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Einfüllvorrichtung für Flüssigkeiten.
Die Erfindung betrifft eine anschlussstutzenartige Einfülleinrichtung für Behälter aller Art,
Kessel, Bassins usw., und bezweckt, das selbsttätige Unterbrechen des Flüssigkeitszuflusses zu bewirken, sobald der Behälter mit der Flüssigkeit bis zu einer gewünschten Höhe gefüllt worden ist. Zweckmässig ist mit dieser Einrichtung eine Anordnung zum Anschluss der Lufträume des zu füllenden und des Entnahmebehälters verbunden.
Die Einrichtung ist zum wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass die Zuflussleitung der Flüssigkeit mit einem Sperrventil versehen ist, das unter der Steuerung seitens eines durch eine Saugvorrichtung, die durch den Flüssigkeitszufluss in Tätigkeit gesetzt wird, verursachten Unterdruckes steht. Der so erzeugte Unterdruck kommt in einer Kammer zur Geltung, die wenigstens eine verstellbare, in kinematischer Verbindung mit dem Sperrventil stehende Wandung aufweist, wobei die Kammer mit dem Luftraum des zu füllenden Behälters durch ein Luftrohr in Verbindung steht, dessen untere Öffnung sich in der für das Füllen festgesetzten Höhe befindet, derart, dass das Eintreten der Flüssigkeit in dieses Luftrohr einen Anstieg des Unterdruckes in der Kammer bis zu einem Betrag bewirkt, der zur Veranlassung der Schliessung des Sperrventils erforderlich ist.
Das genannte Luftrohr ist vorteilhaft mit einem geeigneten Teil, z. B. einem Drosselkanal, versehen, der den Durchtritt der Flüssigkeit bremst, derart, dass in der Kammer gleich in dem Zeitpunkt, in dem die Flüssigkeit die untere Luftrohröffnung erreicht hat, der erforderliche Unterdruck geschaffen wird.
Zu demselben Zweck kann in dem Luftrohr ein Sperrventil enthalten sein, das durch den Flüssigkeitszutritt gesteuert wird und z. B. aus einem Schwimmerventil besteht.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Saugvorrichtung als eine Flüssigkeitsinjektorpumpe ausgebildet und ihr besonderes Kennzeichen besteht darin, dass sich die untere Öffnung des Aussenmantels des Injektors tiefer befindet, als das untere Ende des Luftrohres, zu dem Zweck, kurz vor dem Zeitpunkt, in dem die Flüssigkeit das Luftrohrende erreicht, die Öffnung des Injektormantels in die Flüssigkeit einzutauchen und somit die Wirksamkeit der Pumpe von dem genannten Zeitpunkt ab ansteigen zu lassen.
In einigen Fällen, namentlich wenn es sich um das Einfüllen von flüchtigen feuergefährlichen Flüssigkeiten, wie Kohlenwasserstoffen, handelt, kann die Einrichtung eine Abzugsleitung für die mit Dämpfen beladene Luft enthalten, um einen Austausch zwischen den Lufträumen des zu füllenden und des Entnahmebehälters herbeizuführen. Die Abzugsleitung kann zweckmässig so ausgebildet sein, dass sie zugleich eine Sicherheitsmassnahme darstellt, um, im Falle eines aus irgendwelchem Grunde in einem der beiden Behälter entstandenen Überdruckes, ein selbsttätiges Absperren des Flüssigkeitzuflusses zu veranlassen.
Zu diesem Zweck ist die oder sind die unteren Austrittsöffnungen für die mit Dämpfen beladene
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diesem besonderen Fall, d. h, bei sonstigen Einfüllstutzen ohne Abzugsleitung, die zu dem Luftraum des Entnahmebehälters führt, ist indes eine Abdichtung der genannten Art überflüssig, wodurch sich der Erfindungsgegenstand vorteilhaft von den bisher bekannten Einfüllstutzen dieser Art unterscheidet.
Die verstellbare in der Unterdruckkammer angeordnete Wandung, die, wie gesagt, in gewissen Fällen gemeinsam dieser Kammer und einer Überdruckkammer zugeordnet sein kann, kann zweckmässig als ein Kolben oder vorzugsweise als eine Membran ausgebildet sein.
Dieser Arbeitsteil kann unmittelbar an das Sperrventil angeschlossen sein, steht aber vorzugsweise in Verbindung mit einer Klinke, die das Ventil normalerweise offen hält, u. zw. entgegen der Wirkung einer vorher von Hand gespannten Feder, so dass der Schliessvorgang augenblicklich eingeleitet wird.
