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Technisches Anwendungsgebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Vermeidung von
Druckstößen beim Schließen einer
Armatur in Rohrleitungssystemen, die einen hydraulischen Mechanismus
aufweist, der oberhalb oder unterhalb eines vorgebbaren Druckes im
Rohrleitungssystem einer Schließbewegung
eines Schließgestänges der
Armatur entgegenwirkt.
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Absperr-
bzw. Regelarmaturen rufen bei schnellen Schließvorgängen in flüssigkeitsfördernden Rohrleitungen instationäre Strömungen hervor, die
häufig
von Druckstößen und
Kavitationsschlägen begleitet
werden. Stromauf der Absperrarmatur steigt der Leitungsdruck an,
es kommt zu einem Druckstoß. Auf
der stromabwärtigen
Seite der Absperrarmatur fällt
der Leitungsdruck. Wird dabei der Dampfdruck des Fördermediums
erreicht, bildet sich eine Dampfblase aus, die im weiteren Verlauf
rekondensiert. Dieser Vorgang wird als Kavitationsschlag bezeichnet. Infolge
dieser plötzlichen
Druckänderungen
wird die Struktur des Rohrleitungssystems signifikant belastet.
Kommt es zur Überschreitung
des Berechnungsdrucks, kann die Leitung bersten oder Dichtungen und
Messtechnik können
zerstört
werden. Auch wenn der Berechnungsdruck durch die Druckstöße nicht überschritten
wird, kann es zu Schädigungen der
Rohrleitung infolge hochfrequenter Krafteinträge durch die Druckstöße kommen.
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Viele
technische Anwendungen erfordern ein Schließen bzw. Drosseln der Flüssigkeitsförderung
in kürzest
möglicher
Zeit. Dies betrifft insbesondere Betankungsvorgänge in der chemischen und verfahrenstechnischen
Industrie sowie Abfüllanlagen
der Getränkeindustrie.
Um das Anlagen- und Umweltrisiko einer Anlage zu reduzieren werden
schnell schließende
Absperrarmaturen in gefährdete
Rohrleitungsabschnitte integriert, mit denen im Falle eines Leitungsbruchs
die Rohrleitung schnellstmöglich
abgesperrt werden kann.
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Stand
der Technik
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Zur
Vermeidung von Druckstößen in Rohrleitungssystemen
beim Schließen
einer Armatur sind bereits unterschiedliche Vorrichtungen bekannt.
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So
lassen sich Druckstöße anlagenseitig durch
den Einbau von sog. Windkesseln stromauf der Absperrarmatur dämpfen. Bei
diesen Windkesseln handelt es sich um geschlossene, mit dem Rohrleitungssystem
verbundene Behältnisse,
die teilweise mit Fördermedium
gefüllt
sind. Oberhalb des Flüssigkeitsspiegels
befindet sich ein dämpfendes
Gaspolster. Beim Schnellschluss der Absperrarmatur nimmt der installierte
Windkessel stromauf der Absperrarmatur zusätzliche Förderflüssigkeit auf und verzögert somit
die Abbremsung der anstehenden Flüssigkeitssäule. Gleichzeitig wird durch
die Kompression des im Windkessel vorhandenen Gasvolumens ein Teil der
Energie der entstehenden Druckwelle dissipiert. Nachteilig an dieser
Lösung
sind allerdings die langen Stillstandzeiten, die infolge aufwendiger
Umbaumaßnahmen
beim Nachrüsten
des Rohrleitungssystems mit einer derartigen Vorrichtung in Kauf
genommen werden müssen,
die Notwendigkeit der Einhaltung wiederkehrender Prüffristen
nach der Druckgeräteverordnung
sowie eine mögliche
Verunreinigung des Fördermediums
durch Aufnahme des Gases aus dem Windkessel. Ein weiterer Nachteil
besteht darin, dass in regelmäßigen Abständen Gas
im Windkessel nachgeliefert werden muss.
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Das
Ausmaß der
beim Schließen
einer Absperrarmatur entstehenden Druckstöße hängt u. a. von der auf die Leitungslänge bezogenen
Schließzeit ab.
