DE102021119690A1 - Hochdruckplungerpumpe und Verwendung einer Hochdruckplungerpumpe - Google Patents

Hochdruckplungerpumpe und Verwendung einer Hochdruckplungerpumpe Download PDF

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Abstract

Eine Hochdruckplungerpumpe (2) weist mindestens eine Plungeranordnung (3) mit einem Arbeitsraum (31) und einem in dem Arbeitsraum (31) axial hin und her bewegbar angeordneten Plunger (32), mindestens ein erstes Steuerventil (5) und mindestens ein zweites Steuerventil (6), die an einem Ventilgehäuse (4) mit wenigstens einer Hochdruckleitung (41) und wenigstens einer Niederdruckleitung (42) angeschlossen sind, wobei die Hochdruckleitung (41) durch das erste Steuerventil (5) und die Niederdruckleitung (42) durch das zweite Steuerventil (6) verschließbar mit dem Arbeitsraum (31) verbunden sind, wobei das Ventilgehäuse (4) einen in die Hochdruckleitung (41) mündenden Hochdruckanschluss (43) aufweist, wobei das mindestens eine erste Steuerventil (5) und das mindestens eine zweite Steuerventil (6) über eine Steuereinheit (7) derart ansteuerbar sind, dass ein über den Hochdruckanschluss (43) des Ventilgehäuses (4) zugeführtes, unter Hochdruck stehendes Fluid dem Arbeitsraum (31) zuführbar und über einen Niederdruckanschluss (61) des wenigstens einen Saugventil (6) nach Antreiben des Plungers (32) abführbar ist, wobei der mindestens eine Plunger (32) über eine Antriebswelle mit einem Generator (11) gekoppelt ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hochdruckplungerpumpe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie die Verwendung einer solchen Hochdruckplungerpumpe.
  • Eine gattungsgemäße Hochdruckplungerpumpe ist beispielsweise aus der DE 10 2016 124 422 A1 bekannt.
  • Gattungsgemäße Hochdruckplungerpumpen dienen der Erzeugung von Arbeitsdrücken von bis zu 4000 bar. Dazu weist die Hochdruckplungerpumpe einen oder mehrere oszillierend antreibbare Plunger auf, wobei jeder der Plunger über ein als Saugventil ausgeführtes Steuerventil ein Flüssigkeitsvolumen in einen Arbeitsraum der Plungerpumpe einsaugt und unter Hochdruck durch ein Auslassventil abgibt. Der Plunger wird dabei über durch eine Antriebseinrichtung antreibbare Antriebswelle angetrieben, beispielsweise über einen Elektromotor.
  • Derartige Hochdruckplungerpumpen haben sich in der Praxis bewährt.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Hochdruckplungerpumpe für ein weiteres Einsatzgebiet anzupassen.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Hochdruckplungerpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
  • Die erfindungsgemäße Hochdruckplungerpumpe weist mindestens eine Plungeranordnung mit einem Arbeitsraum und einem in dem Arbeitsraum axial hin und her bewegbar angeordneten Plunger auf.
  • Die Hochdruckplungerpumpe weist des Weiteren mindestens ein erstes Steuerventil und mindestens ein zweites Steuerventil auf, wobei die beiden Steuerventile an einem Ventilgehäuse mit wenigstens einer Hochdruckleitung und wenigstens einer Niederdruckleitung angeschlossen sind.
  • Die Hochdruckleitung ist durch das erste Steuerventil verschließbar mit dem Arbeitsraum verbunden. Die Niederdruckleitung ist durch das zweite Steuerventil verschließbar mit dem Arbeitsraum verbunden. Das Ventilgehäuse weist einen in die Hochdruckleitung mündenden Hochdruckanschluss auf.
  • Das mindestens eine erste Steuerventil und das mindestens eine zweite Steuerventil sind über eine Steuereinheit derart ansteuerbar, dass ein über den Hochdruckanschluss des Ventilgehäuses zugeführtes, unter Hochdruck stehendes Fluid dem Arbeitsraum zuführbar und über einen Niederdruckanschluss des wenigstens einen zweiten Steuerventils nach Antreiben des Plungers abführbar ist, wobei der mindestens eine Plunger über eine Antriebswelle mit einem Generator gekoppelt ist.
