DE2031107A1 - Vorrichtung zur Regulierung eines Flüssigkeitspegel - Google Patents

Description

PAT E N TAN WA LT E

HELMUTSCHROETER KLAUS LEHMANN 2031107

DIPL.-PHYS. DIPL.-ING. . 8 MÖNCHEN 25 - UPOWSKYSTR. 10

Robert Edmund ITeIson an-ne~lo

22.6,197o

Vorrichtung zur Regulierung eines Flüasigkeitapegela

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Regulierung des Flüssigkeitapegels in einem Flüssigkeitsbehälter mit einem über eine im Behälter auf dem Niveau eines Sollpegels endende Leitung mit der Flüssigkeit gegebenenfalls verbundenen, unter pulsierender Krafteinwirkung stehenden beweglichen Steuerelement für eine fehlende Flüssigkeit in den Flüssigkeitsbehälter eingebende Pumpe.

Durch die US-Patentschrift 3 134 332 ist eine Vorrichtung dieser Art bekannt, bei der das bewegliche Steuerelement als Membran ausgebildet ist und über die leitung mit einem eine hinsichtlich ihres Pegels zu regulierende Flüssigkeit enthaltenden Behälter in Flüssigkeitsverbindung steht. Die Membran ist mit einer Pumpe gekoppelt, der Flüssigkeit aus einem Vorratsbehälter zugeführt wird. Wenn der zu regulierende Flüssigkeitspegel unter dem Ende der in den Behälter führenden Leitung steht, wird eine pulsierende Kraftwirkung auf die Membran ausgeübt, wodurch die Pumpe entsprechend betätigt wird und Flüssigkeit aus dem Vorratsbehälter durch die Leitung in den Flüssigkeitsbehälter pumpt. Wird der Flüssigkeitspegel im Behälter über das Leitungsende angehoben, eo wird dieses durch die Flüssigkeit verschlossen, und ein weitores Nachpumpen durch den davon vorhandenen Widerstand gegen die Bewegung der Membran verbinder·!«.

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Bei dieser bekannten Vorrichtung wird die pulsierende Kraftwirkung durch einen pulsierenden Druck erzeugt, der z.B. bei der Regulierung des Ölpegels im Kurbelgehäuse eines Motors oder eines Kompressors aus dem pulsierenden Druckzyklus innerhalb des Kurbelgehäuses abgeleitet wird und über die leitung selbst auf die Membran einwirkt.

Ändert sich bei einem derartigen System die Impulsfrequenz, wie dies beispielsweise im Kurbelgehäuse einer Verbrennungsmaschine bei sich ändernder Drehzahl der Fall ist, so treten verschiedene Probleme auf. Beispielsweise muß der Leitungsquerschnitt genau bemessen sein und die Leitung selbst mit ihrem Ende so angeordnet sein, daß bei hohen Drehzahlen ein einwandfreier Atmungsvorgang möglich ist und bei geringen Drehzahlen eine zu starke Bewegung der Membran verhindert wird. Eine sorgfältige Auswahl dieser Abmessungen würde zwar eine Vorrichtung ergeben, die beide Anforderungen erfüllt, jedoch werden dadurch höhere Kosten verursacht, die die Anwendung einer solchen Regulierungsvorrichtung einschränken.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Nachteile der bekannten Regulierungsvorrichtung zu vermeiden und hierzu die Einwirkung einer konstanten pulsierenden Kraft auf das bewegliche Steuerelement zu ermöglichen. Dabei soll die Übertragung der pulsierenden Kraftwirkung auf das Steuerelement zuverlässiger erfolgen als bei der bekannten Vorrichtung und somit eine besonders einfache Pumpenkpnstruktion möglich sein.

Eine Vorrichtung der eingangs genannten Art ist zur Lösung dieser Aufgabe erfindungsgemäß derart ausgebildet, daaa die pulsierende Krafteinwirkung für das die Pumpe steuernde Steuerelement durch einen mit dem Steuerelement gekoppelten

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elektromechanischen Wandler erzeugt wird, der mit einer einen veränderlichen Steuerstrom liefernden Steuerschaltung verbunden ist. Hierbei wird also eine von einer Pumpwirkung unabhängige pulsierende Kraftwirkung erzeugt, die das bewegliche Steuerelement mechanisch in Wechselbewegung versetzt und durch einen veränderlichen Steuerstrom gesteuert wird. Liegt das Ende der das Steuerelement mit dem Behälter verbindenden Leitung über dem Pegel der im Behälter enthaltenen Flüssigkeit, so kann die Leitung frei die Atmosphäre über der Flüssigkeit atmen, so daß das Steuerelement in seiner Bewegung der pulsierenden Kraftwirkung folgt. Taucht das Ende der Leitung in die Flüssigkeit ein, so wird es verschlossen und die Atmung unterbrochen, wodurch die Bewegung de3 Steuerelementes wesentlich geschwächt ist.

Bei der bekannten Regulierungsvorrichtung ist es beispielsweise nicht möglich, auf beide Seiten der Membran gleichzeitig gleiche Druckwerte einwirken zu lassen, da es durch einen Differentialdruckzyklus betätigt wird. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht hingegen die Einwirkung des Flüssigkeitsdrucks auf beide Seiten des Steuerelements, so daß der Flüssigkeitspegel in einem Behälter bei Druckwerten geregelt werden kann, die wesentlich höher oder niedriger liegen, als sie bei anderen Druckbezugswerten wie z.B. Atmosphärendruck verfügbar sind. Dieser Vorteil ergibt sich aus der Anwendung des unabhängig von einer Pulsierung des Flüssigkeitsdrucks arbeitenden elektromechanischen Wandlers als Erzeuger der pulsierenden Kraftwirkung.