Erhebliche Fortschritte in der Datenverarbeitungstechnologie ermöglichen
den Einsatz einer weiteren Technik zur Vermeidung von Druckstößen. Hierbei
werden anhand strömungstechnischer
Simulationen des Rohrleitungssystems mit Hilfe konventioneller Berechnungssoftware
für das
jeweilige Rohrleitungssystem unbedenkliche Schließzeiten
errechnet. Ein auf diesem Weg ermittelter Ventilposition-Zeit-Verlauf
wird dann herangezogen, um das Schließverhalten der Absperrarmatur
mit Hilfe einer Positionier-Einrichtung entsprechend dem berechneten
Verlauf zu steuern. Ein Druckstoß kann so vermieden werden.
Diese Technik erfordert jedoch eine zuverlässige und kostenintensive mathematische
Erfassung des individuellen Rohrleitungssystems. Weiterhin ist für den Einsatz
dieser Technik eine elektrische Stromversorgung zur Steuerung der
Positionier-Einrichtung notwendig. Dies führt zu Einsatzbeschränkungen
in explosionsgefährdeten
Bereichen.
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Aus
der DD-PS 201 041 ist ein Verfahren zur Vermeidung von Druckstößen während des
Klappenschließ vorgangs
einer Absperrarmatur bekannt, bei dem der Leitungsdruck innerhalb
der Rohrleitung gemessen wird. Im Falle einer Überschreitung eines vorgebbaren
Maximaldrucks wird die Schließbewegung
der Schließ- bzw. Drosselarmatur
unter Einsatz einer Druckregeleinrichtung unterbrochen. Dieses Verfahren
erfordert jedoch eine hochfrequente und gleichzeitig sehr teure
Messtechnik. Insbesondere das schnelle Wechselspiel zwischen Messtechnik und
Antriebsregelung der Absperrarmatur stellt bei dieser Methode die
Betreiber vor große
Herausforderungen.
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Aus
der DD-PS 211 615 ist eine weitere Technik zur Verhinderung von
Druckstößen in Rohrleitungssystemen
bekannt. Bei dieser Technik, die ebenfalls Mess- und Regeleinrichtungen
erfordert, wird das Fördermedium
in einen separaten Leitungsabschnitt umgeleitet, sobald ein vorgegebener
kritischer Druck überschritten
wird. Eine Modifikation dieser Technik ist der
EP 0 685 053 B1 zu entnehmen, bei
der in Fernwärmeleitungen
die Vor- und Rücklaufleitung
gekoppelt wird, so dass ein Druckstoß beim Schließen einer
Absperrarmatur unterbleibt.
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Aus
der
DE 199 40 096
A1 ist schließlich eine
Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff
der vorliegenden Patentanmeldung zu entnehmen. Bei dieser Vorrichtung
ist am Antriebsgestänge
der Absperrarmatur eine hydraulische Bremse angebracht, deren Bremszylinder über eine
Verbindungsleitung stromauf oder stromab nahe der Absperrarmatur
an die Rohrleitung angeschlossen ist. Der Leitungsdruck dient zum
Betätigen
der hydraulischen Bremse, die über
eine Bremsscheibe auf die Antriebswelle der Absperr- bzw. Drosselarmatur wirkt.
Bei einem Anstieg des Drucks in der Förderleitung wird die Schließgeschwindigkeit
der Absperrarmatur mit Hilfe der hydraulischen Bremse vermindert,
bis der Druck in der Rohrleitung wieder abfällt. Allerdings können bei
dieser Vorrichtung Luftansammlungen in der Bremsleitung auftreten,
die die Wirksamkeit der Bremse vermindern. Derartige Luftansammlungen sind
schwer zu lokalisieren, so dass eine besondere Sorgfalt und Genauigkeit
bei Montage sowie Wartung dieser Vorrichtung erforderlich sind.
Weiterhin beeinflussen Staub- und Flüssigkeitsfilme auf der Bremsscheibe
die einwandfreie Funktion der Bremse negativ.
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Der
CH 186 625 ist ebenfalls
eine Absperrvorrichtung zu entnehmen, die Druckstöße in Rohrleitungssystemen
vermeidet. Die Absperrvorrichtung umfasst ein Schließgestänge mit
einer Stange und einer Schieberplatte eines Schiebers, sowie einen
Servomotor zum Antrieb des Schließgestänges. Der Servomotor kann je
nach Stellung eines Steuerzylinders so geschaltet werden, dass das
Schließgestänge in
1 dieser Druckschrift vertikal
nach oben oder nach unten ausgelenkt wird, oder die eingenommene
Stellung behält.