  • Mit der erfindungsgemäßen Hochdruckplungerpumpe ist durch die Ausgestaltung der Steuerventile als separat steuerbare Steuerventile über die Steuereinheit die Möglichkeit geschaffen, die Hochdruckplungerpumpe zur Energierückgewinnung zu nutzen.
  • Anstelle oder zusätzlich zur Bereitstellung eines unter Hochdruck stehenden Fluides kann durch die erfindungsgemäße Steuerung der Steuerventile die Arbeitsweise der Hochdruckplungerpumpe quasi umgekehrt werden, so dass ein unter Hochdruck stehendes Fluid über die Hochdruckleitung in den Arbeitsraum der Hochdruckplungerpumpe führbar ist und dabei den mindestens einen Plunger antreibt, der seinerseits über eine Antriebswelle mit einem Generator gekoppelt ist, über den zumindest ein Teil der Entspannungsenergie, die bei druckabbauenden Prozessen entsteht, zurückgewonnen werden kann.
  • Vorteilhafte Ausführungsvarianten der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsvariante sind wenigstens drei, insbesondere fünf Plungeranordnungen vorgesehen, mit jeweils einem Plunger, wobei jedem der Plunger ein erstes Steuerventil und ein zweites Steuerventil zugeordnet ist.
  • Die Anordnung von wenigstens drei Plungeranordnungen mit separat steuerbaren Steuerventilen ermöglicht einen einfachen und zuverlässigen Betrieb der Hochdruckplungerpumpe zum Antrieb des Generators.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante sind das mindestens eine erste Steuerventil und das mindestens eine zweite Steuerventil durch die Steuereinheit regelbar sowohl als Einlassventil als auch als Auslassventil betreibbar. Der Generator ist dabei bevorzugt auch als Motor betreibbar.
  • Dies ermöglicht den Einsatz der Hochdruckplungerpumpe beispielsweise in einer Druckregelungsanlage, bei der die Hochdruckplungerpumpe einerseits den notwendigen Arbeitsdruck in dem Arbeitsfluid erzeugt und einen Prozessaufbau zur Verfügung stellt und zum zweiten überschüssigen Hochdruck des Prozessaufbaus wieder aufzunehmen vermag und dabei die Entspannungsenergie in elektrische Energie umwandelt, anstelle über ein Ablassventil die Entspannungsenergie ungenutzt nach außen abzuleiten.
  • Die Steuerventile sind gemäß einer vorteilhaften Ausführungsvariante pneumatisch, elektrisch oder auch hydraulisch ansteuerbar.
  • Die Steuereinheit ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante mit einem oder mehreren Sensoren gekoppelt, der oder die jeweils einen oder mehrere Betriebsparameterdaten der Hochdruckplungerpumpe, insbesondere der Drehstellung der Antriebswelle, eines Druckes eines Fluids in der Hochdruckleitung und/oder der Niederdruckleitung bereitstellt bzw. bereitstellen.
  • Durch Zurverfügungstellen dieser Betriebsparameter ist eine verbesserte Steuerung der Steuerventile durch die Steuereinheit gewährleistet.
  • Die Steuereinheit weist gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante wenigstens eine Datenschnittstelle zur Erfassung externer Betriebsparameterdaten, insbesondere eines der Hochdruckplungerpumpe vorgeschalteten Prozessaufbaus auf.
  • Solche externen Betriebsparameterdaten können beispielsweise der Systemdruck des vorgeschalteten Prozesses sein.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante der Hochdruckplungerpumpe weist diese eine zweite Plungeranordnung mit einem Arbeitsraum und einem in dem Arbeitsraum axial hin und her bewegbar angeordneten Plunger auf sowie mindestens ein Druckventil und mindestens ein Saugventil, die an einem Ventilgehäuse mit wenigstens einer Hochdruckleitung und wenigstens einer Niederdruckleitung angeschlossen sind.
