Membran 35 ein kreisförmiges Plättchen 41, dessen Durchmesser etwas größer ist als derjenige der Öffnung 40 und an welches eine Scheibe 42 zu liegen kommt, die um eine exzentrisch liegende Welle 43 drehbar ist, die von einem z. B. mit der Platte 37 verbundenen Teil 44 getragen wird. An dieser Scheibe ist ein relativ langer Hebelarm 45 befestigt, auf dessen freiem Ende ein in die Flüssigkeit des Behälters i i eintauchender Schwimmer 46 befestigt ist.
Die Lage der Welle 43 der Scheibe 42 ist derart gewählt, daß bei der gewünschten Höhe der Flüssigkeit in dem Behälter die Scheibe 42 von dem Schwimmer 46 in der in der Zeichnung dargestellten Lage gehalten wird und die Membran 35 gegen die Öffnung 40 preßt. In dieser Stellung ist jede Verbindung zwischen der Kammer 8 der automatischen Speisevorrichtung und dem Behälterluftraum unterbunden. Die Kammer 8 liegt unter Atmosphärendruck durch das in dem Stopfen 3o vorgesehene Loch 30a, und die Klappe 7 wird durch die Wirkung der obenerwähnten Drücke auf ihren Sitz gepreßt.
Sinkt der Spiegel im Behälter i i unter den gewünschten Wert, fällt der Schwimmer 46 ab und bewirkt eine Drehung der Scheibe 42 um die Welle 43. Der Umfang der Scheibe 42 drückt dann nicht mehr auf die Membran 35, welche auf Grund ihrer eigenen Elastizität und mit Hilfe des in der Leitung 31 herrschenden atmosphärischen Druckes sich von der Öffnung 4o entfernt; die in der Kammer 8 der Speisevorrichtung befindliche Luft wird unter der Wirkung des im Behälter i i herrschenden Vakuums durch die Leitung 31, die Öffnung 40 und die Öffnungen 38 und 39 eingesaugt. Die Kammer 8 unterliegt schnell Beinselben Vakuum wie der Behälter i i, die geringe durch die Öffnung 3o° eindringende Luftmenge wird von der das Vakuum im Behälter i i erzeugenden Vorrichtung abgesaugt, und der Teller 7 öffnet sich unter der Wirkung der oben beschriebenen Kräfte. Die durch 4 zuströmende Flüssigkeit wird dann durch die Leitung 2 in den Behälter i i eingelassen, bis der gewünschte Spiegel in dem genannten Behälter wieder erreicht wird, der Schwimmer 46 das Wiederschließen der Öffnung 4o durch die Membran 35 bewirkt, der atmosphärische Druck in der Kammer 8 wiederhergestellt wird und der Teller 7 sich wieder schließt.
Wie aus der Fig.3 ersichtlich, kann außerdem die Leitung 31 durch eine Umgehungsleitung 47 mit einer zweiten in dem Deckel36 vorgesehenen Üffriung 48 verbunden werden, welche durch die Üffnungen 38 und 39 direkt mit dem Innern des Behälters i i verbunden ist. Diese Öffnung 48 könnte übrigens an jeder beliebigen Stelle der Wand des Behälters i i vorgesehen sein. In dem z@\,isclieii der Umgehung 47 und der Öffnung 40 liegenden Teil der Leitung 31 und in dieser Umgehungsleitung ist je ein Hahn 49 bzw. 5o beliebiger Bauart, vorzugsweise aber des Büchsentyps, zur schnelleren Bedienung eingebaut. Im normalen Betrieb ist der Hahn 49 geöffnet und der Hahn 50 geschlossen. Wenn dagegen der Hahn 49 geschlossen und der Hahn 50 geöffnet wird, befindet sich die Kammer 8 der Speisevorrichtung in unmittelbarer und stetiger Verbindung mit dem Vakuum des Behälters i i, so daß der Teller 7 dauernd geöffnet bleibt. Auf diese Weise kann die Speisung des Behälters beliebig eingestellt werden. Um auf den automatischen Speisebetrieb zurückzugehen, genügt ein umgekehrtes Handhaben der Hähne 49 und 50.
