DE9106982U1

DE9106982U1 - Control device for controlling a secondary current dependent on a primary current

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Publication number: DE9106982U1
Application number: DE9106982U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-06-18
Filing date: 1991-06-06
Publication date: 1991-07-25
Anticipated expiration: 2001-06-07

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung zum Steuern eines Sekundärstroms eines fließfähigen Mediums abhängig von einem Primärstrom eines fließfähigen Mediums mit einem Primärleitungsabschnitt, der ein von dem Primärstrom beaufschlagtes bewegliches Steuerglied umfaßt, und einem davon gesonderten Sekundärleitungsabschnitt, der ein mit dem Steuerglied verbundenes Stellglied enthält.The invention relates to a control device for controlling a secondary flow of a flowable medium depending on a primary flow of a flowable medium with a primary line section, which comprises a movable control element acted upon by the primary flow, and a separate secondary line section which contains an actuator connected to the control element.

Die Vorrichtung ist vornehmlich für Kraftstoff-Zapfanlagen vorgesehen, die eine Absaugleitung für die bei der Befüllung eines Tanks verdrängte, kraftstoffgesättigte Luft aufweist. Solche Absaugleitungen enthalten ein Ventil, das abhängig von der Betankungsleistung zu steuern ist. Wenn das Tankventil geschlossen ist und demzufolge der Kraftstoffstrom ruht, soll dieses Ventil geschlossen sein. Bei vollem KraftstoffstromThe device is primarily intended for fuel dispensers that have a suction line for the fuel-saturated air displaced when filling a tank. Such suction lines contain a valve that is controlled depending on the refueling performance. If the tank valve is closed and the fuel flow is therefore at rest, this valve should be closed. When the fuel flow is full

soll es voll geöffnet sein. Bei Teilleistung ist eine annähernd proportionale Verstellung erwünscht. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht eine solche Steuerung des Ventils in der Absaugleitung. Ein anderes Anwendungsgebiet ist die Steuerung eines SekundärStroms proportional zu einem damit zu mischenden Primärstrom in der Verfahrenstechnik.it should be fully open. At partial power, an approximately proportional adjustment is desired. The device according to the invention enables such control of the valve in the suction line. Another area of application is the control of a secondary flow proportional to a primary flow to be mixed with it in process engineering.

Bei einer bekannten Vorrichtung zur Steuerung eines in der Absaugleitung einer Kraftstoff-Zapfanlage befindlichen Ventils (Gebrauchsmuster 87 17 378) ist in der Primärstromleitung als Steuerglied eine Drosselklappe vorgesehen, die so gelagert ist, daß sie durch den von ihr im Primärstrom erzeugten Widerstand je nach Strömungsgeschwindigkeit verstellt wird und die mit einer entsprechenden Drosselklappe als Stellglied in der Absaugleitung verbunden ist. Da aber Strömungswiderstände in der Zapfleitung äußerst unerwünscht sind, ist auch eine Drosselklappe, deren Funktionieren auf einem solchen Strömungswiderstand beruht, unerwünscht. - Bekannt ist es ferner, in der Zapfleitung eine Venturidüse anzuordnen und mit deren Hilfe ein von der Strömungsgeschwindigkeit des Kraftstoffs abhängiges Drucksignal zu schaffen, das wiederum ein Stellglied für das Ventil in der Absaugleitung betätigt (US-PS 4 256 151, US-PS 4 273 164). Jedoch führt dies zu verhältnismäßig aufwendigen Konstruktionen.In a known device for controlling a valve in the suction line of a fuel dispensing system (utility model 87 17 378), a throttle valve is provided in the primary flow line as a control element, which is mounted in such a way that it is adjusted depending on the flow speed by the resistance it generates in the primary flow and which is connected to a corresponding throttle valve as an actuator in the suction line. However, since flow resistance in the dispensing line is extremely undesirable, a throttle valve whose functioning is based on such flow resistance is also undesirable. - It is also known to arrange a Venturi nozzle in the dispensing line and to use it to create a pressure signal that depends on the flow speed of the fuel, which in turn actuates an actuator for the valve in the suction line (US-PS 4,256,151, US-PS 4,273,164). However, this leads to relatively complex designs.

