DE1528522A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Einfuehrung von Fluessigkeiten in Hochdruckverfahren - Google Patents

Description

Hexall Drug and Chemical Company, Angeles 54* California, U.S.A.

Verfahren und Vorrichtung *ur Einführung τοη Flüssigkeiten

in Hoehdruckrerf ehren ·

Die Torliögende Erfindung bezieht eich auf ein Verfahren sub Betrieb einer Verstärkereinheit, mit deren Hilfe der kontinuierliche Zustrom τοη Flüssigkeiten su einer Hochdruckapparatur sichergestellt werden soll. Es handelt sich dabei ua die Anwendung τοηDifferentialdruckpuÄpen, die bei gleichseitiger Einrichtung mehrerer Druokstufen eine maximale Ausnutzung der in Form von Flüssigkeitsdruck und-strömung sugeführten Energie gestatten. Die vorliegende Erfindung stellt eine Verbesserung bekannter handelsüblicher Verstärker, die der Einführung von unter hohem Druck stehenden Flüssigkeiten in Apparaturen, in denen diese hohen Drucke benötigt werden, dienen, dar*

Bisher wiesen Vorrichtungen der in der Torliegenden Erfindung beschriebenen Art, die der Zuführung von unter hohem Druck stehenden Flüssigkeiten dienen (und die nachfolgend einfach als Verstärker bezeichnet werden), einseitig oder doppelseitig wirkende geschlossene Verstärker mit geschlossenen Niederdruck- und Hoohdruckkolbenflachen sowie Leitungen aur Zuführung von hydraulischen, d.h. im wesentlichen nioht-kompressiblen, Flüssigkeiten an die Wiederdruok-Kolbenflachen des Verstärkers auf. In Verstärkern dieser Art hängt der Auetritt«druck an der Hoohdruckseite des Kolbens (auch Förderdruck genannt) iron dem hydraulischen Druck (über das τοη der Bauart abhängende Flächenverhältnis von Hochdruckkolbenfläche au iiiederdruokkolbenflache) ab. Bei bekannten, im Handel erhältlichen Verstärkern wird die

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verfügbare Energie, die Ton einer Pusp*_f a.B. einer hydraul!- sollen Pumpe, zugeführt wird, nicht voll ausgenutzt, und swar we* gen der niedrigen Pumpenkapazltät dieser Apparaturen (im allge- »einen 4 bis 150 l/h auf dwB&trle-btelt·)· Jn Apparaturen dieser Art wurde daher eine Pumpe Bit vorgegebener Kapazität in Kombination mit verschiedenen Ventilvorriehtungen, mit deren Hilfe ein Nebenweg oder eine Ableitung für die überschüssig· nicht für die Verstärkung benötigt« Energie geschaffen wurde. Die Überschußβige Energie wurde über die Mebenleitung einem Reservoir zugeleitet» was zur Folge hätte» daß diese gesamte Energie verloren war· Wurden bisher mehrere Verstärker verwendet, um mit einer "ielbungsfreien* Ausführungsfora arbeiten zu können, " so wurde im allgemeinen für jeden doppelseitig wirkenden Verstärker eine Pumpe mit festliegender Kapazität benötigt. Wurden einseitig wirkende Verstärker in Reihe geschaltet, so wurden trotzdem mehrere Pumpen mit festliegender Kapazität für einen *±eiüjungsfreienⁿ Betrieb benötigt, mit der Folge, daß sich die mangelhafte Ausnutzung der hydraulischen Energie verstärkte· Om "reibungsfrei*, d.h. ohne StrömungseeiiWBnkungen, arbeiten zu können» mußten wenigstens vier hintereinander angeordnete Hochdruekkolbenflachen vorgesehen werden, um eine im wesentlichen kontinuierliche Flüssigkeitsförderung zum Hoohdruokbereich su erreichen.

Durch das erfindungsgemäSe Verfahren soll ein Betrieb einer Verstärkereinheit erreicht werden, bei welchem die verfügbare !Energie, die von einem Pumpensystem zugeführt wird, maximal ausgenutzt wird.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein Verstärkersystem, in welchem nur ein Minimum an Hoohdruck-Kolbenflachen verwendet wird, die trotzdem in der Lage sind, einen kontinuierlichen und ununterbrochenen Flüssigkeitsstrom zu dem Hochdruckbereich aufrecht zu erhalten.