  • Die Hochdruckleitung ist durch das Druckventil und die Niederdruckleitung durch das Saugventil verschließbar mit dem Arbeitsraum verbunden, wobei der mindestens eine Plunger über eine zweite Antriebswelle mit einer dritten Antriebswelle gekoppelt ist, wobei die dritte Antriebswelle auch mit der ersten Antriebswelle gekoppelt ist.
  • Dieser Aufbau der Hochdruckplungerpumpe ermöglicht im Einsatz zum einen eine Druckerhöhung des Arbeitsfluides durch die zweite Plungeranordnung, wobei die Energie für den Antrieb der Plunger der zweiten Plungeranordnung zumindest teilweise oder vollständig durch die Expansion des in die erste Plungeranordnung eingeleiteten, unter Hochdruck stehendem Arbeitsfluid entnehmbar ist, die die erste Antriebswelle antreibt und durch Kopplung über die dritte Antriebswelle auf die zweite Antriebswelle übertragbar ist.
  • Die erfindungsgemäße Verwendung einer Hochdruckplungerpumpe zur Druckregelung in einem hydraulischen Prozessaufbau zeichnet sich dadurch aus, dass die Hochdruckplungerpumpe gemäß einem der vorstehenden Ansprüche ausgebildet ist, wobei die Hochdruckplungerpumpe derart mit dem Prozessaufbau gekoppelt ist, dass im Pumpbetrieb die Hochdruckplungerpumpe dem Prozessaufbau ein Fluid mit einem vorbestimmten Hochdruck zuführt, wobei die Steuerventile über die Steuereinheit so gesteuert sind, dass der wenigstens eine Plunger durch eine motorbetriebene Antriebswelle angetrieben wird.
  • Im Motorbetrieb der Hochdruckplungerpumpe wird das Fluid mit dem vorbestimmten Hochdruck über die Hochdruckleitung zugeführt und die Steuerventile über die Steuereinheit so gesteuert sind, dass die Antriebswelle durch den wenigstens einen Plunger angetrieben wird, wobei die Antriebswelle zur Stromerzeugung mit einem Generator gekoppelt ist.
  • In einer weiteren Verwendung einer Hochdruckplungerpumpe zur Druckregelung in einem hydraulischen Prozessaufbau, bei dem die Hochdruckplungerpumpe wie oben beschrieben ausgebildet ist, ist die Hochdruckplungerpumpe derart mit dem Prozessaufbau gekoppelt, dass der Hochdruckplungerpumpe das Fluid mit einem durch den hydraulischen Prozessaufbau vorbestimmten Hochdruck über die Hochdruckleitung zugeführt und die Steuerventile über die Steuereinheit so gesteuert sind, dass die Antriebswelle durch den wenigstens einen Plunger angetrieben wird, wobei die Antriebswelle zur Stromerzeugung mit einem Generator gekoppelt ist.
  • Eine solche Verwendung dient beispielsweise als Ersatz für ein Überdruckventil, wobei bei einem solchen Überdruckventil der überschüssige Hochdruck ungenutzt an die Umgebung abgegeben wird, während durch die Verwendung der Hochdruckplungerpumpe dieser Überdruck über die Hochdruckplungerpumpe zur Energierückgewinnung genutzt wird.
  • Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
    • 1 eine schematische isometrische Darstellung einer Energierückgewinnungsanordnung mit einer Hochdruckplungerpumpe,
    • 2 eine isometrische Darstellung einer Plungeranordnung mit daran angeordnetem Ventilgehäuse mit separat steuerbaren Steuerventilen,
    • 3 eine Schnittansicht durch eine Plungeranordnung,
    • 4 eine schematische isometrische Darstellung einer weiteren Ausführungsvariante einer Hochdruckplungerpumpe und
    • 5 eine Schnittansicht durch die Plungeranordnung der in 4 dargestellten Hochdruckplungerpumpe.
  • In der nachfolgenden Figurenbeschreibung beziehen sich Begriffe wie oben, unten, links, rechts, vorne, hinten usw. ausschließlich auf die in den jeweiligen Figuren gewählte beispielhafte Darstellung und Position der Hochdruckplungerpumpe, Plunger, Arbeitsraum, Ventilgehäuse, Steuerventil, Generator und dergleichen. Diese Begriffe sind nicht einschränkend zu verstehen, d.h., durch verschiedene Arbeitsstellungen oder die spiegelsymmetrische Auslegung oder dergleichen können sich diese Bezüge ändern.
