Steuersystem, das auf die Strömungsgeschwindigkeit einer Flüssigkeit
anspricht. Die Erfindung betrifft ein Steuersystem, das auf die Strömungsgeschwindigkeit
einer Flüssigkeit anspricht, und insbesondere ein Steuersystem zum Steuernder Pumpen
von FTugzeugnachfüllanlagen auf Flugplätzen. Flugplatznaehfüllanlagen bestehen gewöhnlich
aus einem Vorratsbehälter, der durch Rohrleitungen mit einer großen Zahl von Brennstoffzapfstellen
verbunden ist. Das System muß eine hohe maximale Zapfgeschwindigkeit ermöglichen,
beispielsweise 504 Liter pro Sekunde. Um dies zu erreichen, weist das System eine
Anzahl von Pumpen auf, z:B. zehn zueinander parallel geschaltete Pumpen. Die Strömungsgeschwindigkeit
ist jedoch starken Schwankungen unterworfen und kann
von Zeit zu
Zeit auf Null-absinken. Es ist daher erforderlich, die Pumpen ein- und auszuschalten,,
um sich diesen Schwankungen anzupassen, und es ist wünschenswert, daß diese Umschaltung
automatisch erfolgt. -Die Erfindung bezieht sich auf ein Steuersystem, welches sich
der Strömungsgeschwindigkeit des Brennstoffs im System anpassen und die Anzahl der
Pumpen einschalten kann, welche für diese Strömungsgeschwindigkeit erforderlich-sind.
Ein Steuersystem, welches auf Veränderungen der Strömungsgeschwindigkeit einer Flüssigkeit
in einer Rohrleitung anspricht, ist gemäß der Erfindung gekennzeichnet durch eine
Druckunterschied-Überwachungseinrichtung, welche auf den Druckunterschied zwischen
den beiden Seiten eines veränderlichen Ventils anspricht und welche mit dem Ventil
wirksam verbunden ist, -um das Öffnen und Schließen desselben zu steuern, so daß
_ parallel zum Ventil ein konstanter Druckunterschied-aufrechterhalten: wird, sowie
durch eine Ausgangsvorrichtung, welche ein Signal erzeugt, das den Grad der Öffnung
des Ventils - -a
anzeigt. Inder nachstehenden Beschreibung soll
die Bezeichnung "konstanter Druckunterschied" die Bedeutung haben: "innerhalb
eines entsprechenden Arbeitsbereichs von Druckunterschieden'°: Das Ventil enthält
vorzugsweise einen beweglichen Verschluß, der eine veränderliche Ausnehmung fair
den Durchgang der Flüssigkeit bildet. Bei den meisten Anlagen ist es Wünschenswert,
daß sich das Ventil in einem solchen Ausmaß schließen kann, daß die Ausnehmung vollständig
blockiert ist- Zwei Arten von Ventilen sind besonders geeignet, nämlich; a) Kugelventile.
Bei diesen besteht der Verschluß aus einem Segment. der Oberfläche einer Kugel und
ist um die Achse der Kugel drehbar angeordnet.. Der Versehluß West
vorzugsweise
eine-V-förmige Öffnung auf, welche-so angeordnet ist, daß die Drehung des Verschlusses
in. der gleichen Richtung immer kleinere Veränderungen der Fläche der Ausnehmung
erzeugt, wenn sich das Ventil schließt, wodurch eine genauere Regelung bei langsamen
Strömungsgeschwindigkeiten erzielbar ist. -b) Schieberventile. Bei diesen besteht
der Versehluß aus einer ebenenverschiebbaren Platte. Die verschiebbare Platte kann
vorzugsweise mit einem Versehlußschlitz in Eingriff gebracht werden, um eine vollkommen
geschlossene Stellung zu erhalten, und die Platte ist mit .einer Öffnung von geringer
Kapazität versehen; welche beim Durchgang kleiner lälfiissigkettsmengen den erforderlichen
Druckunterschied erzeugen kann, wenn die Platte vom Schlitz zurückgezogen wird,
wodurch eine genauere Regelung bei langsamen Strömungs. geschwindigkeiten erzielbar
ist, -Die Druckunterschied-Überwachungseinrichtung steuert zweckmäßig eine pneumatische
Betätigungseinrichtung,- welche das -Ventil einstellt, .oder die Überwachungseinrichtung
regelt die Stromzuführung .zu einem Elektromotor, der das Ventil Y einstellt-. Bei.