Beide Seiten des beweglichen Steuerelements können über jeweils eine am Flüssigkeitspegel endende Leitung mit dem Flüssigkeitsbehälter verbunden sein. Liegen beide Leitungsenden frei, so wird durch eine Leitung Flüssigkeit in den Behälter

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gepumpt. Sind eines oder beide Leitungsenden in die Flüssigkeit eingetaucht, so wird ein weiteres Einpumpen von Flüssigkeit verhindert. Durch Anordnung der Leitungsenden an verschiedenen Stellen ist es möglich, die Flüssigkeitseingabe zu unterbrechen, wenn der Behälter aus irgendeinem Grund seine Lage wesentlich ändert. Dies ist insbesondere für solche Regulierungsvorrichtungen wichtig, die in Wasser- und Landfahrzeugen eingesetzt werden, welche kurzzeitig extreme Lageänderungen erfahren können»

Durch die Erfindung ist es auch möglich, einen Druckausgleich zwischen den beiden Seiten eines durch Flüssigkeit beweglichen Elements einer Pump einrichtung der bekannten Art zu verwirklichen. Auch können mehrere Regulierungsleitungen für eine Pump einrichtung vorgesehen sein, die eine Flüssigkeitsregulierung an verschiedenen Stellen ermöglichen.

Bei der bekannten Regulierungsvorrichtung sind die Pumpe und die Membran lose miteinander gekoppelt, so daß eine gewisse Membranbewegung ohne entsprechende Bewegung der Pumpe möglich ist. Dies erlaubt eine relativ geringe Restbewegung; der Membran bei der Zustandsänderung durch Eintauchen des Leitungsendes ohne eine unerwünschte Flüssigkeitseingabe in den Behälter. Es zeigte sich jedoch, daß die Pumpe manchmal der Bewegung der Membran folgt, bevor sich der größtmögliche Betrag dieser Leerbewegung entwickelt hat.

Bei einer weiteren Ausbildung der Vorrichtung nach der Erfindung kann ein Flüssigkeitsdruckventil vorgesehen sein, das einen bestimmten Solldruck zur Einleitung des Pumpvorganges erfordert, so daß ein verfrühtes Pumpen vermieden wird.

Ausfuhrungsbeispiele werden im folgenden anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:

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Fig. 1 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Regulierungsvorrichtung,

KLg. 2 eine Schnittdarstellung einer Pumpe für die in Fig. 1 gezeigte Regulierungsvorrichtung,

Fig. 3 eine Schnittdarstellung einer anderen Ausführungsform einer für die Erfindung geeigneten Pumpe,

Fig. 4 eine weitere Ausführungsform einer für die Erfindung geeigneten Pumpe,

Fig. 5 bis 9 verschiedene Schaltungsanordnungen zur Steuerung einer erfindungsgemäßen Regulierungsvorrichtung,

Fig. 10 eine andere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Regulierungsvorrichtung,

Fig. 11 den Schnitt 11-11 aus Fig. 10 und

Fig. 12 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Regulierungsvorrichtung.

In Fig. 1 ist ein Übersichtsbild für eine nach der Erfindung ausgebildete Regulierungsvorrichtung dargestellt. Diese enthält eine Pumpe 10, die über eine erste Leitung 11 mit einem Vorratsbehälter 12 für Flüssigkeit 13 und über eine zweite Leitung 14 mit einem Flüssigkeitsbehälter 15 verbunden ist. Der Flüssigkeitspegel 16 im Behälter 15 soll reguliert und auf dem dargestellten Niveau gehalten werden. Die Pumpe 10 ist mit einem elektrischen Regler 18 verbunden, der über Leitungen 20 und 21 an eine Stromquelle 19 angeschlossen ist. Er liefert einen pulsierenden Strom. Gemeinsam mit der Stromquelle 19 kann er auch als motorgetriebener Wechselstromgenerator ausgeführt sein. Eine an ihn angeschaltete Anzeigelampe 22 dient zur Überwachung seines Betriebszustandes. Vorzugsweise ist ein Schalter 23 vorgesehen, der eine wahlweise Einschaltung des Reglers erlaubt. Dieser Schalter kann, beispielsweise der Zündschalter oder eine andere Schaltvorriohtung eines Motorfahrzeug sein. Die Pumpe 10 steht ferner über eine Leitung 24 in Druckverbindung mit dem Innen-

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raum des Behälters 15 über dem Flüssigkeitsspiegel 16. Wie noch erklärt wird, kann die Leitung 24 auch mit der Atmosphäre in Verbindung stehen, wenn der Druck im Behälter 15 die Größenordnung des Atmosphärendrucks hat«

Die Leitung 14 ist mit eimern Rohr 26 verbunden, das im Behälter 15 befestigt ist» Der Behälter 15 kanu das Kurbelgehäuse einer Verbrennungsmaschine sein, in der der ölpegel 16 auf dem dargestellten Wert gehalten werden soll. fc Das Rohr 26 ist an seinem Ende mit einer Öffnung 2? versehen, die gerade unter dem vorgegebenen Ölpegel angeordnet ist.

In Fig. 2 ist eine Pumpe 10a dargestellt, die in der in Pig. 1 gezeigten Regulierungsvorrichtung verwendet werden kann. Die Pumpe 10a hat ein erstes Gehäuse 30, eine Membran 31 und ein zweites Gehäuse 32, die derart angeordnet sind, daß die Membran zwischen den Gehäusen 30 und 32 gehalten ist. Am einen Ende des Gehäuses 32 ist eine Kappe 33 mit einer Dichtung 34 vorgesehen. Der Pumpenmechanismus 35 enthält ein Ventilgehäuse 36 im Gehäuse 32, das in den durch die Kappe 33 und die Dichtung 34 gebildeten Gehäuseteil " hineinragt. In das Ventilgehäuse 36 ist eine Verschlußschraube 37 zusammen mit einem Zwischenring 38 und einer Dichtung 39 eingeschraubt und hält die Kappe 33 in ihrer vorgeschriebenen Lage. Zur Ausfilterung von Fremdkörpern aus der Flüssigkeit kann ein Sieb 33' vorgesehen sein.

Die Pumpe 10a enthält ferner eine durch das Gehäuse 32 . und die Membran. 31 gebildete erste Kammer 40 und eine durch das Gehäuse 30 und die Membran. 31 gebildete zweite Kammer 41. Zwischen der Kappe 33 und dem Gehäuse 32 ist eine dritte Kammer 42 gebildet. Im Gehäuse 32 ist eine Gewinde öffnung 43 für die Kammer 40 vorgesehen „ Eine zweite Gewindeöffnung 44 führt in die Kammer 42.

