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Vorrichtung zum Vereinigen der aus mehreren Behältern, insbesondere
Kraftstoffbehältern in Flugzeugen kommenden Flüssigkeitsströme Die Erfindung bezieht
sich auf eine Vorrichtung zum Vereinigen von aus mehreren Behältern kommenden Flüssigkeitsströmen
und betrifft insbesondere Vorrichtungen dieser Art, die aus mehreren Kraftstoffbehältern
in Flugzeugen zuströmende Kraftstoffströme vereinigen, so daß aus der Vorrichtung
ein einziger Kraftstoffstrom ausfließt.
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Diese Vorrichtungen haben ein Gehäuse mit mehreren voneinander unabhängigen
Einlässen, die je mit einer zugeordneten Kammer verbunden sind. Diese Kammern sind
ihrerseits wiederum an einen gemeinsamen Auslaß angeschlossen und je mit einem Regelventil
versehen, das mittels einer druckempfindlichen Vorrichtung auf den Druck in der
Kammer anspricht. Hierdurch soll erreicht werden, daß die aus den einzelnen Behältern
kommenden Ströme so gesteuert werden, daß sich die Behälter gleichmäßig entleeren.
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Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe in besonders vorteilhafter
Weise dadurch erfüllt, daß die zur Einstellung der Durchflußregelventile druckempfindlichen
Vorrichtungen auf den Druck der Flüssigkeit, die von den Einlässen in die entsprechende
Kammer strömt, und auf den Druck der Flüssigkeit, die durch einen zusätzlichen Steuereinlaß,
der zum gemeinsamen Auslaß führt, ansprechen, wobei der Steuereinlaß ein Durchflußmeßventil
hat und mit jeder Kammer verbunden ist, derart, daß der Druck der Flüssigkeit, die
das Durchflußmeßventil passiert hat, auf die erwähnten druckempfindlichen Vorrichtungen
übertragen wird.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der
Zeichnung dargestellt. Es zeigt Fig. I eine schaubildliche Ansicht der Vorrichtung
nach der Erfindung, Fig. 2 ebenfalls :eine schaubildliche Ansicht, und zwar von
der entgegengesetzten Seite, wie in Fig. I gesehen, Fig.3 in größerem Maßstab einen
senkrechten Schnitt durch die Vorrichtung, Fig.4 in kleinerem Maßstab einen Schnitt
nach der Linie IV-IV der Fig. 3, Fig. 5 in kleinerem Maßstab einen Schnitt nach
der Linie V-V der Fig. 3, Fig. 6 in kleinerem Maßstab einen Schnitt nach der Linie
VI-VI der Fig. 3, wobei einige Teile zur besseren Klarheit weggelassen sind, Fig.
7 in kleinerem Maßstab einen Schnitt nach der Linie VII-VII der Fig. 3, Fig. 8 einen
Teilschnitt nach der Linie VIII-VIII der Fig. 3.
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Gewisse Maschinen mit Eigenantrieb haben eine Anzahl Brennstofftanks,
aus denen der Brennstoff gleichzeitig in gewissen vorbestimmten Verhältnissen oder
in gleicher Menge abfließen muß. Beispielsweise muß bei gewissen Flugzeugen der
zum Antrieb benutzte Brennstoff aus einer Anzahl von Brennstofftanks -gleichmäßig
entnommen werden, so daß ausgeglichene Belastungsbedingungen erhalten bleiben. Die
nachstehend beschriebene und in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung ist besonders
geeignet, um die Stärke des aus einer Anzahl von Brennstofftanks ausfließenden Brennstoffstroms
so auszugleichen, daß alle Tanks sich im gleichen Maße entleeren.
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Gemäß der Erfindung ist eine Vorrichtung Io vorgesehen, die :die Ströme
ausgleicht oder in bestimmte Weise zueinander einstellt. Die Vorrichtung hat als
Hauptbestandteil ein im wesentlichen würfelförmiges Gehäuse II. An einer Fläche
I2 desselben, hier der Rückseite, ist ein Einlaßkopf oder Anschlußstück I3 (Fig.