Aus dem Vorhergesagten geht hervor, daß die in der Fig.3 dargestellte Vorrichtung eine allgemeine Verwendung zur automatischen Speisung eines Vakuumbehälters sowohl durch eine unter Druck stehende Flüssigkeit finden kann als auch durch solche, die angesaugt werden muß, solange die Ansaughöhe niedriger ist als die des im Behälter herrschenden Vakuums. Diese Vorrichtung kann also zum Steuern der Überleitung einer Flüssigkeit aus einem unter einem bestimmten Vakuumgrad liegenden Behälter in einen anderen Raum mit höherem Vakuumgrad benutzt werden, auch dann, wenn der Unterschied zwischen beiden Vakuumgraden verhältnismäßig gering ist, wie dies z. B. bei den beiden Verdampfungskörpern eines doppelt wirkenden Verdampferkonzentrators mit parallelen Strömungen der Fall ist. Dabei kann eine erste erfindungsgemäße Vorrichtung zur automatischen Speisung des ersten Körpers und eine zweite zur Überleitung der Flüssigkeit aus dem ersten in den zweiten unter höherem Vakuumgrad liegenden Körper vorgesehen werden.
Die Fig.4 stellt ein Ausführungsbeispiel einer solchen Anwendung dar. In der Figur ist der erste Verdampfungskörper des Verdampferkonzentrators mit 51 und der zweite mit 52 bezeichnet. 53 und 54 sind die entsprechenden Rohrbündel, 55 ist die Verbindungsdampfleitung des ersten Körpers mit dem zweiten Rohrbündel und 56 die Anschlußleitung des Apparates an die Vakuumkondensanlage. Erfindungsgemäß ist die automatische Flüssigkeitsspeisung des ersten VerdampfungskÖrpers 51 durch eine solche Vorrichtung, wie in Fig. 3 abgebildet, sichergestellt, deren Leitung 58 mit dem Körper 51 über eine Schwimmerschließvorrichtung 59 verbunden ist, während die selbsttätige Überleitung der Flüssigkeit aus dem,Körper;51 in den Körper 52 durch eine zweite Vorrichtung6o bewirkt wird, deren Leitung61 mit dem Körper 52 über eine Schwimmerschließvorrichtung 62 verbunden ist.
Unter ähnlichen Umständen kann die erfindungsgemäße Speisevorrichtung bei doppelt wirkenden Verdampferkonzentratoren mit Gegenströmung Anwendung finden. In diesem Fall wird eine Pumpe zum Fördern der Flüssigkeit aus dem zweiten in den ersten Verdampfungskörper vorgesehen, und die automatische Speisevorrichtung wird auf der Förderleitung dieser Pumpe angeordnet, wobei der Förderdruck der Pumpe derart bemessen sein muß, daß die oben angegebene Ungleichung zwischen den das automatische Öffnen der Speiseklappe bestimmenden Kräften eingehalten bleibt.
Die Fig. 5 stellt ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung dar bei der Anwendung zur Speisung eines unter Druck liegenden Behälters. In diesem Beispiel erkennt man die allgemeine Anordnung der in Fig. 3 dargestellten Vorrichtung wieder. In der Fig. 5 ist der Schwimmer 46 in seiner tiefsten Stellung -dargestellt, d: h. in der Stellung, bei welcher die automatische Speisung einsetzen muß. Wie bereits im Zusammenhang mit der Fig. 2 erklärt wurde, muß die Kammer 8 in ständiger Verbindung mit dem Luftraum des zu speisenden Behälters stehen, die Verbindung wird erst dann unterbunden, wenn der Schwimmer die niedrigste zulässige Höhe erreicht. Zu diesem Zweck ist die Welle 43 nach 43° verlegt worden, so daß ein Herabfallen des Hebels 45 das Anpressen der Membran 35 auf die Öffnung 4o bewirkt. Wie bei der Fig.3 bleibt der Hahn 49 im normalen Betrieb geöffnet, der Hahn 5o dagegen geschlossen. Andererseits ist in der Aushöhlung des Deckels 14 eine konzentrisch zur Gegenmutter 23 liegende Feder 63 vorgesehen worden, welche sich einerseits auf den Boden des Deckels und andererseits auf die Scheibe 21 stützt.