dieser Anordnung besteht die Ausgangsvorrichtung zweckmäßig aus mehreren elektrischen
Schaltern, welche - nacheinander geöffnet und-geschlossen werden,. wenn sieh der
Motor dreht,_ Die Erfindung betrifft ferner ein Brennstoffzuführungssystem, das
für eine Flugzeugnachfüllanlage auf einem Flugplatz verwend. bar ist, mit einer_Vielzähl
von Pumpen,.die zueinander parallel geschaltet sind, so daß sie Brennstoff einer
Vielzahl von Auslässen über ein vorstehend beschriebenes Steuersystem zuführen können.
Das kennzeichnende Merkmal besteht- darin, daß die Ausgangsvorrichtung des Steuersystems
mit den Pumpen
derart verbunden ist, daß die Anzahl der in Betrieb
befindlichen Pumpen der Strömungsgeschwindigkeit des Brennstoffs entspricht. - -
-Nachstehend wird eine beispielsweise Ausfährungsform der Erfindung unter Bezugnahme
auf die Zeichnungen beschrieben, in welchen ,zeigt: Fig. 1 schematisch eine Beennstoffzuführungsanlage
auf -einem Flugplatz und -Fig. 2 schematisch ein Steuersystem gemäß der Erfindung.-Die-=Fig.
3-5-sind genauere Darstellungen von-abgeänderten-Bestandteilen des in Fig. 2 gezeigten
Systems: Die in Fig. 1 gezeigte Flugplatzanlage führt Brennstoff -aus einem Vorratsbehälter
10 einer Anzahl von Zapfstellen zu, die in der Zeichnung nicht dargestellt sind.
Der Brennstoff wird durch Zentrifugal-Speisepumpen llb-lle gepumpt, welche zueinander
parallel geschaltet sind (in der Zeichnung sind nur vier Pumpen dargestellt, aber=
es"könneh beispielsweise zehn: Pumpen gesteuert werden). Die Gesamtströmung wird
nach dem Pumpen zusammengefaßt und geht durch das Steuersystem 16 -1:-112-id.°e
hindurch. Außer den Speisepumpen llb_lle enthält das System noch eine Verdränger-Anlaßpumpe
11a,.sdie zu den Speisepumpen parallel geschaltet ist. Die AnlaBpumpe 11a- -dient
dazu, den Arbeitsdruck im System aufrechtzuerhalten, wenn kein Brennstoff zugeführt
wird und dieselbe kann auch verwendet werden, um sehr kleine Mengen zuzuführen.
Bei der maximalen Strömungsgeschwindigkeit sind alle Pumpen erforderlich.
Wenn die Strömungsgeschwindigkeit abnimmt, das Steuersystem 16 die Anzahl
der in Betrieb befindliehen Pumpen verringern, wenn diese eine den Bedarf
übersteigende Menge- liefern. Wenn die Strömungsgeschwindigkeit -zunimmt, muß das
Steuersystem 16 die -Pumpen;: ,:n der erforderlichen Weise wieder in Gang
setzen. Bei niedrigen Ströipungsgeschwindigkeiten
muB das-Steuersystem
16 auch die Anlaßpumpe 11a steuern. Das Steuersystem 16 enthält eine Ausgangsvorrichtung,
die aus den Schaltern 17a-17e besteht, welche die Pumpen lla-lle mittels eines entsprechenden
Relaissystems steuern. Gewünschtenfalls kann stromabwärts von den Pumpen ein Druckschalter
18 angeordnet und derart angeschlossen-werden., daß derselbe die Änlaßpumpe lla
in Gang setzt, wenn während-einer Betriebspause der Druck auf der stromabwärts liegenden
Seite des Steuersystems 16 unter ein gewünschtes Minimum absinkt. Fig. 2 zeigt ein
Steuersystem gemäß der Erfindung (dag in Fig. 1 mit 16 bezeichnet ist). Das Steuersystem
enthält eine Druckdifferenz-Überwachungseinrichtung 20, welche durch die statische
Druckleitung 21 mit der stromaufwärts liegenden Seite des Systems und durch diestatsehe
Druckleitung 22 mit der stromabwärts liegenden. Seite des Systems verbunden ist.