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Die Membran 31 ist zwischen Platten 45 "und 46 gehalten, die miteinander durch Niete 47 verbunden sind. Die Platten sind zusammen mit der Membran derart angeordnet, daß ihre Bewegung in Richtung der Achse 48 des Ventils möglich ist. Die Platte 46 bildet mit der Membran 31 einen Hohlraum 49» in dem der Kopf 50 eines Kolbengehäuses 51 lose angeordnet i3t. Das Kolbengehäuse 51 ist mit Öffnungen 52 versehen, die eine Flüssigkeitsvexbindung zwischen der Kammer 40 und dein Innenraum des Ventilgehäuses 36 bilden. Der Ventil" teller 53 ist mit einem Schaft 54 versehen, der fest mit dem Kolbengehäuse 51 verbunden ist. Ein Q-Ring 55 dient zur Flüssigkeitsabdichtung zwischen dem Ventilteller 53 und dem Innenraum des Ventilgehäuses 36. Die Dichtung 55 wird mit einer Feder 56 und einem Zwischenring 57 an den Ventilteller 53 gedrückt.

Das Ventilgehäuse 36 ist ferner mit einer Öffnung 63 versehen, die die Kammer 42 mit dem unteren Teil des Ventilmechanismus 55 verbindet. Ein Ventil 61 ist an seinem Ventilteller 62 mit einer Dichtung 58 versehen und wird mit einer Feder 60 gegen den Ventilsitz 59 gedrückt.

Im Gehäuse 30 ist eine Öffnung 70 vorgesehen, die in die Kammer 41 führt. In der Kammer 41* iet ein Elektromagnet angeordnet, dessen Körper 72 am Gehäuse 30 mit Befestigungen 73 und Dichtungen 74 befestigt ist. Seine Wicklung 75 ist mit den Leitungen 17 (Fig. 1) verbunden. In der von der Wicklung 75 umgebenen Kammer 78 ist der Anker 76 des Elektromagneten mit Teflonringen 77 und 77' gelagert. Er ist mit der Platte 45 über einen Gewindebolzen 79 verbunden. Zwischen der Platte 45 und dem Magnetkörper . 72 ist eine Druckfeder 80 angeordnet, die die Membran 31 nach unten in die in Fig. 2 gezeigte Lage drückt.

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Fig. 3 zeigt eine andere Ausführungsform einer für die erfindungsgemäße Regulierungsvorrichtung, geeigneten Pumpe. Diese Pumpe 10b hat ein Gehäuse 32 ähnlich der in Fig. 2 gezeigten Pumpe. Der Pumpmechanismus 35 enthält ein Ventilgehäuse 36 der in Fig. 2 gezeigten Art, und durch eine Öffnung 44 ist ein Flüssigkeitszugang zur Kammer 42 für zu pumpende Flüssigkeit gebildet. Für die Kammer 40 ist eine Öffnung 43 in bereits beschriebener weise vorgesehen. Dem Ventilmechanismus 35 und der Platte 46 ist ein Kolbengehäuse 51 zugeordnet, das in beschriebener Weise auf die Membran 31 einwirkt. Der Unterschied gegenüber der in Fig. 2 gezeigten Pumpe besteht in erster Linie in der Ausführung oberhalb der Membran 31. Wie bei der in Fig. 2 gezeigten Pumpe ist die Membran zwischen Platten 45 und 46 angeordnet. Das Gehäuse 90 ist (in nicht dargestellter Weise) mit der Membran verbunden und mit Eintritts öffnungen 91 und 92 versehen, die in die Kammer 41 über der Membran führen.

Der Elektromagnet 93 ist mit seinem Körper 94 am Gehäuse mit Befestigungen 95 befestigt. Seine Wicklung 96 umgibt das zylindrische Gehäuse 97, das am untersten Teil des Gehäuses 90 befestigt ist. Der Anker 98 ist im Gehäuse 97 angeordnet und mit Teflonringen 99 und 99* gelagert. Er ist mit der Platte 45 durch einen Gewindebolzen 100 verbunden. Ein 0-Ring 101 bildet eine Dichtung zwischen dem Gehäuse 97ι dem Gehäuse 90 und dem Magnetkörper 94.

Wie aus Fig. 3 hervorgeht, ist der Elektromagnet 93 in der durch einen Deckel 103 gebildeten Kammer 102 angeordnet· Der Deckel 103 ist auf der Pumpe mit einer Befestigungsschraube 104 befestigt, die in den Magnetkörper 94 eingeschraubt ist. Zur Durchführung der Anschlüsse für die Wicklung 96 des Elektromagneten ist eine Crewindeöffnung. 105 vorgesehen. Eine Feder 106 ist zwischen der Wand 107 des

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Gehäuses 90 und der Platte 45 angeordnet, sie drückt die Platte 45 nach unten in die in !»ig. 3 gezeigte lage.

Ein Vorteil der in Pig. 3 gezeigten Pumpe "besteht darin, daß die Anschlüsse des Elektromagneten 93 gegenüber den Kammern 41 und 40 abgedichtet und damit gegen den Einfluß iron Öl o.ä» gesichert sind. Diese Abdichtung wird durch die Wand 107 des Gehäuses 90 und die Dichtung 101 zwischen dem Gehäuse 90 und dem Gehäuse 97 gebildet. Im Anker 98 ist eine Entlastungsöffnung 98* vorgesehen, die eine Luftströmung in die durch das Gehäuse 97 gebildete Kammer erlaubt, so daß der Anker 98 sich unter dem Einfluß seiner Wicklung frei in dieser Kammer bewegen kann,