  • In 1 ist mit dem Bezugszeichen 1 insgesamt eine Ausführungsvariante einer Energierückgewinnungsanordnung bezeichnet.
  • Zentraler Bestandteil dieser Energierückgewinnungsanordnung 1 ist eine Hochdruckplungerpumpe 2, die über eine erste Antriebswelle mit einem Generator 11 gekoppelt ist, bevorzugt unter Zwischenschaltung einer Kupplung 12. Ein Rahmen 13 der Energierückgewinnungsanordnung 1 dient der Fixierung der Hochdruckplungerpumpe 2, der Kupplung 12 und des Generators 11.
  • Die Hochdruckplungerpumpe 2 weist im gezeigten Ausführungsbeispiel fünf Plungeranordnungen 3 auf, mit einem jeweiligen Arbeitsraum 31 und einem in dem Arbeitsraum 31 axial hin und her bewegbar angeordneten Plunger 32, wie es in der Schnittdarstellung in 3 beispielhaft dargestellt ist.
  • Denkbar ist prinzipiell auch eine Hochdruckplungerpumpe 2 mit nur einer solchen Plungeranordnung 3.
  • Für jede der Plungeranordnungen 3 ist jeweils ein erstes Steuerventil 5 und ein zweites Steuerventil 6 vorgesehen, die an einem Ventilgehäuse 4 mit angeschlossen sind.
  • Das Ventilgehäuse 4 weist dabei für jedes der ersten Steuerventile 5 eine Hochdruckleitung 41 auf und für jedes der zweiten Steuerventile eine Niederdruckleitung 42 auf.
  • Die Hochdruckleitung 41 und die Niederdruckleitung 42 sind an ihrem von dem jeweiligen Steuerventil 5, 6 entfernten Ende mit dem Arbeitsraum 31 der Plungeranordnung 3 verbunden.
  • Das Ventilgehäuse 4 weist des Weiteren einen in die Hochdruckleitung(en) 41 mündenden Hochdruckanschluss 43 auf, der der Zuleitung oder Ableitung eines unter Hochdruck stehenden Fluides dient.
  • Ein weiterer Fluidanschluss 61 ist an jedem der zweiten Steuerventile 6 vorgesehen, wie es in den 1 bis 3 dargestellt ist.
  • Das mindestens eine erste Steuerventil 5 und das mindestens eine zweite Steuerventil 6 sind über eine Steuereinheit 7 derart ansteuerbar, dass ein über den Hochdruckanschluss 43 des Ventilgehäuses 4 zugeführtes, unter Hochdruck stehendes Fluid dem Arbeitsraum 31 zuführbar und über einen Niederdruckanschluss 61 des wenigstens einen zweiten Steuerventils 6 nach Antreiben des Plungers 32 abführbar ist.
  • Der mindestens eine Plunger 32 ist dabei über die Antriebswelle 9, wie zuvor erläutert, mit einem Generator 11 gekoppelt.
  • Die Hochdruckplungerpumpe 2 zeichnet sich überdies dadurch aus, dass die Steuerventile 5, 6 durch die Steuereinheit 7 sowohl als Einlassventil als auch als Auslassventil betreibbar sind.
  • Dies ermöglicht den Betrieb der Hochdruckplungerpumpe 2 sowohl zur Energierückgewinnung als auch zur Bereitstellung eines unter Hochdruck stehenden Fluids.
  • Die Steuerventile 5, 6 sind dabei bevorzugt pneumatisch ansteuerbar. Denkbar ist auch eine Ansteuerung der Steuerventile 5, 6 mithilfe eines elektrischen oder hydraulischen Antriebs.
  • Die Ausstattung der Hochdruckplungerpumpe 2 mit sowohl als Einlassventil als auch als Auslassventil steuerbaren Steuerventilen 5, 6 ermöglicht damit die Nutzung einer Hochdruckplungerpumpe 2 zur Energierückgewinnung.