Die Antriebsenergie, hier ein Flüssigkeitsstrom
bei einem mit dem Flüssigkeitsdruck
im Rohrsystem vergleichbaren Druck, bezieht der Servomotor durch
eine Leitung, die mit dem Rohrleitungssystem verbunden ist. Ein
in der Absperrvorrichtung angeordnetes Drosselorgan dient der Steuerung
des Servomotors.
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Ausgehend
von diesem Stand der Technik besteht die Aufgabe der vorliegenden
Erfindung darin, eine Vorrichtung zur Vermeidung von Druckstößen beim
Schließen
einer Armatur in Rohrleitungssystemen anzugeben, die sich kostengünstig realisieren
lässt und
zuverlässig
arbeitet.
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Darstellung der Erfindung
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Die
Aufgabe wird mit der Vorrichtung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Vorrichtung sind Gegenstand der Unteransprüche oder
lassen sich der nachfolgenden Beschreibung sowie den Ausführungsbeispielen
entnehmen.
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Die
vorliegende Vorrichtung zur Vermeidung von Druckstößen beim
Schließen
einer Armatur in Rohrleitungssystemen weist einen hydraulischen Mechanismus
auf, der oberhalb oder unterhalb eines vorgebbaren Druckes im Rohrleitungssystem
einer durch eine Antriebseinheit bewirkten Schließbewegung
des Schließgestänges der
Armatur entgegen wirkt. Der hydraulische Mechanismus umfasst ein
mit dem Schließgestänge mechanisch
verbundenes Förderelement,
das durch eine Schließbewegung
des Schließgestänges Hydraulikflüssigkeit über eine
Hydraulikleitung in eine Aufnahmekammer fördert, wobei in der Hydraulikleitung
ein über
eine Impulsleitung hydraulisch durch den Druck im Rohrleitungssystem ansteuerbares
Ventil angeordnet ist. Die Impulsleitung ist hierzu direkt mit dem
Rohrleitungssystem verbunden.
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Bei
dieser Vorrichtung wird somit ohne Zwischenschaltung von Messwertaufnehmern
oder elektrischer Regelungen die Schließ- bzw. Drosselbewegung der
Armatur mit Hilfe einer hydraulischen Anordnung verlangsamt oder
unterbrochen, die direkt über
den Rohrleitungsdruck angesteuert wird. Ein Druckanstieg oder Druckabfall
im Rohrleitungssystem wird über
die Impulsleitung an das Ventil in der Hydraulikleitung weitergegeben,
das bei Erreichen eines bestimmten Höchst- oder Niedrigstdruckes schließt. Vorzugsweise
handelt es sich bei diesem Ventil um ein federbelastetes, hydraulisch
gesteuertes Druckventil, das im stationären Systemzustand durch die
vorzugsweise variabel einstellbare Federkraft eines in dem Ventil
angeordneten Federelementes offen gehalten wird. Bei Überschreiten
eines durch die Federkraft vorgegebenen Druckes in der Impulsleitung,
wird das Ventil gegen diese Federkraft geschlossen. Dadurch wird
die Förderbewegung
des Förderelementes
je nach Schließzustand
des Ventils in der Hydraulikleitung verlangsamt oder gestoppt. Durch
die mechanische Verbindung dieses Förderelementes mit dem Schließgestänge der
Armatur wird diese Verlangsamung oder Unterbrechung der Bewegung
direkt auf das Schließgestänge und
somit die Schließbewegung
der Armatur übertragen.
Sinkt der Druck im Rohrleitungssystem wieder unterhalb des vorgebbaren
Höchstdruckes
ab bzw. erhöht
er sich auf einen Wert oberhalb des Niedrigstdruckes gemäß der alternativen
Ausgestaltung, so öffnet
das Ventil in der Hydraulikleitung wieder, so dass der Förderbewegung
des Förderelementes
und somit der Schließbewegung
der Armatur keine Widerstände
mehr entgegen gesetzt werden. Die Schließbewegung wird somit fortgesetzt.
Die mechanische Verbindung zwischen dem Förderelement und dem Schließgestänge der
Armatur ist bei der vorliegenden Vorrichtung eine formschlüssige Verbindung,
wobei das Förderelement
hierbei direkt oder über
ein zusätzliches
Verbindungselement mit dem Schließgestänge verbunden sein kann. Bei
diesem Verbindungselement kann es sich auch um ein dämpfendes
Element, bspw. eine Feder, handeln.
