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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft Flüssigkeitsausgabevorrichtungen.
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Insbesondere betrifft die Vorrichtung Flüssigkeitspumpen.
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Hintergrund der Erfindung
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Die meisten Prozessanlagen verwenden Dampf für verschiedene Heizzwecke, da es sich hierbei um eines der kostengünstigsten und effektivsten Medien für Heizanwendungen handelt. Sobald Dampf in Prozess-Heizanwendungen verwendet wird, wird er in Kondensat umgewandelt. Oft ist es erforderlich, dieses Kondensat (von Heizvorrichtungen, die sich an verschiedenen Stellen in der Anlage befinden) zu dem Speisewasserbehälter in dem Kesselhaus zurück zu pumpen. Die Energie in einem Dampfsystem so gut wie möglich zu nutzen ist der Schlüssel zu einem effizienten Betrieb. Dennoch leiten viele Industriebetriebe zusammen mit dem aus Kondensatfallen abgeschiedenen Kondensat nutzbare Energie in Abflüsse. Es reicht nicht aus, lediglich das Kondensat aus dem Dampfsystem zu entfernen; der eigentliche Vorteil ergibt sich aus der Anwendung einer einfachen Kondensatrückgewinnung.
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Kondensatrückgewinnung
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Die Kondensatrückgewinnung ermöglicht die Rückgewinnung des routinemäßig aus Kondensatfallen abgeleiteten Kondensats, indem dieses zur Erzeugung weiteren Dampfs zu dem Kessel zurückgeführt wird. Hierdurch ergeben sich Einsparungen auf zahlreichen Gebieten, wie:
Wiedergewinnung verlorener Wärmeenergie – anstatt die nutzbare Energie in dem Kondensat zu verlieren, sollte es zur Verwendung bei der Erzeugung von weiterem Dampf in das Hauptleitungs- und Kesselspeisewassersystem zurückgeführt werden.
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Verringerung der Bereitungskosten – das Rückführen von warmem Kondensat spart nicht nur Energie, es verringert auch die Kosten für das Vorwärmen von Frischwasser.
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Verringerung der Betriebskosten – anstatt behandeltes Wasser in Abflüsse zu leiten, führt ein Kondensatrückgewinnungssystem dieses zu dem Kessel zurück, wo es wiederverwendet wird, ohne dass zusätzliche Behandlungschemikalien erforderlich sind.
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Verfahren der Kondensatrückgewinnung:
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1. Kreiselpumpe:
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Einige Anlagen verwenden elektrische Pumpen zum Pumpen des Kondensats. Jedoch ist das Kondensat oft heiß und weist eine Temperatur von mehr als 100°C auf, was zu einer Kavitation der Pumpe/des Pumpenrads führt. (Kreiselpumpen erzeugen einen geringeren Druck hinter dem Pumpenrad. Das warme Kondensat verdampft kurzzeitig und dehnt sich auf der Rückseite der Schaufeln aus). Mit der Zeit führt dies zu Erosion und zu einer Verringerung der Lebensdauer des Pumpenrads.
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2. Druckbetriebene Pumpe:
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Bei einer druckbetriebenen Pumpe handelt es sich um eine Verdrängerpumpe die mit druckbeaufschlagtem Dampf oder Druckluft oder Druckgas betrieben ist, um das Kondensat in den Speisewassertank zurück zu pumpen. Druckbetriebene Pumpen (im Folgenden als DP bezeichnet) sind dazu ausgebildet, Kondensat ohne Verwendung von Elektrizität zu bewegen, und führen Kondensat mit hohen Temperaturen zurück, was für typische herkömmliche elektrische Pumpen eine Einschränkung darstellt (Diese Einschränkung liegt in der Tatsache begründet, dass über dieser Temperatur an dem Auge des Pumpenrades von Kreiselpumpen Kavitation entsteht, wodurch das Pumpenrad und der Pumpenkörper beschädigt werden und der Pumpenbetrieb erheblich beeinträchtigt wird). Da DP druckbetrieben sind, erfordern sie keine Leiterplatten, Starter oder Zubehörteile.
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Stand der Technik:
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Durch Gasdruck, insbesondere durch Dampfdruck betriebene Flüssigkeitsausgabevorrichtungen weisen zahlreiche Vorteile als Flüssigkeitsausgabesystem auf. derartige Flüssigkeitsausgabevorrichtungen können unter zahlreichen verschiedenen Druck- oder Vakuumbedingungen arbeiten und erfordern keine Dichtungen oder Packungen, wie dies bei Flüssigkeitsausgabevorrichtungen der Fall ist, die durch rotierende Maschinen betrieben sind oder Kolben oder Kreiselpumpenräder aufweisen.