Bei einer ebenso einfachen wie wirksamen Ausführungsform stützt sich ein an einer ortsfesten Achse angelenkter Hebel mit dem einen Ende gegen die Mitte der Membran und kann von der letzteren verschwenkt werden, wogegen er an dem andern Ende mit der Klinke gelenkig verbunden ist, die gegen ein Schwanzstück der Sperrventilstange anstösst, wobei die Klinke eine Gleitrolle trägt, die auf einer zu der Ventilstange rechtwinklig verlaufenden Rollebene beweglich ist.
Die Zeichnungen zeigen einige Ausführungsbeispiele in schematischer Weise sowie eine praktische Bauart des Erfindungsgegenstandes. Es sind Fig. 1 ein lotrechter Schnitt durch eine erste Ausführungsform, Fig. 2 ein ebensolcher Schnitt durch eine zweite Ausführungsform, Fig. 3 eine obige Ausführungsform mit einer den Behälterluftraum an den Entnahmebehälter anschliessenden Abzugsleitung, Fig. 4 eine ähnliche Ausführungsform wie Fig. 3, jedoch mit einer als Sicherheitsmassnahme ausgebildeten Abzugsleitung, Fig. 5 in senkrechtem Schnitt eine praktische Bauart der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform, Fig. 6 eine Einzelheit.
Mit Bezug auf Fig. 1, die die einfachste Anordnung darstellt, ist mit 1 der Mantel und mit 2 die Injektordüse einer Flüssigkeitsluftpumpe bezeichnet, zu der die Flüssigkeit aus dem Entnahmebehälter durch die Leitung 3 zufliesst. In dieser letzteren ist ein Sperrventil 4 untergebracht, dessen Stange 5 an ihrem freien Ende mit einer beweglichen Wandung 6 einer Kammer 7 verbunden ist.
Diese bewegliche Wandung 6 wird z. B. von einer Membran gebildet, die an ihrer Innenfläche dem durch den Durchfluss der Flüssigkeit durch die Luftpumpe 1, 2 geschaffenen Unterdruck dadurch ausgesetzt ist, dass die Kammer 7 mit dem Mantel 1 durch einen Kanal 8 in Verbindung steht. Eine Feder 9 hat das Bestreben, das Sperrventil 4 entgegen der Wirkung des in der Kammer 7 herrschenden Unterdruckes dauernd offen zu halten. Das Sperrventil ist dem Eintrittsdruck der Flüssigkeit durch eine Ablenkwand 10 entzogen. An ihrer Aussenfläche steht die Membran 6 unter dem Einfluss der Atmosphäre.
Von der Unterdruckkammer 7 führt abwärts ein Luftrohr 11, dessen untere Öffnung 12 die Höhe der in den Behälter R einzufüllenden Flüssigkeit bestimmt. Die Öffnung la des Mantels 1 befindet sich in einer tieferen Lage als die Öffnung 12, so dass die Öffnung 1 a in der Flüssigkeit, während
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Behälterhals 14 aufgesetzten Scheibe 13.
Es ist ersichtlich, dass beim Betrieb der Luftpumpe sich eine Strömung von Luft, Gas oder von Dämpfen, je nach der Art der Flüssigkeit, aus dem Luftraum des Behälters R in der Richtung 12-11-8-1 einstellt, wodurch in der Kammer 7 ein gewisser Unterdruck entsteht. Sobald sich die Flüssigkeit bis zu der Öffnung 12 gehoben hat und die letztere berührt, steigt jedoch der Unterdruck erheblich, u. zw. umso rascher bis zu dem angestrebten Höchstwert, wenn in das Luftrohr 11, z. B. in dessen unteres Ende, eine mit einem kalibrierten Drosselkanal16 versehene Scheibe 15 eingesetzt wird, die ein Bremsen der Flüssigkeit bewirkt.
Sobald daher die Flüssigkeitshöhe in dem Behälter R die gewünschte Lage erreicht hat, wird der in der Kammer 7 einsetzende Unterdruck die Membran 6 entgegen der Wirkung der Feder 9 einziehen, wodurch das Sperrventil 4 geschlossen und der Zufluss unterbrochen wird.
Die Anordnung gemäss Fig. 2 unterscheidet sich von der vorigen nur dadurch, dass die Scheibe 15 mit dem kalibrierten Drosselkanal durch ein von dem Schwimmer 18 getragenes Ventil 17 ersetzt ist, das in einer in dem Luftrohr 11 vorgesehenen Kammer 19 arbeitet. Sobald die Flüssigkeitshöhe die Öffnung 12 erreicht und diese schliesst, bewirkt der jähe Anstieg des Unterdruckes in der Kammer 7 das Eindringen der Flüssigkeit in die Kammer 19, wodurch das Ventil 17 auf seinen Sitz 20 gedrückt wird. Es erfolgt also ein vollständiger Abschluss des Luftrohres 11 und der Unterdruck in der Kammer 7 erreicht eine Tiefe, der das sofortige Schliessen des Ventils 4 verursacht.