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Die
Impulsleitung ist bei der vorliegenden Vorrichtung je nach Ausgestaltung
entweder stromauf der Absperrarmatur (bei Vorgabe eines Höchstdruckes)
oder stromab der Absperrarmatur (bei Vorgabe eines Niedrigstdruckes)
möglichst
in unmittelbarer Nähe
dieser Armatur mit dem Rohrleitungssystem verbunden. Diese Verbindung
kann durch direkte Ankopplung oder auch über eine elastische Trennmembran
erfolgen, über
die entsprechende Druckänderungen
weitergegeben werden können.
Bei einer Anordnung der Impulsleitung stromauf der Armatur wird
das Ventil in der Hydraulikleitung bei Überschreitung des vorgebbaren
Höchstdruckes
geschlossen. Bei einer Anordnung der Impulsleitung stromab der Armatur
steuert der Druck in der Impuls leitung das Ventil in der Hydraulikleitung
so, dass es bei Unterschreiten des vorgebbaren Niedrigstdruckes schließt. Geeignete
hydraulisch steuerbare Ventile sind dem Fachmann bekannt.
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Die
vorliegende Vorrichtung kommt ohne fremde Hilfsenergie und ohne
kostspielige, hochfrequente Messeinrichtungen aus. Durch das Wirkprinzip
der Vorrichtung ohne Windkessel, Blasenspeicher und Flüssigkeitsumleitungen
wird eine sichere und kosteneffektive Technik zur Vermeidung von Druckstößen in Rohrleitungssystemen
bereitgestellt. Der Verzicht auf die Einspeisung von Fremdgasen zur
Verminderung von Druckstößen ist
besonders in der pharmazeutischen Industrie von Vorteil, bei der Verunreinigungen
der geförderten
Produkte durch Fremdgase äußerst unerwünscht sind.
Mit der vorliegenden Vorrichtung lässt sich dennoch das Absperrorgan
innerhalb kürzest
möglicher
Zeit schließen, ohne
dass dabei der Auslegungsdruck in der Rohrleitung stromauf der Absperrarmatur überschritten
wird. Die Vorrichtung kommt ohne Bremsanlage und Bremsscheibe aus,
so dass ein deutlich reduzierter Verschleiß und eine höhere Zuverlässigkeit
erreicht werden. Weiterhin können
wesentlich kompaktere Baugrößen der
Vorrichtung realisiert werden.
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In
der bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Vorrichtung ist das
Förderelement
ein Kolben, der über
eine Kolbenstange mit dem Schließgestänge verbunden ist und durch
Bewegung des Schließgestänges in
einem Führungsgehäuse verschoben
wird. Durch den Kolben wird der Innenraum des Gehäuses in
zumindest zwei gegen einander abgedichtete Kammern unterteilt, deren
Volumenverhältnis
sich bei Bewegung des Kolbens verändert. Bei einer Bewegung des
Schließgestänges und
somit des Kolbens tritt aus einer der Kammern Hydraulikflüssigkeit
aus und fließt über die
Hydraulikleitung entweder in einen Ausgleichsbehälter oder – bei einer anderen Ausgestaltung
der Vorrichtung – in
die sich durch die Kolbenbewegung vergrößernde andere Kammer des Gehäuses. Kommt
es bei einer Ausgestaltung der Vorrichtung während des Schließvorgangs
der Armatur zu einem unerwünschten Druckanstieg
im Rohrleitungssystem, so überschreitet
die am Ventilteller des in der Hydraulikleitung angeordneten Ventils
anliegende Druckkraft aus der Förderleitung
die aufgegebene Federkraft und das Ventil schließt. Dadurch kann der Kolben
keine weitere Hydraulikflüssigkeit
aus der Kammer drücken und
die Schließbewegung
der Klappe bzw. der Armatur wird gestoppt. Anschließend fällt in der
produktfördernden
Flüssigkeitsleitung
der Druck ab und das hydraulisch gesteuerte Ventil öffnet wieder.
Der Schließvorgang
wird fortgesetzt. Falls es im weiteren Verlauf zu erneuten Druckspitzen
kommt, wiederholen sich die oben genannten Vorgänge. Liegen aus verfahrenstechnischen
Gründen
erhöhte
stationäre Drücke vor,
so wird durch die einstellbare Federkraft am hydraulisch gesteuerten
Ventil sichergestellt, dass dieses nicht bereits während des
stationären Betriebs
geschlossen wird.