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Druckbetriebene Flüssigkeitsausgabevorrichtungen verbrauchen eine minimale Menge an Energie und stellen im Allgemeinen eine dauerhafte und kosteneffiziente Lösung für Flüssigkeitspumpanforderungen in verschiedenen Situationen dar. Eine typische gasdruckbetriebene Flüssigkeitsausgabevorrichtung weist einen Tank mit einem Flüssigkeitseinlass und einem Flüssigkeitsauslass nahe dem Boden des Tanks auf, wobei ein Einlassrückschlagventil und ein Auslassrückschlagventil das Strömen nur in der Flüssigkeitspumprichtung ermöglichen. Der Tank weist ferner einen Gaseinlass und einen höher an dem Tank gelegenen Abgasauslass auf, der sich über dem maximalen Flüssigkeitspegel befindet. Der Gaseinlass und der Gasauslass weisen Ventile auf, die reziprozierend betätigt werden, so dass in Abhängigkeit von dem Flüssigkeitspegel in dem Tank der Flüssigkeitsausgabevorrichtung der Gas- oder Druckeinlass offen ist, wenn der Gasauslass oder die Gasableitung geschlossen ist, oder umgekehrt.
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Das Gaseinlassventil und das Gasauslassventil können beispielsweise mit einem Schwimmermechanismus gekoppelt sein. Alternativ kann der Flüssigkeitspegel in dem Tank durch elektrische Pegelsensoren erfasst werden, die ein Signal erzeugen, um das Umkehren der Positionen des Gas- oder Druckeinlass-/-auslassventils zu veranlassen. Der Vorgang erfordert eine gewisse Hysterese, wobei der Gaseinlass öffnet und der Auslass schließt, wenn der Flüssigkeitspegel einen hohen Schwellenwert erreicht, und wobei diese Position gehalten wird, bis bei dem Absinken des Flüssigkeitspegels unter einen unteren Schwellenwert die Umkehr erfolgt. Die Differenz zwischen den Schwellenwerten, die auf verschiedene Arten erfasst werden kann, definiert den Hub der Flüssigkeitsausgabevorrichtung.
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Eine Anordnung, bei welcher der Flüssigkeitspegel unter Verwendung eines Schwimmers erfasst wird und die Ventile mechanisch betätigt werden, umfasst einen Schnappmechanismus, der bei den beiden Schwellenwerten gleichzeitig den Gaseinlass öffnet und den Gasauslass schließt, beziehungsweise den Gaseinlass schließt und den Gasauslass öffnet. Beispiele für derartige Schwimmer-Schnappmechanismen und Flüssigkeitsausgabevorrichtungen sind in den
US-Patenten 5,230,361 – Carr et al.;
5,366,349 – Ilg;
5,141,405 – Francart, Jr., und
1,699,464 – Dutcher offenbart.
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Bei einer anderen Anordnung kann, wie in dem Europäischen Patent
GB 2302916 , eine druckbetriebene Pumpe vorgesehen sein, bei welcher ein Schwimmer, der in Wirkverbindung mit einem federbelasteten Exzenter-Mechanismus steht, Ventilbetätigungseinrichtungen aufweist, welche auf die zwischen definierten Positionen bewegbaren Ventilelemente durch Anschlageinrichtungen einwirkt, welche die Bewegung der Ventilbetätigungseinrichtungen in den stabilen Positionen stoppt; wie in dem
US-Patent 6,174,138 kann eine schwimmerbetätigte Vorrichtung für eine druckbetriebene Pumpe vorgesehen sein, wobei der Schwimmer einen Kniehebelmechanismus betätigt, der aus einem einen Schwimmer tragenden Eingangshebel und einem Ausgangshebel gebildet ist, wobei die Hebel an voneinander beabstandeten Stellen schwenkbar an einem gemeinsamen Lager angeordnet sind, wobei eine elastische Einrichtung zwischen den Hebeln wirkt und die elastische Einrichtung den Ausgangshebel in die andere seiner Endstellungen vorspannt, und es kann eine Pumpe mit einem federunterstützten Schwimmermechanismus sowie einem selbsthemmenden Schnappmechanismus vorgesehen sein, der mechanisch mit der Kugelrückschlagventilanordnung verbunden ist, wie in dem
US-Patent 6,602,056 .