Da diese Vorgänge sehr rasch vor sich gehen, so entspricht die einzuhaltende Einfüllhöhe auch in diesem Falle fast ganz genau der Ebene der Öffnung 12.
Die Einrichtung nach Fig. 3 entsteht durch die Vereinigung derjenigen nach Fig. 1 oder nach Fig. 2 mit einer Abzugsleitung 21 für den Inhalt des Luftraumes des zu füllenden Behälters. Die Leitung 21 endigt in ihrem oberen Teil in einen Stutzen 22, der an eine zu dem Luftraum des Ent-
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nahmebehälters führende Leitung angeschlossen werden kann, so dass ein gegenseitiger Austausch zwischen den Lufträumen der beiden Behälter stattfindet.
An ihrem unteren Ende hat die Leitung 21 ihre Öffnung 23, deren Höhenlage sich über der der die Einfüllhöhe des Behälters R bestimmenden Öffnung 16 befindet.
Bei der Abänderung nach Fig. 4 bildet die Membran 6 einen Teil der Wandung der Leitung 21, wodurch gegenüber der Kammer 7, jedoch durch die Membran 6 getrennt, eine Kammer entsteht, in der Überdruck herrscht. Die Vereinigung der Einrichtung mit dem Behälter R muss in diesem Falle, ebenso wie bei der Anordnung nach Fig. 3, in luftdichter Weise erfolgen, was durch Einlegen eines Dichtungsringes 24 zwischen die zu vereinigenden beiden Anschlussflansche 13, 14 bewirkt werden kann.
Es könnte unter Umständen vorkommen, dass die Einrichtung nach Fig. 4 aus irgendeinem Grunde nicht funktionierte, z. B. wenn die Durchflussgeschwindigkeit der Flüssigkeit zur Schaffung des für das Schliessen des Ventils 4 erforderlichen Unterdruckes ungenügend wäre. In einem solchen Falle steigt die Flüssigkeit in der Leitung 21 empor und übt auf die Membran 6 einen Druck aus, der eine Bewegung, d. h. die Schliessung des Ventiles 4. veranlasst.
Wenn, immer in der Annahme, dass die Einrichtung wirkungslos bleibt oder nicht funktioniert hat, die zwischen den Lufträumen der beiden Behälter eingeschaltete Leitung ihrerseits verstopft ist, so kann allerdings die Flüssigkeit nicht in die Leitung 21 eindringen, in diesem Fall ist es aber der Überdruck der Luft oder der Dämpfe in dieser Leitung 21, der die Membran im Sinne der Absperrung des Ventils 4 beeinflussen wird.
Auf jeden Fall wird der Druck der Luft oder der Dämpfe in dem zu füllenden Behälter niemals unbegrenzt ansteigen und gefährlich werden.
Die praktische Bauart nach Fig. 5 ist hauptsächlich für Brennstoffbehälter an Flugzeugen und andern Fahrzeugen bestimmt und besitzt ein Gehäuse 51 mit dem Zuflussstutzen 52, in dem ein Ab- lenkkörper 53 gleichzeitig als Stütze für die Ventilscheibe 54 dient.
Der Stutzen 52 steht mit der Injektordüse 55 der Luftpumpe 56 in Verbindung.
Die obere Eintrittsöffnung des Luftpumpenmantels 56 öffnet sich nach einer Kammer 57, die durch die Membran 58 begrenzt wird. Diese letztere wird von einer Kappe 59, die einen Traggriff 60 besitzt, in ihrer Lage gehalten.
In der Kappe 59 des Gehäuses 51 ist eine Kammer 61 ausgebildet, die in Reihe oder gegenüber mit der Kammer 57 liegt, jedoch von der letzteren durch die Membran 58 getrennt ist. Die Kammer 61 steht durch einen nicht dargestellten Kanal oder mehrere Kanäle mit der Kammer 62 in Verbindung, die innerhalb des Fussstutzens 63 der Einrichtung vorgesehen ist, an dem ferner grosse Öffnungen 64 für die Verbindung mit dem Luftraum des zu füllenden Behälters ausgespart sind. Die aus diesem
Behälter verdrängte Luft oder Dämpfe erhalten so einen ungehinderten Zutritt zu der Kammer 61, die mit einem Anschluss 65 zum Verbinden mit einer zu dem Luftraum des Entnahmebehälters führen- den Leitung behufs Verbindung der beiden Lufträume versehen ist. Der Fussstutzen 63 trägt einen Abdichtungswulst oder Ring 66, z.
