CZ31720U1 - Zapojení ovládacího systému pro řízení pohybu pístů nebo plováků, zejména komorového dávkovače pro dopravu čistého média - Google Patents

Description

Oblast techniky

Technické řešení se týká zapojení ovládacího systému pro řízení pohybu pístů nebo plováků, zejména komorového dávkovače pro vysokotlakou dopravu čistého média.

Dosavadní stav techniky

Pro vysokotlakou dopravu suspenzí, viskózních médií a čistých médií se v současné době používají komorové dávkovače sestávající z alespoň dvou horizontálně nebo vertikálně orientovaných válcových komor, které jsou opatřeny písty s těsněním nebo plováky oddělujícími dopravované médium od čisté kapaliny a dvojicí snímačů koncové polohy. Z jedné strany komor je připojen vstup a výstup čisté kapaliny sestávající z jednoho akumulátoru, samočinných nebo ovládaných uzavíracích armatur a malých ovládaných bypassových armatur. Z druhé strany komor je připojeno vstupní a výstupní potrubí suspenze nebo viskózního média. V tomto vstupním a výstupním potrubí suspenze nebo viskózního média jsou u každé komory instalovány ovládané armatury.

Nevýhodou popsaného zapojení ovládacího hydraulického systému komorového dávkovače je kolísání průtoku čisté kapaliny a suspenze, ke kterému dochází při přechodu vytlačování z jedné komory na vytlačování z druhé komory. Kolísání průtoku suspenze eliminuje instalace malých bypassových armatur na straně čisté kapaliny. Přes malé by-passové armatury se před zahájením vytlačování z komor provede natlakování komor na výtlačný tlak. Tlakování přes malé by-passové armatury ale nezabrání kolísání průtoku čisté kapaliny. Toto kolísání průtoku a tlaku je způsobeno stlačitelností suspenze a čisté kapaliny obsahující vzduch, kdy objem suspenze a čisté kapaliny je při různých tlacích různý. Toto kolísání průtoku je v řadě případů nežádoucí jednak z důvodu tlakových pulsací ve vstupním a výstupním potrubí, především u doprav na větší vzdálenosti, nebo je nežádoucí pro navazující technologická zařízení, vyžadující konstantní průtok média.

Podstata technického řešení

Nevýhodu kolísání průtoku čisté kapaliny do značné míry odstraňuje zapojení ovládacího systému pro řízení pohybu pístů nebo plováků, zejména komorového dávkovače sestávajícího z alespoň dvou horizontálně nebo vertikálně orientovaných válcových komor, které jsou opatřeny písty s těsněním nebo plováky oddělujícími suspenzi nebo viskózní médium od čisté kapaliny. Komory mohou být na svém vnitřním povrchu opatřeny vrstvou zvyšující jejich odolnost vůči korozi či abrazi. Z jedné strany komor je připojeno vstupní a výstup potrubí čisté kapaliny sestávající z minimálně jednoho akumulátoru, samočinných nebo ovládaných vstupních a výstupních armatur čisté kapaliny, malých ovládaných vstupních a výstupních bypassových armatur čisté kapaliny a minimálně jednoho bypass škrticího prvku. V místě připojení vstupního potrubí čisté kapaliny ke komorám jsou instalovány samočinné nebo ovládané uzavírací armatury. Ke komorám je také připojeno výstupní potrubí čisté kapaliny. V místě připojení tohoto výstupního potrubí čisté kapaliny ke komorám jsou instalovány samočinné nebo ovládané výstupní armatury. U vstupního a výstupního potrubí čisté kapaliny jsou instalována vstupní a výstupní bypassová potrubí s ovládanými vstupními a 'výstupními bypass uzavíracími armaturami. Z druhé strany komor je připojeno vstupní a výstupní potrubí suspenze nebo viskózního média. V tomto vstupním a výstupním potrubí suspenze nebo viskózního média jsou u každé komory instalovány řídicí a výstupní armatury suspenze.