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Dir Flüssigkeitsausgabevorrichtung weist einen Zyklus auf, der eine Flüssigkeitseinfüllphase, eine Druckbeaufschlagungs-/Pumpphase und eine Druckentlastungsphase umfasst. Während der Flüssigkeitseinfüllphase ist der Gaseinlass geschlossen, der Gasauslass ist offen, und die Flüssigkeit, bei welcher es sich um Wasser oder eine andere Flüssigkeit handeln kann, strömt bei einem relativ geringen Druck durch das Flüssigkeitseinlassrückschlagventil, um den Tank zu füllen. Diese Füllströmung kann durch Schwerkraft bewirkt sein oder es kann eine andere Art von Niederdruck-Strömung sein. Das Flüssigkeitsauslassrückschlagventil bleibt geschlossen, da der Druck der Flüssigkeit in dem Tank relativ gering ist. Der Tankdruck ist gering, weil das Gasauslassventil offen ist und der Vorlauf stromabwärts des Auslassrückschlagventils ebenfalls druckbeaufschlagt sein kann, wobei das Auslassrückschlagventil in beiden Fällen geschlossen bleibt. Das Auslassventil kann in die Umgebungsluft entlüften, oder es kann in eine geschlossene Leitung oder in ein Gefäß entlüften, dessen Druck geringer als der Flüssigkeitseinlassdruck ist.
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Da der Schwimmer in dem Tank mit dem Flüssigkeitspegel steigt, erreicht der Schwimmermechanismus einen Übergangspunkt und schaltet die Gasventile um, um den Gaseinlass zu öffnen und den Gasauslass zu schließen, wodurch von der Flüssigkeitseinfüllphase des Zyklus zu der Flüssigkeitsausgabephase gewechselt wird. Unter Druck stehendes Gas, wie beispielsweise Dampf, beaufschlagt den Tank über das Gaseinlassventil mit Druck, während das Gasauslassventil nunmehr geschlossen ist. Gasdruck baut sich in dem Tank auf, spannt das Flüssigkeitseinlassrückschlagventil in Rückwärtsrichtung vor, und spannt das Flüssigkeitsauslassrückschlagventil in Vorwärtsrichtung vor. Der Gasdruck drückt die Flüssigkeit in dem Tank mit dem Druck des Dampfs oder eines anderen Gases durch das Flüssigkeitsauslassrückschlagventil hindurch und in stromabwärtige Richtung in Bezug auf die Flüssigkeitsausgabevorrichtung. Wenn der Schwimmer unter einen unteren Übergangspunkt sinkt, schließt das Gaseinlassventil und das Gasauslassventil öffnet, wodurch der Druck in dem Tank abgelassen wird und der Zyklus erneut beginnen kann.
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Auf diese Weise wird der Tank abwechselnd mit unter geringem Druck stehender Flüssigkeit gefüllt und gibt diese mit einem höheren Druck durch den Flüssigkeitsauslass aus. Die Flüssigkeitsausgabevorrichtung ist für das Rückführen oder Einleiten von Flüssigkeit wie Wasser in ein druckbeaufschlagtes System geeignet, welches den Druck in dem System als die Treibdruckkraft verwendet. Dies ist in Verbindung mit Dampfkraft- und Wärmetauschersystemen besonders nützlich. Jedoch ist hierbei lediglich eine Druckdifferenz erforderlich. Die Flüssigkeitsausgabevorrichtung ist somit in geschlossenen Kreislaufanordnungen nützlich, bei welchen zumindest der Flüssigkeitseinlass in den Tank und/oder der Gasauslass aus dem Tank und/oder der Auslass einen gegenüber der Umgebung höheren Druck aufweist.