In Pig. 4 ist eine weitere Ausführungsform einer Pumpe dargestellt. Diese Pumpe 10c ist unterhalb der Membran 31 entsprechend den in Pig. 2 und 3 gezeigten Pumpen ausgebildet, weshalb diese Teile nicht weiter beschrieben werden. Der Hauptunterschied gegenüber den bereits beschriebenen. Pumpen besteht darin, daß der Elektromagnet die Membran nicht aufwärts, sondern abwärts bewegt und eine Peder vorgesehen ist, die sie wieder in die in Pig. gezeigte Lage zurückbewegt. Hierzu ist das Gehäuse 32 in seiner Kammer 40 mit einer Kante 110 versehen, auf der eine Druckfeder 111 ruht, die auf die Platte 46 der Membran einwirkt. Das Gehäuse 112 enthält eine Kammer 41» die mit einer Plussigkeitsöffnung 113 versehen ist. Es ist mit einem 0-Ring 114 gegenüber dem zylindrischen Gehäuse 115 innerhalb der Wicklung des Elektromagneten abgedichtet. Das Gehäuse 115 enthält den. Anker 116, der in Teflonringen

117 und 117' gelagert ist. Es ist mit einer 0-Hingdichtung;

118 an den Deckel 119 abgedichtet. Der Deckel 119 bildet mit dem. Gehäus« 112 eine Kammer 120, in der der Elektromagnet 121 angeordnet ist.

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Der Elektromagnet 121 ist mit seinem Körper 122 am Gehäuse 112 mit Befestigungen 123 befestigt und mit Deckel 119 durch Befestigungen 124 verbunden. Seine Y/ieklung 125 umgibt das zylindrische Gehäuse 115* Wie aus Pig· 4 hervorgeht, ist der unterste Teil des Ankers 116 mit der oberen Fläche der Platte 45 verbunden. Die Kammer 120 ist mit Gewindeöffnungen 126 und 127 versehen, die den elektrischen Anschluß des Elektromagneten ermöglichen..

Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Torrichtung wird im folgenden an Hand der Fig. 1 und 2 erläutert. Das Rohr oder die Sonde 26 ist im Flüssigkeitsbehälter 15 derart angeordnet, daß die Endöffnung 27 gerade unter dem normalen Flüssigkeitspegel 16 liegt. Die Sonde 26 würde beispielsweise bei einer Verbrennungsmaschine mit einem zu regulierenden Olpegel im Kurbelgehäuse derart angeordnet sein, daß die Öffnung 27 gerade unter dem normalen Olpegel liegen würde· Die Sonde 26 ist mit der Leitung 14 verbunden, welche über den in die öffnung 43 der Pumpe IO eingeschraubten Krümmer zur Pumpe führt. Im Vorratsbehälter 12 für Flüssigkeit 13 ist ein Rohr 132 mit seiner Endöffnung am Behälterboden angeordnet. Es ist über eine flexible Leitung 11 und einen Anschluß 133 mit der Gewindeöffnung 44 der Pumpe 10 verbunden. Die Gewindeöffnung 70 ist mit einer Druckquelle, beispielsweise der Atmosphäre, verbunden. Wie jedoch noch beschrieben wird, kann si· auch mit einer weiteren Sonde verbunden sein, die in einem anderen Teil des Behälters bzw. Kurbelgehäuses 15 angeordnet ist· Die Einzelleiter 134 und 135 der Leitung 17 sind an die Wicklung 75 des Elektromagneten 71 angeschlossen« Sie führen zum Regler 18.

Zunächst wird die Funktionsweise der Regulierungsvorrichtung unter der Voraussetzung beschrieben, daß der Flüssigkeitspegel 16 im Kurbelgehäuse 15 unter der öffnung 27 liegt,

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so daß diese der Luft über der Flüssigkeit ausgesetzt ist. Der Regler 18 liefert einen pulsierenden Strom für die Wicklung 71 des Elektromagneten in der Pumpe 10. Bei jedem Stromimpuls betätigt der Elektromagnet 71 seinen Anker 76, so daß dieser in Richtung der Längsachse 48 der Pumpe aufwärts bewegt wird und die Membran 31 unter Zusammendrücken der Feder 80 nach oben zieht. Durch die Aufwärtsbewegung der Membran 31 wird der Kolbenteller 50 mit dem Kolbengehäuse 51 in Richtung der Achse 48 aufwärts gezogen. Durch diese Bewegung des Kolbengehäuses 51 wird der Druck unter dem Kolben 53 verringert, und das durch die öffnung 44 in die Kammer 42 und durch die Öffnung 63 gelangte Öl drückt gegen das Ventil 61, so daß die Dichtung 58 vom Ventilsitz 59 abgehoben wird. Während der Aufwärtsbewegung des Elektromagneten wird also Öl bzw. Flüssigkeit in den unter dem Kolben 53 gebildeten Raum des Ventilgehäuses 36 geleitet.

Ist der Stromimpuls beendet, so drückt die Feder 80 die Membran 31 in Richtung der Achse 48 wieder nach unten. Das Kolbengehäuse 51 wird mit dem Kolben 55 gleichfalls nach unten bewegt. Durch den erhöhten Druck zwischen dem Kolben 53 und dem Ventilteller 62 wird die Dichtung 58 jedoch wieder auf den Ventilsitz 59 gedrückt, so daß das Öl nicht in die Kammer 42 zurückkehren kann. Der erhöhte Druck unter dem Kolben 53 wirkt auf die Dichtung 55, so daß diese vom Kolben 53 abgehoben wird und das Öl in den Bereich zwischen der Dichtung 55 und dem Kolben 53 eintreten kann. Haben sich die Druckwerte ausgeglichen» so drückt die Feder 56 die Dichtung 55 wieder gegen den Kolben 53·

Bei der nächsten Aufwärtsbewegung des Ankers 76 (beim nächsten Stromimpuls für die Wicklung 75) wandert das im Kolbengehäuse 51 durch die Dichtung 55 festgehaltene Öl aufwärts, so daß es bei der nächsten Abwärtsbewegung und beim Eintritt weiteren. Öls.zwischen dem Kolben 53 und

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der Dichtung 55 durch die Öffnung 52 in die Kammer 40 eintritt. Es kann dann durch die Öffnung 43 infolge der weiteren Betätigung des Elektromagneten austreten. Das durch die Öffnung 43 ausgepumpte Öl gelangt durch die Leitung 14 und die Sonde 26 in das Kurbelgehäuse.