Dabei wird erfindungsgemäß eine neuartige Anordnung* von fÄüssigkeitsumleitenden Ventilen in Verbindung mit ebenfalls neuartigen Druckdifferentialreguliervorrichtungen zur maximalen Ausnutzung

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der irön eines hydraulischen Pumpenayetem stigefUhrten Energie - verwendet·

En ist erfindungBgem&8 auch möglich, swei einseitige Verstärker au Tcrwenden, die in aufeinanderfolgenden Druck-, Saug- und Wiederverdichtungstakten arbeiten, was !sei gleichzeitiger Anwendung dee erfindungsgemäBen Verfahrene der Einrichtung mehrerer Bruokstufen die maximale Ausnutsung dar von einem einsigen Puapensystem sugeführten Energie gestattet·

Die verstehend genannten Torteil· lassen sich erfindungsgemäS oit Hilfe eines verbesserten Verstärkers erreichen sowie durch ein Verfahren, gemafi welchen wenigstens swei einseitige Verstärker ait Hochdruck- und Siederdruok-Kolbenflachen, ein Hoohdruek-Terteiler mit Verbindungeleitungen τοη jeder Hochdruckkolbenseite su dem Hoohdruckverteiler sowie Verbindungeleitungen sur luführung sowohl von Flüssigkeit an die Hoohdruok-Kolbenflache als auch Ton hydraulischer Flüssigkeit an die Hiederdruck-Kolbenfläehe Terwendet werden. Die erfindungsgemäße Verbesserung ist gekennseichnet durch die Einrichtung mehrerer hydraulischer Flüssigkeitsdruekstufen beim Betrieb der Verstärker mit aufeinanderfolgenden Druck-, Saug- und Wiederrerdiohtungstakten« Bei dieser Anordnung ist ein erstes Differentialdruck-Kegulierrentil an einer öffnung in der hydraulischen Plüssigkeiteleitung Torgesehen, so daß eich ein bestimmter Differentialdruck gegenüber der öffnung und einem weiter stromabwärts herrschenden Druck P₁ einstellt. Weiterhin sind Mittel, mit deren Hilfe der P₁-Druck in den Drucktakt des einen der beiden Verstärker eingeführt werden kann, «um Abzweigen Überschuß Biger hydraullBC.giHr flüssigkeit an dem ersten Differentialdruck-Regullerrentil und sur Sinrlchtung einer «weiten Druckstufe Pg unterhalb der ersten Stufe P* Torgesehen. Bin sweitee Differentialdruck-Regulierrentil steht mit den zur Einrichtung der Pg-Drueketufe unterhalb der Ρ,-Stufβ dienenden Mitteln in Verbindung. Der Druck der P₂-Stufe wird für den Wiederrerdichtungstakt des einen der beiden Verstärker Terwendet. Schließlich ist eine üeben- oder Umleitung mit dem zweiten Differentialdruck-HegulierTentil verbunden, so daß eine dritte Druckstufe P, entsteht. Der Druck der P.,-Stufe 'wird in den daugtakt eines der beiden Verstärker eingeleitet.

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Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung betrifft gans allgemein die kontinuierliche und aufeinanderfolgend* Betätigung von wenig«tens swei einseitigen Verstärkern durch Jinriehtung und Aufrtohterhaltung von drei rereehiedenen, dem Betrieb der Verstärker dienenden Flüeuigkeitedruoketufen. Die aufeinanderfolgende Betätigung der Verstärker besieht sich auf die Druck-, Saug- und Viederrerdlehtungstakte· Das Verfahren sun Betrieb der Verstärker betrifft die Ab*weigung τοη Druok einer Stufe in den Drucktakt Ass einen der beiden Verstärker, die Abzweigung γόη Druck einer sweiten Stufe in den Wiederverdioh- , tungstakt des anderen der beiden Verstärker und schließlich die Abzweigung von Brackeiner dritten Stuf* sur Verstärkung des Saugtakte· einer der beiden Verstärker» wobei die drei flüssig· keitedruokstufen mit Hilfe einer einsigen Pumpe eingerichtet werden· . . .-'"-. . ■ - -

