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Einrichtung zum Betanken zweier voneinander unabhängiger Systeme mittels
einer Pumpe Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Betanken zweier voneinander
unabhängiger Systeme mittels einer Pumpe, deren. Förderseite mit ihrer Saugeseite
in Abhängigkeit von dem Druck in der Abgabeleitung verbindhar ist.
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Diese Aufgabe ergibt sich besonders häufig für eine auf einem Tankwagen
angeordnete Pumpe, indem von dem Tankwagen aus beispielsweise zwei Tanks einer Tankstelle
oder verschiedene Tanks eines Flugzeuges gefüllt werden sollen.
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Hierbei ist die Förderseite der Pumpe mit ihrer Saugeseite in Abhängigkeit
von dem Druck in der Abgabeleitung über eine Umgehungs- oder Rückflußleitung verbindbar,
um den Druck an der Abgabeahsperrvorrichtung, die im nachfolgenden auch als Zapfventil
bezeichnet wird, unabhängig von der jeweiligen Abgabemenge konstant zu halten.
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Selbst wenn man nun eine derart gesteuerte Umgehungs- oder RückfluBleitung
von der Abgabeleitung für jedes der beiden Systeme einschaltet, kann eine einwandfreie
Arbeitsweise der beiden Systeme unabhängig voneinander nicht erreicht werden. Wenn
beispielsweise das eine System mit voller Abgabemenge arbeiten soll, während die
Abgabeabsperrvorridhtung (das Zap-fventil) des
anderen Systems geschlossen
ist, würde sich die Umgehungs- oder Rückflußleitung desjenigen Systems, bei der
die Abgabemenge gleich Null ist, öffnen und bewirken, daß auch eine Abgabe an das
andere System unmöglich wird.
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Erfindungsgemäß ist zur- Lösung dieser Aufgabe in die Gesamtabgabeleitung
der Pumpe ein Ausgleichsventil mit zwei gegeneinanderwirkenden Ventilkörpern -eingeschaltet,
von denen der eine die zu dem einen System und der andere die zu- dem anderen System
führende. Abgabeleitung steuert, wobei jeder Ventilkörper einerseits durch den Strömungsdruck
und, andererseits .durch den statischen Druck in seiner Abgabeleitung beeinflußt
wird. Auf diese Weise ergibt sich ein selbsttätiger Ausgleich zwischen. denn beiden
Systemen, so daß stets eine einwandfreie Abgabe jedes einzelnen Systems gesichert
ist. In dem oben benutzten speziellen Beispiel wird also durch die Ausgleichsventilvorrichtung
diejenige Abgabeleitung, die zu demjenigen System führt, dessen Anzapfventil abgesperrt
ist, geschlossen, so daß die Pumpe nur noch auf das andere System ohne irgendeine,
Beeinträchtigung zu fördern vermag.
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Die Erfindungsaufgabe wird also durch Differenzdrücke gelöst. Zur
Übertragung dieser Drücke können allgemein nicht nur Kolbenzylindervorrichtungen,
sondern auch Membranvorrichtungen und Federbälge dienen.
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Der Strömungsdruck wird zweckmäßigerweise mittels eines Pitotrohres
abgenommen. Dieses Pitotrohr mißt sowohl den Strömungsdruck als auch den statischen
Druck.
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Um möglichst große Differenzdrücke zu erhalten; empfiehlt- es sich
deshalb, das Pitotrohr an einer Stelle in der Nähe der Ausgleichsventilvorrichtung
anzuordnen, an einer Stelle also, wo noch die Strömungswiderstände in praktisch
der gesamten Abgabeleitung in Form von statischem Druck vorhanden sind.
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Zweckmäßigerweise zweigt von jeder Einzelabgabeleitung eine Umgehungs-
oder Rückflußleitung ab, die entgegen der Wirkung einer Feder mittels eines Kolbens
(oder auch einer Membran oder eines Federbalges) gesteuert wird, der über ein Vorsteuer-
oder Relaisventil durch den statischen'Druck in der Abgabeleitung beeinflußt wird.
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In jedem Fälle ist für die einwandfreie Arbeitsweise des Erfindungsgegenstandes
die Messung und Übertragung des statischen Druckes von wesentlicher Bedeuung. Für
die Ausgleichsventilanördnung kommt' es zusätzlich darauf an, einen möglichsf höhen
Differenzdruck zu erhalten, um auf diese: Weise eine kläre und einwandfreie Steuerungsbewegung
der Ventilkörper der Ausgleichsventilvorrichtung sicherzustellen.
