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Füllapparat für Behälter mit selbsttätiger Begrenzung der Höhe des
Flüssigkeitsstandes Das Patent 895 711 betrifft eine Flüssigkeitseinfülleinrichtung
mit Füllbegrenzung, welche am Ende einer Verteilerleitung angeordnet ist. Diese
Verteilerleitung enthält eine bewegliche Saugdüse in einem Mundstück od. dgl., dessen
Inneres den Unterdruckraum der Saugdüse oder des Injektors bildet, derart, daß eine
Drucksenkung durch die Düse im Innern des umfassenden Ringraumes erst erzeugt wird,
wenn der Flüssigkeitsspiegel der zugeflossenen Flüssigkeit denjenigen des Apparates
erreicht; außerdem ruft der Unterdruck, welcher in diesem Augenblick durch die Düse
erzeugt wird, die Verstellung oder Verschiebung dieser Düse im Innern der Vorrichtung
hervor, und diese Verschiebung verursacht wiederum die Absperrung der Flüssigkeitsverteilung.
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Die bewegliche Saugdüse oder der Injektor ist bei dem Gegenstand des
Hauptpatents mit einem federgespannten Ventil kombiniert, dessen Einstellung, der
Düse entgegenwirkend, hervorgerufen wird durch die Veränderung des Flüssigkeitsausflusses
infolge der Verstellung der beweglichen
Düse. Das Zusammentreffen
des Ventils mit der Düse unterbricht dabei den Abfluß der ausgegebenen Flüssigkeit.
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In der Ausführungsform der Vorrichtung, wie sie in dem Hauptpatent
behandelt ist, wird die Flüssigkeitsabgabe durch den Durchgangsquerschnitt der beweglichen
Düse begrenzt.
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Zweck der Verbesserung und weiteren Ausbildung ist ein Apparat, der
durch Verwendung einer beweglichen Düse von kleinen Abmessungen die Ausgabe beträchtlicher
Mengen erlaubt.
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Die Begrenzungsvorrichtung für den Flüssigkeitsstand gemäß der Erfindung
unterscheidet sich insbesondere dadurch, daß die bewegliche Düse, welche nach dem
Hauptpatent den einzigen Durchgang für den Flüssigkeitsabfluß bildet, mit Einrichtungen
kombiniert ist, die unter dem Druck der verteilten Flüssigkeit nacheinander den
Zugang zu einer Einlaßleitung, welche die bewegliche Düse kontrolliert, und den
Zugang zu einer Leitung von viel größerem Querschnitt öffnen.
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Bei dieser Vorrichtung sind noch folgende Merkmale einzeln oder in
Kombination zu beachten. Die Kontrolleitung besteht aus einem festen Teil und einem
beweglichen Teil. Der feste Teil, der mit dem Gehäuse aus einem Stück besteht, schließt
die bewegliche Düse ein und trägt an seinem oberen Ende eine zylindrische Kammer,
in deren Innenraum ein glockenförmiger Kolben gleiten kann, der mit dem beweglichen
Teil verbunden ist und der ein doppelt wirkendes Ventil bildet, welches nacheinander
den Weg der Kontrolleitung und den des Durchganges von großem Querschnitt freigibt.
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Die bewegliche Düse, die Kontrolleitung, die zylindrische Kammer und
der Glockenkolben sind koaxial im Innern der Leitung von größerem Querschnitt untergebracht.
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Der glockenförmige Kolben weist an seinen gegenüberliegenden Oberflächen
verschiedene Querschnitte auf, so daß der Druck bzw. die Kraft der Flüssigkeit auf
die Oberfläche stromaufwärts des Kolbens größer ist als auf die stromabwärts liegende.
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Der bewegliche Teil der Kontrolleitung ist mit einer kleinen Düse
versehen zu dem Zweck, im Innern der zylindrischen Kammer, in welcher der glockenförmige
Kolben gleitet, einen Unterdruck oder eine Drucksenkung zu erzeugen, welche den
Druck der Kolbenfeder unterstützt und die Kräfte neutralisiert, welche sich aus
den verschiedenen Querschnitten der gegenüberliegenden Oberflächen des Kolbens ergeben.