Die Erfindung will eine Steuervorrichtung der eingangs genannten Art schaffen, die solche Nachteile nicht aufweist. Sie erreicht dies dadurch, daß das Steuerglied einen Teil einer die Richtung des Primärstroms umlenkenden Wandung des Primärleitungsabschnitts bildet.The invention aims to create a control device of the type mentioned at the outset which does not have such disadvantages. It achieves this by the control element forming part of a wall of the primary line section which deflects the direction of the primary current.

Diese Maßnahme hat zur Folge, daß das Steuerglied bzw. der Teil des Steuerglieds, der an der Bildung der umlenkenden Wandung des Primärleistungsabschnitts beteiligt ist, von dem mit der Richtungsänderung des Primärstroms verbundenen Impuls belastet ist. Die Größe der dadurch hervorgerufenen Kraft ist bei rechtwinkliger Umlenkung gleich dem Produkt aus derThis measure results in the control element or the part of the control element that is involved in the formation of the deflecting wall of the primary power section being loaded by the impulse associated with the change in direction of the primary current. The magnitude of the force caused by this is equal to the product of the

Mediumsdichte, der Querschnittsfläche und dem Geschwindigkeitsquadrat. Dieses Produkt ist doppelt so groß wie der aus der Bernoullischen Gleichung sich ergebende dynamische Druckanteil, der für den Widerstand der in den Strömungsquerschnitt hineinragenden Drosselklappe des Standes der Technik maßgebend ist.Medium density, cross-sectional area and the velocity squared. This product is twice as large as the dynamic pressure component resulting from Bernoulli's equation, which is decisive for the resistance of the throttle valve protruding into the flow cross-section of the state of the art.

Somit erreicht die Erfindung nicht nur die Beseitigung des durch die Drosselklappe hervorgerufenen Strömungswiderstands, sondern auch eine Vergrößerung der für die Steuerungsfunktion zur Verfügung gestellten Kraft. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß diese Kraft stabiler ist als der von Strömungsinstabilitäten abhängige Widerstand der Drosselklappe.Thus, the invention not only eliminates the flow resistance caused by the throttle valve, but also increases the force available for the control function. A further advantage is that this force is more stable than the resistance of the throttle valve, which depends on flow instabilities.

Zwar ist es bekannt (DE-AS 1 011 764), eine in einer Umlenkung angeordnete Klappe als Betätigungseinrichtung für einen Schieber zu benutzen. Jedoch befindet sich dieser nicht in einem gesonderten Sekundärleitungsabschnitt, sondern in derselben Hauptleitung und er steuert nicht einen vom Primärstrom gesonderten Sekundärstrom, sondern öffnet und schließt einen vom Hauptstrom abgezweigten Bypass, wobei keine Steuerung stattfindet. Die Bypass-Strömung ist nämlich unabhängig von dem Öffnungsgrad des Schiebers und ist stets die Differenz zwischen der in die Hauptleitung von einer Pumpe eingespeisten und der mittels eines Zapfventils daraus entnommenen Fördermenge. Die bekannte Vorrichtung läßt daher nicht die Vorteile erkennen, die die Verwendung eines eine Umlenkung bildenden Steuerglieds für eine Steuerungsanordnung hat, in welcher der gesteuerte Sekundärstrom durch die jeweilige Stellung des Steuerglieds bestimmt wird.It is known (DE-AS 1 011 764) to use a flap arranged in a diversion as an actuating device for a slide valve. However, this is not located in a separate secondary line section, but in the same main line, and it does not control a secondary flow separate from the primary flow, but opens and closes a bypass branched off from the main flow, whereby no control takes place. The bypass flow is independent of the degree of opening of the slide valve and is always the difference between the flow rate fed into the main line by a pump and the flow rate taken from it by means of a dispensing valve. The known device therefore does not reveal the advantages of using a control element forming a diversion for a control arrangement in which the controlled secondary flow is determined by the respective position of the control element.

Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung wird der Primärleitungsabschnitt von einem T-Rohrstück gebildet, das von dem Primärstrom von einer Seite des Kopfstücks zum Abzweig durchströmt ist, wobei das Steuerglied in der anderen Seite des Kopfstücks angeordnet ist. Jedoch kommen auch andere Ausführungen der Umlenkung für die erfindungsgemäßen Zwecke inIn an expedient embodiment of the invention, the primary line section is formed by a T-pipe section through which the primary flow flows from one side of the head piece to the branch, with the control element being arranged in the other side of the head piece. However, other designs of the diversion are also suitable for the purposes of the invention.

Betracht, beispielsweise ein 180-Grad-Krümmer, der beweglich, insbesondere über Balgrohre, mit den übrigen Rohrleitungsteilen verbunden ist und dessen von dem Umlenkungsimpuls herrührende Reaktionskraft oder Verschiebung gemessen werden kann. Sehr vorteilhaft sind auch symmetrische Strömungsanordnungen, weil sich dabei die auf das Steuerglied ausgeübten seitlichen Kräfte neutralisieren. Zum Beispiel kann man den Primärstrom in einem Kreuzstück um je 90° nach entgegengesetzten Seiten hinabströmen lassen oder man verwendet für eine 180°-Umlenkung eine Anordnung, die einen Topf und einen koaxial in dem Topf gegenüber dem Boden des Topfs mündendes Tauchrohr umfaßt, so daß die Umlenkung allseits räumlich stattfindet, das Steuerglied wird in diesem Fall im Boden des Topfs angeordnet oder mit dem beweglich angeordneten Topf verbunden. Die Umlenkungswinkel können von den erwähnten Werten 90 bzw. 180° abweichen, insbesondere wenn dies im Hinblick auf die Leitungsführung Vorteile bietet.Consider, for example, a 180-degree bend that is movably connected, in particular via bellows tubes, to the other parts of the pipeline and whose reaction force or displacement resulting from the deflection impulse can be measured. Symmetrical flow arrangements are also very advantageous because they neutralize the lateral forces exerted on the control element. For example, the primary flow can be allowed to flow down 90° in opposite directions in a crosspiece or an arrangement can be used for a 180° deflection that includes a pot and an immersion tube that opens coaxially into the pot opposite the bottom of the pot, so that the deflection takes place spatially on all sides. In this case, the control element is arranged in the bottom of the pot or connected to the movably arranged pot. The deflection angles can deviate from the values mentioned 90 or 180°, in particular if this offers advantages with regard to the line routing.

Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele. Darin zeigen: Fig. 1 eine Ausführung mit 180-Grad-Krümmer Fig. 2 die schematische Anordnung eines Steuerschiebers inFurther advantageous details of the invention emerge from the following description of the embodiments shown in the drawing. In them: Fig. 1 shows a design with a 180-degree bend Fig. 2 shows the schematic arrangement of a control slide in

einem T-Stück und
Fig. 3 die Ausführung des in Fig. 2 angedeuteten Prinzips unter Verwendung von Bälgen.a T-piece and
Fig. 3 shows the implementation of the principle indicated in Fig. 2 using bellows.

Gemäß Fig. 1 werden die Leitungsabschnitte 1 und 2 einer Kraftstoffleitung durch einen 180-Grad-Krümmer 3 unter Zwischenschaltung von längs nachgiebigen Kupplungsstücken 4, 5 verbunden. Der bei der Richtungsänderung im Primärstrom entstehende Impuls wird von dem Krümmer 3 aufgenommen. Die Größe der auf den Krümmer übertragenen Kraft beträgt 2 &khgr; Mediumsdichte &khgr; Leitungsquerschnitt &khgr; Mediumsgeschwindig-According to Fig. 1, the line sections 1 and 2 of a fuel line are connected by a 180-degree bend 3 with the interposition of longitudinally flexible coupling pieces 4, 5. The impulse that arises when the direction of the primary flow changes is absorbed by the bend 3. The magnitude of the force transmitted to the bend is 2 x medium density x line cross-section x medium speed.