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Besteht
die Gefahr von Produktablagerungen, Abrasion oder Korrosion durch
die geförderte Flüssigkeit,
kann durch Verwendung einer elastischen Trennmembran der direkte
Kontakt zwischen Fördermedium
und Impulsleitung unterbrochen werden. Dabei dient die elastische
Trennmembran der Druckübertragung
zwischen Förderleitung
und Impulsleitung. Desweiteren lässt
sich gegebenenfalls mit Hilfe eines weiteren in der Impulsleitung
angebrachten Ventils die Funktion der vorliegenden Vorrichtung aktivieren
oder deaktivieren.
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Bei
der vorliegenden Vorrichtung ist es unerheblich, ob eine Dreh- oder
eine Hubarmatur verwendet wird. Die mechanische Verbindung mit dem
Förderelement
der Vorrichtung muss lediglich so erfolgen, dass eine Schließbewegung
der Armatur mechanisch auf eine Förderbewegung des Förderelementes übertragen
wird und umgekehrt eine Behinderung dieser Förderbewegung in gleicher Weise eine
Behinderung der Schließbewegung
bewirkt.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die
vorliegende Vorrichtung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen
in Verbindung mit den Zeichnungen nochmals erläutert. Hierbei zeigen:
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1 ein
erstes Beispiel für
eine mögliche Ausgestaltung
der vorliegenden Vorrichtung; und
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2 ein
zweites Beispiel für
eine mögliche Ausgestaltung
der vorliegenden Vorrichtung.
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Wege zur Ausführung der
Erfindung
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In
der 1 ist eine Ausgestaltung der vorliegenden Vorrichtung
dargestellt, bei der die Armatur des Rohrleitungssystems mit einem
Doppelantrieb ausgestattet ist. Die erste Antriebseinheit 2,
ein Kolben 6 mit einer über
eine Feder 5 vorgespannten Kolbenstange, dient in üblicher
Weise dem Schnellschluss oder Öffnen
des Absperrorgans 3 in der Förderleitung 4 des
Rohrleitungssystems. Durch die vorliegende Vorrichtung kommt die
weitere Antriebseinheit 1 hinzu, die in gleicher Weise
mit dem Antriebsgestänge 7 des
Absperrorgans 3 formschlüssig verbunden ist. Diese zweite
Antriebseinheit 1 dient der Erzeugung einer Gegenkraft
zur Schließbewegung des
Gestänges 7 bei
Auftreten eines erhöhten Drucks
in der Förderleitung 4.
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Die
gesamte beispielhafte Vorrichtung zur Vermeidung von Druckstößen ist
zusammen mit der Absperrarmatur 2, 3, 7 und
einem Abschnitt des Rohrleitungssystems im linken Teil der 1 dargestellt.
Der rechte Teil der 1 gibt die Verbindung der vorliegenden
Vorrichtung über
die Antriebseinheit 1 mit der Absperrarmatur 2, 3, 7 in
vergrößerter Darstellung
wieder. Das zu fördernde
Produkt strömt
in Pfeilrichtung durch die Förderleitung 4.
Beim Schnellschluss des Absperrorgans 3 wird die Feder 5 der ersten
Antriebseinheit 2 entspannt und der darin bewegliche Kolben 6,
der über
die Kolbenstange mit dem Antriebsgestänge 7 der Absperrarmatur 3 formschlüssig verbunden
ist, bewegt sich nach rechts. Dadurch wird eine Rotationsbewegung
des Antriebsgestänges 7 im
Uhrzeigersinn erzeugt, mit der auch der in der zweiten Antriebseinheit 1 vorhandene
Kolben 12, der über
eine Kolbenstange ebenfalls formschlüssig mit dem Antriebsgestänge 7 verbunden
ist, nach rechts bewegt wird. Durch diese Bewegung drückt er die
im Inneren des Zylindergehäuses
befindliche Hydraulikflüssigkeit
durch eine vom Fördermedium
getrennte Hydraulikleitung 10 über ein federbelastetes, hydraulisch
vorgesteuertes Ventil 9 in die linke Kammer der Antriebseinheit 1.
Letztere ist hydraulisch dicht von der rechten Kammer getrennt,
so dass zwischen den beiden Kammern kein unmittelbarer Druck- und
Flüssigkeitsaustausch
erfolgen kann.