Befindet sich die Öffnung 27 der Sonde 26 unter dem flüssigkeitspegel 16, so wird kein weiteres Öl in das Kurbelgehäuse gepumpt. Bei verschlossener öffnung 27 wird nämlich die Bewegung der Membran 31 durch den geschlossenen Druckkreis auf der einen Membranseite gehemmt. Der Druck in der Kammer 40, der sich nicht über die Öffnung 27 zur Atmosphäre ausgleichen, kann, verhindert den Eintritt von Öl in. die Kammer 40 durch die öffnung 63« Da die Kammer 40 nicht über die Öffnung 27 mit der Atmosphäre in Verbindung steht, wird die Bewegung der Membran 31 infolge des statischen Drucks gedämpft. Eine gewisse Membranbewegung kann jedoch durch die Stromstöße in der Wicklung 75 und die damit verbundene Wirkung auf den Anker 76 auftreten, jedoch ist das Kolbengehäuse 51 an der Platte 46 locker befestigt, so daß eine solche geringfügige Membranbewegung keine entsprechende Bewegung des Kolbengehäuses 51 zur Folge hat. Ferner ist durch die beiden Ventile 53 und 61 zwischen den Kammern 42 und 40 eine positive und ausreichende Kraftwirkung der Membran erforderlich, um die Federkraft zu überwinden und die Pumpe zu betätigen.

Wie bereits ausgeführt, kann eine weitere Sonde an die Gewindeöffnung 70 angeschlossen sein. Diese Sonde ist dann an einer anderen Stelle des Kurbelgehäuses angeordnet und über die öffnung 70 mit der Kammer 41 verbunden. Eine Pumpwirkung tritt dann nicht auf_p solange beide Sonden der Atmosphäre ausgesetzt sind. Liegt nur eine Sonde frei, wie dies beispielsweise bei einer Rollbewegung

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der Maschine der Pail sein kann, so wird noch keine Flüssigkeit gepumpt, da die Bewegung der Membran 31 durch den geschlossenen Druckkreis auf ihrer einen Seite noch gehemmt wird.

Die in Fig. 3 gezeigte Pumpe arbeitet entsprechend der Pumpe gemäß Pig· 2, jedoch mit dem Unterschied, daß die elektrischen Anschlüsse des Elektromagneten nicht mit der oberen Kammer 41 in Verbindung stehen. Die für die Anschlüsse vorgesehene Kammer 102 ist gegenüber der Kammer 41 abgedichtet. Wie bei der in Pig. 2 gezeigten Pumpe wird die Flüssigkeit durch die Öffnung 45 durch einen auf den Anker 98 des Elektromagneten einwirkenden pulsierenden Strom gepump.t.

Die in Pig. 4 gezeigte Pumpe ist ähnlich den bereits beschriebenen Pumpen ausgebildet, sie bewegt jedoch bei jedem Stromimpuls den Anker ihres Elektromagneten abwärts und drückt die Feder 111 auf der unteren Seite der Membran zusammen. Am Ende eines Stromimpuls es drückt die Peder 111 die Membran 31 wieder nach oben.

In den Fig. 5 bis 9 sind Steuerschaltung«* eines in der erfindungsgemäßen Regulierungsvorrichtung verwendbaren Reglers 18 dargestellt, die einen, pulsierenden Steuerstrom erzeugen. Di· in M.g. 5 darfaetallta Schaltung 18· für den in fig. X gezeigt« Ragler 18 enthiUt »in·» Multivibrator 136, dar über einen Widerstand 13? mit de* Leitung 20 und über diese mit dam positiven Pol dar Stromquelle 19 (Tig. I) verbunden iats. Dar Multivibrator iat farner an dl· Leitung 21 ange-•Qfeal-tat, dia mit aem negativem lol der 5tro»e\ialla 19 varlwmdeti iat·

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Der Multivibrator 136 ist ein freischwingender astabiler Multivibrator und enthält einen ersten npn-Transistor 138 sowie einen zweiten npn-Transistor 139· Die Basis des Transistors 138 ist über den Widerstand 140 mit dem Widerstand 137 verbunden. Sie ist ferner über einen Kondensator 141 und einen Widerstand 142 mit dem Kollektor des Transistors 139 verbunden. In ähnlicher Weise ist die Basis des Transistors 139 über einen Widerstand 143 mit dem Widerstand 137 und über einen Kondensator 144 und einen Widerstand 145 mit dem KoI-lektor des Transistors 138 verbunden. Die Widerstände 142 und 145 sind über in Reihe geschaltete Kondensatoren 146 und 147 miteinander verbunden, wobei der Terbindungspunkt zwischen diesen Kondensatoren mit dem Emitter des Transistors 138 und mit der Leitung 21 verbunden ist. Der Kollektor des Transistors 138 ist über einen Widerstand 148, der Kollektor des Transistors 139 über einen Widerstand 149 mit dem Widerstand 137 verbunden.

Das Ausgangssignal des Multivibrators 136 wird am Saitter des Transistors 139 abgenommen, der mit der Basis eines Äpn-Transistors 150 verbunden ist. Der Kollektor dieses Transistors 150 iet über «inen Widerstand 151 mit der Leitung 20 und ferner mit der Basis eines npn-Transistorβ 152 verbunden. Der Bnitter des Traneistors 150 ist an die Leitung 21 gesohaltet. Der Butter des Translators 152 ist mit der Basis eines npn-Transiatore 153 Yerbunden, dessen Äittex sä die Leitung 21 gelegt ist und lessen Kollektor sit eine» Wider stand 154 verbunden ist· 9er Kollektor Ass Transistors 152 ist mit dem anderen Bide dieses Widerstan des 154 vereuaden und aa eine Leitung J£5 gelegt· Kr ist fermer über ei«* Diode 155 am eine Leiteag 154 «eseheltet, die direkt mit der ieltmsg 20 verwunde*