keit . Der Krümmer 3, der in Längsrichtung durch die schematisch bei 6 und 7 angeordneten Organe geführt ist, wird durch eine Feder 8 gegen die Impulskraft abgestützt und ist in demThe bend 3, which is guided longitudinally through the elements arranged schematically at 6 and 7, is supported by a spring 8 against the impulse force and is in the

Q1 &Pgr;R OR?Q1 ΠR OR?

dargestellten Beispiel unmittelbar mit einem Schieber 9 verbunden, der mit einem Schiebergehäuse 10 zusammenwirkt, das einen Sekundärrohrleitungsabschnitt 11 bildet, der durch den Schieber 9 und die darin befindliche Schieberöffnung 12 verschlossen bzw. geöffnet werden kann. Selbstverständlich könnte der Schieber 9 auch über ein Hebelgestänge oder dergleichen mit dem Krümmer 3 verbunden sein, dessen Übersetzungsverhältnis entsprechend der gewünschten Steuerungsgesetzmäßigkeit gewählt ist.In the example shown, the valve is directly connected to a slide valve 9, which interacts with a slide valve housing 10, which forms a secondary pipe section 11, which can be closed or opened by the slide valve 9 and the slide valve opening 12 located therein. Of course, the slide valve 9 could also be connected to the elbow 3 via a lever linkage or the like, the transmission ratio of which is selected according to the desired control law.

Solange das Medium in der Primärleitung nicht fließt, wirkt auf den Krümmer 3 lediglich der statische Druck, der in diesem Beispiel als konstant vorausgesetzt wird. Die Schieberöffnung 12 befindet sich dann außerhalb des Bereichs des Sekundärleitungsabschnitts 11; die Sekundärleitung ist somit verschlossen. Bei vollem Primärstrom wirkt auf den Krümmer 3 eine Impulskraft, die entgegen der Wirkung der Feder 8 die Schieberöffnung 12 in fluchtende Übereinstimmung mit dem Sekundärleitungsabschnitt 11 bringt und dadurch die Sekundärleitung vollständig öffnet. Entsprechende Zwischenwerte stellen sich ein, wenn die Geschwindigkeit des Primärstroms zwischen Null und dem Maximum liegt. Man erkennt, daß diese Steuervorrichtung außerordentlich einfach, wirksam und störungsfrei ausgeführt werden kann und daher für Zapfvorrichtungen besonders geeignet ist. Das gilt auch für die folgenden Beispiele.As long as the medium in the primary line is not flowing, the bend 3 is only affected by the static pressure, which is assumed to be constant in this example. The slide opening 12 is then outside the area of the secondary line section 11; the secondary line is thus closed. When the primary flow is at full, an impulse force acts on the bend 3, which, contrary to the effect of the spring 8, brings the slide opening 12 into alignment with the secondary line section 11 and thereby opens the secondary line completely. Corresponding intermediate values are set when the speed of the primary flow is between zero and the maximum. It can be seen that this control device can be designed to be extremely simple, effective and trouble-free and is therefore particularly suitable for dispensing devices. This also applies to the following examples.

Gemäß Fig. 2 bildet ein T-Stück 15 durch den linken Teil 16 seines Kopfstücks und durch den Abzweig 17 einen Primärleitungsabschnitt mit der durch Pfeil angedeuteten Strömungsrichtung. In dem rechten Teil 18 des Kopfstücks befindet sich ein kolbenartiger Schieber 19, der von einer Feder 20 abgestützt ist. Der Raum 21 hinter dem Schieber ist über eine Leitung mit der Primärleitung derart verbunden, daß der statische Druck der Primärleitung in den Raum 21 übertragen wird. Demnach heben sich die statischen Drücke, die auf die Stirnfläche 23 und die Rückfläche 24 des Schiebers 19 wirken, auf. Die Einstellung ist so vorgenommen, daß die Stirnfläche 23 desAccording to Fig. 2, a T-piece 15 forms a primary line section through the left part 16 of its head piece and through the branch 17 with the flow direction indicated by the arrow. In the right part 18 of the head piece there is a piston-like slide 19, which is supported by a spring 20. The space 21 behind the slide is connected to the primary line via a line in such a way that the static pressure of the primary line is transferred into the space 21. Accordingly, the static pressures acting on the front surface 23 and the rear surface 24 of the slide 19 cancel each other out. The setting is made so that the front surface 23 of the

