DE10036248A1 - Absperr-/Rückschlagventilsystem - Google Patents
Absperr-/RückschlagventilsystemInfo
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Abstract
Es sind ein Absperrventilsystem (10) und ein Verfahren zum Steuern des Öffnens und Schließens eines Absperrventils (11), das in Abhängigkeit von der Position eines Kolbens (54, 72) innerhalb der Druckerhöhungspumpe (44, 62) Nutzfluid einer Druckerhöhungspumpe (44, 62) zuführt, vorgesehen. Das Abtasten der Position ermöglicht ein Vorhersehen verschiedener Ereignisse entlang des vom Kolben (54, 72) zurückgelegten Wegs, wie dem Beginn und dem Ende der Ausfahr-, Zurückzieh- und Vorverdichtungszyklen. Das System (10) und das Verfahren dienen dem selektiven Öffnen und Schließen der entsprechenden Absperrventile (11a, 11b) in Abhängigkeit von der abgetasteten Position zwecks sorgfältiger Steuerung der Zuführung von Fluid zu jeder Druckerhöhungspumpe (44, 62). Eine aktive Steuerung der Absperrventile (11a, 11b) in Abhängigkeit von der Kolbenposition ermöglicht eine präzisere zeitliche Einstellung der Fluidzuführung in Bezug auf die Kolbenzyklen. Das Vorhersehen des Beginns der Kolbenausfahr- und -zurückziehzyklen kann die Ventilansprechzeit verbessern, wodurch ein gleichmäßigerer Fluiddruck für eine kontinuierliche stabile Hochdruckfluidströmung mit minimaler Druckschwankung erreicht wird.
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Ventile und insbesondere auf
Absperr- bzw. Rückschlagventilsysteme zum Einsatz in Druckerhöhungs
pumpen.
Der Einsatz von hydraulische Druckerhöhungspumpen sind weitverbreitet
bei Anwendungsfällen, in denen ein Hochdruckfluidstrahl erforderlich ist.
Eine Druckerhöhungspumpe weist einen Pumpenzylinder, einen hydrauli
schen Arbeitskolben, einen Nutzfluiddruckerhöhungskolben, einen Einlass
für das hydraulische Arbeitsfluid, einen Einlass für das mit Druck zu beauf
schlagende Nutzfluid und einen Auslass für das druckbeaufschlagte Fluid
auf. Im Betrieb wird der vergleichsweise große Arbeitskolben mit dem
hydraulischen Fluid mit niedrigerem Druck beaufschlagt. Der Arbeitskolben
treibt wiederum den kleineren Druckerhöhungskolben an. Das Verhältnis
zwischen den Hydraulik- und Nutzfluidkolbenflächen ist das Drucker
höhungsverhältnis. Der Hydraulikdruck wird zum Erzeugen einer Drucker
höhung mit dem Druckerhöhungsverhältnis multipliziert.
Das einer Druckerhöhung zu unterziehende Fluid wird der Druckerhöhungs
einrichtung typischerweise von einer Niederdruckfluidspeisepumpe über ein
Einlassabsperrventil zugeführt. Die Fluidspeisepumpe ist im wesentlichen in
der Lage, einen Druck zu erzeugen, der ausreicht, die Spannung einer innen
im Absperrventil angeordneten Ventilkegelfeder zu überwinden, wodurch
das Absperrventil geöffnet wird, wenn sich die Druckerhöhungseinrichtung
im Zurückziehzyklus befindet, und eine Zuführung von Nutzfluid zum Druck
erhöhungszylinder ermöglicht wird. Wenn der Kolben zum Ausstoßen des
druckbeaufschlagten Fluids mit seinem Ausfahrzyklus beginnt, überwindet
der höhere Druck des druckerhöhten Nutzfluids den niedrigeren Speise
druck, wodurch das Einlassabsperrventil geschlossen wird, so dass ein
Rückströmen des druckerhöhten Fluids auf die Niederdruckspeiseseite der
Pumpe verhindert wird. Viele Druckerhöhungssysteme weisen zwei oder
mehr einfachwirkende Eintakt-Druckerhöhungspumpen oder zwei Doppel
druckerhöhungspumpen auf, die alternierend ausgefahren und zurückgezo
gen werden und somit einen im wesentlichen kontinuierlichen Fluidstrahl
liefern. Wenn ein Nutzfluiddruckerhöhungskolben zurückgezogen wird, wird
der andere ausgefahren. Die relative zeitliche Einstellung der Ausfahr- und
Zurückziehzyklen wird sorgfältig gesteuert, so dass ein im wesentlichen
konstanter Fluiddruck gewährleistet ist. Druckerhöhungssysteme mit meh
reren einfach- oder doppeltwirkenden Druckerhöhungspumpen unterliegen
jedoch geringfügigen Druckschwankungen.
Bei industriellen Anwendungen, bei denen eine präzise Fluidzuführung erfor
derlich ist, können Druckschwankungen in höchstem Maße unerwünscht
sein. Bei der Verarbeitung von Dispersionen, Emulsionen, Liposomen u. ä.
hängt der Gesamtumfang an aufgewendeter Arbeit oder Energie sowohl von
der mechanischen Leistung oder Scherung und der Zeit, in der sich das
Nutzfluid in der Scherzone befindet, ab. Ferner muss zur effektiven Ver
arbeitung von Dispersionen der Energiepegel zum Dispergieren einer
agglomerierten Struktur ausreichend hoch und gleichmäßig sein. Ein Gra
dient von auf eine Dispersion aufgebrachten Energiepegeln; der in Folge von
Verarbeitungsvorgängen eine Pulsation aufweist, führt dazu, dass ein Teil
des Nutzfluids unzureichend verarbeitet wird. Fortgesetzte Verarbeitung des
Nutzfluids unter Pulsationsbedingungen kann nicht zum Ausgleich des Ener
giepegelgradienten, der unter dem erforderlichen Energiepegel liegt, führen.
Andere Anwendungen, bei denen Pulsation auftritt, umfassen das Verarbei
ten und das Pumpen von Beschichtungslösungen zu einem Beschichtungs
prozess, wie einer Einrichtung für zweifache Beschichtung.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Hochdruckabsperrventilsys
tem zum Einsatz in einer Druckerhöhungspumpe. Das Absperrventilsystem
kommt insbesondere in einem Druckerhöhungspumpensystem, das zum
pulsationsfreien oder "glatten" Arbeiten ausgelegt ist, zum Einsatz. Das Ab
sperrventilsystem weist eine Steuereinrichtung auf, die das Absperrventil in
Abhängigkeit von der Position eines Kolbens im Druckerhöhungspumpenrohr
steuert. Die vorliegende Erfindung bezieht sich ferner auf ein Drucker
höhungspumpensystem mit einem solchen Absperrventilsystem sowie auf
ein Verfahren zum Steuern eines Absperrventils und eines Druckerhöhungs
pumpensystems in Abhängigkeit von der Position eines Kolbens im Drucker
höhungspumpenrohr.