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Aus diesen Gründen wird zweckmäßiger-weise der statische Druck an
einer Stelle abgenommen, die möglichst nahe der Absperrvorrichtung (dem Zopfventil)
liegt.
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Außerdem wird es sich häufig empfehlen, den statischen Druck an einem
Venturirohr abzunehmen, mittels dessen der statische Druck zugunsten des Strömungsdruckes.vermindert
wird.
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Bei derartigen Betankungsvorrichtungen, insbesondere Tankwagen, erfolgt
die Betankung meist über einen längeren 'Schlauch, an dem keine Druckaufnahmevorrichtungen
angebracht werden können. Die Druckentnahmevorrichtung muß demgemäß häufig, insbesondere
in Form eines Venturirohres, vor dem Tankschlauch angebracht werden, und in einem
solchen Falle empfiehlt sich eine Kompensation des statischen Druckes, um der Widerstandshöhe
Rechnung zu tragen, um die dieser statische Druck kleiner ist als der tatsächlich
an der Abgabeabsperrvorrichtung vorhandene Druck. Diese Kompensation kann beispielsweise
dadurch vorgenommen werden, daß das Vorsteuerventil zur Steuerung der Umgehungsleitung
zusätzlich durch die Differenzdrücke beaufschlagt wird, die sich längs einer starren
Leitung ergeben, die vor der Entnahmestelle für den statischen Druck angeordnet
ist. Besonders günstige Verhältnisse ergeben sich jedoch dadurch, daß der statische
Druck in unmittelbarer Nähe der Abgabeabsperrvorrichtung mittels eines Schlauches
abgenommen wird, der im Innern des Tankschlauches.angebracht ist: Weitere Verbesserungen
und zweckmäßige Ausgestaltungen des Erfindudgsgegewtandes sind an Hand der Zeichnungen
erläutert, in der eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes vereinfacht gezeigt
ist. Es zeigt Fig. i ein Schaltschema einer erfindungsgemäß ausgebildeten Einrichtung,
Fig. i a eine Teilansicht aus dem Schema der Fig. i zur Verdeutlichung einer abgeänderten
Ausführungsform der Erfindung, Fig. 2 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäß ausgebildete
Ausgleichsventilvorrichtung, Fig. 3 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäß
ausgebildetes Relais oder Vorsteuerventil, Fig. 4 einen Längsschnitt durch das '
Rückflußsteuerventil, Fig. 5 einen Schnitt .durch einen Vierwege'hahn in einer gegenüber
Fig. i abgeänderten Ausführungsform. ' In der Fig. i ist mit i eine Kreiselpumpe
bezeichnet, wie sie üblicherweise auf einem Tankwagen angeordnet ist. Von dieser
Pumpe i aus sollen zwei Tankschläuche 2 und 3 bedient werden, die auf übliche Weise
in -.rlem Armaturenraum eines Tankwagens auf Trommeln 4, 5 aufgewickelt sind. Am
Ende jedes Tankschlauches 2, 3 ist auf nicht näher dargestellte Weise eine Abgabeabsperrvorrichtung
6, 7 angeordnet, die beispielsweise in Form einer Pistole ausgebildet ist. Im Ausführungsbeispiel
sei angenommen, daß, die-größten Abgabemengen beider Tankschläuche 2, 3 gleich sind
und däß unabhängig von der Größe der Abgabemenge ein konstanter Druck unmittelbar
an der Abgabeabsperrvorrichtung6, 7 aufrechterhalten wird. Dieser Druck kann beispielsweise
3,5 atü betragen. Infolge der Widerstände in den Leitungen zwischen dem Druckstutzen
der Pumpe i und den Abgabeabsperrvorrichtungen 6, 7 kann dann der
Druck
am Druckstutzen der Pumpe etwa 6 atü betragen.
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Die Pumpe saugt den Brennstoff aus dem Tank des Tankwagens über eine
Leitung 8, einen Saugefilter 9, einen Wasserabscheider io und eine Leitung i i an.
Sie drückt danach den Brennstoff über eine Gesamtabgabeleitung 12 zu einer Ausgleichsventilvorrichtung,
die allgemein mit dem Bezugszeichen 13 versehen ist. Von hier aus führt die eine
Einzelabgabeleitung 14 über einen Filter 15, eine Druckleitung 16, einen Durchflußmesser
17 und ein Venturirohr 18 zu einem Vierwegehahn ig (mit einem Durchfluß) . Von hier
aus führt bei entsprechender Stellung des Vierwegehahnes eine Leitung 2o zu dem
Tankschlauch 3. Es kommt darauf an, das Venturirohr i8 so dicht wie möglich an den
Tankschlauch 3 heranzurücken, so daß das Venturirohr 18 auch in der strichpunktierten
Stellung 2i- angeordnet sein kann. Der Vierwegehahn i9 mit den Leitungen g2 und
23 ist für die Erfindung ohne Bedeutung, so daß nicht näher darauf eingegangen wird.