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Beim Betrieb der in Fig. 5 gezeigten Schaltung erzeugt der freischwingende Multivibrator 136 bei Speisung mit Gleichstrom über die Leitungen 20 und 21 an der Basis des Transistors 150 positive Impulse. Der Transistor 150 steuert den Transistor 152, der wiederum auf den Transistor 153 arbeitet und damit einen Batteriestrom über den Widerstand 154 zur Leitung 135 steuert, wobei die Spannung durch einen geringen Abfall am Widerstand 154 bestimmt ist. Die Leitung 134 ist direkt mit der Leitung 20 verbunden. An den Ausgangsleitungen 134 und tritt also ein pulsierender Strom auf, der direkt dem Elektromagneten der in den Fig* 2 bis 4 dargestellten Pumpen zugeführt werden kann. Die Diode 155 dient zur Beseitigung entgegengesetzt verlaufender Ausgleichsspannungen zwischen den Leitungen 134 und 135·

Eine Eigenschaft der Multivibratorschaltung besteht darin, daß die Kondensatoren 146 und 147 zusammen mit den Widerständen 142 und 145 RC-Filter bilden, die Ausgleichsspannungen unterdrücken, welche andernfalls den jeweiligen Zustand des Multivibrators frühzeitig umschalten wurden. Der Transistor 153 ist ferner durch den Lastwiderstand 154 geschützt, der die größte Belastung zwischen der Eingangsleitung 21 und der Ausgangsleitung 135 darstellt. Der Spannungsabfall an der Reihenschaltung der Kollektor-Emitters trecke des Transistors 153 und des Widerstandes 154 ist vorzugsweise gleich dem Spannungsabfall an der Reihenschaltung der Emitter-Basisstrecke des Transistors 153 und der Kollektor-BmitterstreeJce des Transistors 152. Da beide Stromwege einander parallel geschaltet sind, ist der Spannungsabfall an der Kollektor-Emitterstrecke des Transistors 153 mütiiial.

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Fig. 6 zeigt eine andere Ausführungsform einer Schaltung 18b, bei der der Multivibrator 136 zwischen die Leitungen

20 und 21 geschaltet ist und sein Ausgangssignal der Basis eines npn-Transistors 160 zugeführt wird. Der Emitter dieses Transistors ist mit der Basis eines npn-Transistors 161 verbunden, dessen Emitter an die Leitung 21 gelegt ist. Der Kollektor des Transistors 160 ist über einen YiTiderstand 162 an die Leitung 20 geschaltet, der Kollektor des Transistors 161 ist mit der Leitung 135 verbunden.

P Zwischen den Leitungen 134 und 135 ist eine Diode 163 vorgesehen, die Leitung 134 ist direkt mit der Leitung 20 verbunden.

Pig. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Schaltung 18c für einen Regler 18 der in Fig. 1 gezeigten Art, bei der der Multivibrator 136 an die Leitung 21 und über einen Widerstand 164 an die Leitung 20 geschaltet ist. Das Ausgangssignal des Multivibrators 136 liegt an der Basis eines npn-Transistors 165» dessen Emitter an die Leitung 21 und dessen Kollektor an die Basis eines npn-Transistors 166 sowie an einen Widerstand 167 geschaltet ist. Der andere ^ Anschluß des Widerstandes 167 ist mit der Leitung 20 ver-™ bunden, der Emitter des Transistors 166 ist an die Leitung

21 geschaltet. Der Kollektor des Transistors 166 ist mit der Ausgangsleitung 135 verbunden, die mit der Ausgangsleitung 134 durch eine Diode 168 verbunden ist. Die Ausgangsleitung 134 ist direkt mit der Leitung 20 verbunden.

Die in den Fig. 6 und 7 dargestellten Schaltungen arbeiten nach dem gleichen Prinzip, wobei der Ausgangstransistor 160 oder 165 einen weiteren Transistor 161 oder 166 steuert-, um den über die Ausgangsleitungen fließenden Batteriestrom zu steuern. Die Dioden 163 und 168 dienen zur Unterdrückung

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von Strömst äßen«

Fig. 8 zeigt eine weitere Begierschaltung 18a, die eine Wechselstromquelle zur Erzeugung des pulsierenden Steuerstromes für den Pumpenmagneten verwendet. Sie enthält einen Multivibrator 136, der mit der leitung 169 verbunden ist, Er ist ferner über einen Widerstand 170 und eine Diode mit der Leitung 134 verbunden. Ein Kondensator 172 ist dem Multivibrator 136 parallel geschaltet, um den durch die Diode 171 gleichgerichteten Strom zu filtern. Die leitung 134 ist über eine Diode 173 mit der Anschlußklemme 174 verbunden. Eine Wechselstromquelle 175 von beispielsweise 115 YoIt und 60 Hz kann an die Anschlußklemme 174 angeschaltet sein.

Der Ausgang des Multivibrators 136 ist über den Widerstand

176 an die Leitung 169 geschaltet und mit der Basis des npn-Transistors 177 verbunden. Der Emitter des Transistors

177 ist an die Leitung 169 gelegt, der Kollektor ist über den Widerstand 178 mit dem einen Anschluß einer Vierschichtdiode 179 verbunden. Der Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand 178 und der Vierschichtdiode 179 ist über einen Kondensator 180 an die Leitung 169 gelegt. Der andere Anschluß des Kondensators 180 ist über einen Widerstand 181 mit dem anderen Anschluß der Vierschichtdiode 179 verbunden. Der Verbindungspunkt des Widerstands 178, der Vierschichtdiode 179 und des Kondensators 180 ist über einen Widerstand 182 mit der Leitung 135 verbunden. Der Verbindungspunkt des Widerstandes 181 und der Vierschichtdiode 179 ist mit der Steuerelektrode eines gesteuerten Siliziumgleichrichters 183 verbunden. Die Kathode des gesteuerten Siliziumgleichrichters 183 ist mit der Leitung 169 verbunden, während seine Anode an der Ausgangsleitung 135 liegt* Diese ist mit der Ausgangsleitung 134 über eine Diode 184 verbunden.