Bei einem erfindungsgemäßen System und Verfahren wird vorzugsweise
eine kontinuierliche Position eines oder mehrerer Druckerhöhungskolben
während des Betriebs abgetastet. Der Ausdruck "kontinuierliche Position",
wie hier verwendet, bezeichnet die Position eines hydraulischen Arbeitskol
bens oder Nutzfluiddruckerhöhungskolbens an einer von mehreren Stellen
entlang des vom Kolben zurückgelegten Wegs im Gegensatz zum bloßen
Abtasten eines einzelnen End- oder Näherungspunkts, z. B. am Ende eines
Zyklus. Das Abtasten der kontinuierlichen Position ermöglicht das Vorher
sehen verschiedener Ereignisse entlang des vom Kolben zurückgelegten
Wegs, wie Beginn und Ende eines Zyklus.
Die Position des Nutzfluiddruckerhöhungskolbens kann direkt abgetastet
werden. Alternativ kann die Position des hydraulischen Arbeitskolbens ab
getastet werden und einen Hinweis auf die Position des Nutzfluiddrucker
höhungskolbens geben. Mit anderen Worten, die Position des hydraulischen
Arbeitskolbens gibt einen indirekten Hinweis auf die Position des Nutz
fluiddruckerhöhungskolbens. Das System und das Verfahren funktionieren
derart, dass entsprechende Einlassabsperrventile in Abhängigkeit von der
abgetasteten Position selektiv geöffnet und geschossen werden, so dass das
Zuführen von Nutzfluid zu jeder Druckerhöhungspumpe sorgfältig gesteuert
wird. Eine aktive Steuerung der Absperrventile in Abhängigkeit von der kon
tinuierlichen Kolbenposition ermöglicht eine präzisere zeitliche Einstellung
der Fluidzuführung in Bezug auf Ausfahr-, Zurückzieh- und Vorladephasen
des Kolbenzyklus. Das Vorhersehen des Beginns der Kolbenausfahr- und
-zurückziehzyklen kann die Ventilansprechzeit verbessern, so dass ein aktiv
gesteuertes "intelligentes" Ventil realisiert wird. Der Ventilbetrieb kann effi
zienter gestaltet und entsprechend den Charakteristiken des Ventils und des
Nutzfluids abgestimmt werden.
Mit diesem Absperrventilsystem und diesem Verfahren kann beim Betrieb
einer Druckerhöhungspumpe ein gleichmäßigerer Fluiddruck erreicht wer
den. Mehreren einzel- oder doppeltwirkenden Druckerhöhungspumpen zu
geordnete Absperrventile können z. B. derart koordiniert werden, dass eine
kontinuierliche stabile Hochdrucknutzfluidströmung mit minimaler Druck
schwankung erreicht wird. Außerdem können die Absperrventile mittels
eines Aktuators aktiv gesteuert werden, so dass eine höhere Anfangs
schließkraft, höhere Sitzdrücke und höhere Öffnungs- und Schließgeschwin
digkeiten erzielt werden. Ferner kann bei einigen Ausführungsformen die
Betätigungsgeschwindigkeit durch Steuern der Charakteristiken des Ven
tilaktuators dynamisch gesteuert werden. Daraus folgt ein Absperrventil mit
einer beschleunigten Ansprechzeit, das eine präzise Synchronisation mit
dem Druckerhöhungskolben ermöglicht.
Bei einer verbesserten Ansprechzeit kann das Einlassabsperrventil schneller
geöffnet werden, so dass die Menge an zum Druckerhöhungszylinder ge
pumpten Fluids während des Zurückziehzyklus erhöht wird. Außerdem kann
das Absperrventil schneller geschlossen werden, wodurch die Ventilleckage
zu Beginn des Ausfahrzyklus des Druckerhöhungskolbens minimiert wird.
Das Einlassabsperrventil ist besonders für Anwendungen geeignet, die das
Zuführen pigmentierter Dispersionen mit höheren Viskositätspegeln oder
Partikelstrukturen beinhalten. Eine aktive Steuerung in Abhängigkeit von der
kontinuierlichen Kolbenposition ermöglicht es dem System, Änderungen in
den Charakteristiken des der Verarbeitung unterliegenden Nutzfluids über
die Einlassabsperrventile auszugleichen.
Die Kenntnis der kontinuierlichen Position des Nutzfluiddruckerhöhungskol
bens ermöglicht das Vorhersehen eines Ereignisses, wie z. B. des Endes des
Ausfahrzyklus oder des Beginns des Zurückziehzyklus. Aufgrund dieses
vorteilhaften Vorhersehens kann die Betätigung des Absperrventils ent
sprechend dem Druckerhöhungspumpenbetrieb feinabgestimmt werden.
Ferner können negative Auswirkungen auf die Ventilhysterese aufgrund von
Nutzfluidcharakteristiken, wie hohe Viskositäten und Partikelstrukturen,
durch Abstimmen der Absperrventilbetätigung kompensiert werden. Bei re
lativ großen Öffnungs- und Schließkräften und aktiver Betätigung kann das
Ventilsystem auch zwangsweise arbeiten, wenn hochviskose Dispersionen
mit großer Partikelgrößenverteilung im Spiel sind, und es bedarf keines An
sprechens auf eine feste Federvorspannung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System zum Steuern der
Fluidströmung zu einer Druckerhöhungspumpe, ein Druckerhöhungspum
pensystem und ein Verfahren zum Steuern der Fluidströmung bereitzustel
len.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen der
Patentansprüche 1, 4 bzw. 7.
Bei einer Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung ein System zum
Steuern der Fluidströmung zu einer Druckerhöhungspumpe bereit, wobei
das System ein Absperrventilgehäuse aufweist mit einem Einlass für die
Verbindung mit einem Fluidzuführsystem, einem Auslass für die Verbindung
mit der Druckerhöhungspumpe, einem zwischen dem Einlass und dem Aus
lass verlaufenden Fluidströmungskanal, einem Ventilkegel, der zum Öffnen
und Schließen des Strömungskanals innerhalb des Fluidströmungskanals
bewegbar ist, wodurch die Fluidströmung zur Druckerhöhungspumpe ge
steuert wird, und einem Aktuator, der den Ventilkegel innerhalb des
Fluidströmungskanals bewegt, und das System ferner einen Positionssensor
aufweist, der eine Position eines Kolbens innerhalb der Druckerhöhungs
pumpe abtastet, und eine Steuereinrichtung aufweist, die den Aktuator der
art steuert, dass er den Ventilkegel in Abhängigkeit von der abgetasteten
Position des Kolbens innerhalb der Druckerhöhungspumpe bewegt.