Schiebers 19 dann, wenn die Strömungsgeschwindigkeit des Primärstroms Null ist, etwa mit der Wandung des T-Stück-Abzweigs 17 fluchtet. Jedoch kann es auch Vorteile haben, wenn diese fluchtende Lage bei der Sollgeschwindigkeit (Maximalgeschwindigkeit) des Primärstroms erreicht wird. Schließlich ist es auch möglich, daß die Stirnfläche 23 gegenüber den Wandungen des Abzweigs 17 zurückgesetzt ist, so daß der Umlenkungsimpuls von dem eigentlichen Umlenkungsbereich auf die Stirnfläche 23 durch eine dazwischen befindliche Flüssigkeitssäule übertragen wird. In jedem Falle ist es zweckmäßig, wenn die Fläche 23 des Steuerglieds, die als Teil der Wandung des Primärleitungsabschnitts an der Bildung der Umlenkung für den Primärstrom beteiligt ist, dem an die Umlenkung herangeführten Primärstrom entgegengerichtet ist. Der Schieber 19 enthält eine Schieberöffnung 25, die zusammenwirkt mit dem Sekundär-Rohrleitungsabschnitt 26 der in einem Schiebergehäuse 27 ausgebildet ist. Er ist gegenüber dem Schiebergehäuse 27 durch leichtgängige Dichtungen 28 gewünschtenfalls abgedichtet. Slide valve 19 is aligned with the wall of the T-piece branch 17 when the flow velocity of the primary flow is zero. However, it can also be advantageous if this aligned position is achieved at the target velocity (maximum velocity) of the primary flow. Finally, it is also possible for the front surface 23 to be set back from the walls of the branch 17, so that the deflection impulse is transferred from the actual deflection area to the front surface 23 through a liquid column located between them. In any case, it is expedient if the surface 23 of the control element, which as part of the wall of the primary line section is involved in forming the deflection for the primary flow, is directed opposite to the primary flow being guided to the deflection. The slide valve 19 contains a slide valve opening 25 which interacts with the secondary pipe section 26 which is formed in a slide valve housing 27. If required, it is sealed from the slide housing 27 by smooth-running seals 28.

Die Wirkungsweise dieser Vorrichtung gleicht derjenigen, die unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben wurde mit der Ausnahme, daß der statische Druck in der Primärstromleitung kompensiert ist und sich diese Ausführung daher besonders auch für diejenigen Fälle eignet, in denen der statische Druck in solcher Weise variiert, daß seine Einwirkung auf die Ventileinstellung unerwünscht ist.The operation of this device is similar to that described with reference to Fig. 1 with the exception that the static pressure in the primary flow line is compensated and this design is therefore particularly suitable for those cases in which the static pressure varies in such a way that its effect on the valve setting is undesirable.

Die in Fig. 3 dargestellte Vorrichtung folgt dem unter Bezugnahme auf Fig. 2 erläuterten Prinzip. Gleiche Bezugsziffern bezeichnen gleiche oder wirkungsgleiche Teile.The device shown in Fig. 3 follows the principle explained with reference to Fig. 2. The same reference numerals designate the same or functionally equivalent parts.

Der Schieber besitzt einen vorderen Teller 30 und einen hinteren Teller 31, die durch eine Stange 32 verbunden sind, die die Schieberöffnung 25 enthält und als Schieber mit dem Schiebergehäuse 27 zusammenwirkt. Die Abdichtung des Schiebers gegenüber dem Schiebergehäuse wird durch Bälge 33 und 34The slide has a front plate 30 and a rear plate 31, which are connected by a rod 32, which contains the slide opening 25 and acts as a slide with the slide housing 27. The seal of the slide with respect to the slide housing is provided by bellows 33 and 34.