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Zwar ist eine zuvor beschriebene Flüssigkeitsausgabevorrichtung haltbar und nützlich, jedoch weist sie einige dem Aufbau innewohnende Einschränkungen auf, die Beschränkungen der Strömungs- oder der Flüssigkeitsausgabekapazität der Flüssigkeitsausgabevorrichtung führen. Da das Befüllen mit Flüssigkeit üblicherweise bei geringen Druckdifferenzen (beispielsweise unter Schwerkrafteinwirkung) mittels Absperrventil, Filter und Rückschlagventil stattfindet, sind die Flüssigkeitsfüllraten zu gering. Während der Pumpphase sind druckbeaufschlagte Medien mit einem ausreichenden Druck ein Muss, da zunächst eine Ausbreitung in der Druckkammer erfolgt und anschließend die Druckbeaufschlagung der Flüssigkeit in der Druckkammer beginnt, wodurch die Dauer der Pumpphase verlängert wird. Diese Dauer hängt von der Strömungsrate, der Portgröße des Druckbeaufschlagungsports und dem Druck sowie der Strömungsrate des druckbeaufschlagenden Mediums ab. Beim Umschalten von der druckbeaufschlagten Pumpphase auf die entlüftete Auslassphase ist Zeit erforderlich, um das Ablassen des Gasdrucks in dem Tank zu ermöglichen, bevor die Niederdruck-Flüssigkeit den Tank durch das Flüssigkeitseinlassrückschlagventil füllen kann. Die für die Verringerung des Tankinnendrucks auf einen unter dem Druck der Einlassleitung liegenden Druck erforderliche Zeit ist von verschiedenen Faktoren abhängig, einschließlich des Grades der Druckbeaufschlagung des Tanks und des Innendurchmessers sowie des Gegendrucks des Gasauslassventils und der zugehörigen Leitung. Die Notwendigkeit des Entlüftens und der Verringerung des Tankdrucks für den Wechsel von positiven zu negativen Druckdifferenzen zwischen dem Tank und dem Flüssigkeitseinlass (um das Einlassrückschlagventil zu öffnen und das Einströmen zu ermöglichen) bzw. zwischen dem Tank und dem Flüssigkeitsauslass (um das Auslassrückschlagventil zu schließen) bringt eine inhärente Zyklusverzögerung und eine entsprechende Beschränkung der Strömungsrate der Flüssigkeitsausgabevorrichtung mit sich.
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Es ist bekannt, dass eine sehr große Druckeinlass- und -auslassöffnung zur Druckbeaufschlagung und Druckentspannung der Druckkammer vorgesehen sein kann, um die Gesamtzyklusdauer zu verringern. Diese Versuche waren aufgrund der Sitzprobleme großer Öffnungen bei hohen Drücken in dem Tank zum Zeitpunkt des Wechsels zwischen Zyklen nicht sehr erfolgreich, beispielsweise aufgrund der durch die Feder eines Schnapp-Schwimmermechanismus erzeugten Kraft.
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Bei einer mechanischen Verbindung zwischen dem Gaseinlass- und dem Gasauslassventil wirkt der Vorrichtung, welche das Gaseinlassventil öffnet und das Gasauslassventil schließt, eine Druckdifferenz zwischen der Druckquelle und dem Tank dem Öffnen des Einlasses zum Beginnen einer Pumpphase entgegen, und wirkt zwischen dem Tank und dem Auslass dem Öffnen des Auslasses zum Beginnen der Füllphase entgegen. Bei einer zur Atmosphäre belüfteten Flüssigkeitsausgabevorrichtung ist die Druckdifferenz in jedem Fall im Wesentlichen gleich der Differenz zwischen dem Gaszuführdruck und dem Umgebungsdruck oder die Differenz liegt im Falle eines geschlossenen Systems zwischen den Drücken der Gaszufuhr und der Auslassleitung.
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Wenn die Öffnungsgröße des Auslassventils vergrößert werden soll, um das Belüften zu beschleunigen oder zu verbessern, so wird der Strömungsquerschnitt des Auslassventilkörpers vergrößert. Infolgedessen ist eine entsprechend größere Kraft erforderlich, um das Auslassventil gegen die Druckdifferenz zu öffnen, da die gleiche Kraft pro Flächeneinheit auf eine größere Fläche aufgebracht wird. Es ist nicht erwünscht, schwerere Federn oder andere teure mechanische Einrichtungen zusätzlich in dem Mechanismus vorzusehen, wie einen größeren Schwimmer. Ein größerer Schwimmerarm betätigt die jeweiligen Ventile. Ebenfalls sind größere Ventile teurer und technisch anspruchsvoller als kleinere, insbesondere für Hochdruckanwendungen.
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Es besteht ein Bedarf an einer Einrichtung zum Verringern der Strömungsbegrenzungen am Einlass und am Auslass einer Flüssigkeitsausgabevorrichtung, das heißt, an einer Vergrößerung der Auslassöffnung, ohne die Nachteile eines großen Ventils, einschließlich der Notwendigkeit des Erreichens zusätzlicher mechanischer Öffnungskräfte in dem Ventilöffnungsmechanismus. Ferner sollte die Ventilstruktur das Problem des Pumpens und Auslassens von Dampf berücksichtigen, so dass der Dampf den Druckablass oder das Einströmen von Wasser im Wesentlichen nicht verlangsamt.
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Aufgaben der Erfindung
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Flüssigkeitsausgabevorrichtung zu schaffen.