Bei einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird bereit
gestellt: ein Druckerhöhungspumpensystem mit einer ersten
Druckerhöhungspumpe mit einem ersten Kolben, einem ersten Fluideinlass
und einem ersten Fluidauslass, einer zweiten Druckerhöhungspumpe mit
einem zweiten Kolben, einem zweiten Fluideinlass und einem zweiten
Fluidauslass bereitgestellt, wobei der erste und der zweite Auslass eine ge
meinsame Fluidströmungsleitung speisen, einem ersten Absperrventil, das
die Fluidströmung in den ersten Fluideinlass steuert, einem zweiten Ab
sperrventil, das die Fluidströmung in den zweiten Fluideinlass steuert, einem
ersten Positionssensor, der eine Position des ersten Kolbens innerhalb der
ersten Druckerhöhungspumpe abtastet, einem zweiten Positionssensor, der
eine Position des zweiten Kolbens innerhalb der zweiten Druckerhöhungs
pumpe abtastet, und einer Steuereinrichtung, die das erste und das zweite
Absperrventil in Abhängigkeit von den abgetasteten Positionen des ersten
und des zweiten Kolbens steuert.
Bei einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein
System zum Steuern der Fluidströmung zu einer Druckerhöhungspumpe
bereitgestellt, wobei das System ein Absperrventil aufweist, das einen Ein
lass für die Verbindung mit einem Fluidzuführsystem, einen Auslass für die
Verbindung mit der Druckerhöhungspumpe und einen zwischen dem Einlass
und dem Auslass verlaufenden Fluidströmungskanal begrenzt, und ferner
einen Positionssensor, der eine Position eines Kolbens innerhalb der Druck
erhöhungspumpe abtastet, und eine Steuereinrichtung, die das Absperrven
til in Abhängigkeit von der abgetasteten Position des Kolbens innerhalb der
Druckerhöhungspumpe öffnet und schließt, aufweist.
Bei einer zusätzlichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein
Verfahren bereitgestellt zum Steuern der Fluidströmung von einer Fluidzu
führeinrichtung über ein Absperrventil zu einer Druckerhöhungspumpe, wo
bei das Verfahren das Abtasten einer Position eines Kolbens innerhalb der
Druckerhöhungspumpe und das Steuern des Absperrventils derart, das es in
Abhängigkeit von der abgetasteten Position des Kolbens innerhalb der
Druckerhöhungspumpe öffnet und schließt, umfasst.
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand
der Zeichnungen genauer erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Diagramm eines Hochdruckabsperr- bzw. -rückschlagventil
systems;
Fig. 2a eine schematische Darstellung eines Druckerhöhungspumpensys
tems mit einem Absperrventilsystem aus Fig. 1 und einer Linearpo
sitionstransmitter-(LPT-)Anordnung zum Abtasten der Kolbenpo
sition;
Fig. 2b eine schematische Darstellung eines weiteren Druckerhöhungs
pumpensystems mit einem Absperrventilsystem aus Fig. 1 und
einem linearen variablen Verschiebungswandler (LVDT) zum Ab
tasten der Kolbenposition;
Fig. 3 eine graphische Darstellung des Betriebs einer Druckerhöhungs
pumpe in einem System aus Fig. 2a und 2b;
Fig. 4 eine graphische Darstellung des Betriebs komplementärer Drucker
höhungspumpen in einem System aus Fig. 2a und 2b;
Fig. 5 eine graphische Darstellung des Betriebs eines Absperrventilsys
tems aus Fig. 1;
Fig. 6 eine graphische Darstellung des Betriebs von Absperrventilsyste
men aus Fig. 1 in Zusammenhang mit komplementären Drucker
höhungspumpen aus Fig. 2a und 2b; und
Fig. 7 ein Ablaufdiagramm des Betriebs eines Absperrventilsystems aus
Fig. 1.
Gleiche Bezugszeichen und Bezeichnungen in den verschiedenen Zeichnun
gen bezeichnen gleiche Elemente.
Fig. 1 zeigt ein Diagramm eines Hochdruckabsperr- bzw. -rückschlagventil
systems 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das
Ventilsystem 10 ist insbesondere geeignet für die Zuführung einer konti
nuierlichen, stabilen Hochdruckströmung pigmentierter Dispersionen über
eine Druckerhöhungspumpe, wobei eine wesentliche Druckschwankung
vermieden werden sollte. Eine beispielhafte Anwendung ist das Zuführen
von Beschichtungsmasse zum Herstellen magnetischer Datenspeicher
medien. Bei einer solchen Anwendung kann eine Druckerhöhungspumpe
zum Zuführen abrasive Materialien enthaltender pigmentierter Dispersionen
mit Durchsätzen von mehr als 2 gpm über Zeiträume von mehr als 100 Be
triebsstunden verwendet werden, wobei die abrasiven Materialien Partikel
enthalten, deren Größe vom Submikronbereich bis zu Größen, die die Größe
von mit einem 60 Mesh-Sieb zurückgehaltenen Partikeln übersteigt, reicht.
Ein typischer Fluiddruck kann bei jedem Druckerhöhungszyklus zwischen 0
psi und 40 000 psi oder mehr liegen.
Fig. 1 zeigt, dass das Absperrventilsystem 10 ein Absperrventil 11 mit
einem Gehäuse aufweist, das einen Ventilkörper 12, eine Ventilsitzmutter 14
und einen Ventiladapter 16 enthält. Der Ventiladapter 16 begrenzt einen
Einlass 18 für die Verbindung mit einer Nutzfluidzuführeinrichtung. Der Ven
tilkörper 12 begrenzt einen Auslass 20 für die Verbindung mit einer Druck
erhöhungspumpe oder einem anderen Bestimmungsort für das Fluid. Ventil
körper 12, Ventilsitzmutter 14 und Ventiladapter 16 begrenzen gemeinsam
einen Fluidströmungskanal 22, der zwischen dem Einlass 18 und dem Aus
lass 20 verläuft. Das Absperrventil 11 weist ferner einen Ventilkegel 24 auf,
der innerhalb des Fluidströmungskanals 22 zum Öffnen und Schließen des
Strömungskanals bewegbar ist, wodurch die Fluidströmung vom Einlass 18
zum Auslass 20 gesteuert wird. Die Struktur des Ventilkörpers 12 mit Kegel
24 entspricht im wesentlichen der eines im US-Patent Nr. 5,482,077 von
Serafin beschriebenen Ventilkörpers. Das Ventil 11 braucht jedoch zum Ak
tivieren des Kegels 24 keine Federvorspannung aufzuweisen.