Nur der Vollständigkeit halber sei erwähnt, daß über diese Leitungen auch ein Leerpumpen
eines außerhalb liegenden Tankes, beispielsweise des Tankes eines Flugzeuges, möglich
ist. Zu diesem Zwecke führt die Leitung 23 über die Leitung 24 zu dem Ansaugestutzen-
der Pumpe i zurück.
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Von der Ausgleichsventilvorrichtung 13 führt eine weitere Einzelabgabevorrichtung
25 über die gleichen Teile zu derri Tankschlauch 2, so daß für diese Teile, die
gleichen Bezugszeichen 15 bis 24 benutzt worden sind. Von jeder der Einzelabgabeleitungen
14,25 führt eine Umgehungsleitung 26, 27, in die ein Rückflußsteuerventil 28 eingeschaltet
ist, zurück zu der Ansaugeseite 29 der Pumpe i.
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- Die Ausgleichsventilvorrichtung 13 besteht, wie sich insbesondere
auch aus der Fig.2 ergibt, aus zwei miteinander verbundenen Ventilkörpern 30, 31,
die mit je einem Ventilsitz 32, 33 zusammenarbeiten. An dem Eintrittsstutzen 34
ist die Gesamtabgabeleitung 12 angeflanscht, während von dem Austrittsstutzen 35
die Einzelabgabeleitung 14 und von dem Austrittsstutzen 36 die Einzelabgabeleitung
25 ausgehen.
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Auf einer gemeinsamen Ventilstange 37 sind außerdem zwei Kolben 38,
39 angebracht. Der Kolben 38 ist verschiebbar in einem Zylinder 4o derart angeordnet,
daß sich-zwei Arbeitsräume 4i und 42 ergeben, wobei der Arbeitsraum 42 durch eine
Stopfbuchse 43 von dem übrigen Raum der Ausgleichsventilvorrichtung i3 getrennt
ist. Der Kolben 39 ist in entsprechender Weise verschiebbarin einem Zylinder 44
derart angeordnet, so daß sich zwei Arbeitsräume 45 und 46 ergeben, wobei der Arbeitsraum
45 von dem übrigen Teil der Ventilvorrichtung durch eine Stopfbuchse 47 getrennt
ist. Der Arbeitsraum 45 steht über eine Leitung 48 und ein Pitotrohr 49 mit dem
Inneren der Einzelabgabeleitung 25 in Verbindung. In entsprechender Weise steht
der Arbeitsraum 42 über eine Leitung So und ein Pitotrohr 51 mit dem Inneren der
Einzelabgabeleitung 14 in Verbindung. Der Raum 41 steht über eine Leitung 52 mit
der Einschnürüng des Venturirohres 18 bzw. 21 in Verbindung. In entsprechender Weise
steht der Raum 46 über eine Leitung 53 mit dem anderen Venturirohr 18 bzw. 21 in
Ver-" Bindung. Demgemäß wirken auf den Kolben 38 einerseits der statische Druck
der Einschnürung des Venturirohres 18 bzw. 21 und andererseits der Strömungsdruck
vermehrt um den statischen Druck an der Stelle des Pitotrohres 51, wobei der statische
Druck an der Stelle des Pitotrohres 51 um die Widerstände zwischen dem Pitotrohr
51 und dem Venturirohr 18 bzw. 21 größer ist. Hinzu kommt die Verminderung des statischen
Druckes durch die Einschnürung des Pitotrohres an sich.
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Die Verhältnisse hinsichtlich des Kolbens 39 liegen entsprechend,
so daß sich in jedem Falle -ein verhältnismäßig hoher Differenzdruck ergibt.
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Die beiden Rückflußsteuerventile-28 weisen einen Ventilkörper 54 auf,
der durch eine Feder 55 auf seinen Sitz 56 gedrückt wird. Dieses Ventil 54 kann
entgegen der Wirkung der Feder durch einen Kolben 57 geöffnet werden, der verschiebbar
in einem zylindrischen Teil des Ventilgehäuses 58 angeordnet ist und über Leitungen
59, 6o durch einen Druck beaufschlagt wird, der sich hinter einem Druckreduzierventi161
ergibt. Dieses Druckreduzierventil ist über eine Leitung 62 an .die Hauptabgabeleitung
12 angeschlossen. Grundsätzlich .könnte aber auch der Druck der Hauptabgabeleitung
12 unmittelbar den Kolben 57 des Rückflußsteuerventils beeinflussen. Die Einschaltung
des Druckreduzierventils 61 empfiehlt sich jedoch, um die Druckschwankungen in der
Abgabeleitung 12 auszuschalten.