Ein in den Kolbenmantel gebohrtes Loch dient dem Luftwechsel zwischen der zylindrischen
Kammer und der Leitung von großem Querschnitt zum -Zweck, die Entleerung der Luftsäcke
zu ermöglichen, die unter dem Kolben eingeschlossen sind, und die bewegliche Düse
schnell wieder wirksam werden zu lassen.- Die kleinen Öffnungen (Düsenbohrung) in
dem beweglichen Teil der Kontrolleitung -werden mehr oder weniger groß gewählt,
um das Wiederansteigen des Glockenkolbens in seiner Geschwindigkeit zu regeln.
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Andere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der Zeichnung und Beschreibung,
welche-ein Ausführungsbeispiel der Erfindung behandelt.
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Wie in der Konstruktion nach dem Hauptpatent besteht die bewegliche
Saugdüse aus einem Injektor r, einem Rohr 2 und einem Kolben 3.
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Das Kopfstück besteht aus einem ausgebohrten Körper ¢ in Form einer
Glocke, deren Boden 5 einen Durchgang 6 oder eine Bohrung aufweist, in der mit schwacher
Reibung der Injektor z geführt wird, während ein Kolben 3 mit leichter Reibung in
der Ausdrehung 7 der Glocke 4 sich bewegen kann.
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Das untere Ende oder der untere Rand der Glocke 4 ist mit einem Gewinde
8 versehen zwecks Aufnahme eines Schutzringes 9, der mit einer Reihe von Ausschnitten
oder Aussparungen ro versehen ist, deren Niveau den Flüssigkeitsstand bestimmt,
der in dem zu füllenden, nicht dargestellten Behälter erreicht werden soll.
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Oberhalb des Bodens 5 ist der Rand des ausgebohrten Körpers 4 in Form
einer Schulter zz an der Innenseite abgesetzt und mit einem Gewinde 12 versehen.
Auf der Schulter ir liegt eine Scheibe 13,
welche, auf einem Kreis angeordnet,
eine Reihe Löcher 14 und eine zentrale Nabe 15 mit einer axialen Bohrung aufweist,
in der mit schwacher Reibung der Schaft 16 eines Ventils 17 geführt ist, das gewöhnlich
eine Zugfeder 18 gegen die untere Fläche der Scheibe 13 zieht, indem diese Feder
in einem dem Flüssigkeitsdurchfluß entgegengesetzten Sinne zur Wirkung kommt. Die
Feder 18 stützt sich, wie beim Gegenstand des Hauptpatents, auf die obere Fläche
der Scheibe 13 und mit dem anderen Ende gegen eine kleine Scheibe r9 und einen Splint
2o im Schaft 16.
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Die Scheibe 13 wird durch einen spitzbogig gewölbten Körper 21 auf
der Schulter z r gehalten. Dieser ist in das- Gewinde 12 eingeschraubt.
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Wie in der Konstruktion nach dem Hauptpatent bezeichnet die Bezugsziffer
23 den Unterdruckraum der beweglichen Düse z, 2, 3.
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In das obere Ende des Spitzbogenkörpers 21 mündet ein fester Rohrteil
22a der Leitung 22. Deren oberes Ende ist mit einer offenen zylindrischen Kammer
53 verbunden, in welcher ein glockenförmiger Kolben 24 gleitet, der durch eine ihn
abstützende Schraubenfeder 25 in seiner oberen Endlage gehalten wird.
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Im Boden des Glockenkolbens 24 ist eine Nabe 26 vorgesehen, die, mit
einem Gewinde versehen, sich nach innen erstreckt, und in die ein Rohr 22b bis zu
einem Bund 27 eingeschraubt ist, das mit seinem anderen Ende in das Rohr 2211 ragt.
Dieser mit dem Kolben 24 bewegliche Teil 22b führt sich im Boden 28 der zylindrischen
Kammer 53 und gleitet mit leichtem Spiel in dem festen Rohrteil 22a der Leitung
22.
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Die soeben beschriebene Einrichtung ist axial innerhalb einer Leitung
von großem Querschnitt angeordnet.
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In dem Ausführungsbeispiel besteht diese Leitung von unten nach oben
aus einem rohrförmigen Teil 29, in dessen unterem Teil große Öffnungen 30
angebracht
sind, die sich von einem Höhenstand oberhalb der Ausschnitte io nach oben erstrecken.
Unterhalb dieser Öffnungen 30 weist das Röhr einen vollen Teil 31 auf, der
dazu dient, das Rohr 29 auf das Ende 32 der Glocke 4. zu schrauben, welche die bewegliche
Düse 4:2, 3 einschließt.