  • Eine solche Energierückgewinnung ist bisher für beispielsweise in Wasserkraft- oder Pumpspeicherkraftwerken eingesetzten Turbinen bekannt oder auch für Axialkolbenmotoren, die in Meerwasser-Umkehrosmoseanlagen eingesetzt wird. Diese oben genannten Anwendungen finden üblicherweise in Druckbereichen von bis zu 100 bar statt.
  • Für den Einsatz bei höheren Drücken von über 200 bar sind derartige Pumpensysteme nicht einsetzbar.
  • Zur verbesserten Ansteuerung der Steuerventile 5, 6 ist die Steuereinheit 7 bevorzugt mit einem oder mehreren Sensoren gekoppelt, der oder die jeweils einen oder mehrere Betriebsparameter der Hochdruckplungerpumpe 2, insbesondere der Drehstellung der Antriebswelle 9, eines Druckes eines Fluids in der Hochdruckleitung 41 und/oder der Niederdruckleitung 42 bereitstellen.
  • In einer bevorzugten Weiterbildung weist die Steuereinheit 7 darüber hinaus wenigstens eine Datenschnittstelle zur Erfassung externer Betriebsparameterdaten auf. Solche externen Betriebsparameterdaten sind dabei Daten eines der Hochdruckplungerpumpe 2 vorgeschalteten Prozessaufbaus.
  • Sofern in einem solchen Prozessaufbau die Expansion eines druckbelasteten Fluides notwendig ist, kann das druckbelastete Fluid über den Hochdruckanschluss 43 der Hochdruckplungerpumpe 2 zugeführt werden.
  • Ein Sensor in dem vorgeschalteten Prozessaufbau gibt dazu ein Signal an die Steuereinheit 7 aus, die sodann das Steuerventil 5 öffnet, so dass das unter Hochdruck stehende Fluid durch die Hochdruckleitung 41 in den Arbeitsraum 31 des Plungers 32 gelangt und dort den Plunger 32 aus einer Verdichtungsposition in eine Expansionsposition drückt.
  • Damit einhergehend wird die erste Antriebswelle, die mit dem Generator 11 gekoppelt ist, rotatorisch bewegt, so dass die Einleitung des unter Hochdruck stehenden Fluids in den Arbeitsraum 31 der Plungeranordnung 3 eine Stromerzeugung und damit Energierückgewinnung im Generator bewirkt.
  • Durch die Anordnung eines Sensors beispielsweise an der ersten Antriebswelle ist die Ansteuerung der einzelnen Steuerventile 5, 6 über die Steuereinheit 7 weiter verbessert.
  • So kann bei einer Hochdruckplungerpumpe 2 mit mehreren Plungeranordnungen 3 durch Erkennen der jeweiligen Drehstellung der Antriebswelle 9 ermittelt werden, welches der ersten Steuerventile 5 nach Auslösen eines Energierückgewinnungssignals zuerst geöffnet wird, um genau den einen der Plunger 32 der Anordnung von mehreren Plungeranordnungen 3 mit Druck zu beaufschlagen, der in einer der im Pumpbetrieb der optimalen Verdichtungsposition entsprechenden Antriebsposition steht.
  • Für die Verwendung einer solchen Hochdruckplungerpumpe 2 werden nachfolgend zwei Einsatzzwecke erläutert.
  • In einer ersten Verwendung der Hochdruckplungerpumpe 2 zur Druckregelung in einem hydraulischen Prozessaufbau ist die Hochdruckplungerpumpe derart mit dem Prozessaufbau gekoppelt, dass im Pumpbetrieb, sprich bei klassischer Nutzung der Hochdruckplungerpumpe 2, die Hochdruckplungerpumpe 2 dem Prozessaufbau ein Fluid mit einem vorbestimmten Hochdruck zuführt.
  • Dies geschieht durch Antreiben der Plunger 32 durch den auch als Motor betreibbaren Generator 11 und eine diesen antreibende Energiequelle.