Ein Aktuator 26 bewegt den Ventilkegel 24 innerhalb des Fluidströmungska
nals 22. Der Aktuator 26 kann als wellenförmiges Element mit einem mit
einer Einlassseite des Kegels 24 gekoppelten Ende 28 ausgeführt sein. Das
entgegengesetzte Ende 30 des Aktuators 26 ist mit einem Kolben 32 gekop
pelt, der in einem Luftzylinder 34 montiert ist. Im Betrieb wird der Luftzylin
der 34 derart gesteuert, dass er selektiv den Aktuator 26 innerhalb des
Strömungskanals 22 auf und ab bewegt. Der Luftzylinder 34 kann über ein
oder mehrere Ventile mit einer pneumatischen Zuführeinrichtung gekoppelt
sein. Ein oder mehrere dem Luftzylinder 34 zugeordnete pneumatische
Solenoide werden zum Öffnen und Schließen der Ventile betätigt, wodurch
selektiv der Aktuator 26 betätigt wird. Zum Antreiben des Aktuators 26
fährt der Kolben 32 zurück und verläuft relativ zum Luftzylinder 34. Der
Aktuator 26 bewegt wiederum den Kegel 24 auf und ab und bringt ihn somit
mit einem Ventilsitz-O-Ring 36 in und außer Kontakt, wodurch das Ventil 11
geöffnet und geschlossen wird. Dank des Aktuators 26 benötigt das Ventil
11 keine Feder zum Vorspannen des Kegels 24 in eine gewünschte Position.
Statt dessen steuern der Luftzylinder 34 und der Kolben 32 aktiv die Posi
tion des Kegels 24.
Fig. 1 zeigt ferner, dass, wenn das Absperrventil 11 zum Steuern der
Nutzfluidzuführung zu einer Druckerhöhungspumpe verwendet wird, ein Po
sitionssensor 38 vorzugsweise die kontinuierliche Position eines Kolbens
innerhalb der Druckerhöhungspumpe abtastet. Das Überwachen der konti
nuierlichen Kolbenposition ermöglicht das Vorhersehen des Beginns der Kol
benausfahr- und -zurückziehzyklen, wodurch die Ansprechzeit von Ventil 11
verbessert wird. In Abhängigkeit von der abgetasteten Kolbenposition
steuert eine Steuereinrichtung 40 den Aktuator 26 zum Bewegen des Ven
tilkegels 24. Insbesondere steuert die Steuereinrichtung 40 den Luftzylinder
34 zum Bewegen des Kolbens 32 und somit zum Öffnen und Schließen des
Ventils 11. Auf diese Weise wird der Betrieb des Absperrventils 11 aktiv ge
steuert. Die Zuführung des Fluids zur Druckerhöhungspumpe kann in Form
einer geschlossenen Schleife synchron mit dem Pumpzyklus der Pumpe ge
steuert werden. Infolgedessen kann das Absperrventil 11 für eine präzise
Steuerung der Fluidzuführung zu der Druckerhöhungspumpe sorgen.
Ein Absperrventil 11, wie in Fig. 1 dargestellt, bietet eine Vielzahl von Vor
teilen. In einem ersten Beispiel kann eine aktive Steuerung und Betätigung
des Ventils 11 über den Luftzylinder 34 dem Ventil eine höhere Anfangs
schließkraft verleihen. Anfangssitzdrücke von 400 bis 700 psi am O-Ring 36
sind leicht erreichbar. Zur einfacheren Erzielung höherer Sitzdrücke kann
das Flächenverhältnis zwischen Luftzylinder 34 und O-Ring 36 erhöht wer
den. Zweitens kann eine aktive Steuerung des Ventils 11 die Öffnungs- und
Schließgeschwindigkeiten des Ventils gegenüber passiven federgespannten
Ventilen erhöhen. Drittens kann die Betätigungsgeschwindigkeit durch Fern
einstellung des dem Luftzylinder 34 zugeführten Luftvolumens dynamisch
gesteuert werden. Viertens kann die Betätigungsgeschwindigkeit ferner
durch Selektion des zum Zuführen von Luft zum Luftzylinder 34 verwende
ten pneumatischen Solenoids erhöht werden. Insbesondere erhöht ein
pneumatischer Solenoid mit einer höheren Betätigungsgeschwindigkeit die
Betätigungsgeschwindigkeit von Luftzylinder 34 und Ventil 11 entsprechend.
Fig. 2a zeigt eine schematische Darstellung eines Druckerhöhungspumpen
systems 42 mit einem Paar Hochdruckabsperrventilsystemen 10 aus Fig. 1.
Ein Absperrventilsystem 10 ist in einem System mit einem einzelnen
Nutzfluiddruckerhöhungskolben einsetzbar. Mehrere Absperrventile und
Druckerhöhungskolben können jedoch koordiniert werden, damit eine im
wesentlichen kontinuierliche Hochdruckströmung in Doppel- oder Mehrfach
druckerhöhungssystemen erreicht wird. Fig. 2a zeigt ein System 42, das
eine erste Druckerhöhungseinrichtung 44 mit einem Hydraulikzylinder 45
aufweist, welcher einen hydraulischen Arbeitsbereich 46 und ein Nutz
fluiddruckerhöhungsrohr 48 umfasst. Das Druckerhöhungsrohr 48 hat einen
wesentlich kleineren Durchmesser als der Arbeitsbereich 46, wodurch ein
höherer Fluiddruck innerhalb des Druckerhöhungsrohrs erzeugt wird. Das
über einen Einlass 50 zugeführte Arbeitsfluid aktiviert einen Arbeitskolben
52 entlang des Arbeitsbereichs 46. Der Arbeitskolben 52 aktiviert wiederum
den Nutzfluiddruckerhöhungskolben 54 entlang des Druckerhöhungsrohrs.
Das Druckerhöhungsrohr 48 empfängt das Nutzfluid über einen Einlass 55
und ein Absperrventilsystem 10a. Der Druckerhöhungskolben 54 trägt
Nutzfluid zwecks Zuführung zu einer Nutzfluidauslassleitung 60 über einem
Auslass 56 und ein Absperrventil 58 aus.