I, 2, 3 und 7) befestigt. Sowohl das Gehäuse II als auch das Anschlußstück 13 können
aus einem lichten Material, beispielsweise einer Aluminiumlegierung, bestehen. Beide
haben vorzugsweise minimale Abmessungen, soweit dies mit den funktionellen Erfordernissen
vereinbar ist. Um das Anschlußstück I3 am Gehäuse II abnehmbar zu befestigen, können
Schrauben 14 verwendet werden.
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Das Anschlußstück I3 hat eine Anzahl von Flüssigkeitseinlässen I5,
I6, I7 und I8 (Fig. I, 3 und 7). Im vorliegenden Falle erstrecken sich die einzelnen
Einlässe von den Rändern des Anschlußstückes I3 aus und haben die Form von Bohrungen,
die dicht nebeneinander in das Anschlußstück hineingehen, so daß sie voneinander
unabhängig sind. Jede Bohrung kann am Anfang mit Innengewinde, versehen sein, so
daß eine geeignete Flüssigkeitsleitung angeschlossen werden kann; wie beispielsweise
eine Leitung aus einem entsprechenden Tank, der die Flüssigkeitsquelle für den bestimmten
Einlaß darstellt, zu dem die entsprechende Leitung führt. Obwohl vier Einlässe bei
dem hier beschriebenen Beispiel der Erfindung dargestellt worden sind, ist es offensichtlich,
daß eine größere oder kleinere Anzahl von Einlässen benutzt werden kann, was von
den praktischen Anforderungen abhängt.
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Aus :den einzelnen Einlässen I5 bis I8 gelangt die Flüssigkeit in
das Innere des Gehäuses II. Zu diesem Zweck führt ein Durchgang I9 vom inneren Endteil
des Einlasses 15 durch die innere Wand des Anschlußstücks I3 .hindurch, und dieser
Durchgang fluchtet mit einem Kanal 2o, der sich von der hinteren Fläche 12 des Gehäuses
in dieses hinein erstreckt (Fig. 3). In ähnlicher Weise geht ein Durchgang 2I vom
Einlaß I6 durch das Anschlußstück und fluchtet mit einem Kanal 22 im Gehäuse II
(Fig. 6 und 7). Ein Durchgang 23 geht vom Einlaß I7 aus und fluchtet mit einem Kanal
24 im Gehäuse, während schließlich ein Durchgang 25 vom Einlaß 18 .ausgeht und mit
einem Kanal 27 des Gehäuses fluchtet.
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Jeder Kanal 20, 22, 24 und 27 im Gehäuse II bildet einen Teil für
einen entsprechenden Flüssigkeitsstrom, dessen Strömungsmenge in diesem geregelt
wird. Schließlich werden allen Ströme miteinander gemischt, so daß sie aus dem Gehäuse
als ein einziger Strom durch den vorderen Auslaß 28 (Fig. 3) ausströmen. Dieser
Auslaß 28 ist hier als ein vorspringender Anschlußstutzen 29 ausgebildet und kann
im äußeren Teil mit Innengewinde versehen sein, damit eine Speiseleitung angeschlossen
werden kann, die eine Ansaugleitung oder ein Teil derselben, eine Speiseleitung
eines Vergasers usw., ist.
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Beim dargestellten Beispiel bildet der Kanal 2o den Teil einer Steuerleitung
oder Strömungsleitung, während die Kanäle 22, 24 und 27 Teile von entsprechenden
Leitungen bilden, die durch die Steuerleitung geregelt werden. Jeder der durchfließenden
Ströme muß, bevor er sich mit den anderen Strömen am Auslaß 28 mischt, eine entsprechende
Meßöffnung 30 (Fig. 3 und 4) passieren. Jede dieser Maßöffnungen hat einen festgelegten,
eingeschränkten Durchflußquerschnitt und besteht aus einem im allgemeinen zylindrischen
Einsatz 31, der mit Außengewinde versehen- ist, so daß er in eine entsprechende
Bohrung 32 ingeschraubt werden kann, die sich durch das Gehäuse i i von der entsprechenden
Seite desselben aus erstreckt und mit dem Auslaß 28 in Verbindung steht. Jeder Einsatz
31 hat zum Einschrauben am äußeren Ende einen Schlitz 33 und am inneren Ende eine
kegelförmige Schulter 34, die sich gegen eine entsprechende Schulter 35 der Bohrung
32 legt, um das Ausmaß, in dem sich der Einsatz in die Bohrung 32 beim Einschrauben
erstreckt, zu begrenzen. Dies sichert einen dichten Sitz der Einsätze 31 in ihren
Bohrungen, so daß sie in Betrieb nicht lose werden können. Aus der beschriebenen
Anordnung ist ersichtlich, daß jeder Flüssigkeitsstrom hinsichtlich des Druckabfalls
durch die entsprechende Maßöffnung 30 unmittelbar vor dem AuSlaß 28 geregelt
wird. Sollen alle Ströme gleichmäßig sein, so hat jede Meßöffnung den gleichen Durchflußquerschnitt.