  • Über den in diesem Fall als Einlass funktionierenden Niederdruckanschluss 61 des zweiten Steuerventils 6 wird ein unter Niederdruck stehendes Fluid in den Arbeitsraum 31 der Plungeranordnung 3 durch Verfahren des Plungers 32 aus einer Verdichtungsstellung in eine Expansionsstellung eingesaugt und bei anschließend durch den externen Motor 10 angetriebenen Plunger 32 zurück in die Verdrängerposition verdichtet und über die Hochdruckleitung 41 und den Hochdruckanschluss 43, in den die Hochdruckleitung 41 mündet, zum Prozessaufbau weitergeleitet.
  • In dieser an sich bekannten Weise erfolgt die Abfolge eines Öffnens und Verschließens der Steuerventile 5, 6, wobei im Pumpbetrieb die ersten Steuerventile als Auslassventile und die Steuerventile 6 als Einlassventile geschaltet sind.
  • Muss aus dem hydraulischen Prozessaufbau Druck abgelassen werden, erfolgt eine Umschaltung der Steuerventile 5, 6 der Hochdruckplungerpumpe 2 in einen Energierückgewinnungsmodus, bei der die Hochdruckplungerpumpe 2 quasi als Motor wirkt.
  • In diesem Motorbetrieb der Hochdruckplungerpumpe 2 wird das unter Hochdruck stehende Fluid mit dem vorbestimmten Hochdruck über den Hochdruckanschluss 43 und die Hochdruckleitung 41 bei geöffnetem ersten Steuerventil 5 in den Arbeitsraum 31 der Plungeranordnung 3 geleitet.
  • Dies bewirkt den Antrieb des Plungers 32, wobei diese Antriebsbewegung auf die erste Antriebswelle 9 übertragen wird, die ihrerseits durch die Kopplung mit dem Generator 11 eine Stromerzeugung in dem Generator 11 bewirkt.
  • In einer zweiten Verwendung der Hochdruckplungerpumpe 2 dient diese als Entspannungsventil, insbesondere als Überdruckventil.
  • Hier wird auf die Funktionsweise der Hochdruckplungerpumpe 2 als klassische Pumpe verzichtet.
  • Die Hochdruckplungerpumpe 2 wird hier sozusagen als Entspannungsventil in einen vorgeschalteten Prozessaufbau eingefügt, so dass ein abzuleitender Hochdruck in der zuvor als Motorbetrieb der Hochdruckplungerpumpe 2 beschriebenen Art und Weise in die Hochdruckplungerpumpe 2 geleitet wird, die über den oder die Plunger 32 und die Antriebswelle 9 eine Energierückgewinnung durch Stromerzeugung in dem Generator 11 bewirkt.
  • Neben den oben bereits beschriebenen Eingangsparametern zur Steuerung der Steuereinheit 7 ist es auch denkbar, als Steuerparameter den Systemdruck des vorgeschalteten Prozesses oder den Eingangsdruck des Fluids bei Eintritt in den vorgeschalteten Prozess zu erfassen.
  • Denkbar ist auch, die Erfassung der Drehzahl der Antriebswelle 9, des Volumenstroms des Fluids in der Hochdruckleitung 41 oder der Niederdruckleitung 42 zu erfassen.
  • Die in den 4 und 5 gezeigten weiteren Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Hochdruckplungerpumpe weist neben der ersten Plungeranordnung 3 eine zweite Plungeranordnung 300 auf, mit einem Arbeitsraum 310 und wenigstens einem in dem Arbeitsraum 310 axial hin und her bewegbar angeordneten Plunger 320 auf.
  • Bevorzugt sind auch hier, wie in den 4 und 5 dargestellt, mehrere, insbesondere fünf Plunger 320 vorgesehen.
  • Je Plunger ist hier, wie in 5 dargestellt, ein Druckventil 500 und ein Saugventil 600 vorgesehen, die an einem Ventilgehäuse 400 mit einer Hochdruckleitung 410 und einer Niederdruckleitung 420 angeschlossen sind.
  • Die Hochdruckleitung 410 ist durch das Druckventil 500 und die Niederdruckleitung 420 ist durch das Saugventil 600 verschließbar mit dem Arbeitsraum 310 verbunden.