Ferner zeigt Fig. 2a ein System 42 mit einer zweiten Druckerhöhungsein
richtung 62, die im wesentlichen der ersten Druckerhöhungseinrichtung 44
entspricht. Insbesondere weist die zweite Druckerhöhungseinrichtung 62
einen Druckerhöhungszylinder 63 auf, der einen hydraulischen Arbeitsbe
reich 64 und ein Nutzfluiddruckerhöhungsrohr 66 umfasst. Die Drucker
höhungseinrichtungen 44, 62 weisen ferner jeweils zurückziehbare Drucker
höhungseinrichtungen 51, 61 auf. Das über einen Einlass 68 zugeführte
Arbeitsfluid aktiviert einen hydraulischen Arbeitskolben 70 entlang des
Arbeitsbereichs 64. Der Arbeitskolben 70 aktiviert den Druckerhöhungskol
ben 72 entlang des Druckerhöhungsrohrs 66 und innerhalb des Drucker
höhungsrohrs 66. Der Druckerhöhungskolben 72 trägt zwecks Zuführung
zur Nutzfluidauslassleitung 60 Fluid über einen Auslass 74 und ein Absperr
ventil 76 aus. Das Druckerhöhungsrohr 66 empfängt das Nutzfluid über
einen Einlass 77 und das Absperrventilsystem 10b. Die Ausfahr- und Zu
rückziehzyklen der Druckerhöhungseinrichtungen 44, 62 werden durch die
Zuführung von hydraulischem Arbeitsfluid zu den hydraulischen Arbeitsbe
reichen 46 bzw. 64 gesteuert. Eine koordinierte Steuerung von Doppel
druckerhöhungseinrichtungen ist auf dem Gebiet bekannt.
Der Betrieb der Druckerhöhungseinrichtungen 44, 62 erfolgt derart, dass
eine Druckerhöhungseinrichtung unter der Kraft des hydraulischen
Arbeitsfluids zwecks Zuführung von Nutzfluid zur Auslassleitung 60 ausge
fahren wird, während der andere zwecks Befüllung mit hydraulischem
Arbeitsfluid und Nutzfluid zurückgezogen wird. Somit arbeiten die Drucker
höhungseinrichtungen 44, 62 in Tandembetrieb, damit eine im wesentlichen
kontinuierliche Nutzfluidströmung zur Nutzfluidauslassleitung 60 ermöglicht
wird. Die Absperrventilsysteme 10a, 10b gewährleisten die Zuführung von
Nutzfluid zu den Druckerhöhungsrohren 48 bzw. 66 derart, dass eine im
wesentlichen kontinuierliche Nutzfluidströmung in der Nutzfluidauslasslei
tung 60 ermöglicht wird und Druckschwankungen minimiert werden. Wie
mit Bezug auf Fig. 1 beschrieben, weist jedes Absperrventilsystem 10a, 10b
jeweils ein Absperrventil 11a, 11b, einen Luftzylinder 34a, 34b, einen Posi
tionssensor 38a, 38b und eine Steuereinrichtung 40a, 40b auf.
Bei der Ausführungsform aus Fig. 2a ist jeder Positionssensor 38a, 38b als
Linearpositionswandler (LPT) ausgeführt, der für eine kontinuierliche akku
rate Position der Nutzfluidkolben 54, 72 während der gesamten Länge des
Kolbenzyklus sorgt und somit ein Vorhersehen des Beginns oder des Endes
eines speziellen Zyklus ermöglicht. Jeder LPT 38a, 38b kann bekanntlich eine
Stange aufweisen, die physisch mit einem Arbeitskolben 52, 70 bzw. einem
Nutzfluidkolben 54, 72 gekoppelt ist. Die Bewegung der Stange in Abhängig
keit von der Bewegung des jeweiligen Kolbens wird von einem dem LPT
38a, 38b zugeordneten Potentiometer umgewandelt und zeigt die Position
des Nutzfluidkolbens 54 bzw. 72 an. Jeder LPT 38a, 38b überträgt ein Signal
einer Spannung, eines Stroms oder einer Frequenz, das der Steuereinrich
tungen 40a bzw. 40b die Position anzeigt. Bei einigen Anwendungen kann
das vom LPT 38a, 38b übertragene Signal digital kodiert werden.
Alternativ können die Positionssensoren als lineare variable Verschiebungs
wandler (LVDT) ausgeführt sein. Fig. 2b zeigt die Verwendung von LVDTs
39a, 39b in einem System aus Fig. 2a. Ein LVDT benötigt keine physische
Verbindung mit den Kolben 52, 70 oder 54, 72. Statt dessen tastet der LVDT
bekanntlich elektromagnetisch die Position mit Bezug auf die Kolben 52, 70
oder 54, 72 oder eine von dem jeweiligen Kolben getragene Komponente ab.
Insbesondere kann der LVDT einen auf oder in dem Hydraulikkolben 46, 64
montierten Kern und eine um den Kolben montierte Spule aufweisen. Wie
der LPT erzeugt der LVDT ein Signal, das mit der linearen Verschiebung des
jeweiligen Kolbens variiert. Das Signal kann digital kodiert werden, wenn
dies gewünscht wird. Die LPT- und LVDT-Sensoren sind hier nur beispielhaft
beschrieben und stellen keine Einschränkung dar. Entsprechend können an
dere Positionssensoren zur Bestimmung der Kolbenposition verwendet wer
den. Dank der Verwendung von entweder einem LPT oder einem LVDT gibt
die abgetastete Position direkt oder indirekt einen Hinweis auf die konti
nuierliche Position der Nutzfluidkolben 54, 72 und ermöglichen dadurch das
Synchronisieren der Absperrventile 11a, 11b mit den Nutzfluidkolben für die
Zuführung von Fluid zu den Druckerhöhungsrohren 48, 66.
Ferner können solche Sensoren die Position entweder der hydraulischen
Arbeitskolben 52, 70 oder der Nutzfluiddruckerhöhungskolben 54, 72 abtas
ten. Die Arbeitskolben 52, 70 bewegen sich gemeinsam mit den Druckerhö
hungskolben 54 bzw. 72. Somit gibt die Position eines Arbeitskolbens 52, 70
die Position des Nutzfluiddruckerhöhungskolbens 54 bzw. 72 an. Es kann
angemessen sein, einen LPT physisch mit den Nutzfluidkolben 54, 72 zu ver
binden. Bei einem LVDT ist jedoch ein elektromagnetisches Zusammenwir
ken mit den Arbeitskolben 52, 70 oder den Nutzfluidkolben 54, 72 realisier
bar. In beiden Fällen gibt die abgetastete Position direkt oder indirekt die
kontinuierliche Position der Nutzfluidkolben 54, 72 an und ermöglicht somit
ein Synchronisieren der Absperrventile 11a, 11b mit den Nutzfluidkolben
zwecks Zuführung von Fluid zu den Druckerhöhungsrohren 48, 66.