Bei in bestimmtem Verhältnis zueinander stehenden Durchflußmengen
der
einzelnen Ströme können Durchflußquerschnitte verschiedener Größe gewählt werden.
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Zusätzlich zu den festen Meßöffnungen in den Durchflußströmen sind
innerhalb jedes Stromes vor den festen Meßöffnungen dreißig veränderliche Durchflußmittel
vorgesehen, durch die die Durchflußmenge geregelt wird, um Verbrauchsschwankungen
zu entsprechen und unabhängige Schwankungen im Durchfluß bei den einzelnen Strömen
zu regeln.
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In jedem der drei Flüssigkeitsströme, abgesehen von dem Steuerstrom,
bestehen die veränderlichen Durchflußmittel aus einer Drosselventilanordnung 37
(Fig. 3 und 5). In jedem Falle hat die Drosselventilanordnung einen Ventilkegel
38, der in einem Paar koaxial und mit Abstand angeordneten inneren und äußeren Lagerringen
39 und 4o hin und her beweglich gleitend gelagert ist. Die Lagerringe sind dicht
in eine geeignete Bohrung 41 eingesetzt, die sich von der Mitte der entsprechenden
Fläche des Gehäuses II neben den Kanälen 22, 24 und 27 in das Gehäuse hinein erstreckt
und die Kanäle kreuzt, so daß sie dadurch mit diesen in Verbindung steht. Wie am
besten aus Fig. 3 ersichtlich, sind die Lagerringe 39 und 40 entsprechend an den
inneren und äußeren Seiten der Kanäle angeordnet, und der Ventilkegel 38 des Drosselventils
hat eine solche Länge, daß er sich zwischen diesen Lagerringen erstreckt und seine
Enden noch darüber hinausragen. Der äußere Endteil des Ventilkegels 38 hat eine
Anzahl von Längsnuten 42, die sich nur in einem bestimmten begrenzten Ausmaß nach
innen über die äußeren Lagerringe 4o hinaus erstrecken, wenn das innere Ende des
Ventilkegels 38 auf dem inneren Ende der Bohrung 41 aufsitzt. Dadurch stehen die
Längsnuten 42 mit dem Raum zwischen den Lagerringen 39 und 4o in Verbindung und
weiterhin mit den Kanälen 22, 24 oder 27. Die Flüssigkeit aus den genannten Kanälen
kann also durch die Längsnuten 42 nach den entsprechenden Außenflächen des Gehäuses
II hin strömen.
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An den Seitenflächen des Gehäuses II wird die Flüssigkeit aus den
entsprechenden Kanälen, die an den entsprechenden Ventilkegeln vorbeifließt, durch
entsprechende Membranen 43 abgedeckt, die zentrisch zu den entsprechenden Ventilkegeln
und mit ihrem Rand an den benachbarten Seitenflächen des Gehäuses i i befestigt
sind. Im vorliegenden Falle bestehen alle Randbefestigungsmittel als gleichen Deckplatten
44, die mittels Schrauben 45 am Gehäuse II befestigt sind. Die Gewindebohrungen
für diese Schrauben sind im Gehäuse in solcher geeigneten Lage angebracht, daß die
Bohrungen der aneinanderliegenden Seitenflächen des Gehäuses sich gegenseitig nicht
treffen.
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Jede Deckplatte 44 ist in der Mitte nach außen gewölbt. Diese Wölbung
47 ergibt für die zugehörige Membran 43 den erforderlichen Raum zum Arbeiten und
bildet ferner eine statische Druckkammer 48 auf der äußeren Seite der Membran. Auf
der inneren Seite jeder Membran ist das Gehäuse II mit einer Aussparung 49 versehen,
so daß sich hier eine wirkende Druckkammer ergibt, in die die Flüssigkeit jeweils
eintritt, bevor sie zur festen Meßöffnung 3o gelangt, und in der der Flüssigkeitsdruck
auf die innere Fläche der Membran 43 einwirkt.