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Ein
stromaufwärtiger
Druckanstieg in der Förderleitung 4 wird über die
Impulsleitung 11 auf das federbelastete, hydraulisch vorgesteuerte
Ventil 9 übertragen.
Dieses hat die Aufgabe, die Hydraulikleitung 10 je nach
Druck in der Förderleitung 4 offen
zu halten oder zu verschließen.
Erreicht die Druckkraft aus der Impulsleitung 11 die vorgegebene
Federkraft des Ventils 9, so schließt das Ventil 9. Als
Folge davon kann keine weitere Hydraulikflüssigkeit aus der rechten Kammer
der Antriebseinheit 1 austreten. Durch die formschlüssige Verbindung
mit dem Antriebsgestänge 7 wird
dadurch die Rotation des Antriebsgestänges 7 blockiert und
die Schließbewegung
des Absperrorgans 3 gestoppt. Daraufhin sinkt der Leitungsdruck
im stromaufwärtigen
Teil der Förderleitung 4.
Fällt dieser
unter den am Ventil 9 eingestellten Wert, so öffnet dieses
wieder. Die Hydraulikflüssigkeit
kann dann die Antriebseinheit 1 wieder verlassen und der
Schließvorgang
wird fortgesetzt. Die beschriebenen Vorgänge können sich ggf. erneut abspielen,
wenn der Druck in der Förderleitung 4 wieder über den
vorgegebenen Druck ansteigt. Das erneute Öffnen der Absperrarmatur erfolgt
problemlos, da durch die Rückwärtsbewegung
des Antriebsgestänges 7 auch
die Kolbenstange der Antriebs einheit 1 zurückgezogen
und die Hydraulikflüssigkeit
aus der linken Kammer der Antriebseinheit 1 in die rechte Kammer
gedrückt
wird.
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Die
einwandfreie Funktion der Vorrichtung bei höheren Betriebsdrücken wird
durch eine im Federdruck variierbare Feder am Ventil 9 gewährleistet. Diese
kann auf den gewünschten
Betriebsdruck in der produktfördernden
Leitung 4 eingestellt werden. Vorraussetzung für eine einwandfreie
Funktion der Armatur ist weiterhin, dass die Hydraulikleitung 10 und
die Impulsleitung 11 vollständig entlüftet werden. Verfügt das Fördermedium über korrosive
bzw. abrasive Eigenschaften, so kann eine elastische Brennmembran
zur Druckübertragung
in die Impulsleitung 11 integriert werden.
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Im
vorliegenden Beispiel ist in der Impulsleitung 11 ein zusätzliches
Ventil 8 angeordnet, mit dem es möglich ist, die Druckübertragung
in die Impulsleitung 11 zu unterbinden und somit das Schließen des Ventils 9 in
der Hydraulikleitung zu verhindern. In diesem Fall arbeitet die
Armatur 3 wie eine handelsübliche Absperrarmatur.
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2 zeigt
eine weitere Ausgestaltungsmöglichkeit
der vorliegenden Vorrichtung, bei der ein zusätzliches Vorrats- bzw. Ausgleichsbehältnis 13 vorgesehen
ist. Die Antriebseinheit für
die Bewegung des Schließgestänges 7 der
Absperrarmatur 3 ist in dieser Figur nicht dargestellt.
Auch bei dieser Ausgestaltung ist wiederum eine Antriebseinheit 1 mit
einem hydraulischen Kolben 12 über die Kolbenstange formschlüssig mit
dem Antriebsgestänge 7 verbunden.
Das zu fördernde
Produkt strömt
in Pfeilrichtung durch die Förderleitung 4,
an der das Absperrorgan 3 angeordnet ist. Beim Schnellschluss
des Absperrorgans 3 wird das Antriebsgestänge 7 in
eine Rotations- bzw. in eine Hubbewegung versetzt. Die am Antriebsgestänge 7 befestigte
Kolbenstange 12 wird beim Schließvorgang in das Zylindergehäuse eingefahren.
Dabei tritt durch die Kolbenbewegung auf der rechten Seite Hydraulikflüssigkeit
aus und wird dem Ausgleichsbehältnis 13 in
der Hydraulikleitung 10 über das hydraulisch vorgesteuerte
Ventil 9 zugeführt.
Dieses Leitungssegment ist von der produktfördernden Leitung 4 baulich
getrennt.
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Eine
elastische Trennmembran 15 überträgt im vorliegenden Beispiel
den im stromaufwärtigen Rohrleitungsabschnitt
entstehenden Druckanstieg aus der Förderleitung 4 in die
Impulsleitung 11 und darüber an das Ventil 9.