Die Steuereinrichtungen 40a, 40b aktivieren zum Betätigen der Absperrven
tile 11a, 11b die Luftzylinder 34a bzw. 34b und steuern die Zuführung von
Nutzfluid zu den Druckerhöhungsrohren 48, 66. Jede Steuereinrichtung
40a, 40b kann als programmierbarer Prozessor, Mikrokontroller oder ASIC
zur Steuerung der Absperrventile 11a, 11b ausgeführt sein. Bei einer Aus
führung als Prozessor kann jede Steuereinrichtung 40a, 40b in einem Uni
versalcomputer mit einem Ein- oder Mehrchip-Mikroprozessor, wie einem
Pentium®-Prozessor, einem Pentium-Pro®-Prozessor, einem 8051-Prozes
sor, einem MIPS-Prozessor, einem Power PC®-Prozessor oder einem
Alpha®-Prozessor, resident sein. Alternativ kann der Prozessor als beliebi
ger herkömmlicher Spezial-Mikroprozessor ausgeführt sein. Als weitere
Alternative kann die Steuereinrichtung 40a, 40b durch eine diskrete Schal
tung realisiert sein, die zwecks Erzeugung von Steuersignalen, die die Luft
zylinder 34a, 34b zum Öffnen und Schließen der Absperrventile 11a, 11b ak
tivieren, von den Positionssensoren 38a, 38b oder 39a, 39 erzeugte Signale
verarbeitet. Somit können die Steuereinrichtungen 40a, 40b im Gegensatz
zu den Ausführungsformen als Mikroprozessoren durch einfache Schaltun
gen, die die Positionssignale mit Referenzpegeln vergleichen, realisiert wer
den.
Die Steuereinrichtungen 40a, 40b sind in Fig. 2a und 2b zwar separat dar
gestellt, können aber als einzelne Steuereinrichtung ausgebildet sein, die
zum Steuern von sowohl Absperrventil 11a als auch Absperrventil 11b in
Abhängigkeit von Positionssignalen von den Positionssensoren 38a, 38b
arbeiten. Bei einer Ausführungsform als Prozessor dient ein von den Steuer
einrichtungen 40a, 40b ausgeführter Programmcode dem koordinierten Akti
vieren der Luftzylinder 34a, 34b; derart, dass Nutzfluid alternierend, d. h. mit
den Ausfahr- und Zurückziehzyklen der Kolben 54, 72 synchronisiert, den
Doppeldruckerhöhungseinrichtungen 44,52 zugeführt wird. Durch Abtasten
der kontinuierlichen Position der Arbeitskolben 52, 70 oder Druckerhöhungs
kolben 54, 72 mittels der Positionssensoren 38a, 38b sind die Steuereinrich
tungen 40a, 40b in der Lage, die Ausfahr- und Zurückziehzyklen vorherzu
sehen und dadurch das Öffnen und Schließen der Absperrventile 11a, 11b
zwecks Maximierung der Nutzfluidvolumina beim Zurückziehzyklus und
Minimierung von Leckage und Rückströmung im Ausfahrzyklus zu optimie
ren.
Fig. 3 zeigt eine graphische Darstellung des Betriebs einer Druckerhöhungs
pumpe in einem System aus Fig. 2a und 2b. In der graphischen Darstel
lung aus Fig. 3 ist die Zeit auf der X-Achse und die Position, wie von der
LPT-Spannung dargestellt, auf der Y-Achse aufgetragen. Mit Bezug auf die
Druckerhöhungseinrichtung 62 führt der Nutzfluidkolben 72 der Drucker
höhungseinrichtung einen Zurückziehzyklus durch, bei dem sich das Druck
erhöhungsrohr 66 mit Nutzfluid füllt. Beim Zurückziehzyklus wird das
Nutzfluid über eine Niederdruckspeisepumpe durch das Absperrventil 11a
und den Einlass 77 gepumpt. Gleichzeitig wird Hydraulikfluid in die zurück
ziehbare Druckerhöhungseinrichtung 61 gepumpt, wodurch der Hydraulik
zylinder 63 von hydraulischem Arbeitsfluid gereinigt wird. Der Drucker
höhungskolben 72 tritt dann vor Beginn des Ausfahrzyklus in einen Vorver
dichtungszyklus und eine Blockierphase ein. Während des Ausfahrzyklus füllt
sich der Hydraulikzylinder 64 mit Arbeitsfluid, wodurch der Hydraulikkolben
70 und der Nutzfluidkolben 72 bewegt werden. Beim Ausfahrzyklus trägt der
Nutzfluidkolben 54 Nutzfluid aus dem Druckerhöhungsrohr 66 aus.
Fig. 4 zeigt eine graphische Darstellung des Betriebs komplementärer
Druckerhöhungseinrichtungen 44, 62, die in einem Duplexmodus in einem in
Fig. 2a und 2b dargestellten System arbeiten. Wie in Fig. 4 gezeigt, arbei
ten die Druckerhöhungseinrichtungen 44, 62 alternierend, derart, dass eine
Druckerhöhungseinrichtung Nutzfluid ausstößt, während die andere
Nutzfluid aufnimmt. Somit überlappen sich die Ausfahr- und Zurückziehzyk
len der Druckerhöhungseinrichtungen 44, 62 zeitweise. Auf diese Weise lie
fern die Druckerhöhungseinrichtungen 44, 62 gemeinsam eine im wesent
lichen kontinuierliche Nutzfluidströmung zur Auslassleitung 60. Die relative
zeitliche Einstellung der Druckerhöhungseinrichtungen 44, 62 ist von einem
System steuerbar, das die Zufuhr von Arbeitsfluid über die Einlässe 50, 68
moduliert. Solche Systeme sind auf dem Gebiet bekannt. Die erfindungsge
mäßen Absperrventile 11a, 11b werden synchron mit der Bewegung der
Nutzfluiddruckerhöhungskolben 54, 72 gesteuert.
Fig. 4 zeigt ferner, dass jede Druckerhöhungseinrichtung 44, 62 einen Zyklus
aufweist, der einen Zurückziehzyklus, einen Vorverdichtungszyklus und
einen Ausfahrzyklus umfasst. Während des Zurückziehzyklus der Drucker
höhungseinrichtung 44 füllt sich das Druckerhöhungsrohr 48 der Drucker
höhungseinrichtung 44 mit Nutzfluid. Der nächste Zyklus, der zu Beginn des
Ausfahrzyklus stattfindet, ist der Vorverdichtungszyklus. Während des Vor
verdichtungszyklus wird das Nutzfluid im Druckerhöhungsrohr 48 über den
Nutzfluidkolben 54 der Druckerhöhungseinrichtung gepumpt, wobei der
Druck erhöht wird, bis der Druckpegel fast der gleiche ist wie der der zwei
ten Druckerhöhungseinrichtung 62. An dieser Stelle haben die
Nutzfluiddruckerhöhungskolben 54, 72 fast den gleichen Druckpegel. Infol
gedessen stoppt der Nutzfluiddruckerhöhungskolben 54, bis der zweite
Druckerhöhungskolben 72 seinen Ausfahrzyklus beendet. Somit tritt der
Druckerhöhungskolben 54 in einen kurzfristigen Blockierzyklus ein. Der
letzte Teil des Zyklus ist der Ausfahrzyklus, in dem der Druck des Drucker
höhungskolbens 54 den des Druckerhöhungskolbens 72 übersteigt. Der
Nutzfluidkolben 54 der Druckerhöhungseinrichtung trägt dann das Nutzfluid
aus dem Druckerhöhungsrohr 48 aus.