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Ein Teil 33 von noch größerem Durchmesser schließt sich an, der zwischen
der zylindrischen Kammer 53 und seiner eigenen inneren Oberfläche einen Ringraum
von genügendem Querschnitt bildet für eine dem Durchfluß durch das Rohr 29 entsprechende
Menge. In einer offenen Haube 34, die auf dem Teil 33 befestigt ist, kann
der Glockenkolben 24 gleiten, wobei an der Innenfläche der Haube 34 eine Ringnut
35 zur Aufnahme eines elastischen, deformierbaren Ringes 36 eingerichtet ist. der
zwischen Glockenkolben 24 und der Ausdrehung der Haube 34 dichtet.
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Der obere Teil der Haube 34 ist innen bearbeitet bzw. so ausgedreht,
daß ein Mittelstück 37 eingesetzt werden kann, welches Arme oder Flügel 38 aufweist,
die mit ihren unteren Kanten auf einer inneren Schulter 39 der Haube 34 aufsitzen
und die von einem Spreizring 40 od. dgl. in ihrer Lage gehalten werden.
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In der Oberfläche des Kolbens 24 ist eine kreisrunde Vertiefung vorgesehen
zur Aufnahme eines Dichtungsringes 41, der durch eine Scheibe 42, die auf der Oberfläche
mittels Kopfschrauben befestigt ist, in seiner Lage gehalten wird.
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Dieser Dichtungsring 41 wird gewöhnlich durch die Feder 25 gegen die
untere Bodenfläche 43 des Teiles 37 gedrückt, welcher den Ventilsitz für den mittleren
Durchlaß des Glockenkolbens 34 bildet, der den Eingang zur Kontrolleitung 22 überwacht.
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Diese Leitung 22 ist in ihrem beweglichen Teil 22b so eingerichtet,
daß sie eine kleine Düse aufweist, welche während der Ausgabe von Flüssigkeit dazu
bestimmt ist, ° im Innern der zylindrischen Kammer 53 eine gewisse Drucksenkung
zu erzeugen, die nach oben durch den Kolben 24 sehr genau begrenzt wird.
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Diese kleine Düse wird von einer Reihe auf einem Kreis angeordneter
Löcher 44 gebildet, die in dem beweglichen Teil 22b des Rohres angebracht sind,
welches oberhalb dieser Löcher 44 einen engeren, inneren Durchmesser aufweist.
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Der Kolben 24 ist an seiner unteren äußeren Mantelfläche mit einer
Ringnut 45 versehen, in die ein elastischer Dichtungsring 46 zur Abdichtung -zwischen
Kolben und Zylinder 53 eingelegt ist.
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Wie in der Ausführungsform nach dem Hauptpatent ist ein nicht dargestellter
Absperrhahn oberhalb dieser Einrichtung in die Verbindungsleitung mit der Flüssigkeitsquelle
eingebaut.
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Wenn der soeben beschriebene Apparat zur Füllung so in einen Behälter
eingesetzt ist, daß die Ausschnitte io mit dem Höhenstand N-N, den man in dem Behälter
erreichen will, zusammenfallen, ergibt sich folgende Wirkungsweise: Sobald man den
nicht dargestellten Hahn in der Zuführungsleitung öffnet, drückt die Flüssigkeit
auf die Oberfläche des Glockenkolbens 24, der entgegen der Wirkung der Feder 25
nach unten zurückgestoßen wird, wobei er innerhalb der Haube 34 einerseits und in
der Ausdrehung der zylindrischen Kammer andererseits gleitet.
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Während seiner Abwärtsbewegung nimmt der Glockenkolben 24 den beweglichen
Teil 22b der Leitung 22 mit, der sich in der zentralen Öffnung des Bodens 28 der
Kammer 53 und innerhalb des festen Teiles 2211 verschiebt.
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Durch diese Abwärtsbewegung werden nacheinander der Zugang zum Rohr
22 und zur Leitung 29 mit dem größten Querschnitt geöffnet, und die Flüssigkeit
ergießt sich alsdann über beide Wege in den zu füllenden Behälter.
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Ist in dem zu füllenden Behälter der vorausbestimmte Flüssigkeitsstand
N-N erreicht, so beginnt der Düsenkolben 1, 2, 3 sich zu heben, der Flüssigkeitsstrahl
bespült die Wand der Düse 2, und es folgt ein heftiges Ansaugen der in dem Unterdruckraum
23 enthaltenen Luft, und unter der Wirkung des Atmosphärendruckes unter den Kolben
3, der mit der beweglichen Düse verbunden ist, wird diese in der Richtung auf das
Ventil 17 entgegen dem Flüssigkeitsstrom nach oben zurückgestoßen.