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Beim Betrieb der in Fig. 8 dargestellten Schaltung wird der Strom der Wechselstromquelle 175 mit der Diode 173 gleichgerichtet, so daß auf der leitung 134 ein pulsierender Strom entsteht. Dieser wird mit der Diode 171 nochmals gleichgerichtet und liefert einen Gleichstrom für den Multivibrator 136, der mit dem Kondensator 172 gefiltert wird. Der Multivibrator 136 liefert einen pulsierenden Ausgangsstrom für den Transistor 177, der wiederum über den Widerstand 178 auf den Kondensator 180 arbeitet. Die RC-Verzogerungsschaltung des Widerstandes 182 und des Kondensators 180 steuert die Vierschichtdiode 179 derart, daß sich der Kondensator 180 bei Erreichen eines durch die Vierschichtdiode 179 bestimmten Wertes über diese entlädt und den gesteuerten Siliziumgleichrichter 183 leitend steuert. Dadurch fließt ein Strom zwischen den Leitungen 169 und 135· Die Diode 184 dient zur Beseitigung von Stromstößen zwischen den Leitungen 134 und 135.

In Fig. 9 ist eine weitere Schaltung 18e zur Lieferung eines pulsierenden Stromes für den Elektromagneten einer Pumpe dargestellt. Der Regler 190 ist mit seinem Ausgang über eine Diode 191 an die Klemmen 134 und 135 geschaltet, die in beschriebener Weise mit dem Elektromagneten verbunden sind· Der Regler 190 kann beispielsweise ein motorgetriebener Wechselstromgenerator sein, der durch den Motor oder die Maschine getrieben wird, dessen Olpegel reguliert werden soll. Er liefert einen Wechselstrom, der mit der Diode hinsichtlich einer Halbwelle gleichgerichtet wird, so daß an den Klemmen 134 und 135 ein pulsierendes Halbwellensignal abgenommen werden kann»

Beim Betrieb des in Fig. 1 dargestellten Systems sind die Widerstände des Multivibrators 136 im Regler 18, insbesondere die Widerstände 140, 143» 148 und 149 (Fig. 5), derart einge-

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stellt, daß der Multivibrator 136 Ausgangsimpulse einer konstanten Frequenz liefert. Diese Frequenz ist derart gewählt, daß sich eine optimale Auswirkung auf das durch Flüssigkeit bewegliche Element, die Membran 31 der Pumpe 10, ergibt. In den meisten Fällen ist hierzu eine Frequenz von ca. 5 Hz geeignet. Das Signal wird den in den Fig. 5 bis 8 dargestellten Schaltelementen zugeführt, so daß sich auf den Ausgangsleitungen 134 und 135 ein Signal derselben Frequenz ergibt, das die Wicklung des Elektromagneten · ■ steuert. Bei einem Signal mit einer Frequenz von 5 Hz wird die Wicklung 300mal pro Minute angesteuert, was 300 Wechselbewegungen des Ankers ergibt. Daher bewegt sich die Membran 31 mit einer Frequenz von 300 Schwingungen pro Minute. Diese Wechselbewegung der Membran 31 ist unabhängig von dem Druckzyklus im Kurbelgehäuse der Maschine, so daß die Regulierungsvorrichtung kontinuierlich und unabhängig davon arbeitet, ob der Motor im Leerlauf mit relativ geringer Drehzahl oder mit einer relativ hohen Drehzahl läuft.

In den Fig. IO bis 12 sind Abänderungen einer erfindungsgemäßen Regulierungsvorrichtung dargestellt. In Fig. 10 und 11 ist die Pumpe 1Od mit einer Eintrittsöffnung 11 versehen, die mit einem Vorratsbehälter für Flüssigkeit (nicht dargestellt) verbunden ist. Die Leitung 17 ist mit dem Elektromagneten im Gehäuse der Pumpe 1Od verbunden. Die Pumpe 1Od ist mit zwei Austrittsleitungen 14 und 14a versehen, wobei die Austrittsleitung 14 mit der unteren Kammer 40 (Fig. 3 bis 5) des Gehäuses 1Od (unter der Membran 31) und die Leitung 14a mit der Kammer 41 (Fig. 3 bis 5) über der Membran im Gehäuse 1Od verbunden ist. Die Austrittsleitungen 14 und 14a sind mit jeweils einer Sonde 26 bzw. 26a verbunden, deren Öffnungen 27 unter dem normalen Flüssigkeitspegel 16 innerhalb des Behälters 15 angeordnet sind, dessen Inhalt reguliert werden soll.

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Beim Betrieb der in den Fig. 10 und 11 gezeigten Regulierungsvorrichtung kann die Pumpe 1Od "bei einem Flüssigkeitspegel

16 im Behälter 15 über den Öffnungen 27 der beiden Sonden 26 und 26a keine Flüssigkeit durch die Leitung 14 und die Sonde 26 in den Behälter pumpen, da die Kammer auf einer oder beiden Seiten der Membran, im Gehäuse 1Od geschlossen ist und die Membran nicht pulsieren kann. Wird eine der Sonden freigelegt, die andere jedoch nicht, was beispielsweise bei bestimmten Bewegungen eines Fahrzeuges auftreten kann, in dem die Regulierungsvorrichtung vorgesehen ist, so wird keine Flüssigkeit in den Behälter 15 gepumpt, da die Membran durch eine geschlossene Kammer auf ihrer einen Seite in ihrer Bewegung gehemmt wird. Liegen jedoch beide Enden der Sonden 26 und 26a über dem Flüssigkeitspegel 16, so wird die Flüssigkeit von der (nicht dargestellten) Vorratsmenge durch die Leitungen 11 und 14 sowie durch die Sonde 26 in den Behälter 15 gepumpt.