Zwischen den beiden Leitungen ist eine Ventilplatte 23 angeordnet. In der in der
Zeichnung gezeigten-vollständig geschlossenen Stellung steht die Ventilplatte 23
mit einem Verschlußschlitz 24 in Eingriff, wodurch die Strömung in der Rohrleitung
unterbrocken wird. -Die Druckdifferenz-Überwachungseinrichtung 25 weist eine Kammer
23 auf, welche durch eine Membran 24 unterteilt ist.
Die eine Hälfte der Kammer 23@enthält Brennstoff, Gier durch die Druckleitung
21 unter dem Druck auf der Hochdruckseite des Steuersystems: zugeführt wird. Die
andere Hälfte der Kammer 23 enthält Brennstoff, der durch die Druckleitung 22 unter
dem Druck auf der Niederdruckseite des Steuersystems zugefUhrt wird, Die Membran
24 bewegt sich daher unter der Wirkung der parallel zum Steuersystem herrschenden
Druckdifferenz und diese Bewegung wird auf den mittleren Kontakt 30 übertragen;
Wenn die Druckdifferent genügend ansteigt, werden die Kontakte 30 und 31
geschlossen,
wodurch der Motor 27 angelassen wird, der die Ventilplatte 23 von der Rohrleitung
zurückzieht. Die Zurückziehurig dauert an.. bis die Druckdifferenz absinkt und die
Berührung zwischen den Kontakten 30 und 31 unterbrochen wird. Ebenso bewirkt ein
Abnehmen der Druckdifferenz, daB die Kontakte 30 und 32 geschlossen werden, wodurch
der elektrische Strom umgekehrt wird, um die Ventilplatte 23 mit der Rohrleitung
in Eingriff zu bringen, bis die-Zunahme der Druckdiffereflz die Kontakte
öffnet. Mit anderen Worten, die Lage der Ventilplatte 23 wird eingestellt, um parallel
zum Steuerventil eine -konstante Druckdifferenz aufrechtzuerhalten: Die mechanische
Verbindung des Motors 27 besteht aus einem Schneckenantrieb 28, der-mit-der Mutter
26 in Eingriff steht, welche auf die Ventilspindel 25 aufgeschraubt ist, Die Drehung
des Motors in der einen Richtung hebt daher die Ventilspindel 25 an, um die
Ventilplatte 23 zu ,öffnen und-die Schalter 17a-17e nacheinander zu schließen. Die
Drehung des Motors in der entgegengesetzten Richtung schließt die Ventilplatte 23
und öffnet die Schalter in-umgekehrter Reihenfolge: -Wenn daher die Ventile an den
Zapfstellen geöffnet werden, nimmt die Strömung des Brennstoffs durch das Steuersystem
zu und diese Zunahme der Strömungsgeschwindigkeit bewirkt,. dali durch die Druckdifferenz-Überwachungseinrichtung
20 eine größere Druckdifferenz abgetastet wird. Dadurch wird die Ventilplatte 23
zurückgezogen, um eine konstante Druckdifferenz aufrechtzuerhalten. Durch diese
Bewegung werden die Schalter 17a-17enacheinander geschlossen, und zwar entsprechend
der Größe der Bewegung.-Jeder Schalter steuert eine Pumpe, so daß das Steuersystem
die entsprechende Anzahl von Pumpen in Betrieb hält, welche für die zuzuführende
Menge erforderlich sind. Wenn alle Ventile 3.n den Zapfstellen@geschlossen--sirid,
erfolgt keine Strömung durch das Steuersystem und demnach tritt an
der
Ventilplatte 23 keine Druckdifferenz auf. Dadurch wird die Ventilplatte geschlossen
und die -Schließbewegung wird fortgesetzt, bis die Ventilplatte mit dem Verschlußschlitz
24 in Eingriff kommt, wie die-Zeichnung zeigt. Alle Schalter 17a-17e sind dann geöffnet,.
