DE2531393A1 - Druckgesteuerte ventilanordnung - Google Patents
Druckgesteuerte ventilanordnungInfo
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Description
21 869
PAHKER-HAKHIFIK CORPORATICK
Cleveland, Ohio (V.St.A.)
Druckgesteuerte Ventilanordnung
Die Erfindung betrifft eine druckgesteuerte Ventilanordnung mit einem Ventilgehäuse, in dem ein vorgesteuertes
Hauptverschlußstück angeordnet ist, das zusammen mit dem Gehiuse einen Druckraum bildet, der über
eine Drosselstelle mit dem Strömungsmitteldruck beaufschlagt ist, der in einem Kanal des Ventilgehäuses auf
der Zuströmseite eines Ventilsitzes vorhanden ist, wobei das Hauptverschlußstück durch eine zu dem Ventilsitz hin-
und von ihm wegführende Bewegung die Strömung des Strömungsmittels in dem Kanal steuert, wenn das Vorsteuerventil
unter der 7/irkung der Druckdifferenz zwischen einer
Strömungsmittel-Bezugsdruckquelle und dem auf der Abströmseite des Ventilsitzes vorhandenen und auf das Vorsteuerventil
wirkenden Druck derart betätigt wird, daß der Druckraum zu der Abströmseite des Ventilsitzes hin allmählich
druckentlastet wird.
Man kann eine derartige Ventilanordnung als Kupplung zwischen einem Hydrantenventil und einer zum Auftanken
eines Flugzeuges dienenden Kraftstoffleitung verwenden.
509885/0446
Beim Nachfüllen der Kraftstofftanks von Plugzeugen ist es üblich, eine Kraftstoffleitung am einen Ende
mit dem Kraftstofftank des Flugzeuges und am anderen Ende mit einem Hydrantenventil zu verbinden. Wenn dabei die
Kupplung der Kraftstoffleitung mit dem Hydrantenventil verbunden wird, bewirkt das öffnen des Kupplungsventils, daß
gleichzeitig das Hydrantenventil geöffnet wird, so daß unter Druck stehender Kraftstoff aus einem unterirdischen
Vorratsbehälter durch die Kraftstoffleitung in den Kraftstofftank des Plugzeuges fließen kann. In bekannten Systemen
dieser Art, beispielsweise gemäß den US-PS 3 221 764, 3 286 725» 3 298 390 und 3 351 094, sind die Druckregelventile
mit dem Hydrantenventil zu einer Einheit zusammengefaßt
und müssen sie daher an jedem Hydrantenventil vorgesehen sein, was beträchtliche Kosten bedingt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer Ventilanordnung der vorstehend angegebenen Art,
in welcher die drucksteuernden Teile in dem Ventilgehäuse angeordnet sind, so daß sie nicht an jedem zu verwendenden
Hydrantenventil vorgesehen werden müssen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Gehäuse ein Schnellschlußventxl enthält,
das unter der Wirkung des Strömungsmittel-Bezugsdruckes derart betätigt wird, daß es die Beaufschlagung des Druckraums
mit dem auf der Zuströmseite des Ventilsitzes vorhandenen Druck unterbricht, und das bei einer Entlastung
von dem Strömungsmittel-Bezugsdruck - den Druckraum für die Beaufschlagung mit dem auf der Zuströmseite des Ventilsitzes
vorhandenen Druck aufsteuert, so daß sich das Hauptverschlußstück schnell zu dem Ventilsitz hinbewegt.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung; einer Ventilanordnung der genannten Art, in
der zur Begrenzung von Druckstößen ein Vorsteuerventil für ein Durchflußbegrenzungs-Servoventil vorgesehen ist. Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in dem
Gehe use ein Druckstoßbegrenzungsventil angeordnet ist, das unter der -/irkung des Strömungsmittel-Bezugsdruckes derart
betätigt wird, daß es die Beaufschlagung des Druckraums mit dem auf der Zuströmseite des Ventilsitzes vorhandenen
Druck unterbricht, und das bei einem Anstieg des auf der Abströmseite vorhandenen Druckes über einen vorherbestimmten,
auf den Strömungsmittel-Bezugsdruck bezogenen .Vert derart betätigt wird, daß es den Druckraum für
die Beaufschlagung mit dem zuströmseitig vorhandenen
Druck aufsteuert, so daß sich das Hauptverschlußstück zu dem Ventilsitz hinbewegt.
Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß ausgebildeten, druckgesteuerten Ventilanordnung,
die zum Anschluß an ein Hydrantenventil dient, anhand der beigefügten Zeichnungsfigur beschrieben, in
welcher die Ventilanordnung schematisch dargestellt ist.
Eine druckgesteuerte Ventilanordnung 1 zum Anschluß an ein Hydrantenventil besitzt ein abgewinkeltes
Gehäuse 2, an dessen eines Ende ein biegsamer Kraftstoffschlauch 3 angeschlossen werden kann. In bekannter Y/eise
sind die Kupplung 1, der Kraftstoffschlauch 3 und eine
Trommel, auf welche der Schlauch aufgewickelt ist und von
der er abgewickelt werden kann, auf einer Karre montiert, al<* ferner einen Schlauch trägt, der mit einem Mundstück
versehen ist, das lösbar mit dem Einfüllstutzen eines Kraftstofftanks eines Flugzeuges verbunden werden kann.
Das andere Ende des Kupplungsgehäuses 2 kann in bekannter
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Weise mit dem oberen Ende eines Hydrantenventils 4 verbunden
werden. Wenn "beispielsweise durch Drehen einer Welle 6 ein in dem Kupplungsgehäuse 2 angeordnetes Tellerventil
5 geöffnet wird, bewirkt dieses das öffnen eines Rückschlagventils, das am oberen Ende des Hydrantenventils
4 vorgesehen ist. Wenn sich das Tellerventil 5 in seiner Offenstellung befindet, hält eine Feder 8 ein Verschlußstück
7 eines Druckentlastungsventils in der Schließstellung.
Die Ventilanordnung besitzt einen Kraftstoffmeßkanal
9, der zu der Abströmseite eines Hauptverschlußstückes 10 führt, und an den ein Luftkanal 11 anschließt,
der an eine Bezugsluftdruckquelle angeschlossen ist, beispielsweise
eine Druckluftquelle, die z.B. durch ein Totmannventil gesteuert wird. Wenn das Kupplungsgehäuse 2 mit
dem Hydrantenventil 4 verbunden ist, wird mittels eines Handgriffes 14 das Verschlußstück 21 eines Durchflußbegrenzungs-Servoventils
12 in eine mit ausgezogenen Linien dargestellte Stellung gebracht, in der es eine Verbindung
zwischen einem Rückschlagventil 20 und einem Kanal 23 herstellt. Wenn der Druckraum 16 eines Schnellschlußventils
über den Luftkanal 11 mit dem Luft-Bezugsdruck beaufschlagt wird, schließt das Schnellschlußventil 15 und wird mit dem
Luftdruck in dem Luftkanal 11 über den Kanal 19» das Rückschlagventil
20, das Verschlußstück 21 des Durchflußbegrenzungs-Servoventils
und den Kanal 23 der Druckraum 18 eines Durehflußbegrenzungs**Vorsteuerventile 17 beaufschlagt,
so daß dieses schließt. Das Ventil 17 stellt auch ein Druokstoßbegrenzungsventil
dar. Wenn das Verschlußstück 21 den Kanal 23 öffnet, schließt es einen Entlüftungskanal 24.