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Aus der beschriebenen Anordnung ist ersichtlich, daß Schwankungen
innerhalb der Flüssigkeitsströme, die durch die Kanäle 22, 24 und 27 gehen, einzeln
geregelt werden, damit entsprechend dem Flüssigkeitsbedarf am Auslaß 28 die Flüssigkeitsströme
gleichmäßig bleiben, denn jede Druckerhöhung vor den entsprechenden Meßöffnungen
3o bewirkt ein Auswärtsbiegen der entsprechenden Ventilmembran 43 und damit eine
Verkleinerung des Flusses durch die Nuten 42 des Ventilkegels 38. Daher wirkt sich
eine Verminderung oder Vergrößerung im Druckabfall an den entsprechenden Meßöffnungen
3o in einer Druckerhöhung oder Druckverminderung vor den festen Meßöffnungen aus.
Der lebendige Flüssigkeitsdruck auf die entsprechenden Membranen schwankt demgemäß,
um eine geeignete Einstellung des Flusses durch die veränderlichen Öffnungen zu
bewirken, die durch die Drosselventilanordnung 37 gegeben sind.
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In dem Steuerstrom, der durch den Kanal 2o hindurchgeht, ist eine
veränderliche Meßöffnung 50 vor der festen Meßöffnung 30 vorgesehen, und der Weg
zwischen den voneinander entfernt liegenden, festen bzw. veränderlichen Meßöffnungen
wird durch eine Kammer 51 vervollständigt, die durch eine mittlere Wölbung 52 einer
Deckplatte 53 gebildet wird. Diese ist an der entsprechenden Seitenfläche des Gehäuses
II durch Schrauben 54 befestigt. Während die Bohrung 32 der Meßöffnung 3o am vorderen
Ende der Durchgangskammer 5I mündet, mündet die an den Kanal 2o anschließende Bohrung
55 für die veränderliche Meßöffnung 5o in die Durchgangskammer 51 am hinteren Ende
derselben. Durch diese Anordnung ergibt sich in der Durchgangskammer ein Bereich
statischen Flüssigkeitsdrucks zwischen den voneinander entfernt liegenden Meßöffnungen
3o und 50.
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Die veränderliche Meßöffnung 50 vermittelt einen vorbestimmten, minimalen
Durchfluß an Flüssigkeit, wodurch sich ein normaler, wesentlicher Druckabfall über
die Meßöffnung hin ergibt.
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Zusätzlich enthält diese Meßöffnung Mittel, um den Druckabfall in
Abhängigkeit von einem erhöhten Flüssigkeitsbedarf zu vermindern, indem der Durchflußquerschnitt
durch dieMeßöffnung variabel erhöht wird. Zu diesem Zweck enthält die Meßöffnung
5o ein in Längsrichtung verschiebbares Ventilglied 57, das in einem rohrförmigen
Führungsteil 58 gleitend gelagert ist und in einer Richtung mittels einer Feder
59 beeinflußt wird, die sich gegen einen Einsatz 6o abstützt. Im zusammengebauten
Zustand wird das Ventilglied 57 normalerweise in einer solchen Stellung zum Führungsteil
58 gehalten, daß Flüssigkeit aus dem Kanal 20 nur durch eine ziemlich enge Meßbohrung
61 frei hindurchfließen kann, die sich axial durch das Ventilglied 57 erstreckt.
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Um die variable Vergrößerung des eingestellten Flüssigkeitsstroms
durch die Meßöffnung 5o zu bewirken, hat das Ventilglied 57 eine zylindrische
bzw.
rohrförmige Verlängerung 62, die dichtend, aber frei gleitend in einen rohrförmigen
Ansatz 63 des Führungsteils 58 eingeschoben ist und eine Bohrung 64 von größerem
Durchmesser hat, die zu der engen Meßbohrung 64 führt. In der Verlängerung 62 befindet
sich diametral gegenüberliegend ein Paar weitere Meßöffnungen 65 (Fig. 3 und 8).