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Die Beaufschlagung des Kolbens 57 des Rückflußsteuerventils 28 erfolgt
mit Hilfe eines Relais-oder Vorsteuerventils 63; das aus einem Steuerschieber 64
besteht, der in einem Gehäuse 65 verschiebbar angeordnet ist und unter der Wirkung
einer Feder 66 steht, deren Spannung mittels eines Handgriffes 67 verändert werden
kann. Der Steuerschieber 64 weist eine ringförmige Steuernut 68 auf. Er steht über
eine Stange 69 mit einer in einem Gehäuse eingeklemmten Membran 70 und einer
in einem weiteren Gehäuse 71 eingeklemmten Membran 72 in Verbindung. Die eine Seite
der Membran 70 wird über eine Leitung 73 mit dem statischen Druck aus dem
Venturirohr 18 bzw, 21 beaufschlagt. Die Seiten der Membran 72 dagegen stehen über
Leitungen 74, 75 mit zwei Stellen 76, 77 des Rohrstückes 16 in Verbindung.
Das Vorsteuerventi164 steht also unter dem Einfluß des statischen Druckes (über
die Leitung 73), -der um das Verhältnis der Widerstandshöhen an den beiden Stellen
76 und 77 korrigiert wird. Diese Korrektur entspricht den Widerständen, die sich
längs des Tankschlauches :2 bzw. 3 ergeben.
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Bei einer Erhöhung des statischen Druckes. in dem Venturirohr 18 bzw.
21 wird der Steuerschieber 64 entgegen dem Widerstand der Feder 66 so weit verschoben,
daß die Steuernut 68 eine Verbindung zwischen den Leitungen 59 und 6o. herstellt,
so daß nun die Oberseite des Kolbens 57
des Rückflußsteuervehtils
28 mit dem durch das Reduzierventil6i reduzierten Druck der Hauptabgabeleitung 12-
beaufschlagt wird. Demgemäß wird das Rückflußsteuerventil28 in Abhängigkeit von
diesem statischen Druck geöffnet. -Die Beaufschlägungsseite oberhalb, des Kolbens
57 steht über eine Leitung 78 von geringem Querschnitt mit der Leitung 23 in Verbindung,
die mit dem Ansaugestutzen 29 der Pumpe verbunden ist. Auf diese Weise wird diese
.Beaufschlagungskammer wieder evakuiert, wenn dies - Steuereinschnürung 68 die .Verbindung
zwischen den Leitüngen.59 und 6i unterbrochen hat. Der geringe Querschnitt der Leitung
78 stellt sicher, daß bei Beaufschlagung des Kolbens 57 nur 'eine geringe Menge
Druckmittel zu der Ansaugeleitung abströmt.
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Der. statische Druck kann auch - wie in Fig. i a angedeutet ist -
unmittelbar mittels eines Schlauches 79 abgenommen werden, der im Inneren des Tankschlauches
2 bzw. 3 angeordnet und bis dicht an die Abgabeabsperrvorrichtung 6 -bzw. 7 herangeführt.
ist. Mittels dieses Meßschlauches 79 wird dann über eine Leitung 8o der statisches
Druck unmittelbar. zur Beaufschlagung der Membran 70 weitergeleitet. Es erübrigt
sich also in diesem Falle eine besondere Korrektur.
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Dieser unmittelbar abgenommene statische Druck . :kann auch weiter
dazu benutzt werden, - um die Kolben 38 und 39 der Ausgleichsventilvorrichturig
i3 über .die Räume 41 und ¢6 zu beaufschlagen: Die,-Abnahme des Druckes ünd'insbesöndere-des
statischen Druckes kann auch auf irgendeine andere Weise 'erfolgen, und zwar insbesondere
elektrisch. Diese elektrische Abnahme könnte-, ebenfalls -unmittelba' vor dem Zapfventil
7, _6 erfolgen., und böte den .zusätzlichen Vorteil; daß bei ihr der reine statische
Druck abgenommen. würde, der durch keine. geodätische Höhe verfälscht würde. .