Podstata řešení spočívá v tom, že v bypassovém potrubí na straně čisté kapaliny je instalován bypass akumulátor a bypass škrticí prvek. Bypass akumulátor je instalován mezi bypass škrticím prvkem a bypassovými armaturami. Bypass akumulátor slouží k akumulaci čisté kapaliny potřebné pro rychlé natlakování a odtlakování komor a bypass škrticí prvek zajistí nízký a téměř konstantní odběr čisté kapaliny z výstupního potrubí čisté kapaliny a odvod čisté kapaliny do vstupního potrubí čisté kapaliny, díky čemuž dochází k minimalizaci kolísání průtoku čisté kapaliny ve

- 1 CZ 31720 Ul vstupním a výstupním potrubí čisté kapaliny z komorového dávkovače. Bypass škrticím prvkem může být regulační armatura, clona, dýza, potrubí menšího průměru, apod.

Objasnění výkresů

Technické řešení je blíže objasněno pomocí čtyřech obrázků.

Na Obr. 1 je uvedeno základní blokové schéma zapojení komorového dávkovače s třemi komorami i, třemi řídicími armaturami 30 suspenze a s třemi výstupními armaturami 31 suspenze. Na Obr. 2 je uvedeno základní blokové schéma zapojení komorového dávkovače s třemi komorami 1 a třemi řídicími armaturami 30 suspenze. Na Obr. 3 je uvedeno základní blokové schéma zapojení komorového dávkovače s dvěma komorami i a jednou řídicí armaturou 30 suspenze. Na Obr. 4 je uvedeno základní blokové schéma zapojení komorového dávkovače 40 pro čerpání čisté kapaliny za pomoci tlakové suspenze.

Příklady uskutečnění technického řešení

Zapojení ovládacího systému komorového dávkovače je tvořeno dvěma nebo třemi komorami 1, ve kterých jsou umístěny písty 3 opatřené těsněním 2. Písty 3 oddělují suspenzi nebo viskózní médium od čisté kapaliny a těsnění 2 zabraňuje průniku suspenze nebo viskózního média do čisté kapaliny a naopak. Komory jsou opatřeny snímači 4 průtoku a případně i snímači 5 koncových poloh pístu. Každá komora 1 je na straně suspenze napojena přes ovládanou řídicí armaturu 30 suspenze a ovládanou výstupní armaturu 31 suspenze na vstupní potrubí 8 suspenze a výstupní potrubí 9 suspenze. Každá komora I je na straně čisté kapaliny napojena přes ovládanou nebo zpětnou vstupní armaturu 10 čisté kapaliny na vstupní potrubí 6 čisté kapaliny. Každá komora 1 je na straně čisté kapaliny napojena přes ovládanou nebo zpětnou výstupní armaturu 11 čisté kapaliny na výstupní potrubí 7 čisté kapaliny. Čistá kapalina je přiváděna vstupním potrubím 6 čisté kapaliny přes ovládané uzavírací nebo zpětné vstupní armatury 10 čisté kapaliny do komor 1. Čistá kapalina z komor I je odváděna přes ovládané uzavírací nebo zpětné výstupní armatury 11 čisté kapaliny výstupním potrubím 7 čisté kapaliny. Na straně čisté kapaliny je ke vstupům do jednotlivých komor připojeno vstupní bypassové potrubí 22 čisté kapaliny, sloužící k odtlakování komor 1, a výstupní bypassové potrubí 23 čisté kapaliny, sloužící k natlakování komor i. V tomto vstupní bypassovém potrubí 22 čisté kapaliny je instalována ovládaná vstupní bypass armatura 20 čisté kapaliny, vstupní bypass akumulátor 24 a vstupní bypass škrticí prvek 25. Ve výstupním bypass potrubí 23 čisté kapaliny je instalována ovládaná armatura 21 čisté kapaliny, výstupní bypass akumulátor 26 a výstupní škrticí prvek 27. Vstupním škrticím prvkem 25 a výstupním škrticím prvkem 27 může být regulační armatura, clona, dýza, potrubí menšího průměru, apod. Vstupní škrticí prvek 25 a výstupní škrticí prvek 27 může mít proměnný odpor, který se může za provozu komorového dávkovače 40 měnit tak, aby bylo kolísání průtoku ve vstupním potrubí 6 čisté kapaliny a výstupním potrubí 7 čisté kapaliny minimální.