Die Membran 26 eines Druck-Vorsteuerventils 25 ist auf der einen Seite mit dem Bezugsluftdruck in dem Kanal 11 und
auf der anderen Seite mit dem Kraftstoffdruck in dem ab-
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strömseitigen Kanal 9 beaufschlagt. Unter der Wirkung der
auf die Membran 26 wirkenden Druckdifferenz öffnet das Vorsteuerventil 25. Bei offenem Vorsteuerventil 25 ist.
ein Hauptdruckraum 27 mit der Abströmseite verbunden, und zwar durch ein Dosierventil 28, durch dessen Einstellung
die zum Öffnen der Ventilanordnung erforderliche Zeit bestimmt werden kann, ferner durch einen Kanal 29, das offene
Vorsteuerventil 25 und einen Kanal 30, der zu der Abströmseite des Hauptverschlußstückes 10 führt, dessen Eingflache
A über den Kanal 48 mit dem Kraftstoffdruck in dem Hydrantenventil 4 beaufschlagt ist. In dem angegebenen Zustand
der Ventilanordnung kann dieser Kraftstoffdruck den
jetzt herabgesetzten Druck in dem Druckraum 27 und die Iraft einer Feder 31 überwinden, so daß sich das Hauptverschlußstück
10 nach links bewegt und Kraftstoff durch die Kupplung 1 strömen kann. Es wurde schon erwähnt, daß die
Öffnungszeit des Hauptverschlußstückes 10 durch die Einstellung des Dosierventils 28 bestimmt wird.
Wenn der abströmseitige Kraftstoffdruck_auf
einen voreingestellten Sollwert ansteigt, bewegt sich das Druck-Vorsteuerventil 25 in eine Drosselstellung, so daß
das Hauptverschlußstück 10 in seiner Stellung gehalten wird und den voreingestellten Solldruck aufrechterhält.
Beispielsweise kann der Solldruck um 1,125 oder 1,758 at unter dem Bezugsluftdruck in dem Kanal 11 liegen. Zum Einstellen
dieses Solldruckes kann man beispielsweise an dem Druck-Vorsteuerventil 25 eine Einstellschraube 32 vorsehen,
mit welcher die Vorspannung einer Feder 34 verändert werden kann, die trachtet, das Vorsteuerventil 25 im
Schließsinne, d.h. nach rechts, zu bewegen.
Bei einem plötzlichen Anstieg des abströmseitig vorhandenen Kraftstoffdruckes steigt der Kraftstoffdruck
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in dem mit deal Kanal 9 verbundenen Kanal 35 auf einen solchen Wert, daß er den auf die andere Seite des zur Druckstoßunterdrückung
dienenden Vorsteuerventils 17 wirkenden Bezugsluftdruck überwindet und das Vorsteuerventil 17 öffnet.
Bei offenem Vorsteuerventil 17 wird der Druckraum 27 mit dem zuströmseitigen Druck beaufschlagt, so daß das
Hauptyerschlußstück 10 schnell schließt.
Wenn beispielsweise durch die Betätigung des vorstehend erwähnten Totmannventils der Bezugsluftkanal 11
von dem Bezugsluftdruck entlastet wird, bewirkt die Feder 36 des Schnellschlußventils 15 ein öffnen desselben. Wenn
sich in diesem Zeitpunkt das Hauptverschlußstück 10 in der Offenstellung befindet, hat es auch das Rückschlagventil
geöffnet, so daß der Hauptdruckraum 27 mit dem zuströmseitigen
Druck beaufschlagt wird und sich daher das Hauptverschlußstück
10 sohneil zu seiner Schließstellung hin (nach rechts) bewegt, bis es von dem Rückschlagventil 37 abgerückt
ist. Während der Indphase des Schließhubes des Hauptverschlußstückes
wird der sich vergrößernde Druckraum 27 mit dem zuströmseitigen Druck über eine Drosselfstelle 38
und ein Rückschlagventil 39 beaufschlagt. Dieses ist mit einer Schließzeiteinstellschraube 40 versehen, die zum Einstellen
der Feder 41 und damit der Geschwindigkeit des Hauptverschlußstückes in der Endphase seiner Schließbewegung
dient. Diese Geschwindigkeit kann beispielsweise in der Endphase langsamer sein als in dem der Endphase vorhergehenden
Teil der Schließbewegung des Hauptverschlußstückes.