Fig. 5 zeigt eine graphische Darstellung des Betriebs eines Absperrventils
11a aus Fig. 2a und 2b relativ zum Betrieb einer Druckerhöhungseinrich
tung 44. Der Betrieb der Druckerhöhungseinrichtung 44 ist anhand von
einer die Position der Kolben 52, 70 anzeigenden LPT-Spannung dargestellt.
Der Betrieb des Absperrventils 11a ist anhand vom Absperrventildruck dar
gestellt. Wie in Fig. 5 gezeigt, wird das Absperrventil 11a derart betätigt,
dass es in Abhängigkeit von dem vom Positionssensor 38a erzeugten Signal
der kontinuierlichen Position dem Druckerhöhungsrohr 48 Nutzfluid zuführt.
Wenn das LPT-Signal anzeigt, dass die Druckerhöhungseinrichtung 44 mit
dem Zurückziehzyklus beginnt, wird das Ventil 11a geöffnet, wie unter Be
zugszeichen 78 gezeigt, wodurch das Druckerhöhungsrohr 48 mit Nutzfluid
gefüllt wird. Wenn das LPT-Signal anzeigt, dass die Druckerhöhungsein
richtung 44 den Zurückziehzyklus beendet und in den Vorverdichtungszyk
lus eintritt, wird das Ventil 11a geschlossen, wie unter Bezugszeichen 80
gezeigt, wodurch die Zuführung von Nutzfluid beendet und ein Rückströmen
von druckerhöhtem Fluid verhindert wird, wenn die Druckerhöhungsein
richtung mit dem Ausfahrzyklus beginnt.
Die Betätigung des Absperrventils 11a kann wieder in Abhängigkeit von der
kontinuierlichen Position des Nutzfluiddruckerhöhungskolbens 54 aktiv ge
steuert werden, wodurch der Druckerhöhungskolbenzyklus angezeigt wird.
Insbesondere ermöglicht das Signal der kontinuierlichen Position ein Vorher
sehen eines Ereignisses, wie eines Ausfahrzyklus. Dadurch kann das Ab
sperrventil 11a geschlossen werden, z. B. vor Beginn des Ausfahrzyklus. Auf
diese Weise ermöglicht die aktive Steuerung des Absperrventils 11a ein op
timales Befüllen des Druckerhöhungsrohrs 48 mit Nutzfluid während des
Zurückziehzyklus und verhindert Fluidleckage und Rückströmung während
des Ausfahrzyklus. Die aktive Steuerung des Absperrventils 11a kann auch
zu einer verbesserten Ansprechzeit und einem verbesserten Sitzdruck füh
ren. Aufgrund solcher Vorteile ist das Absperrventilsystem 10 besonders für
den Einsatz hochviskoser Dispersionen mit Partikelstrukturen und großer
Partikelgrößenverteilung geeignet. Insbesondere kann das Absperrventil
system 10 derart abgestimmt sein, dass die durch Schwankungen im
Nutzfluid hervorgerufene Ventilhysterese ausgeglichen wird.
Es sei darauf hingewiesen, dass eine verbesserte Ansprechzeit beim Öffnen
des Absperrventils 11a die Dauer des Vorverdichtungszyklus reduzieren
kann. Wenn das Ventil 11a zu einem früheren Zeitpunkt während des Zu
rückziehzyklus geöffnet wird, bleibt das Ventil länger offen. Infolgedessen
kann das Druckerhöhungsrohr 48 ein größeres Volumen an Nutzfluid auf
nehmen. Bei einem größeren Nutzfluidvolumen kann das Nutzfluid
druckerhöhungsrohr 48 ferner während des Vorverdichtungszyklus schneller
einen Zieldruck erreichen. Das führt zu einem kürzeren Vorverdichtungs
zyklus und einem längeren Blockierzyklus. Wenn mehr Zeit zum Pumpen
des Nutzfluids in das Nutzfluiddruckerhöhungsrohr 48 zur Verfügung steht,
wird ein größeres Volumen an Nutzfluid zugeführt. Ein volles Drucker
höhungsrohr 48 kann in kürzerer Zeit einen Nutzfluiddruck erzeugen als ein
weniger gefülltes Druckerhöhungsrohr.
Fig. 6 zeigt eine graphische Darstellung des Betriebs der Absperrventile
11a, 11b aus Fig. 2a und 2b in Zusammenhang mit den Duplex-Drucker
höhungseinrichtungen 44, 62 aus Fig. 2. Wie Fig. 5 zeigt auch Fig. 6 den
Betrieb der Druckerhöhungseinrichtung in Abhängigkeit von der Kolbenposi
tion der Druckerhöhungseinrichtung und den Betrieb des Absperrventils in
Abhängigkeit vom Ventildruck. Wie in Fig. 6 dargestellt, arbeiten die Ab
sperrventile 11a, 11b alternierend, wobei sie in Abhängigkeit von der abge
tasteten Position des jeweiligen Arbeitskolbens 52, 70 geöffnet und ge
schlossen werden. Es sei darauf hingewiesen, dass das System 42 derart
skalierbar ist, dass mehrere Absperrventilsysteme 10 mit mehreren Druck
erhöhungseinrichtungen verwendet werden können. Absperrventilsysteme
10 können z. B. zum Optimieren der Nutzfluidvolumina und Minimieren von
Leckage und Rückströmung zwischen alternierend arbeitenden Drucker
höhungseinrichtungen in Druckerhöhungssystemen mit drei, vier oder mehr
Druckerhöhungseinrichtungen eingesetzt werden. Entsprechend ist der Ein
satz von Absperrventilsystemen 10 nicht auf Druckerhöhungssysteme mit
nur einer oder zwei Druckerhöhungseinrichtungen beschränkt.
Fig. 7 zeigt ein Ablaufdiagramm der Operation eines Absperrventils 11a aus
Fig. 2a und 2b. Das Ablaufdiagramm aus Fig. 7 zeigt die Betätigungs
steuerung des Absperrventils 11a in Abhängigkeit von der abgetasteten Po
sition des Nutzfluiddruckerhöhungskolbens 54, die die Position im Drucker
höhungszyklus anzeigt. Im Betrieb tastet die Steuereinrichtung 40a zwecks
Erhalts einer kontinuierlichen Anzeige der Position des Nutzfluidkolbens 54
kontinuierlich das vom Positionssensor 38a erzeugte LPT-Signal ab, wie von
Block 82 dargestellt. Wenn das LPT-Signal anzeigt, dass der Nutzfluidkolben
54 in den Vorverdichtungszyklus eingetreten ist und sich in einer Blockier
bedingung befindet, wie von Block 84 dargestellt, aktiviert die Steuerein
richtung 40a zum Schließen des Ventils 11a vor dem Ausfahrzyklus den
Luftzylinder 34a, wie von Block 86 dargestellt. Somit beendet das Ventil 11a
die Zuführung von Nutzfluid zum Druckerhöhungsrohr 48 und wird zur Ver
hinderung von Leckage und Rückströmung geschlossen.