so-daß keine-der Pumpen in Tätigkeit ist. Um ein-Übersteüern -der-Ventilplatte 23
zu verhindern, kann der Motor 27 mit einem Grenzschalter versehen sein, der--in
der Zeichnung nicht dargestellt ist.
Wenn das System während eines genügend langen Zeitraumes stillgelegt-
-bleibt, kann der Druck stromabwärts von der -Ventilplatte 23 in solchem Maße absihken,
daß der Druckschalter 18 die Anlaßpumpe-lla in Gang setzt. Dadurch wird eine Druckdifferenz
parallel zur Ventilplatte 23 erzeugt, so daß sich dieselbe zu öffnen beginnt. -In
Fig. 3 ist eine abgeänderte Ausführungsform der Ventilplatte 23 dargestellt, welche
eine genaue Regelung der eine geringe Kapazität aufweisenden Pumpe lla ermöglicht.
Gemäß dieser Abänderung ist die Ventilplatte 23 mit einer Öffnung 33 von geringer
Kapazität versehen, durch welche Flüssigkeit hindurchgehen kann, wenn sich die Kante
34 der Ventilplatte 23 noch im Verschlußschlitz 24 befindet. Das bedeutet,
daß` eine ,verhältnismäßig geringe Strömung die vorher eingestellte " Druckdifferenz
erzeugt, so daß die Ventilplatte 23 eine stabile Stellung einnimmt, wobei die Ventilplatte
23 von dem Verschlußschlitz 24 teilweise zurückgezogen ist. Der Schalter 17a ist-so
angeordnet, daß derselbe geschlossen ist, wenn das obere Ende der Öffnung 33 von
dem Verschlußschlitz 24 zurückgezogen ist. Wenn die Strömung'für die Kapazität der
Anlaßpumpe lla zu groß wird, steigt die Druckdifferenz an der Öffnung 33 Über das
vöther eingestellte giveau an, so daß die Ventilplatte 23 zurückgezogen wird, um
den Schalter 17b zu schließen.
Das in den Fig. 2 und 3 gezeigte
Plattenventil kann durch das in Fig. 4 ersetzt werden. Dieses Ventil enthält einen
VerschluB 40, der aus einem Segment der Oberfläche einer Kugel besteht und der durch
die ebenen Seitenteile 43 abgestützt wird, so daß sich derselbe um die Achse 44
drehen kann. Der Verschluß 40 steht mit dem Sitzring 4 in Eingriff, so daß die Drehung
um die Achse die für den Durchgang der Flüssigeeit verfügbare Ausnehmung verändert.
Der Verechluß k0 ist mit einer V-förmigen Öffnung versehen und die Wirkung derselbenist
in Fig. 5 gezeigt,- in welcher aufeinanderfolgende Stellungen 40a, 40b und 40c der
Kante des Verschlusses dargestellt sind.-Daraus ist ersichtlich, daß die Breite
der Ausnehmung für kleine öffnungeri geringer wird, so daß die Drehung des Verschl)fusses
in der gleichen Richtung immer kleinere absolute Veränderungen der Fläche der Ausnehmung
erzeugt, wenn sich das Ventil'schließt. Diese Anordnung hat eine ähnliche Wirkung
wie die Öffnung 33 von geringer Kapazität gemäß Fig. 3. Wenn das in den Fig. 4 -und
5-gezeigte Kugelventil in eine _ Vorrichtung gemäß der Erfindung eingesetzt wird,
werden die Druckleitungen 21 und 22 mit den beiden Seiten des Ventils verbunden.
Eine pneumatische Betätigungseinrichtung kann vorgesehen werden, um die Achse 44
zu drehen, welche die Schalter 17a-176 betätigt.