Komorový dávkovač 40 v tomto zapojení může být použit k čerpání čisté kapaliny za pomoci tlakové suspenze. Tlaková suspenze je zde dopravována z přípravy 41 suspenze do separace 42, která je umístěna v menší nadmořské výšce. Převýšení H mezi přípravou 41 suspenze a separací 42 způsobí přetlak suspenze, který jev komorovém dávkovači 40 předán čisté kapalině. Je-li přetlak suspenze nedostatečný pro vyčerpání čisté kapaliny od separace 42 do přípravy 41 suspenze, může být na vstupu nebo výstupu čisté kapaliny z komorového dávkovače 40 instalováno vstupní zvyšovací čerpadlo 43 nebo výstupní zvyšovací čerpadlo 44. Je-li tlak čisté kapaliny na vstupu do komorového dávkovače 40 vyšší jak tlak potřebný k vytlačení suspenze z komorového dávkovače 40, může být na vstupu čisté kapaliny do komorového dávkovače 40 instalován vstupní škrticí prvek 45. Je-li přetlak suspenze na vstupu do komorového dávkovače 40 vyšší než je potřeba pro vyčerpání čisté kapaliny od separace 42 do přípravy 41 suspenze, může být v potrubí mezi výstupem čisté kapaliny z komorového dávkovače 40 a přípravou 41 suspenze instalován výstupní škrticí prvek 46. Vstupním škrticím prvkem 45 a výstupním škrticím prvkem 46 může být regulační armatura, clona, dýza, potrubí menšího průměru, vodní turbína, hydromotor, apod. Mezi přípravou 41 suspenze a separací 42 může být instalován jeden nebo více komorových dávkovačů 40.

-2CZ 31720 U1

Při cyklu komorového dávkovače se u každé komory i střídá plnění suspenzí a vytlačování suspenze. Před zahájením plnění komory X suspenzí probíhá tlakování této komory X. Před zahájením vytlačování suspenze z komory X probíhá odtlakování této komory X. U jednotlivých komor X jsou jednotlivé fáze cyklu posunuty tak, že u první komory X probíhá plnění suspenzí a u druhé komory X probíhá vytlačování suspenze. U případné třetí komory X probíhá tlakování či odtlakování.

Řízení jednotlivých fází cyklu se děje pomocí snímačů 4 průtoku a případně i snímačů 5 koncových poloh pístu. V okamžiku, kdy je píst 3 v první komoře X v krajní poloze naplněno suspenzí, snímač 4 průtoku nebo koncový spínač 5 poloh pístu toto zaregistruje a řídicí systém zahájí odtlakování této komory X a zahájí plnění druhé komory X suspenzí. V okamžiku, kdy je píst 3 v první komoře X v krajní poloze vyprázdněno suspenzí, snímač 4 průtoku toto zaregistruje a řídicí systém zahájí tlakování této komory X a vytlačování suspenze z druhé komory X.

Plnění komory X suspenzí je zahájeno po otevření dvoucestné nebo přestavení vícecestné řídicí armatury 30 suspenze na vstupu suspenze do této komory X a po otevření výstupní armatury XX čisté kapaliny. Čistá kapalina je při plnění komory X suspenzí vytlačována z komory X přes výstupní armaturu XX čisté kapaliny do výstupního potrubí 7 čisté kapaliny. Vytlačování suspenze z komory X je zahájeno po otevření výstupní armatury 3X suspenze nebo přestavení vícecestné řídicí armatury 30 suspenze na odvodu suspenze z této komory X a po otevření vstupní armatury 10 čisté kapaliny. Čistá kapalina je při vytlačování suspenze z komory X přiváděna do komory X z vstupního potrubí 6 čisté kapaliny.