Das Weeen der verschiedenen Druckstufen ergibt sieh mit beionderer Deutlichkeit aus den beigefügten Zeichnungen. In fig« I bezeichnet Pq ά·η Verfahrsns&ruckj P^ den hydraulischenDruck (auch als Betriebsdruck oder Besugsdruok beseichnet)t P₂ ^dtn hydraulischen Wiederverdichtungedruoki P^ den hydraulischen Saugtaktdruckj P. den HeserTdir&ruok. Der VerfahrenBdruck P_Q ist der Druck» mit welche« eine fluide Substanc, s.S. eine Xatalysatox^haltig* Flüssigkeit, in eine Hoohdruokapparatur, s.S. eine Koohdruok-Äthylen-Polyaerieationsanlage eingeführt wird. Di* übrigen Druokstufsn P^ bis P^ sowie deren Funktion werden nachstehend noch näher erläutert.werden·

Das erfindungsgemäSe Verstärkereyst·« w*ist swei «inseitige. Verstärker alt geeohloeeenen sylindrisohea Hochdruck- und liederdruck-Kolbenflachen ron kleinere« und größere» Durcheeeser mit vereehiedentn Zuleitungen für die Zuführung von hydraulischer ' Flüssigkeit auf. Mit den Zuführungeleitungen steht ein erstes Differentialdruok-Eegulierventil in Verbindung, wslohes oberhalb eines Ströaungekontrollventil^ angeordnet 1st und sur Ausbildung eines bestlwrt*n Differentialdruekes gegenüber dta Struaungskontrollventil und sur Auf recht erhaltung einer ersten Druckstufe >j dient· Der Druok P₁dient sur Beaufschlagung der Niederdruck-

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Kolbemflachen der !iahelt* An äea ersten Mfferentialdrucit-Eegulierventil ist eine Seinleitung vorgeeeh*ü» fiber Si* über» •ehüseig· flüssigkeit tos der äyärftullsaheft ?u»p# abgeleitet wird. Meee überschüssig* Flüssigkeit dient sur Einrichtung einer Drucks tuft Pgj, welche et« te unterhalt der Bxucketuf· P^ liegt, und sway Ä^aindest üb den W#rt einer konstanten federn kraft in Sea zweiten Druekdifferential-Raguliervsntil* Da» »weite BnicMifferential-BegulierTeiitil weist ebenfalls Verbindimgeleitungen zu dem ersten Yeatil auf und dient *ur Begrensung der Druckstufe P₂ ^üfee3? ^Ie konstante federkraft diese· Ventil·· Au·- serdem ist eine Hebenlei tung ror ge sehen» im Plüeeiglceit aue der Pg-Stufe in di@ Ρ,-Stufe absusweigen« Sin SntepannungBTentil wird susasmen sit dem zweiten Bifferentialdruck-Äegulierventil verwendet, um die maximale Höhe der P,-Stufβ einzustellen und .. unter lontrolle zu halten· An dem Sntapannungeventil ist eine iiebenleltung rorgeeehen, über welche aoaentan überschüesige flü·- sigkeit (im Überschuß über die P^-rStufe) zu einem Reaerroir geleitet wird.

Xn den beigefügten Zeichnungen stellen die Hg₄. 1 eine bevoraug«- te Auaführungeform der arfindungegemäSen Yerstärkereinheit und Pig.2 ein in Verbindung mit dieser Vorrichtung su verwendendes Schaltschema dar.