  • Der mindestens eine Plunger 320 ist dabei über eine zweite Antriebswelle mit einer dritten Antriebswelle 9 gekoppelt, wobei die dritte Antriebswelle 9 auch mit der ersten Antriebswelle gekoppelt ist.
  • Die dritte Antriebswelle 9 ist dabei bevorzugt als Ritzelwelle ausgebildet. Die erste und zweite Antriebswelle ist bevorzugt als Kurbelwelle ausgebildet.
  • Neben der in den 4 und 5 dargestellten parallelen Anordnung der ersten Plungeranordnung 3 zur zweiten Plungeranordnung 300 ist beispielsweise auch eine Hintereinanderanordnung der Plungeranordnungen 3, 300 denkbar.
  • Die zweite Plungeranordnung 300 und die zugehörigen Ventile diene hier ausschließlich der Drückerhöhung eines Arbeitsfluides, so dass dieser Bereich der Hochdruckplungerpumpe als Pumpe arbeitet, wobei das unter Hochdruck stehende Arbeitsfluid an einem in 4 beispielhaft dargestellten Hochdruckanschluss 430 zur Verfügung steht. Das Arbeitsfluid wird dabei über einen Niederdruckanschluss 700 in die Hochdruckplungerpumpe eingeleitet.
  • Die für den Betrieb dieses Bereiches notwendige Energie wird dabei teilweise oder sogar vollständig über die Kopplung der drei Antriebswellen durch den anderen Bereich der Hochdruckplungerpumpe mit der ersten Plungeranordnung und den diesen zugehörigen Steuerventilen bereitgestellt.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Energierückgewinnungsanordnung
    2
    Hochdruckplungerpumpe
    3
    Plungeranordnung
    31
    Arbeitsraum
    32
    Plunger
    4
    Ventilgehäuse
    41
    Hochdruckleitung
    42
    Niederdruckleitung
    43
    Hochdruckanschluss
    5
    erstes Steuerventil
    6
    zweites Steuerventil
    61
    Einlass/Auslass
    7
    Steuereinheit
    8
    Plungergehäuse
    9
    dritte Antriebswelle
    11
    Generator/Motor
    12
    Kupplung
    13
    Rahmen
    300
    Plungeranordnung
    310
    Arbeitsraum
    320
    Plunger
    400
    Ventilgehäuse
    410
    Hochdruckleitung
    420
    Niederdruckleitung
    430
    Hochdruckanschluss
    500
    Druckventil
    600
    Saugventil
    700
    Niederdruckanschluss
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102016124422 A1 [0002]

Claims (10)

  1. Hochdruckplungerpumpe (2), aufweisend - mindestens eine Plungeranordnung (3) mit einem Arbeitsraum (31) und einem in dem Arbeitsraum (31) axial hin und her bewegbar angeordneten Plunger (32), - mindestens ein erstes Steuerventil (5) und mindestens ein zweites Steuerventil (6), die an einem Ventilgehäuse (4) mit wenigstens einer Hochdruckleitung (41) und wenigstens einer Niederdruckleitung (42) angeschlossen sind, - wobei die Hochdruckleitung (41) durch das erste Steuerventil (5) und die Niederdruckleitung (42) durch das zweite Steuerventil (6) verschließbar mit dem Arbeitsraum (31) verbunden sind, - wobei das Ventilgehäuse (4) einen in die Hochdruckleitung (41) mündenden Hochdruckanschluss (43) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass - das mindestens eine erste Steuerventil (5) und das mindestens eine zweite Steuerventil (6) über eine Steuereinheit (7) derart ansteuerbar sind, dass ein über den Hochdruckanschluss (43) des Ventilgehäuses (4) zugeführtes, unter Hochdruck stehendes Fluid dem Arbeitsraum (31) bei geöffnetem ersten Steuerventil (5) zuführbar und über einen Niederdruckanschluss (61) des wenigstens einen zweiten Steuerventils (6) nach Antreiben des Plungers (32) abführbar ist, - wobei der mindestens eine Plunger (32) über eine erste Antriebswelle mit einem Generator (11) gekoppelt ist.