Die Wirkungsweise dieser Vorrichtung geht eindeutig aus dem Vorhergesagten und aus der an Hand der Fig. 2 gegebenen Beschreibung hervor. Sinkt der Spiegel in dem Behälter, dann wird die Öffnung 40 geschlossen und der atmosphärische Druck durch die kalibrierte, enge Öffnung 30" in der Kammer 8 wiederhergestellt. Wenn die Ungleichung 2 wieder stimmt, wird die Speiseflüssigkeit in den zu speisenden Behälter eingelassen, bis der richtige Spiegel in dem genannten Behälter wieder zustandekommt. In diesem Augenblick bewirkt das Steigen des Schwimmers erneut das Freilassen der Öffnung 4o durch die Membran 35, wobei sich diese auf Grund ihrer eigenen Elastizität oder auch unter der Wirkung einer nicht dargestellten Feder von der Öffnung 4o entfernt. Der Druck des Behälters wird in der Kammer 8 wirksam und der Teller 7 schließt wieder, wenn die Ungleichung i wieder hergestellt wird.
Wenn beide Hähne 49, 50 geschlossen werden, geschieht die selbsttätige Speisung des Behälters kontinuierlich, so daß dieser über den höchsten Einstellspiegel hinaus gefüllt werden kann. Wenn dagegen bei anfangender Füllung der Hahn 5o geöffnet und der Hahn 49 geschlossen wird, d. h. umgekehrt zur Lage dieser Hähne im Normalbetrieb, ist es so, als ob die Kammer 8 verfrüht mit dein Luftraum des sich im Füllen befindlichen Behälters wieder verbunden wäre. Demgemäß kann die Füllung bis zu einem niedrigeren Spiegel als dein Normalspiegel begrenzt werden: 1)ie Fig.6 stellt schematisch eine andere Ausführungsform einer Vorrichtung zur Speisung eines Behälters unter Druck dar. Die allgemeine Anordnung ist die gleiche wie in der Fig.2, die Feder 8° fällt aber aus. Andererseits weist die vorgenannte Kammer 8, statt mit der Atmosphäre durch eine kalibrierte, enge Öffnung verbunden zu sein, eine gleichfalls mit einer kalibrierten, engen Öffnung versehene Düse iö auf, durch welche in diese Kammer ein Hilfsfluidum eingeführt wird, <las unter einem Druck P steht, der höher ist als der in dem zu speisenden Behälter herrschende Druck p.
In der Schließstellung der Vorrichtung unterbricht (las Schließorgan der Leitung 9 die Verbindung der Kammer 8 mit dem Luftraum des zu speisenden Behälters; diese Kammer steht dann unter dem Druck P auf Grund des Einfließens des Hilfsfluidums durch die Düse iö . Die auf die Membran 6 wirkenden und auf der Zeichnung mit vollen Strichen dargestellten Drücke sind also folgende: Auf der Oberfläche der Membran einerseits: I' = Druck des Hilfsfluidums. Auf der Unterfläche der Membran andererseits: + H = Druck der Speiseflüssigkeit. p = Druck des zu speisenden Behälters.
Wenn der Flüssigkeitsspiegel im Behälter sinkt und wenn die Verbindung zwischen der Kammer 8 und dem Luftraum des Behälters hergestellt wird, unterliegt die Kammer 8 dem im Behälter herrschenden Druck, da die freien Querschnitte der Leitung 9 und der Öffnungen 38 und 39 bedeutend größer sind als der Querschnitt der Düse iö . Die dann auf die Membran im Sinne des Öffnens des Tellers 7 wirkenden, in der Zeichnung gestrichelt dargestellten Drücke sind also folgende: Auf der Oberfläche der Membran: p = Druck des zu speisenden Behälters. Auf der Unterfläche der Membran: -I- H = Druck der Speiseflüssigkeit. p = Druck des zu speisenden Behälters.