B. aus Gummi, der zum Auflegen auf die Mündung des Einfüllstutzens des Behälters dient und den Zweck wie der Ring 24 in Fig. 3 und 4 erfüllt.
Die Kammer 57 steht ferner mit dem Luftraum des zu füllenden Behälters durch einen engen Kanal 67 in Verbindung, der in dem Mantel 56 der Luftpumpe vorgesehen ist und die Aufgabe des Luftrohres 11 nach Fig. 1-4 hat. Die untere Öffnung 67 a des Kanals 67, die die einzufüllende Flüssigkeitshöhe bestimmt, befindet sich etwas tiefer als der obere Rand der Öffnungen 64, so dass die Restluft oder die Dämpfe weiter frei entweichen können und ein Überdruck in dem Behälter vermieden wird.
Der Kanal 67 könnte in irgend einer Höhenlage mit einem gelochten Pfropfen oder einer Drossel mit kalibrierter Öffnung versehen werden, um den Durchtritt der Flüssigkeit zu bremsen und so den Anstieg des Unterdruckes in der Kammer 57 rascher zu bewirken.
Es ist in der Tat ersichtlich, dass während des Einfüllens des Behälters die Luftpumpe in der Kammer 57 einen gewissen Unterdruck schafft, der indessen mehr und mehr durch die in das Luftrohr 67 eindringende Luft oder Dämpfe zum Teil aufgehoben wird. Sobald jedoch die untere Öffnung 67 a durch die Flüssigkeit zum Verschliessen gebracht worden ist, steigt der genannte Unterdruck unvermittelt und kann durch die langsamer als die Luft in dem Rohr 67 emporsteigende Flüssigkeit nur unwesentlich gemindert werden, mit dem Enderfolg, dass der Unterdruck den zum Bewegen der Membran erforderlichen Wert erreicht.
Die Übertragung dieser Bewegung der Membran auf das Sperrventil jj4 in der Weise, dass das letztere augenblicklich schliesst, wird durch folgende Arbeitsteile erzielt :
Das Ventil 54 steht dauernd unter dem Einflusse der Feder 70, die in dem Ablenker 53 untergebracht ist und das Bestreben hat, das Ventil gegen seinen Sitz 71 zu treiben. In der Offenlage ist das Ventil 54 durch eine Klinke 72 gehalten, gegen die das Schwanzstück 73 der Ventilstange anliegt. An der Klinke 72 ist eine Rolle 74 drehbar gelagert, deren Rollbahn 75 rechtwinklig zu der Ventilstangenachse verläuft.
Die Klinke ist an dem andern Ende an einem um eine ortsfeste Achse 78 schwenkbaren Hebel 77 angelenkt, der am entgegengesetzten Ende eine Rolle 79 trägt, die sich unter der Wirkung einer Feder 81 gegen ein Mittelstück 80 der Membran 58 anstützt,
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Während des Einfüllens wird die Membran 58 durch die Rolle 79 in gehobener Lage gehalten, der Hebel 77 nimmt die dargestellte geneigte Stellung ein und das Klinkenende befindet sieh vor der Aussenfläche des Schwanzstückes 73.
Sobald die gewünschte Flüssigkeitshöhe erreicht ist, bewirkt der Unterdruck in der Kammer 57 ein Senken der Membran, wodurch unter Abrollen der Rolle 74 auf ihrer Rollbahn 75 die Klinke 72 gehoben wird und das Schwanzstück 73 freigibt, so dass das Ventil 54 unter dem Einfluss der starken Feder 70 augenblicklich gegen seinen Sitz 71 vorschnellt. Es ist ersichtlich, dass sofort nach dem Abheben von der Stütze 53 die Schliessbewegung des Ventils durch den Druck der fliessenden Flüssigkeit unterstützt wird.
Bald nach dem Schliessen des Ventils nimmt der Unterdruck so weit ab, dass die Federkraft 81 überwiegt und die sich senkende Klinke 72 hinter dem Schwanzstück 73 in einen schmäleren Teil 82, der Ventilstange einfällt.