Wie weiter oben schon kurz angedeutet ₉ läßt sich die erfindungsgemäße Verstärkereinheit insbesondere zur Zuführung von Flüssigkeiten sau einem Hochdruek-Polymeriaatioasreaktor* wie er beispielsweise bei der Herstellung von Hochdruck-Polyäthylen verwendet wird, einsetzen. Bei der Polymerisation von Äthylen werden beispielsweise Gase oder Flüssigkeiten bei Drucken zwischen 1 050 und 4 200 kg/em verwendet» Um !Flüssigkeiten unter so hohem Druck in den Polymerisat!onereaktor einführen su können, werden Verstärker der hier beschriebenen Art benötigt, wobei es außerdem su den wichtigen Voraussetzungen gehört» daß die unter hohem Druck zugeführten I¹IUbslgkeiten kontinuierlich und okne Druck« oder Strömungsschwankungen zugeführt werden. Die erfindungsgemäSe Verstärkereinheit vermag eine derartige Arbeitsweise

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*u gewährleisten! &uQ*rd*m XsSt siäh. di* etArkereinlieit auch für «ader· HoohdjtseiEverf«iiraa τ§Γϊ?βη'*·η· ■ B«i der SrläuterdQg d«* b«TO*sagt«ii Auafühxuagiii" orss d«s arfißdimgBgemu^SaH Yerfah.rtBa wird dl« von des HooMrueki:©ibe?i g·« fördert* flüssigkeit i« ein»einen bes^hriefetn* wüireüd di· wtaentllchen RlQ^t-iowpriaieyfear* Flüssigkeit^ die Toa ä*i dsrdruokkolbeB gefordert wirä* «iiifaoh ale hydr*uliechee öl oder El β öl bezeiohnet

Infolge Äer Möglichkeit, die voa der' Μφ·> die lit flüssigkeit an die Sioöerdrucklcollaeriflach» puapt, geliefert« Snergie maximal auszunutzen_s vergrößert eich smah die XapeiltMt sur Bereitstellung von Terfahrensdraok in der P »Stufe» w&aaiok aus der Tatsche ergiot, dass das Tolnata anhyäraulltcher flüssig* keit, welch-es von der Pumpe in der P^-Stufe uagepuapt wird«, glelohzeitig auch dem von den Hochdruekkolienfläohen gelieferten flüa-Bigkeitevoluaen proportional ist₉ au dass das Xn1l«nsiTierungsv»rhältnie hydraulische Plüssigkeit/fSrder- bzw» Yerfahrenedruck festliegt.

In figur 1 erkennt man einen Sammelbehälter bsw. ein Reservoir 1 für die hydraulische ^.üseigkeit (Öl), pie hydraulische flüssigkeit gelangt über Leitung 2 und durch filter 5 in die hydraulische Pump· 4t bei der es eich um eine Pumpe mit konstanter Fördermenge (Kapazität) handeln kann» die die notwendige Energie für die Hiederdruckkolbenflächsader Verstärker und aur Einstellung der Druckstufen P₂ und P, liefert. Xn der Leitung 5ist ein Zerreisachei~ benventil 6 Torgesehen, welches einen sicheren Betrieb gewährleistet und eine Überlastung der Pumpe verhindert. Vom Ventil 6 gelangt die flüssigkeit aus der hydraulischen Pumpe über Leitung 6a in das Reservoir» Unmittelbar hinter der hydraulischen Pumpe 4 kann ein zweiter filter 7 in der Leitung angeordnet sein, damit die hydraulische flüssigkeit frei von Teilchen ist, die die verschiedenen hydraulischen Hochdruckventile beschädigen könnten· Über Leitung 8 gelangt die hydraulische flüssigkeit an die Nieder— druckkolbenflachen der Verstärker. Leitung 9 ist mit Entspannung·- ventil 10 verbunden, welches auf einen bestimmten Bgjcimaldruck ein-