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Es ist eine andere Aufgabe der Erfindung, die Füllzeit einer Flüssigkeitsausgabevorrichtung durch das zusätzliche Vorsehen eines Pufferbehälters in Reihe mit einem Flüssigkeitseinlassrückschlagventil zu verringern.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, die Pumpzeit einer Flüssigkeitsausgabevorrichtung durch das zusätzliche Vorsehen eines Pufferbehälters in Reihe mit einem Flüssigkeitseinlassrückschlagventil zu verringern.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, die Auslasszeit einer Flüssigkeitsausgabevorrichtung durch mehrere Auslass-/Entspannungsventile zu verringern.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, die Gesamtpumpzykluszeit einer Flüssigkeitsausgabevorrichtung durch das Erhöhen der Leistung der Pumpe zu verringern.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Flüssigkeitsausgabevorrichtung zu schaffen, die ein unter Druck stehendes Fluid verwendet.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein druckbeaufschlagtes Fluid für die Triebkraft einzusetzen, wobei Gas- oder Dampfdruck zum Pumpen von flüssigem Kondensat verwendet wird, um das Kondensat aus einem Dampfsystem, einem Wärmetauscher oder einer anderen druckbeaufschlagten Vorrichtung zu entfernen oder rückzugewinnen.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, einen schwimmerbetätigten Schnappventilbetätigungsmechanismus für ein Flüssigkeitsausgabesystem vorzusehen.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, schwimmerbetätigte Schnappventilbetätigungsmechanismen zu schaffen, bei welchen eine Druckkamer in einem Druckbeaufschlagungs- und Entspannungszyklus durch Pumpenbetätigung in Abhängigkeit von dem Pegelstand der sich in der Druckkammer ansammelnden Flüssigkeit, wie beispielsweise Treibstoff, Wasser, Dampfkondensat, etc., über einen Pufferbehälter abwechselnd gefüllt und entleert wird.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Mehrfach-Ventilbetätigungsanordnung zu schaffen, welche durch eine geeignete Anordnung der Ventile die mehreren Druckbeaufschlagungsports in Bruchteilen von Millisekunden betätigt, wenn der Fluidpegel in den Druckkammern einen vorbestimmten Pegel erreicht.
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Eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Mehrfach-Ventilbetätigungsanordnung zu schaffen, welche durch eine geeignete Anordnung die mehreren Entspannungsports in kürzester Zelt öffnet, wenn der Fluidpegel in der Druckkammer auf einen vorbestimmten Pegel sinkt.
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Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Mehrfach-Ventilbetätigungsanordnung zu schaffen, welche ein leckdichtes Verschließen der Entspannungsports gewährleistet, das durch in geeigneter Weise ausgebildete elastische Elemente erreicht wird, welche das Aufsitzen der Entspannungsventile auf den Entspannungsports unterstützt.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Pufferbehälter in Reihe mit einem Rückschlagventil der Flüssigkeitseinlassleitung vorzusehen, um die Füllzeit des Ausgabezyklus zu verringern, wodurch die Ausgabekapazität des Systems erhöht wird.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, mehrere Druckbeaufschlagungs- und Entspannungsports vorzusehen, welche durch Schnappventilbetätigungsmechanismen betätigt werden, welche entgegengesetzt wirkende Kammer-Druckbeaufschlagungs- und -Entspannungsports mit einer Kraft beaufschlagen, die durch geeignete Anordnung in verschiedene Zeitzonen/Momente aufgeteilt ist, um die Ventile zu öffnen und zu halten.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung zu schaffen, welche die Dauer sämtlicher Phasen eines Flüssigkeitsausgabezyklus verbessert und die Flüssigkeitsausgabekapazität erhöht.
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Die vorliegende Erfindung erschließt sich aus der zugehörigen Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen.
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Überblick über die Erfindung
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Die Erfindung betrifft insbesondere eine Flüssigkeitsausgabevorrichtung, die ein unter Druck stehendes Fluid zu Triebkraftzwecken einsetzt, wobei Gas- oder Dampfdruck verwendet wird, um flüssiges Kondensat aus einem Dampfsystem, einem Wärmetauscher oder einer anderen druckbeaufschlagten Vorrichtung zu entfernen oder rückzugewinnen.
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Genauer gesagt betrifft die Erfindung schwimmerbetätigte Schnappventilbetätigungsmechanismen für Flüssigkeitsausgabesysteme.
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Insbesondere betrifft die Erfindung mehrere Druckbeaufschlagungs- und Entspannungsports, die durch Schnappventilbetätigungsmechanismen mit einer Kraft betätigt werden, welche in verschiedene Zeitzonen/Momente unterteilt ist.