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Wenn die Kompensierüng-oder die Kbrrektur mit Hilfe der beiden Leitungen
7:q.,. 75 .vorgenommen wird, brauchte nicht unbedingt der statische Druck über ein
- Venturirohr abgenommen zu werden. Lieses Venturirohr bietet in einem solchen Fälle
nur 'den Vorteil, daB der ..Korrekturwert kleiner wird: Auf jeden Fall ergibt- sich
auf die beschriebene Weise mit -Hilfe dr Leitungen.7q., 75 und der Abgriffstellen
76, 77 eine Korrektur; die nach dem gleichen Gesetz wie der Reibungswiderstand des
Schlauches verlauft. Die Korrektur erfolgt also etwa linear, wobei. nur darauf zu
achtenist, daß. die Steilheit der Korrektur über die Abgriffstellen 76, 77 etwa
gleich der Steilheit iaer Veränderung des statischen Druckes infolge des Reibungswiderstandes
des Schlauches ist.
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Falls die "Abnahme des statischen Druckes unmittelbar vor ' dem Zapfventil
6 . oder 7 erfolgt, empfiehlt es sich, auch die Auslegeabnahme -(s. die Erklärung
des Auslegers weiter unten) abzusichern, und . zwar zweckmäßigerweise nur in Form
der Druckabnahme über beispielsweise ein Ventüriroür;" da bei der Auslegeabnahme
die Regulierung nicht derart genau zu sein brauchte, Die. Drüekabnahme-Leitungen,
die in einem solchen Falle einerseits von dem Zapfventil 6 bzw. 7 und andererseits
von der Auslegerabgabe zu dem Vorsteuerventil kommen, sind in einem solchen Falle
durch. Rückschlagventile gegenseitig abzusichern.
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Die zu dem Auslegerbaum führende Leitung ist in der Fig. i mit 81
bezeichnet. Eine derartige 'Abgabemöglichkeit ist nur bei Tankwagen vorgesehen,
die insbesondere für die Flugzeugbetankung dienen. Durch den Vierwegehahn i9 kann
also die Pumpe r auch auf den Auslegerbaum 81 geschaltet werden.
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In der Fig. 5 ist eine zweckmäßige Ausbildung des Vierwegehahnes in
diesem Zusammenhang verdeutlicht. Er besteht in an sich bekannter Weise aus einem
Gehäuse i9 und einem Hahnküken 8a mit einem Durchgangskanal 83. Um je 9o° gegeneinander
versetzt münden in das Gehäuse 1g die von der Pumpe i herkömmerlde Leitung 16, die
zum Auslegerbaum führende Leitung.*8i, die zur Ansäugeseite 29' der Pumpe d zurückführende
Leitung 23 und die zum Schlauch 3 bzw. ä führende-Abgabeleitung jö. Das Gehäuse
i9 des Vierwegehähnes ist nun unter je einem Winkel von *45' zu diesen vier Anschlüssen
'mit Bohrungen 84,.85, 86, 87 versehen. Die einander im Durchmesser gegenü`beirliegenden
Bohrungen 86, 87 sind je durch eine Leitung 88 und 89 der . Druckleitung 16
verbunden, während die, .beiden ebenfalls einander gegenüberliegenden Leitungen
84 und 85 durch eine Leitung 9o miteinander verbunden sind, die über eine Leitung
gi zu der Beaufso'hlagungsseite der Membran 7o des Vorsteuerventils 63 führt. Eine
derartige Ausbildung des Vierwegehahnes ist nur in dem Falle zweckmäßig, wenn der
statische Druck hinter dem Haha beispielsweise .gemäß Fig. i a unmittelbar vor-
dem Anzäpfventil 6,7 abgenommen wird.
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Wenn jetzt - wie die Fig. 5 ,zeigt -_ das Küken 82 des Vierwegehanrnes
in einer seiner vier Zwischenstellungen steht, wo zwei der Leitungen 16,
81,23 und 2o nicht miteinander in Verbindung stehen, wird stets durch den
Kanal 83 ds Kükens eine derartige Verbindung. hergestellt,' daß die Membran
70 mit dem Förderdruck der Pumpe über die Leitung 16 beaufschlagt ist. Eine
derartige Stellung ist beispielsweise in der Fig. 5 dargestellt. Auf diese Weise
ist auch in 'diesem Falle die Pumpe gesieert -und wird selbsttätig mittels des Vorsteuerventils
63 und des Rückflußsteuerventils 28 auf freiem Rückfluß umgeschaltet, sobald die
Pumpe gegen den geschlossenen Vierwegehahn fördert. .