Po ukončení plnění komory X suspenzí je zahájeno odtlakování této komory X. Toto odtlakování se provede po otevření ovládané vstupní bypass armatury 20 čisté kapaliny, kdy se z příslušné komory X odvede vstupním bypass potrubím 22 čisté kapaliny tlaková čistá kapalina z větší části do vstupního bypass akumulátoru 24 a částečně přes vstupní bypass škrticí prvek 25 do vstupního potrubí 6 čisté kapaliny. Po ukončení odtlakování komory 1, které je ukončeno po uzavření vstupní bypass armatury 20 čisté kapaliny, se postupně vstupní bypass akumulátor 24 vyprázdní přes vstupní bypass škrticí prvek 25 do vstupního potrubí 6 čisté kapaliny. Zbytkový přetlak v komoře X je odveden přes vícecestnou řídicí armaturu 30 suspenze nebo dvoucestnou výstupní armaturu 31 suspenze do výstupního potrubí 9 suspenze po zahájení vytlačování této komory X.

Po ukončení vytlačování suspenze z komory X je zahájeno tlakování této komory X. Toto tlakování se provede po otevření ovládané výstupní bypass armatury 21 čisté kapaliny, kdy se do příslušné komory X přivede výstupním bypass potrubím 23 čisté kapaliny tlaková čistá kapalina z větší části z výstupního bypass akumulátoru 26 a částečně přes výstupní bypass škrticí prvek 27 z výstupního potrubí 7 čisté kapaliny. Po ukončení tlakování komory X, které je ukončeno po uzavření výstupní bypass armatury 21 čisté kapaliny, se postupně výstupní bypass akumulátor 26 naplní přes výstupní bypass škrticí prvek 27 z výstupního potrubí 7 čisté kapaliny. Zbývající tlak je do komory X přiveden přes řídicí armaturu 30 suspenze z vstupního potrubí 8 suspenze po zahájení plnění této komory X.

Průmyslová využitelnost

Zapojení ovládacího systému pro řízení pohybu pístů nebo plováků podle technického řešení lze využít v různých průmyslových odvětvích, zejména pro komorové dávkovače pro čerpání čisté kapaliny použité tam, kde jek dispozici suspenze nebo viskózní médium s přebytečnou tlakovou energií, která by se jinak bez užitku mařila.

Claims (1)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Zapojení ovládacího systému pro řízení pohybu pístů nebo plováků, zejména komorového dávkovače (40) pro vysokotlakou dopravu suspenzí, viskózních médií a jiných médií, sestávajícího alespoň z nejméně dvou komor (1) opatřených písty (3) nebo plováky, dvoucestnými, nebo vícecestnými řídicími armaturami (30) suspenze ve vstupním potrubí (8) suspenze a výstupními

   -3CZ 31720 U1 armaturami (31) suspenze ve výstupním potrubí (9) suspenze, které jsou připojeny k jedné straně komor (1) a samočinnými zpětnými armaturami nebo ovládanými vstupními armaturami (10) čisté kapaliny ve vstupním potrubí (6) čisté kapaliny a samočinnými zpětnými armaturami nebo ovládanými výstupními armaturami (11) čisté kapaliny ve výstupním potrubí (7) čisté kapaliny,

   5 která jsou připojena k druhé straně komor (1), vyznačující se tím, že mezi vstupním potrubím (6) čisté kapaliny a komorami (1) je instalováno vstupní bypass potrubí (22) čisté kapaliny se vstupním bypass škrticím prvkem (25), vstupním bypass akumulátorem (24) a ovládanou vstupní bypass armaturou (20) čisté kapaliny a mezi výstupním potrubím (7) čisté kapaliny a komorami (1) je instalováno výstupní bypass potrubí (23) čisté kapaliny s výstupním ío bypass škrticím prvkem (27), výstupním bypass akumulátorem (26) a ovládanou výstupní bypass armaturou (21) čisté kapaliny.