Im normalen Betrieb sperrt das Verschlußstück 21 des Durchflußbegrenzungs-Servoventils 12 den Entlüftungskanal 24 und verbindet es den Luftkanal 23 mit dem Druckstoßbegrenzungs-Vorsteuerventil
17, das jetzt in der vor-
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stehend angegebenen Weise geschlossen gehalten wird. Wenn ein vorherbestimmter zu großer Durchfluß erreicht ist,
wird die Druckdifferenz zwischen den beiden Seiten der
Membran 42 des Ventils 12 so groß, daß das Verschlußstück 21 in die strichpunktiert angedeutete Stellung bewegt wird
und über die Kanäle 23 und 24 den Druckraum 18 von dem Bezugsluftdruck entlastet. Infolgedessen öffnet das Druckstoßbegrenzungsventil
17, so daß der Druekraum 27 mit dem zuströmseitigen Druck beaufschlagt wird und das Hauptverschlußstück
10 plötzlich schließt. Das Hauptverschlußstück 10 bleibt dann in seiner Schließstellung, bis das Verschlußstück
21 mittels des Handhebels 14 zurückgesetzt wird. An dem Durchflußbegrenzungs-Servoventil 12 ist ein
weiterer Hebel 43 vorgesehen, der von Hand in eine Stellung gedrückt werden kann, die einem großen Durchfluß entspricht
und in der .er verrastet ist. Vor dem Trennen der Kupplung 1 von dem Hydrantenventil 4 wird beim Schließen
des Tellerventils 5 durch den Handgriff der Kupplung diese Rastung aufgehoben. Die Funktion des -^urchflußbegrenzungs-Servoventils
12 wird beispielsweise mittels eines Venturi-Rohrs 45 gesteuert, das ein Signal zur Betätigung des
■L'urchflußbegrenzungs-Servoventils 12 abgibt. Dabei wird
die Membran 42 auf der einen Seite über einen Kanal 46 mit dem hohen Druck und auf der anderen Seite über einen
Kanal 47 mit dem Unterdruck an der engsten Stelle des Venturi-Rohrs beaufschlagt.
Der Kraftstofftank des Flugzeuges ist in bekannter Weise mit einem Füllbegrenzungsventil versehen, das
schließt, wenn der Kraftstoffstand in dem Kraftstofftank des Flugzeuges einen vorherbestimmten Pegel erreicht. Dies
führt in dem Kraftstoffschlauch 3, der dem Haupt-Verschlußstück
10 nachgeschaltet ist, zu einem Druckanstieg oder
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Druckstoß. Der erhöhte Druck auf der Abströmseite bewirkt über den Kanal 9» daß das ^ruckstoßbegrenzungs-Vorsteuerventil
17 öffnet, bo daß der Druckraum 27 mit dem zuströmseitigen
Druck beaufschlagt wird, der bewirkt, daß sich das Hauptverschlußstück 10 schnell nach rechts in
seine Schließstellung bewegt.
Beim Schließen des Tellerventils 5 der Kupplung wird deren Druckentlastungsventil 17 mechanisch geöffnet,
so daß ein Strömungskanal vorhanden ist, der zur Abströmseite des Hauptverachlußstückes 10 führt und den auf der
Zuströmeeite des Verschlußstückes 10 vorgesehenen Druckraum 48 von dem Druck entlastet, der beim Schließen des
Tellerventils 5 in dem Eruckraum 48 eingeschlossen wurde.
Infolgedessen kann sich das Tellerventil 5 weiter aufwärtsbewegen und kann sich eine Hülse 49 aufwärtsbewegen,
wenn sich das Tellerventil 5 an die Hülse 49 angelegt hat. Diese Hülse 49 ist durch einen Wellenfederring 50 oder
dergleichen belastet, der die Hülse 49 abwärtszubewegen trachtet.
Zum Unterschied von dem einleitend erläuterten Stand der Technik sind somit in der erfindungsgemäßen Kupplung,
die zum Anschluß an ein Hydrantenventil dient, zur Drucksteuerung erforderliche Teile vorgesehen, die daher
nicht an jedem Hydrantenventil vorgesehen zu werden brauchen, so daß beträchtliche Einsparungen erzielt werden.