Es sei wieder s die Fläche des Tellers 7 und S die wirksame Fläche der Membran. Das Schließen wird sichergestellt, wenn folgende Ungleichung eingehalten wird: P-S>H-S+p(S-S) (A) Dagegen wird das Öffnen sichergestellt, wenn folgende Ungleichung eingehalten wird: P-S<H-s+p(S-s) (B) Als durch die Düse iö eingeführtes Hilfsfluidum kann die Speiseflüssigkeit selbst verwendet werden, indem die Förderseite der Speisungsanlage durch eine Abzweigung mit der Düse iö verbunden wird. In diesem Fall werden zwangsläufig beide Ungleichungen (A) und (B) eingehalten, da der Druck H der Speiseflüssigkeit notwendigerweise höher ist als der Druck p des zu speisenden Behälters. Wird die Vorrichtung zur Speisung von Verdampfern, wie oben bereits vorgesehen, benutzt, dann kann das Hilfsfluidum Dampf sein, wobei beim Öffnen eine unbedeutende Dampfmenge in den Verdampfungskörper eingelassen wird.
Das Ausführungsbeispiel der Fig.7 ist ähnlich dem der Fig. 3 und 5. Die Kammer 1 der Vorrichtung ist mit der Flüssigkeitseinlaßleitung 4 und die Innenkammer 3 durch eine Leitung 2 mit dem zu speisenden Druckbehälter i i verbunden. io' ist die Düse zur Einführung des Hilfsfluidums in die Kammer B. Diese ist andererseits durch eine Leitung 31 an einen oberhalb des Flüssigkeitsspiegels im Behälter liegenden Teil des Behälters i i angeschlossen. Das Steuern des Schließens der Leitung 31 ist durch eine Schwimmvorrichtung 46 sichergestellt, die in derselben Art angeordnet ist, wie im Falle der Speisung eines Vakuumbehälters, von der ein Ausführungsbeispiel in der Fig. 3 dargestellt ist, d. h. derart, daß die Membran 35 die mit der Leitung 31 verbundene Öffnung 40 schließt, solange der Spiegel der im Behälter enthaltenen Flüssigkeit einen bestimmten Wert nicht unterschreitet. Eine Umgehungsleitung 47 gestattet, durch Betätigung von zwei Hähnen 49 und 5o eine ständige Verbindung zwischen der Leitung 31 und demzufolge der Kammer 8 der Speisevorrichtung und dem Luftraum des Behälters i i herzustellen.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann in allen Fällen, d.11. sowohl bei einem Vakuum- als auch bei einem Druckbehälter, die in den Fig.3, 5 und 7 dargestellte Schließsteuervorrichtung an der Leitung 31, mit dem vom Schwimmer 46 betätigten Ventil durch die in den Fig.8 bis io der Zeichnung dargestellte Vorrichtung ersetzt werden. Letztere besteht aus einem z. B. rohrförmigen Raum 64, welcher an beiden Enden durch Flansche 64a und 646 geschlossen und außerhalb des zu speisenden Behälters i i und parallel zu dessen Achse angeordnet ist. Der Raum 64 ist unten durch eine Leitung 65 mit dem Unterteil des Behälters i i verbunden. Oben ist der Raum 64 durch eine oberhalb des Flüssigkeitsspiegels mündende Leitung mit dem Behälter i i verbunden, so daß das Innere dieses Raumes unter demselben Druck wie der Luftraum des Behälters steht und die in diesem enthaltene Flüssigkeit in den Raum bis zu einem dem im Behälter entsprechenden Spiegel eindringt. In dem Raum 64 ist ein Schwimmer 67 angeordnet, welcher auf einer unten in einem auf dem Flansch 64a befestigten Bügel 69 und oben in einem auf einer Traverse 71 befestigten Bügel 70 geführten Stange 68 einstellbar befestigt ist. Der Bügel 70 trägt eine Muffe 72, welche mit einer Bohrung 72a versehen ist, die oben durch einen Stopfen 73 geschlossen ist und deren unteres Ende als Sitz für ein auf dem oberen Ende der Stange 68 des Schwimmers 67 befestigtes Ventilverschlußstück 74 ausgebildet ist. An die Muffe 72 ist ein Rohr 75 angeschlossen, welches durch die Wand des Raumes 64 hindurchgeht und au seinem freien Eride ein Anschlußstück 76 für die Leitung 3 1 der Speisevorrichtung aufweist. Auf der Wand des Raumes 64 ist außerdem ein zweites Anschlußstück 77 für die Umgehungsleitung 47 der Vorrichtung nach Fig. 2 unmittelbar angebracht.