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Erfindungsgemäß ist ein Flüssigkeitsausgabesystem vorgesehen, welches aufweist:
- i. eine Mehrfach-Ventilbetätigungsanordnung, welche durch geeignetes Anordnen der Ventile die mehreren Druckbeaufschlagungsports in einem Bruchteil einer Millisekunde öffnet, wenn der Fluidpegel in den Druckkammern einen vorbestimmten oberen Pegel erreicht;
- ii. eine Mehrfach-Ventilbetätigungsanordnung, welche durch geeignetes Anordnen der Ventile die mehreren Entspannungsports in einem Bruchteil einer Millisekunde öffnet, wenn der Fluidpegel in der Druckkammer auf einen vorbestimmten unteren Pegel fällt;
- iii. eine Mehrfach-Ventilbetätigungsanordnung, welche ein leckdichtes Schließen der von Entspannungsports gewährleistet, das durch in geeigneter Weise ausgebildete elastische Elemente erreicht wird, welche das Aufsitzen der Entspannungsventile auf den Entspannungsports unterstützt; und
- iv. ein Puffergefäß, das in Reihe mit dem Rückschlagventil des Flüssigkeitseinlasses angeordnet ist, um die Füllzeit des Ausgabezyklus zu verringern, wodurch die Ausgabekapazität des Systems erhöht wird.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, welche zeigen:
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1 der beigefügten Zeichnungen zeigt eine Flüssigkeitsausgabeeinheit in ihrer Gesamtheit, wobei:
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Flüssigkeitssammler;
- 2
- Absperrventil;
- 3
- Filter;
- 4
- Pufferbehälter;
- 5
- Flüssigkeitseinlassrückschlagventil;
- 6
- Entspannungsventil;
- 7
- Entspannungsventilport;
- 8
- Port für die gleichmäßige Verteilung;
- 9
- Druckbeaufschlagungsventil;
- 10
- Druckbeaufschlagungsventilport;
- 11
- Druckbeaufschlagungsmedieneinlassverteiler;
- 12
- Hauptverbindungsport zu Druckmedien;
- 13
- Stützflansch;
- 14
- Befestigungsflansch;
- 15
- Flüssigkeitsauslassrückschlagventil;
- 16
- elastisches Element;
- 17
- Befestigungseinrichtungen;
- 18
- Druckkammer;
- 19
- Schwimmer; und
- 20
- Schnappmechanismus;
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2 der zugehörigen Zeichnungen zeigt die Anordnung des schwimmerbetätigten Schnappmechanismus;
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3 der zugehörigen Zeichnungen zeigt Details des Ventilsitzes, auf welchem mehrere Druckbeaufschlagungs- und Entspannungsventile angebracht werden können;
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4 der zugehörigen Zeichnungen zeigt den Druckbeaufschlagungsmedieneinlassverteiler;
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5 der zugehörigen Zeichnungen zeigt eine Anordnung zum Bewirken einer Verzögerung;
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6 der zugehörigen Zeichnungen zeigt die Anordnung aus dem Einlassverteiler, dem Ventilsitz, dessen Montageanordnung zusammen mit den Ventilen, der Betätigungsscheibe und den Verzögerungselementen, wobei:
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Dampfeinlassverteiler;
- 2
- Ventilsitz;
- 3
- Mechanismusbefestigungsflansch;
- 4
- Einlassventil;
- 5
- Auslassventil;
- 6
- Einlassventilbuchse;
- 7
- Auslassventilbuchse;
- 8
- Betätigungsscheibe;
- 9
- Auslassventilfeder;
- 10
- Einstellschraube;
- 11
- Unterlegscheibe;
- 12
- O-Ring 1;
- 13
- O-Ring 2; und
- 14
- O-Ring 3.
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7 der zugehörigen Zeichnungen zeigt eine Explosionsdarstellung von in 6 dargestellten Bauteilen.