Fig. 12 zeigt eine weitere Abänderung der erfindungsgemäßen Regulierungsvorrichtung, bei der das Gehäuse 1Oe mit einer Eintrittsleitung 11 versehen ist, die mit einem (nicht dargestellten) Flüssigkeitsvorrat verbunden ist. Die Leitung

17 verbindet die Steuerschaltung (nicht dargestellt) mit dem Elektromagneten im Gehäuse 1Oe. Die Leitung 14 ist mit der Kammer 41 (Fig. 3 bis 5) im Gehäuse 1Oe auf der der Kammer 40 (Fig. 3 bis 5) und der Eintrittsleitung 11 abgewandten Seite der Membran verbunden. Die Leitung 14 führt zu einer Sonde 26, deren Ende 27 unter dem normalen Flüssigkeitspegel im Flüssigkeitsbehälter 15 liegt. Die Austrittsöffnung 195 führt in die untere Kammer 40 (Fig. 3 bis 5) der Pumpe 1Oe. Beim Betrieb der in Fig. 12 gezeigten Anordnung wird die obere Kamin er 41 über der Membran der Atmosphäre ausgesetzt, wenn das Ende 27 der Sonde 26 über dem Flüssigkeitspegel 16 der Flüssigkeit im Behälter 15 liegt. Die untere Kammer 40 unter der Membran ist bereits durch die Austrittsöffnung 195 mit der Atmosphäre verbunden.

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Daher kann die Pumpe Flüssigkeit aus dem (nicht dargestellten) Vorratsbehälter durch die Leitung 11 und die öffnung. 195 in den Behälter 15 pumpen. Dadurch wird der Flüssigkeitspegel im Behälter angehoben. Sie Flüssigkeit wird nicht durch, die Leitung 14 und die Sonde 26 eingepumpt, diese beiden Elemente werden lediglich zur Bestimmung des Flüssigkeitspegels im Behälter verwendet.

Vorstehend wurde eine Reguli erungo vor richtung für den Flüssigkeitspegel in einem Behälter beschrieben» die wirksam arbeitet und geringe Wartung erfordert. Die Verwendung einer elektromechanischen Pul si erungs Vorrichtung für ein mit Flüssigkeit bewegliches Element bringt eine größere Genauigkeit und besser· Steuermögliohkeit der Pumpwirkung mit sich*

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Claims (14)

1. Patentansprüche

   Iy Vorrichtung zur Regulierung des Flüssigkeitspegel in einem Flüssigkeitsbehälter, mit einem über eine im Behälter auf dem Niveau eines Sollpegels endende Leitung mit der Flüssigkeit gegebenenfalls verbundenen, unter pulsierender Krafteinwirkung stehenden beweglichen Steuerelement k für eine fehlende Flüssigkeit in den Flüssigkeitsbehälter eingebende Pumpe, dadurch gekennzeichnet , daß die pulsierende Krafteinwirkung für das die Pumpe (10a, b, c, d, e) steuernde Steuerelement (31) durch einen mit dem Steuerelement (31) gekoppelten elektromechanischen Wandler (71, 93» 121) erzeugt wird, der mit einer einen veränderlichen Steuerstrom liefernden Steuerschaltung (18a, b, c, d, e) verbunden ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektromechanische Wandler (71, 93» 121) ein Elektromagnet ist, dessen Anker (76, 98, 116) bei Stromfluß durch di· Wicklung (75, 96, 125) das Steuerelement (31) aus sei-

   ^ ner Ruhelage in eine Richtung bewegt, und daß die Rückbewegung durch eine mit dem Steuerelement (3D gekoppelte Spannvorrichtung (80, 106, 111) erfolgt.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannvorrichtung (80, 106, 111) eine Feder ist.
4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet» daß die Steuer schal tuag (18a, b, o» d, e) einen astabilen Multivibrator (136) enthalt, der ein Schalterelement (153» 161, 166» 183) tor intermittierenden Verbimdung einer Stromquelle mit der Wicklung (75» 96» 125) des Hektromagnaten (71» 93» 121) ansteuert.

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5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schalterelement (153, 161, 166) ein Transistor ist. '
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet, daß das Schalterelement (183) ein gesteuerter Gleichrichter ist.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektrode des gesteuerten Gleichrichters (183) mit einer Yerzügerungs sclialtung (180, 182) verbunden ist, die dem Multivibrator (136) nachgeschaltet ist.
8. 8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (18a, to, c, d, e) ein Sehaltelement (155, 163, 168, 184) zum Ausgleich von Stromstößen enthält, das mit der Wicklung (75, 96, 125) des Elektromagneten (71, 93» 121) verbunden ist.
9. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere das Steuerelement (31) mit der Flüssigkeit im Behälter (15) gegebenenfalls verbindende Leitung (14a) vorgesehen ist, die auf dem Niveau des Sollpegels (16) endet.
10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Leitung (14a) die der ersten Leitung (14) abgewandte Seite des Steuerelementes (31) &it der Plüssigkeit verbindet.
11. 11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (10a, b, c, d, e) mit einem Vorratsbehälter (12) für Flüssigkeit (13) verbunden ist und in ihrem Gehäuse (32) eine mit dem Steuerelement (51) verbundene erste Kammer (40) sowie eine mit dem Vorratsbehälter (12) verbundene zweite Kammer (42)

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    bildet, und daß beide Kammern (40,_; 42) durch einen Ventilmechanismus (35) miteinander -verbunden sind, der einen in einem Ventilgehäuse (36) geführten und mit dem Steuerelement (31) gekoppelten Kolben (51) enthält, welcher durch eine federnd an ihn gedrückte Dichtung (55) gegenüber dem Ventilgehäuse (36) abgedichtet ist.
12. 12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß im Ventilgehäuse (36) zwischen dem Kolben (51) und der zweiten Kammer (42) ein Ventil (61) angeordnet ist, das mit einer Feder (60) gegen seinen Ventilsitz (59) gedrückt wird.
13. 13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (51) mit dem Steuerelement (31) locker gekoppelt ist.
14. 14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13* dadurch gekennzeichnet, daß die das Steuerelement (31) mit der Flüssigkeit im Behälter (15) verbindende Leitung (14) der dem Vorratsbehälter (12) abgewandten Seite des Steuerelementes (31) zugeordnet ist und daß der mit dem Behälter (15) verbundene Austritt (195) der Pumpe (1Oe) auf der dem Vorratsbehälter (12) zugeordneten Seite des Steuerelementes (31) angeordnet ist (Fig. 12).

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