Die Wirkungsweise der so ausgebildeten Steuervorrichtung ist folgende: lm Normalbetrieb, d. h. iiri automatischen Betrieb, ist der Hahn 49 der Leitung 31 geöffnet und der Hahn 5o der Umgelurng 47 geschlossen.
Solange der Flüssigkeitsspiegel im Behälter i i und in dein Raum 64 den vorgeschriebenen Stand einhält, hält der Schwimmer 67 das Ventilverschlußstück 74 auf seinem Sitz angedrückt, jegliche b''erbindung zwischen der Atmosphäre des Raueies 64 und infolgedessen auch des Behälters i i und der Speisevorrichtung ist unterbrochen. Durch Änderung der Lage des Schwimmers 67 mit der Stange 65 kann nach Belieben die Höhe dieses Spiegels ver'indert werden. Wenn der Spiegel bis unter den so vorbestimmten Wert sinkt, wird das Ventilversclilußstück 74 von seinem Sitz abgehoben, der Luftraum des Raumes 64 wird somit mit der Kainnier 8 durch die Bohrung 72,1 der Muffe 72 und die an diese angeschlossene Leitung 31 verbunden. Das Öffnen des Ventils der Speisevorrichtung findet darin nach dem vorher beschriebellen Vorgang statt, und die in die Zuflußleitung 4 (hig.3, 5, 7) eintretende Flüssigkeit wird durch die Leitung 2 in den Behälter i i eingeführt, bis der gewünschte Spiegel in diesem wieder erreicht ist. In diesem Augenblick bestimmt wiederum das Steigen des Schwimmers 67 in dem Raum 64 das Schließen in der Bohrung 72a der Muffe 72, der Druck I' wird in der Kammer 8 der Speisevorrichtung wiederhergestellt, und das Ventil? schließt sich wieder.
Für die Handbedienung der Speisevorrichtung genügt es, wie bereits oben angegeben, den Hahn49 zu schließen und den Hahn 5o zu öffnen, wodurch die Kammer 8 der Vorrichtung mit dem Luftraum des Behälters i i in direkte und ständige Verbindung gesetzt wird, so daß das Ventil dauernd offen bleibt. Ein umgekehrtes Handhaben der Hährie 49 und 5o stellt die automatische Speisung wieder her.
Selbstverständlich bleibt es im Rahmen der Erfindung, bei den beschriebenen und dargestellten Ausführungsfornieii Einzelheiten zu ändern.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Ventil zur automatischen Speiseregelung eines Behälters, dadurch gekennzeichnet, daß es aus zwei ineinanderliegenden Kammern bestellt, deren eine mit dem Flüssigkeitseinlaß und deren andere mit dem zu speisenden Behälter verbunden ist, aus einer mit ihrem Rand <licht in der Außenkammer befestigten Membran, die die Außenkammer und die darin enthaltene Innenkammer überdeckt und die deshalb gleichzeitig von den in jeder der beiden Kammern herrschenden Drücke beaufschlagt ist, ferner aus einem mit dieser Membran fest verbundenem Ventilteller, der in Schließstellung auf dem Rand der Innenkammer aufliegt und damit die Verbindung zwischen den genannten Kammern unterbricht, schließlich aus einer dritten Kammer, derart angeordnet, daß der in ihrem Innern herrschende Druck auf die den beiden anderen Kammern abgewandte Seite der _NIembran einwirkt, wobei in der Wand dieser Kammer eine enge öffnung vorgesehen ist, die die Kammer mit einem Raum verbindet, in dem ein vom Druck im zu speisenden Behälter verschiedetier Druck herrscht; und diese Kammer außerdem durch eine Leitung mit dem zu speisenden Behälter verbunden ist, in der ein Absperrorgan vorgesehen ist, das durch einen Schwimmer vom Flüssigkeitsspiegel in dem zu speisenden Behälter betätigt wird.