In der Zwischenzeit fährt die Steuereinrichtung 40a mit dem Abtasten des
LPT-Signals fort, wie von Schleife 88 und Block 82 dargestellt. Wenn das
vom Positionssensor 38a erzeugte LPT-Signal keine Vorverdichtungsbedin
gung anzeigt, bestimmt die Steuereinrichtung 40a, ob der Nutzfluid
druckerhöhungskolben 54 das Ende des Ausfahrzyklus erreicht hat, wie von
Block 90 angezeigt. Das Ventil ha bleibt bis zum Ende des Ausfahrzyklus
geschlossen. Wenn das LPT-Signal anzeigt, dass der Nutzfluiddrucker
höhungskolben 54 den Ausfahrzyklus beendet hat und gerade dabei ist, in
den Zurückziehzyklus einzutreten, aktiviert die Steuereinrichtung 40a zum
Öffnen des Ventils 11a, wie von Block 92 dargestellt, und Ermöglichen der
Nutzfluidströmung in das Druckerhöhungsrohr 54 den Luftzylinder 34a.
Dann fährt die Steuereinrichtung 40a mit dem Abtasten des LPT-Signals
fort, wie von Schleife 94 und Block 82 angezeigt. Wenn der Ausfahrzyklus
nicht beendet ist, tastet die Steuereinrichtung 40a das LPT-Signal weiter ab,
wie von Schleife 96 und Block 82 dargestellt. Diese Routine wird im wesent
lichen kontinuierlich und alternierend mit den Ventilsystem 10b durchge
führt.
Claims (8)
1. System (10) zum Steuern der Fluidströmung zu einer Drucker
höhungspumpe hin, wobei das System aufweist:
- - ein Absperrventils (11); und
- - einen Aktuator (26), der das Absperrventil (11) in Abhängigkeit von einer Kolbenposition innerhalb der Druckerhöhungspumpe öff net und schließt,
- - wobei das Absperrventil (11) ein Absperrventilgehäuse aufweist mit einem Einlass (18) für die Verbindung mit einem Fluidzuführ system, einem Auslass (20) für die Verbindung mit der Drucker höhungspumpe und einem zwischen dem Einlass (18) und dem Auslass (20) verlaufenden Fluidströmungskanal (22) und mit einem Ventilkegel (24), der zum Öffnen und Schließen des Strömungska nals (22) innerhalb des Fluidströmungskanals (22) bewegbar ist, wodurch die Fluidströmung zur Druckerhöhungspumpe gesteuert wird, wobei der Aktuator (26) zum Bewegen des Ventilkegels (24) innerhalb des Fluidströmungskanals (22) gekoppelt ist, und das System ferner einen Positionssensor (38) aufweist, der die Position des Kolbens innerhalb der Druckerhöhungspumpe abtastet, und eine Steuereinrichtung (40) aufweist, die den Aktuator (26) derart steuert, dass er den Ventilkegel (24) in Abhängigkeit von der ab getasteten Position des Kolbens innerhalb der Druckerhöhungs pumpe bewegt.
2. System nach Anspruch 1, bei dem der Positionssensor (38) eine im
wesentlichen kontinuierliche Anzeige der Kolbenposition entlang eines
vom Kolben innerhalb der Pumpe zurückgelegten Wegs erzeugt.
3. System nach Anspruch 1, bei dem der Positionssensor (38) entweder
einen Linearpositionswandler (38a, 38b) oder einen linearen variablen
Verschiebungswandler (39a, 39b) aufweist, der zum Abtasten der Kol
benposition mit dem Kolben zusammenwirkt.
4. Druckerhöhungspumpensystem (42) mit:
- - einer ersten Druckerhöhungspumpe (44) mit einem ersten Kolben (54), einem ersten Fluideinlass (55) und einem ersten Fluidauslass (56),
- - einer zweiten Druckerhöhungspumpe (62) mit einem zweiten Kol ben (72), einem zweiten Fluideinlass (77) und einem zweiten Fluidauslass (74), wobei der erste und der zweite Auslass (56, 74) eine gemeinsame Fluidströmungsleitung (60) speisen,
- - einem ersten Absperrventil (11a), das die Fluidströmung in den ersten Fluideinlass (55) steuert,
- - einem zweiten Absperrventil (11b), das die Fluidströmung in den zweiten Fluideinlass (77) steuert,
- - einem ersten Positionssensor (38a, 39a), der eine Position des ersten Kolbens (54) innerhalb der ersten Druckerhöhungspumpe (44) abtastet,
- - einem zweiten Positionssensor (38b, 39b), der eine Position des zweiten Kolbens (72) innerhalb der zweiten Druckerhöhungspumpe (62) abtastet und
- - einer Steuereinrichtung (40a, 40b), die das erste und das zweite Absperrventil (11a, 11b) in Abhängigkeit von den abgetasteten Po sitionen des ersten und des zweiten Kolbens (54, 72) steuert.
5. System nach Anspruch 4, ferner mit einer Pumpensteuereinrichtung,
die die Ausfahr-, Zurückzieh- und Vorladezyklen der ersten und der
zweiten Druckerhöhungspumpe (44, 62) steuert.
6. System nach Anspruch 4, bei dem jeweils der erste und der zweite Po
sitionssensor (38a, 39a, 38b, 39b) eine im wesentlichen kontinuierliche
Anzeige der Position des jeweiligen ersten und zweiten Kolbens (54, 72)
innerhalb der Pumpe erzeugt.
7. Verfahren zum Steuern der Fluidströmung von einer Fluidzuführein
richtung über ein Absperrventil (11) zu einer Druckerhöhungspumpe,
wobei das Verfahren aufweist:
- - Abtasten einer Position eines Kolbens innerhalb der Drucker höhungspumpe und
- - Steuern des Absperrventils (11) derart, dass es in Abhängigkeit von der abgetasteten Position des Kolbens innerhalb der Drucker höhungspumpe selektiv öffnet und schließt.
8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem das Abtasten der Kolbenposition
das Abtasten einer im wesentlichen kontinuierlichen Position des Kol
bens entlang eines vom Kolben innerhalb der Pumpe zurückgelegten
Wegs umfasst.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8141 | Disposal/no request for examination |