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Detaillierte Erfindungsbeschreibung
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1 der zugehörigen Zeichnungen zeigt eine erfindungsgemäße Flüssigkeitsausgabeeinheit in ihrer Gesamtheit, bei welcher eine zu pumpende Flüssigkeit in einem Sammler (1; Bezugszeichen 1) aufgenommen ist, wobei diese Flüssigkeit durch das Absperrventil (1; Bezugszeichen 2) zu dem Filter (1; Bezugszeichen 3) und zu dem Pufferbehälter (1; Bezugszeichen 4) strömt. Wenn der Druck in der Druckkammer (1; Bezugszeichen 18) geringer als der Druck in dem Pufferbehälter (1; Bezugszeichen 4), strömt die Flüssigkeit aus dem Pufferbehälter (1; Bezugszeichen 4) zu der Druckkammer (1; Bezugszeichen 18) durch das Rückschlagventil (1; Bezugszeichen 5), das in Richtung der Druckkammer (1; Bezugszeichen 18) öffnet. Wenn das Auffüllen der Flüssigkeit in der Druckammer (18) beginnt, steigt der Schwimmer (1; Bezugszeichen 19) in der Druckkammer (18) auf eine bestimmte Höhe, bei welcher ein Schnappen erfolgt, das das Öffnen von Druckbeaufschlagungsventilen (1; Bezugszeichen 9) und das Schließen der Entspannungsventile (1; Bezugszeichen 6) bewirkt. Dies geschieht gleichzeitig, jedoch erfolgt das Öffnen sämtlicher Druckbeaufschlagungsventile (1; Bezugszeichen 9) nicht zum gleichen Zeitpunkt. Eine durch die Einstell-Befestigungseinrichtungen (1; Bezugszeichen 17) bewirkte Verzögerung ermöglicht es den Druckbeaufschlagungsventilen (9), in einer anderen Zeitzone zu arbeiten, obwohl dies in einem Bruchteil von Millisekunden zu unterschiedlichen Zeitpunkten erfolgt.
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Das Unterteilen der Öffnungszeitzonen ist eine kritische Aufgabe, da das gleichzeitige Öffnen sämtlicher Ventile mit der durch den Schnappmechanismus (1; Bezugszeichen 20) zur Verfügung gestellten Kraft nicht möglich ist. Wenn gleichermaßen die Entspannungsventile (1; Bezugszeichen 6) nicht gleichzeitig auf den Entspannungsports (1; Bezugszeichen 7) sitzen, besteht die Möglichkeit einer Undichtigkeit. Um jedoch einen leckdichten Sitz des Entspannungsventils zu gewährleisten, sind ein elastisches Element (1; Bezugszeichen 16) und die Befestigungseinrichtungen entsprechend eingestellt. Das durch die Druckbeaufschlagungsventilports (1; Bezugszeichen 10) kommende Druckbeaufschlagungsmedium wird in der Druckkammer (1; Bezugszeichen 18) durch den Port (1; Bezugszeichen 8) für die gleichmäßige Verteilung gleichmäßig verteilt. Das Druckmedium übt eine Kraft auf die Flüssigkeitsfläche aus, wodurch die Flüssigkeit durch das Auslassrückschlagventil (1; Bezugszeichen 15) zu gewünschten Orten hin gedrückt wird. Mit dem Sinken des Flüssigkeitspegels sinkt auch der Schwimmer (1; Bezugszeichen 19). An einem bestimmten Punkt in Abwärtsrichtung erfolgt ein Schnappen, durch welches die Druckbeaufschlagungsventile (1; Bezugszeichen 9) gegen den Druckbeaufschlagungsport (1; Bezugszeichen 11) geschlossen werden und das Entspannungsventil (1; Bezugszeichen 6) geöffnet wird. Mit dem Sinken des Drucks in der Druckkammer (18) strömt Flüssigkeit aus dem Pufferbehälter (1; Bezugszeichen 4) in die Pumpkammer (1; Bezugszeichen 18) und der Zyklus wird wiederholt.
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5 der zugehörigen Zeichnungen zeigt eine Anordnung zum Bewirken einer Verzögerung. 5a zeigt einen Mechanismus nach dem Stand der Technik, bei welchem sämtliche Ventile gleichzeitig arbeiten. 5b zeigt einen Mechanismus nach dem Stand der Technik, bei welchem sämtliche Ventile mit einer Zeitverzögerung arbeiten. 5c und 5d zeigen einen Mechanismus nach dem Stand der Technik, bei dem keine Maßnahmen vorgesehen sind, um Lecks oder Verzögerungen zu verhindern. 5e zeigt einen Mechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung, welcher eine Zeitverzögerung gewährleistet und eine leckdichte Anordnung schafft. Ferner sind eine Betätigungsscheibe (3) und ein Entspannungssitz (4) und ein Entspannungsventil (5) dargestellt.
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6 und 7 bieten weiteren Einblick in die Druckfluideinlässe und die zugehörigen Mechanismen. Der Druckfluideinlassverteiler (6; Bezugszeichen 1) ermöglicht den Durchfluss einströmenden Druckmediums und verteilt das Medium über die Druckbeaufschlagungsports gleichmäßig in der Druckkammer.