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Claims (12)
- Patentansprüche:1/ Druckgesteuerte Ventilanordnung mit einem Ventilgehäuse, in dem ein vorgesteuertes Hauptverschlußstück: angeordnet ist» das zusammen mit dem Gehäuse einen Druckraum bildet, der über eine Drosselstelle mit dem Strömungsmitteldruck beaufschlagt ist, der in einem Kanal des Ventilgehäuses auf der Zuströmseite eines Ventilsitzes vorhanden ist, wobei das Hauptverschlußstück durch eine zu dem Ventilsitz hin- und von ihm wegführende Bewegung die Strömung des Strömungsmittels in dem Kanal steuert, wenn das Vorsteuerventil unter der Wirkung der Druckdifferenz zwischen einer Strömungsmittel-Bezugsdruckquelle und dem auf der Abströmseite des Ventilsitzes vorhandenen und auf das Vorsteuerventil wirkenden Druck derart betätigt wird, daß der Druckraum zu der Abströmseite des Ventilsitzes hin allmählich druckentlastet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) ein Schnellschlußventil (15) enthält, das unter der Wirkung des Strömungsmittel-Bezugsdruckes (Kanal 11) derart betätigt wird, daß es die Beaufschlagung des Druckraumes (27) mit dem auf der Zustrcmseite des Ventilsitzes (bei 48) vorhandenen Druck unterbricht, und das bei einer Entlastung von dem Strömungsmittel-Bezugsdruck (Kanal 11) -4ie den Druckraum (27) für die Beaufschlagung mit dem auf der Zuströmseite des Ventilsitzes vorhandenen ^ruck auf steuert, so daß sich das Hauptverschlußstück (10) schnell zu dem Ventilsitz hinbewegt.
- 2. Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hauptverschlußstück (10) in der £ndphase seiner schnellen Schließbewegung dadurch verzögert wird, daß sich das Hauptverschlußstück (1C) von einem Rückschlagventil (37) abhebt, das in dem Strömungsweg509885/0446- ίο -angeordnet ist, der durch das offene Schnellschlußventil (15) in den ßruckraum (27) führt.
- 3· Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsweg (29, 30) der von dem Druckraum (27) über das betätigte Vorsteuerventil (25) zu der Abströmseite des Ventilsitzes führt, eine Drosselstelle (28) enthält, deren Querschnitt zur Veränderung der Geschwindigkeit, mit der sich das Hauptverschlußstück (10) von dem Ventilsitz wegbewegt, veränderlich ist.
- 4. Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsweg, der von der Zuströmseite des Ventilsitzes in den Druckraum (27) führt, eine einstellbare Einrichtung zum Verändern der Geschwindigkeit enthält, mit der sich bei geschlossenem Schnellschlußventil (15) das Hauptverschlußstück (10) zu dem Ventilsitz hinbewegt.
- 5. Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse (2) ein ^ruckstoßbegrenzungsventil (17) angeordnet ist, das unter der Wirkung des Strömungsmittel-Bezugsdruckes derart betätigt wird, daß es die Beaufschlagung des Druckraums (27) mit dem auf der Zuströmseite des Ventilsitzes vorhandenen Druck unterbricht,und das bei einem Anstieg des auf der Abströmseite (Kanal 35) vorhandenen Druckes über einen vorherbestimmten, auf den Strömungsmittel-Bezugsdruck bezogenen Wert derart betätigt wird, daß es den Druckraum (27) für die Beaufschlagung mit dem zuströmseitig (bei 48) vorhandenen Druck aufsteuert, so daß sich das Kauptverschlußstück (10) zu dem Ventilsitz hinbewegt.509885/0446