Um die Einrichtung nach der Fortnahme von dem Behälter wieder gebrauchsfähig zu machen, ist es notwendig, die Ventilfeder 70 von Hand wieder in den gespannten Zustand zu bringen. Zu diesem Zweck dient z. B. ein Stössel 83, der mit einer äusseren Überwurfkappe 84, die in der Ruhelage unter dem Einfluss der Feder 85 nach aussen gedrückt wird, ein Ganzes bildet. Der Stössel 83 gleitet in einer in das Gehäuse 51 eingeschraubten Büchse 86, und es ist eine passende Abdichtung der Gleitfläche angeordnet. Eine Stopfbüchsenpackung ist aber ungeeignet, weil deren Reibungswiderstand eine Betätigung des Stössels von Hand erschwert. Würde man dagegen die Ventilstange zur unmittelbaren Betätigung von Hand unmittelbar nach aussen führen, so würden die Abdichtungsmittel deren leichte Beweglichkeit wesentlich stören.
Durch die dargestellte getrennte Handhabe 84 und eine sorgfältige Ausführung des Stössels und der Muffe, wird die Schwierigkeit überwunden, da die geringe Menge der an dem Stössel von aussen eindringenden Luft, sowie anderseits die Leckflüssigkeit, die aus der Kammer 52 zu der Kammer 57 um die Ventilstange herum durchsickert, von der Luftpumpe
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geschoben, das durch seine Schrägfläche 73a ein vorübergehendes Heben der ebenfalls angesehrägten Klinke 72 bewirkt, so dass diese letztere dann vor die Aussenfläche des Schwanzstückes einfällt, sobald die Ventilstange ihre in Fig. 5 dargestellte Lage eingenommen hat.
Falls aus irgendeinem Grunde die Einrichtung versagen sollte und die Flüssigkeit in dem Behälter soweit gestiegen ist, dass die Öffnungen 64 in die Flüssigkeit tauchen, so wird der weitere Zufluss bewirken, dass, teils unter dem Einfluss des in dem Luftraum des Behälters angestiegenen Druckes, die Flüssigkeit in die Kammer 62 und dann in die Kammer 61 vordringt und durch den hydraulischen Druck auf die obere Fläche der Membran 58 diese letztere eindrückt, wodurch das Sperrventil 54 geschlossen wird, bevor der Druck im Behälter eine gefährliche Höhe erreicht hat.
Ferner ist es zweckmässig, um auf jeden Fall auch ein zwangsläufiges Schliessen des Sperrventils veranlassen zu können, einen Führungszapfen 87 der Membran aus dem Gehäuse oder der Deckelkappe 59 nach aussen vortreten zu lassen, damit bei etwaigen Verklemmungen oder Störungen innerhalb der Einrichtung, durch Aufdrücken auf den Zapfen 87 das Senken der Membran bewirkt werden kann.
Fig. 6 veranschaulicht ein Verlängerungsrohr, das gestattet, die Einrichtung auch bei Behältern mit langem Einfüllmundstüek verwendbar zu machen. Zu diesem Zweck lässt sich ein inneres mit Innengewinde versehenes Rohrstück 88 auf das Aussengewinde des Injektormantels 56 aufschrauben, wogegen das äussere Rohrstück 89 mit einem Bunt 90 oder Steg innerhalb des Fussstutzens 63 in Anschlag kommt, so dass das Luftrohr 67 seine Fortsetzung in dem Zwischenraum zwischen den beiden Rohrstücken 88, 89 findet. Die Einfüllhöhe wird in diesem Fall im wesentlichen durch die untere Öffnung des äusseren Rohrstückes 89 bestimmt. Das letztere ist an dem inneren Rohrstück zweckmässig durch Stege oder Rippen 88a zentriert und trägt an seinem Unterende einen Sechskant 89a, der das Aufschrauben des Rohrstückes 88 erleichtert.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Einfüllvorrichtung für Flüssigkeiten mit einem die Zuflussleitung selbstschliessenden Ventil, das mit einem Kolben, vorzugsweise einer elastischen Wand (Membran) in Verbindung steht, die eine Druckkammer abschliesst, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung des Ventils in Abhängigkeit von dem sich in dieser Kammer und in der ihr angeschlossenen Saugvorichtung ändernden, durch den in den Behälter durch die Saugvorrichtung fliessenden Brennstoff erzeugten Unterdruck erfolgt, wobei die Saugvorrichtung mit dem Behälterluftraum durch ein sich bei dem erreichten Füllstand hydraulisch schliessendes Luftrohr in Verbindung steht und die Kammer (7, 57) durch zwei voneinander getrennte, unabhängig für sich wirksame Leitungen einerseits an die Saugvorrichtung und anderseits an das Luftrohr (11, 67)
angeschlossen ist.