Diese Öffnungen 65 sind in einiger Entfernung von der Meßbohrung 6I und von einer
Ringschulter 67 angeordnet, die sich unten am Anfang der Verlängerung 62 befindet
und mit einer Gegenschulter 68 in Eingriff kommt, die ihrerseits durch das innere
Ende einer Bohrung 69 von größerem Durchmesser im Führungsteil 58 gebildet wird.
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Dadurch sind die größeren Meßöffnungen 65 normalerweise durch den
sie umgebenden rohrförmigen Ansatz 63 des Führungsteils 58 abgedeckt. Wenn aber
die rohrförmige Verlängerung 62 des Ventilglieds 57 aus dem rohrförmigen Ansatz
63 heraus bewegt wird, so erstrecken sich die Meßöffnungen 655 gegebenenfalls nach
innen über die Gegenschulter des Führungsteils hinaus, und es wird ein variabler
Durchflußquerschnitt zwischen der breiten Bohrung 64 des Ventilglieds 57 und der
großen Bohrung 69 des Führungsteils freigegeben.
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Der Führungsteil 58 ist in die Bohrung 55 durch Einschrauben eingesetzt
und zu diesem Zweck an seinem dickeren Teil mit Außengewinde 70 versehen. Zwischen
dem dickeren und dünneren Teil befindet sich eine schräge Schulter 7I, die dicht
gegen eine entsprechende Schulter 72 der Bohrung 75 angedrückt wird. Der rohrförmige
Ansatz 63 hat einen kleineren Durchmesser als der nach innen zum Kanal 2o hin gerichtete
Teil der Bohrung 55, damit beim Zusammenbau genügend Spiel vorhanden ist. Vorzugsweise
ist die Anordnung der Schultern 7I und 72 derart vorgenommen, daß das innere Ende
des Ansatzes 63 dicht am Kanal 2o liegt. Am äußeren Ende kann der Führungsteil 58
mit einem Schlitz 73 zum Einschrauben versehen sein.
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Die Feder 59 ist vorzugsweise eine schraubenförmige Druckfeder von
geeigneter Stänke, die so bemessen ist, daß sie das Ventilglied 57 umgibt und mit
ihrem inneren Ende gegen die äußere Fläche der Schulter 67 anliegt. Von der engen
Meßbohrung 6I aus nach außen hin ist das Ventilglied 57 vorzugsweise mit einem Schlitz
74 versehen, um einen ungehinderten Flüssigkeitsdurchgang zu schaffen.
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An ihrem äußeren Ende liegt die Feder 59 im Sitz 75 des Einsatzes
6o, der vorzugsweise die Form eines mit Außengewinde versehenen Ringes hat und in
die Gewindebohrung 55 eingeschraubt ist. Auf der Außenseite hat der Einsatz einen
Schlitz 77 zum Einschrauben. Im eingeschraubten Zustand ist zwischen dem Führungsteil
58 und dem Einsatz 6.o für die Feder ein Abstand vorhanden, so daß die Federspannung
eingestellt werden kann, um die beste Wirkungsweise zu erhalten. Um einen praktisch
völlig freien Fluß der Flüssigkeit durch den Einsatz 6o hindurch zu gewährleisten,
hat dieser nicht nur die mittlere Bohrung, die eine Weiterführung des Federinnern
darstellt, sondern auch noch eine Reihe von ziemlich breiten Kanälen 7 zum Durchgang
für die Flüssigkeit, die durch die veränderlichen Meßöffnungen 65 entweicht und
um die Feder herum strömt, wenn diese durch die Wirkung des Flüssigkeitsdrucks auf
das Ventilglied 57 zusammengedrückt ist.
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Im Betrieb der Vorrichtung wird der minimale Flüssigkeitsbedarf dadurch
befriedigt, daß Flüssigkeit durch die enge Meßbohrung 6I hindurchfließt; wenn jedoch
der Bedarf steigt, so überwindet der Flüssigkeitsdruck, der auf das Ventilglied
57 .einwirkt, den Druck der Feder 59 und drückt das Ventilglied nach außen, bis
die veränderlichen Meßöffnungen 65 über die Schulter 68 in solchem Ausmaß herausragen,
daß durch die Meßöffnungen 65 genügend Flüssigkeit hindurchgeht, um den Bedarf zu
befriedigen. Schwankungen im Bedarf wird also schnell und genau durch das Ansprechen
des Ventilglieds 57 unter Wirkung der Feder 59 entsprochen. Natürlich wird ein maximaler
Durchfluß erhalten, wenn die Meßöffnungen 65 völlig frei liegen, jedoch ist der
dann vorhandene Durchflußquerschnitt größer als der maximale Durchfluß durch die
Meßöffnung 30 des Steuerstroms, und daher wird immer ein genauer proportionaler
Fluß oder eine Gleichmäßigkeit des Flusses sowohl in bezug auf den Steuerstrom als
auch. in bezug auf die anderen Ströme der Vorrichtung vorhanden sein.