Dieses hat die Aufgabe, die Hydraulikleitung 10 bei niedrigem
Druck in der Förderleitung 4 offen
zu halten und bei kritischem Druckanstieg in der Förderleitung 4 zu
verschließen. Erreicht
die Druckkraft aus der Impulsleitung 11 die vorgegebene
Federkraft, so schließt
das Ventil 9. Als Folge davon kann keine weitere Hydraulikflüssigkeit aus
dem Zylindergehäuse
der Antriebseinheit 1 austreten und die Rotation des Antriebsgestänges 7 wird blockiert.
Die Schließbewegung
des Absperrorgans 3 wird somit gestoppt. Darauf hin sinkt
der Leitungsdruck im stromaufwärtigen
Teil der produktfördernden
Leitung 4. Fällt
dieser unter den am Ventil 9 eingestellten Wert, so öffnet dieses
wieder, Hydraulikflüssigkeit
kann das Zylindergehäuse
der Antriebseinheit 1 verlassen und der Schließvorgang
wird fortgesetzt. Die oben beschriebenen Vorgänge wiederholen sich ggf. bei
erneutem Druckanstieg über
den vorgegebenen Druck. Das Ausgleichsbehältnis 13 ist über eine
Verbindungsleitung mit der Hydraulikleitung 10 zwischen
dem Ventil 9 und der Antriebseinheit 1 verbunden.
Ein Rückschlagventil 14 in
dieser Verbindungsleitung verhindert, dass Hydraulikflüssigkeit
im Fall eines geschlossenen Ventils 9 in den Ausgleichsbehälter 13 gelangt.
Das erneute Öffnen der
Absperrarmatur erfolgt problemlos, da durch die Rückwärtsbewegung
des Antriebsgestänges 7 die Kolbenstange
mit dem Kolben 12 zurück
gezogen wird und Hydraulikflüssigkeit über das
in diese Fließrichtung
offene Rückschlagventil 14 aus
dem Ausgleichsbehälter 13 ansaugt.
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Die
einwandfreie Funktion dieser Vorrichtung bei höheren Betriebsdrücken wird
wiederum durch die variierbare Feder am Ventil 9 gewährleistet,
die auf den gewünschten
Betriebsdruck in der produktfördernden
Leitung 4 eingestellt werden kann. Durch Schließen des
in der Impulsleitung 4 vorgesehenen Ventils 8 ist
es auch hier möglich,
die Druckübertragung über die
Impulsleitung an das Ventil 9 zu unterbinden und das Schließen dieses
Ventils zu verhindern. In diesem Fall funktioniert die Armatur wie
eine handelsübliche
Absperrarmatur.
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Die
in der 2 dargestellte Verbindung der Hydraulikleitung 10 mit
der linken Kammer des Zylindergehäuses ist nicht unbedingt erforderlich.
Vielmehr kann die linke Kammer auch mit Luft befüllt sein, wobei zur Vermeidung
eines Unter- oder Überdrucks
eine Öffnung
zur Atmosphäre
vorgesehen sein muss.
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Auch
bei dieser Ausgestaltung ist eine elastische Trennmembran 15 in
der Impulsleitung 11 vorgesehen. Verfügt das Fördermedium nicht über korrosive
bzw. abrasive Eigenschaften, so kann auf diese Trennmembran 15 auch
verzichtet werden. Ein besonderer Vorteil der vorliegenden Vorrichtung
besteht – unabhängig von
der jeweiligen Ausgestaltung – auch
ohne eine derartige Trennmembran einer Trennung zwischen dem Fördermedium
und der Hydraulikflüssigkeit über das
Ventil 9, das den direkten Kontakt zwischen der Hydraulikflüssigkeit
und dem Fördermedium
verhindert.
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- 1
- zweite
Antriebseinheit
- 2
- erste
Antriebseinheit
- 3
- Absperrorgan
- 4
- Förderleitung
- 5
- Feder
- 6
- Kolben
- 7
- Antriebsgestänge
- 8
- Ventil
- 9
- hydraulisch
vorgesteuertes, federbelastetes Ventil
- 10
- Hydraulikleitung
- 11
- Impulsleitung
- 12
- Kolben
- 13
- Ausgleichsbehälter
- 14
- Rückschlagventil
- 15
- Trennmembran