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In dem Maße, in dem sich der Injektor i dem Ventil 17 nähert, verengt
sich wie beim Gegenstand des Hauptpatents der Durchgang zwischen dem genannten Ventil
und der Eintrittsöffnung zum Injektor, und der Flüssigkeitsdruck veranlaßt, daß
der Druck auf die obere Fläche des Ventils 17 zunimmt, während derjenige auf die
untere Fläche desselben abnimmt. Es tritt der Zeitpunkt ein, in dem der Druck auf
die obere Fläche die Spannung der Feder 18 überschreitet; das Ventil 17 wird auf
den oberen Rand des Injektors i gestoßen, der dann vorübergehend den Ventilsitz
bildet.
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Da der Flüssigkeitsdruck jetzt voll auf die obere Fläche des Ventils
17 zur Wirkung kommt, wird der ganze Mechanismus (Ventil 17 und bewegliche Düse)
in Stromrichtung mitgenommen, bis das Ventil 17 auf dem Boden 5 der Glocke 4 liegt,
die seinen endgültigen Sitz bis zum Schließen des Einlaßhahnes bildet.
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Die Wirkungsweise der beweglichen Düse ist die gleiche wie bei dem
Gegenstand des Hauptpatents. Durch die Verbesserung gemäß der Zusatzerfindung wird,
sobald ein Teil der zugeführten Flüssigkeit durch die Leitung 22 fließt, durch die
kleine Düse 44 im Innern der inneren Kammer des Kolbens 24 eine Drucksenkung erzeugt.
Diese unterstützt die Kraft, welche der Flüssigkeitsdruck auf die Oberfläche des
Kolbens ausübt, und ermöglicht, die Kraft oder Wirkung der Feder 25 zu überwinden.
Eine Öffnung oder Durchbohrung 54 von sehr kleinem Durchmesser im oberen Teil des
Kolbens 24 läßt Luft aus der inneren Kolbenkammer austreten. Der Wiedereintritt
von Flüssigkeit durch diese Öffnung ist sehr viel geringer als die Durchflußmenge
durch die Düse 44 und verhindert nicht, daß eine Drucksenkung entsteht.
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Wenn die Kolbendüse 1, 2, 3 sich schließt und das Ventil 17 mit der
Oberfläche 5 in Berührung
steht, findet kein Abfluß durch die Leitung
22 mehr statt. Die Düse 44 saugt nicht mehr, und der Flüssigkeitsdruck wirkt weiter
durch die obere Öffnung der Leitung 22. Die Flüssigkeit ergießt sich durch die Löcher
44 in die innere Kolbenkammer, in der der Druck sich mit dem Flüssigkeitsdruck in
der Zuführungsleitung 34 gleichzustellen sucht.
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Wegen der Querschnittsunterschiede zwischen den beiden Oberflächen
des Kolbens und unter der Wirkung der Feder 25 hebt sich der Kolben 24 wieder und
schließt die Eintrittsöffnung zu den weiten Durchflußleitungen, wobei die Dichtungsringe
36 und 41 für genügende Abdichtung sorgen.
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Der Rückhub des Kolbens 24 :in die Absperrlage erfolgt nach Art eines
Stoßdämpfers, dessen Geschwindigkeit durch den Querschnitt bestimmt wird, welchen
die Löcher 44 erhalten.
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Die in die zylindrische Kammer 53 eingeschlossene Flüssigkeit entweicht
in dem Augenblick, in dem der oberhalb angeordnete Hahn geschlossen wird, durch
die Löcher 44, ,während das Loch 54 dazu dient, eine schnellere Entleerung zu erreichen.
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Ist der nicht dargestellte obere Hahn geschlossen, so unterbleibt
der Druck auf das Ventil 17, das infolge der Entspannung der Feder 18 gegen die
Scheibe 13 zurückgeführt wird, während die bewegliche Düse 1, 2, 3 durch ihr Eigengewicht
zurückfällt und der Begrenzer selbsttätig für einen neuen Füllvorgang betriebsfertig
wird, sobald der obere Hahn oder Einlaßhahn von neuem geöffnet wird.
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Während des Wiederanstieges des Glockenkolbens 24 erfolgt der Luftwechsel
zwischen der zylindrischen Kammer 53 und der Leitung für große Durchflußmengen durch
das im Kolbenmantel 24 vorgesehene Loch 54.