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bewirkt, die eine reibungsfreie Funktion gewährleisten. Sie können auch eine gewisse Federkraft beinhalten, durch die ggf. der Einsatz der Feder 20 unnötig wird. Trotzdem kann es zweckmäßig sein, eine solche Feder 20 einzusetzen, um in Verbindung mit einer nicht dargestellten, auf die Feder wirkenden Einstellschraube die Justierung der Vorrichtung zu ermöglichen.which ensure friction-free operation. They can also contain a certain spring force, which may make the use of the spring 20 unnecessary. Nevertheless, it can be expedient to use such a spring 20 in order to enable the device to be adjusted in conjunction with an adjustment screw (not shown) acting on the spring.

Die zwischen den Bälgen 3 3 bzw. 34 und dem umgebenen Gehäuserohr befindlichen Räume 35, 36 sind durch eine Bohrung 37 (in der Zeichnung in um 90° gedrehter Lage dargestellt) miteinander verbunden. Diese Ausführung ist dann zweckmäßig, wenn der Teller 30 so groß im Verhältnis zu der Umlenkung ausgebildet ist, daß an seinem Rand ein vom Umlenkungsimpuls schon weitgehend unabhängiger, dem statischen Druck nahekommender Druck herrscht. Stattdessen kann der Raum 36 auch in solcher Weise, wie es in Fig. 2 angedeutet ist, mit einer Stelle verbunden werden, an der lediglich der statische Druck wirkt. Auch kann der Druck durch eine in der Stange 32 vorgesehene Längsbohrung übertragen werden.The spaces 35, 36 located between the bellows 33 and 34 and the surrounding housing tube are connected to one another by a bore 37 (shown in the drawing in a position rotated by 90°). This design is useful when the plate 30 is so large in relation to the deflection that a pressure that is largely independent of the deflection impulse and comes close to the static pressure prevails at its edge. Instead, the space 36 can also be connected in the manner indicated in Fig. 2 to a point at which only the static pressure acts. The pressure can also be transmitted through a longitudinal bore provided in the rod 32.

Da die bewegten Teile in der Ausführung gemäß Fig. 3 praktisch hysteresefrei ausgebildet werden können und Störungen durch äußere Einwirkungen oder Verschmutzungen entzogen sind, versprechen sie einen störungsfreien Betrieb.Since the moving parts in the design according to Fig. 3 can be designed to be practically hysteresis-free and are free from interference from external influences or contamination, they promise trouble-free operation.

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Claims

Protection claims

1. Control device for controlling a secondary flow of a flowable medium depending on a primary flow of a flowable medium with a primary line section (1, 2, 3; 16, 17) which comprises a movable control element (3, 19, 30) acted upon by the primary flow, and a separate secondary line section (11, 26) which contains an actuator (9, 19, 32) connected to the control element, characterized in that the control element forms a part (3, 23) of a wall of the primary line section which deflects the direction of the primary flow.

2. Control device according to claim 1, characterized in that the part (16) of the primary line leading towards the deflection is directed towards the control element (19, 30).

3. Control device according to claim 1 or 2, characterized in that the primary line section (16, 17) is formed by a T-pipe section (15) through which the primary flow flows from one side (16) of the head piece to the branch (17), and that the control element (19, 30) is arranged in the other side (18) of the head piece.

4. Control device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the part (23) of the control element (3, 19, 30) forming part of the wall of the primary line section is connected to a slide (9, 19, 32) which is sealed against a slide housing (10, 27) and together with the latter forms the actuator for the secondary current.

5. Control device according to claim 4, characterized in that the slide is connected to a piston surface (24) which is directed opposite to the part (23) of the control member (19, 30) forming part of the wall of the primary line section and is acted upon by the static pressure in the primary line.

6. Control device according to one of claims 1 to 5, characterized in that a spring (8, 20) is provided which counteracts the impulse of the primary current on the control element.

7. Control device according to one of claims 1 to 6, characterized in that bellows (33, 34) are provided for sealing one part of the wall of the primary line section, the slide and/or the piston from the remaining wall of the primary line and/or the slide housing.