  2. Hochdruckplungerpumpe (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens drei, vorzugsweise fünf Plungeranordnungen (3) vorgesehen sind, mit jeweils einem Plunger (32), wobei jedem der Plunger ein erstes Steuerventil (5) und ein zweites Steuerventil (6) zugeordnet ist.
  3. Hochdruckplungerpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerventile (5, 6) durch die Steuereinheit (7) regelbar sowohl als Einlassventil als auch als Auslassventil betreibbar sind.
  4. Hochdruckplungerpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Generator (11) auch als Motor betreibbar ist.
  5. Hochdruckplungerpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerventile (5, 6) pneumatisch, elektrisch oder hydraulisch ansteuerbar sind.
  6. Hochdruckplungerpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (7) mit einem oder mehreren Sensoren gekoppelt ist, der oder die jeweils einen oder mehrere Betriebsparameterdaten der Hochdruckplungerpumpe, insbesondere der Drehstellung der erstem Antriebswelle, eines Druckes eines Fluids in der Hochdruckleitung (41) und/oder der Niederdruckleitung (42) bereitstellen.
  7. Hochdruckplungerpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (7) wenigstens eine Datenschnittstelle zur Erfassung externer Betriebsparameterdaten, insbesondere eines der Hochdruckplungerpumpe vorgeschalteten Prozessaufbaus aufweist.
  8. Hochdruckplungerpumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch - eine zweite Plungeranordnung (300) mit einem Arbeitsraum (310) und einem in dem Arbeitsraum (310) axial hin und her bewegbar angeordneten Plunger (320), - mindestens ein Druckventil (500) und mindestens ein Saugventil (600), die an einem Ventilgehäuse (400) mit wenigstens einer Hochdruckleitung (410) und wenigstens einer Niederdruckleitung (420) angeschlossen sind, - wobei die Hochdruckleitung (410) durch das Druckventil (500) und die Niederdruckleitung (420) durch das Saugventil (600) verschließbar mit dem Arbeitsraum (310) verbunden sind, - wobei der mindestens eine Plunger (320) über eine zweite Antriebswelle mit einer dritten Antriebswelle (9) gekoppelt ist, - wobei die dritte Antriebswelle (9) auch mit der ersten Antriebswelle gekoppelt ist.
  9. Verwendung einer Hochdruckplungerpumpe zur Druckregelung in einem hydraulischen Prozessaufbau, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruckplungerpumpe gemäß einem der vorstehenden Ansprüche ausgebildet ist, wobei die Hochdruckplungerpumpe derart mit dem Prozessaufbau gekoppelt ist, dass - im Pumpbetrieb die Hochdruckplungerpumpe dem Prozessaufbau ein Fluid mit einem vorbestimmten Hochdruck zuführt, wobei die Steuerventile (5, 6) über die Steuereinheit (7) so gesteuert sind, dass der wenigstens eine Plunger (32) durch eine motorbetriebene Antriebswelle angetrieben wird und - im Motorbetrieb der Hochdruckplungerpumpe das Fluid mit dem vorbestimmten Hochdruck über die Hochdruckleitung (41) zugeführt und die die Steuerventile (5, 6) über die Steuereinheit (7) so gesteuert sind, dass die Antriebswelle (9) durch den wenigstens einen Plunger (32) angetrieben wird, wobei die Antriebswelle zur Stromerzeugung mit einem Generator (11) gekoppelt ist.
  10. Verwendung einer Hochdruckplungerpumpe zur Druckregelung in einem hydraulischen Prozessaufbau, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruckplungerpumpe gemäß einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 8 ausgebildet ist, wobei die Hochdruckplungerpumpe derart mit dem Prozessaufbau gekoppelt ist, dass - der Hochdruckplungerpumpe das Fluid mit einem durch den hydraulischen Prozessaufbau vorbestimmten Hochdruck über die Hochdruckleitung (41) zuführt und die Steuerventile (5, 6) über die Steuereinheit (7) so gesteuert sind, dass die Antriebswelle (9) durch den wenigstens einen Plunger (32) angetrieben wird, wobei die Antriebswelle zur Stromerzeugung mit einem Generator (11) gekoppelt ist.
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