- 6. Druckgesteuerte Ventilanordnung mit einem Ventilgehäuse, in dem ein vorgesteuertes Hauptverschlußstück angeordnet ist, das zusammen mit dem Gehäuse einen -^ruckraum bildet, der über eine Drosselstelle mit dem Strömungsmitteldruck beaufschlagt ist, der in einem Kanal des Ventilgehauses auf der Zuströmseite eines Ventilsitzes vorhanden ist, wobei das Hauptverschlußstück durch eine zu dem Ventilsitz hin- und von ihm wegführende Bewegung die Strömung des Strömungsmittels in dem Kanal steuert, wenn das Vorsteuerventil unter der Wirkung der Druckdifferenz zwischen einer Strömungsmittel-Bezugsdruckquelle und dem auf der Abströmseite des Ventilsitzes vorhandenen Druck derart betätigt wird, daß der Druckraum zu der Abströmseite des Ventilsitzes hin allmählich druckentlastet wird, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse (2) ein -^ruckstoßbegrenzungsventil (Ϊ7) angeordnet ist, das unter der Wirkung des Strömungsmittel-Bezugsdruckes derart betätigt wird, daß es die Beaufschlagung des Druckraums (27) mit dem auf der Zuströmseite des Ventilsitzes vorhandenen Druck unterbricht, und das bei einem Anstieg des auf der Abströmseite (Kanal 35) vorhandenen Druckes über einen vorherbestimmten, auf den Strömungsmittel-Bezugsdruck bezogenen Wert derart betätigt wird, daß es den DrUckraum (27) für die Beaufschlagung mit dem zuströmseitig (bei 48) vorhandenen Druck aufsteuert, so daß sich das Hauptverschlußstück (10) zu dem Ventilsitz hinbewegt.
- 7· Ventilanordnung xiach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das von dem Strömungsmittel-Bezugsdruck entlastete Druckstoßbegrenzungsventil (17) den Druckraum (27) für die Beaufschlagung mit dem auf der Zuströmseite (bei 48) vorhandenen Druck aufsteuert.
- 8. Ventilanordnung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse (2) ein Durchflußbegren-509885/0446- 12 -zungs-Servoventil (12) angeordnet ist, das auf einen zu großen Durchfluß durch den Kanal (48) derart anspricht, daß es über den Kanal (24) das Druckstoßbegrenzungsventil (17) von dem Strömungsmittel-Bezugsdruck entlastet, so daß sich das Hauptversehlußsttick (10) zum Schließen des Kanals (48) gegen den Ventilsitz bewegt.
- 9· Ventilanordnung nach Anspruch 8,dadurch gekennzeichnet, daß das Servoventil (12) von Hand (mittels 14) derart betätigbar ist, daß es das Druckstoßbegrenzungsventil (17) für die Beaufschlagung mit dem Strömungsmittel-Bezugsdruck wieder aufsteuert, so daß sich das Hauptverechlußstück (10) unter Steuerung durch das Vorsteuerventil (25) relativ zu dem Ventilsitz bewegt.
- 10. Ventilanordnung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß das Durchflußbegrenzungs-Servoventil (12) zum Entlasten des DruckstoßbegrenzungBventils (17) von dem Strömungamittelbezugsdruck den Kanal schließt, über den das Druckstoßbegrenzungsventil (über den Kanal 19) mit dem Strömungsmittel-Bezugsdruck beaufschlagt wird.
- 11. Ventilanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Servoventil (12) zuströmseitig mit einem Rückschlagventil (20) versehen ist, welches eine Rückströmung des Strömungsmittels verhindert, das zum Beaufschlagen des Druckstoßbegrenzungsventils (17) mit dem Strömungsmittel-Bezugsdruck dient.
- 12. Ventilanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) eine Kupplung darstellt, die mit einem Kraftstoffhydrantenventil (4) und mit einer Kraftstoffleitung verbunden werden kann, die zu einem Kraftstofftank eines Flugzeuges führt.509885/0413· Ventilanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (2) in dem auf der Zuströmseite des Ventilsitzes für das Hauptverschlußstück (10) vorgesehenen Kanal (48) ein handbetätigbares Absperrventil (5) aufweist, das bei mit dem Hydrantenventil (4) verbundener Ventilanordnung geeignet ist, ein Ventil in dem Hydrantenventil (4) derart zu öffnen, daß unter Druck stehender Kraftstoff unter Störung durch das Hauptverschlußstück (10) in die Kraftstoffleitung strömen kann.SU9885/0A46Leerseite
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