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Der Druckfluideinlassverteiler (6; Bezugszeichen 1) ist an dem Mechanismusbefestigungsflansch (6; Bezugszeichen 3) befestigt. Der Ventilsitz (6; Bezugszeichen 2) nimmt die Druckbeaufschlagungsventile (6; Bezugszeichen 4) und die Entspannungsventile (6; Bezugszeichen 5) auf. die Druckbeaufschlagungsports (6; Bezugszeichen 6) und die Entspannungsports (6; Bezugszeichen 7) sind an dem Ventilsitz (6; Bezugszeichen 2) befestigt. Der Mechanismusbefestigungsflansch (6; Bezugszeichen 3) ist an der Druckkammer befestigt. Der Druckfluideinlassverteiler (6; Bezugszeichen 1) ist daran befestigt. Er hält ferner den Ventilsitz (6; Bezugszeichen 2) von der anderen Seite her.
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Die Druckbeaufschlagungsventile (6; Bezugszeichen 4) steuern das einströmende Druckmedium. Diese Ventile werden mittels einer Betätigungsscheibe (6; Bezugszeichen 8) betätigt. Die Entspannungsventile (6; Bezugszeichen 5) heben den Druck innerhalb der Pumpkammer auf und werden ebenfalls durch eine Betätigungsscheibe (6; Bezugszeichen 8) betätigt. Die Betätigungsscheibe (6; Bezugszeichen 8) betätigt die Druckbeaufschlagungsventile (6; Bezugszeichen 4) und die Entspannungsventile (6; Bezugszeichen 5) und hält diese Ventile. Das elastische Element (6; Bezugszeichen 9) bewirkt das leckdichte Sitzen der Entspannungsventile (6; Bezugszeichen 5) in der Schließstellung. Die Befestigungseinrichtungen (6; Bezugszeichen 10) halten das Entspannungsventil (6; Bezugszeichen 5) mit der Betätigungsscheibe in der jeweiligen Position. Sie unterstützen ferner die Aufrechterhaltung der Verzögerung beim Öffnen des Druckbeaufschlagungsventils. Die Unterlegscheibe (6; Bezugszeichen 11) wird zusammen mit der Stellschraube verwendet.
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Ein Isolierring (6; Bezugszeichen 12 und 13) wird zwischen dem Druckmediumeinlassverteiler (6; Bezugszeichen 1) und dem Ventilsitz (6; Bezugszeichen 2) verwendet. Der Isolierring (6; Bezugszeichen 12) trennt die Druckbeaufschlagungsventile (6; Bezugszeichen 4) und die Entspannungsventile (6; Bezugszeichen 5) voneinander. Der Isolierring (6; Bezugszeichen 13) verhindert den Austritt von Druckmedium durch den Druckmediumeinlassverteiler in die Umgebung. Der Isolierring (6; Bezugszeichen 14) verhindert Leckagen aus der Druckkammer durch den Mechanismusbefestigungsflansch (3) in die Umgebung.
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Vorteile/Anwendungen
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Ein zur Verringerung der Füllzeit des Ausgabezyklus in Reihe mit dem Rückschlagventil der Flüssigkeitseinlassleitung angeordneter Pufferbehälter erhöhte die Ausgabekapazität des Systems.
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Ein Mechanismus und eine Anordnung von entgegengesetzt wirkenden Kammer-Druckbeaufschlagungsports und -Entspannungsports werden mit einer in verschiedene Zeitzonen/Momente eingeteilten Kraft durch eine geeignete Anordnung eines elastischen Elements und/oder von Befestigungselementen betätigt, um die Ventile zu öffnen und zu halten, wodurch die Dauer sämtlicher Phasen eines Flüssigkeitsausgabezyklus verbessert und die Flüssigkeitsausgabekapazität erhöht wurde.
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Obwohl vorliegend besonderes Augenmerk auf die spezifischen Elemente des bevorzugten Ausführungsbeispiels gelegt wurde, ist es ersichtlich, dass zahlreiche Veränderungen vorgenommen werden können und dass an dem bevorzugten Ausführungsbeispiel zahlreiche Modifikationen vorgenommen werden können, ohne von den Prinzipien der Erfindung abzuweichen. Diese und andere Veränderungen an dem bevorzugten Ausführungsbeispiel sowie an anderen Ausführungsbeispielen der Erfindung sind für den Fachmann auf diesem Gebiet aus der vorliegenden Offenbarung ersichtlich, wobei deutlich darauf hingewiesen sei, dass der vorstehende Beschreibungsinhalt lediglich als die Erfindung beschreibend und nicht als einschränkend zu verstehen ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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- US 5230361 [0012]
- US 5366349 [0012]
- US 5141405 [0012]
- US 1699464 [0012]
- GB 2302916 [0013]
- US 6174138 [0013]
- US 6602056 [0013]