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Damit die anderen Flüssigkeitsströme der Vorrichtung auf Änderungen
im Fluß des Steuerstroms ansprechen, sind die statischen Druckseiten. der Ventilmembranen
43 in den statischen Druckkammern 48 mit der Durchgangskammer 5I des Steuerstroms,
in der statischer Druck herrscht, in Verbindung gesetzt. Dies ist dadurch bewirkt,
daß die Ventilkegel 38 axiale Bohrungen haben, so daß Verbindungskanäle 79 entstehen,
die mit ihrer Bohrung 8o im Gehäuse II verbunden sind, die in die statische Druckkammer
5I mündet und Zweigleitungen 8I hat. Diese münden wieder in die entsprechenden Bohrungen
4I der anderen, Ventilkegel 38, und zwar an deren inneren Enden (Fig. 3 und 5).
Durch diese Anordnung wird jeder Druckabfall oder jede Druckerhöhung in der Durchgangskammer
des Steuerstroms prompt in allen anderen Durchflußströmen wiedergegeben, und zwar
mittels der Ventilmembranen 43. Stellt sich also ein Druckabfall in der Kammer 51
ein, so fällt auch der Druck in den statischen. Druckkammern 48 entsprechend und
bewirkt, daß sich die Membranen in die Kammer 48 hinein bewegen und auf diese Weise
den Durchfluß durch die Nuten 42 und demgemäß durch die Ventilkegel abdrosseln.
Andererseits hat eine Druckerhöhung in der Kammer 51 auch einen. erhöhten Druck:
in dem statischen Druckkammern' 48 zur Folge und drückt die Membranen 43 gegen die
Kammern 49 vor bzw. in diese hinein, so daß sich der Fluß durch die Drosselventile
vermindert. Es ergibt sich also, daß nicht nur jeder Stromfluß durch die Vorrichtung
einzeln gegenüber Schwankungen des Flusses in einem dieser Strömungswege geregelt
wird, sondern es werden auch alle Stromflüsse den Bedingungen des Steuerstroms angeglichen.
Es
ist zu bemerken, daß zur Vermeidung eines Leckens, das zwischen dem Gehäuse II und
dem Anschlußstück I3 entstehen kann, eine geeignete Dichtung 82 eingelegt ist; aus
den gleichen Gründen befindet sich eine Dichtung 83 zwischen der Deckplatte 53 und
der Seitenfläche des Gehäuses, an dem die Deckplatte sitzt. Die Membranen 43 dienen
als Dichtungen zwischen den Deckplatten 44 und dem Gehäuse.
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Vorzugsweise sind geeignete und im allgemeinen becherförmige Siebe
84 in den Kanälen 20, 22. 24 und 27 vorgesehen., um Fremdkörper aus der Flüssigkeit
auszuscheiden und damit Beeinträchtigungen zu vermeiden, die sich auf die einwandfreie
Wirkungsweise der Vorrichtung auswirken können. Flanschartige Seitenränder 85 an
den Eingangsöffnungen der Siebe werden zwischen dem Gehäuse II und dem Anschlußstück
I3 eingeklemmt. Die Siebe sind in Fig. 6 aus Gründen der Einfachheit der Darstellung
weggelassen.
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Es sind Mittel vorgesehen, um die Vorrichtung an andere Geräte anzuschließen,
mit denen sie zusammen benutzt werden soll. Im vorliegenden Falle bestehen diese
Mittel aus einer geeigneten Reihe von mit Gewinde versehenen Bohrungen 86 (Fig.
2), um Befestigungsschrauben in die Vorderseite des Gehäuses II einschrauben zu
können.