2. Ventil nach Anspruch i, zur Speisung eines Vakuumbehälters, dadurch gekennzeichriet, daß die dritte Kammer mit einer engen, kalibrierten Öffnung versehen ist, die das Innere dieser Kammer mit der Außenluft verbindet.
3. Ventil nach Anspruch i zur Speisung eines Behälters, der unter Druck steht, dadurch gekennzeichnet, daß eine sich auf die Membran stützende Feder in der dritten Kammer angeordnet ist. ,
4. Ventil nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran an ihrem Umfang zwischen der Kante der Außenkammer und dem Deckel der dritten Kammer eingespannt ist.
5. Ventil nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der mit der Membran verbundene Ventilteller mit einer zusammendrückbaren Dichtungsscheibe versehen ist, welche sich auf die Öffnung der inneren Kammern legen kann.
6. Ventil nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrorgan in der die dritte Kammer mit dem zu speisenden Behälter verbindenden Leitung ein Membranventil ist, das von einem Schwimmer in dem zu speisenden Behälter gesteuert wird.
7. Ventil nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrorgan in der die dritte Kammer mit dem zu speisenden Behälter verbindenden Leitung durch eine Umgehungsleitung mit einer zweiten in der Wandung des Behälters vorgesehenen Öffnung verbunden ist, wobei je ein handbetätigter Hahn auf der genannten Leitung und auf der Umgehungsleitung angeordnet ist, um die Wirkung des Schwimmers auszuschalten, damit z. B. der Flüssigkeitseinlaß in den Behälter von Hand eingestellt werden kann. B.
Ventil nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß eine handbetätigte Abstellvorrichtung zum Festhalten des Ventiltellers auf ihrem Sitz vorgesehen ist.
9. Ventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgenannte Abstellvorrichtung durch eine Gewindestange gebildet ist, die durch den Deckel der dritten Kammer der Vorrichtung hindurchgeht und etwa in der Achse des Tellers angeordnet ist, wobei diese Stange außen mit einem Handgriff versehen ist, durch dessen Anschrauben das innere Ende der Stange gegen einen mit dem Teller fest verbundenen Anschlag gepreßt wird. io.
Ventil nach Anspruch,9, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindestange an ihrem inneren Ende einen Kopf aufweist, welcher mit einem gewissen Spielraum in eine entsprechende Aussparung des Anschlags eingesetzt wird, so daß es möglich ist, diese Stange im Bedarfsfall sowohl zum Öffnen als auch zum Schließen des Ventils mit der Hand zu benutzen. i i.
Ventil nach Anspruch i zur Speisung eines Vakuumbehälters, dadurch gekennzeichnet, daß der das Schließen des Ventils bewirkende Druck von einem Hilfsfluidum geliefert wird, das unter einem höheren Druck als der Behälter steht und welches in die dritte Kammer durch eine kalibrierte, enge Düse eingeführt wird, wobei das Organ, welches das Öffnen der diese dritte Kammer mit dem Luftraum des zu speisenden Behälters verbindenden Leitung steuert, derart angeordnet ist, daß diese Leitung geschlossen bleibt, solange der Flüssigkeitsspiegel den richtigen Wert aufweist.
12. Ventil nach Anspruch i i, dadurch gekennzeichnet, daß das in die dritte Kammer eingeführte Hilfsfluidum die Speiseflüssigkeit selbst ist, wobei die kalibrierte Düse mit der Zuflußseite des Ventils verbunden ist.
13. Ventil nach Anspruch i i, dadurch gekennzeichnet, daß das Hilfsfluidum, wenn die Vorrichtung zur Speisung z. B. von Verdampfern benutzt wird, aus Dampf besteht.
14. Ventil nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das die Verbindung zwischen der dritten Kammer und dem Luftraum des zu speisenden Behälters steuernde Absperrorgan von einem Schwimmer betätigt wird, der in einem Raum außerhalb des zu speisenden Behälters angeordnet ist, welcher unten mit dem unteren Teil des zu speisenden Behälters und oben mit dessen Luftraum verbunden ist und ein Organ steuert, welches das Öffnen einer die Atmosphäre des genannten Raumes (und demzufolge auch die Atmosphäre des zu speisenden Behälters) mit der dritten Kammer der Speisevorrichtung verbindenden Leitung bewirkt.