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gestellt ist. Wird der Drue* 1« jjfrtspannungsTentll überschritten, *βο wird hydraulische Flüssigkeit über Leitung 11 und Leitung 12 durch deaW&raeaua tauscher 13 in da» Reservoir geleitet. In der leitung 8 befindet sieh das Ströaun&ekontroirrentil 14· Dieses StrCmttmgskontrollTentll weist eine veränderliche DurohfluesBffnung auf und dient dasu» tie Menge der durchtretenden hydraulischen flüssigkeit, die für die betreffendeFlttsBigkeitsmenge, die τοπ den Hoehdruekkolbenfliehen gefordert werden soll« notwendig istt su kontrollieren· Bi&e Leitung 15 stromaufwärts τοη de» StrumungskontrollTontll 14 führt su eine« ersten Differential* druokkontrollrentil 16, bei welche» es sich um ein geschlossenes Ten til mit Einlass*· undAuslassöffnungen handelt. In oder an dieses Tentil iet ausserdem eine lehenleltung 17 vorgesehen. Der Kern 19 in de« Tentil 16 ist ein djnaaisoh betriebener Kolben, der den Burohfluse reguliert.(Vergl. hiersu USA-Patentechrift 3 077 838). Bis Stellung des Kernes in Besug auf die Sinlass·» und Aualassöffsungea 17a und 17b ändert sieh je «ach den Tersohiedenen Kräfte», die auf ihn einwirken. Zu den auf den Kern einwirkenden Kräften gehSren die der Flüsaigkeit in Leitung 17 und die der Flüssigkeit in Leitung 32 verbunden Bit einer konstanten Kraft, s. B. der Kraft der Feder 18. Eine lebenieitung 20 erstreckt sich τοη de« BifferentialdruokTentil16 su eine« KontrollTentil 21 und τοη dort su eine« «weiten gesohlossenen Differentialdruckregulierrentil 22. Bifferentialdruckregulierrentil 22 entspricht in der Konstruktion de« Tentil 16, wirkt aber umgekehrt wie das let sere. Während öffnung 17a des Tentiles 16 bei Abwesenheit τοη auf das Tentil einwirkenden Kräften normalerweise geschlossen ist, öffnet es eich, sobald der festgelegte Differentialdruok überschritten wird (wobei die überschüssige Kraft durch den Flüssigkeitsdruck in Leitungen 8 und 17 gegeben 1st)· A» Tentil 22 ist die Öffnung 23a bei Abwesenheit τοη auf das Tentil einwirkenden Kräften dagegen geöffnet und eohliesst sieh, wenn der Differentialdruok überschritten wird (wobei die überschüssige Kraft dem Flüssigkeitsdruck in Leitungen 31 und 34 entspricht). Die Einlassöffnung 23a und die Auslas auf fnunf 23b am DifferentlaläruckregulierTentil 22 kontrollieren^ in entspreohendev leise wie am Tentil 16 die Öffnungen 17a und 17b) die in das und aus dem Ventil 22 strömende Flüsslgkeitsmenge· Der FlUsBigkeitsdruck in den Leitungen 17 und 23 sowie 32 und 34 schafft die notwendige dynamische Druckdifferenz für die Ventile

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19 und 25 »owl« 1§ «η* 22, webti dl· funktion der Beder 24 is Ventil 22 dieselbe ist «i· *· d«r feder te 1» Ventil 16«

für den Betrieb der Textile 16 und 22 dient Betriebsdruck der Druckstufe P₁, der auch für eine höher· Druckstufe in Leitungen 17 und 23 über die Tentile 19 und 2$ rerantwortlioh let· Der relativ höhere flüssigkeitsdruck in Leitungen 17 und 23 dient auoh al· sekundärer Betriebsdruck, der über die effektire Iraft der Jedem 18 und 24 gesteuert wird· Ia Tentil 16 addiert «Ion di· Kraft der feder 18 pro Flächeneinheit su dem Druck W^₉ wae im··· gesaut dem höheren Druck in leitung 8 entspricht. Der festgesetzte Differentialdruck gegen da· StriVungskontrollYentil 14 entspricht daher wenigstens dem Wert der federkraft pro Flächeneinheit· Über-

" steigt der Druck in Leitung 8 den festgelegten DiffeKentialdruck, ■o Offnet eich das Tentil durch Bewegung dee Kernes 19 und läset mehr flüssigkeit dureh SinlaeeBffnung It* «nd Auslassöffnung 17b strömen, bi« der dynamisohe Dreokausgleioh «wischen den Leitungen 8 und 30 erreicht iet» f£St der Druok in Leitung 8 unter den featgeseteten Differentialdruckwert» se achlieset sioh das Tentil dureh entapreehende Bewegung d·· |C·»·· 19# wodurch di· durch dii lebenleitung strömende flüeeigkeltenenge rermindert wird und der Druek in Leitung β erhöht wird» bis auch in diese« fall da· dynamieohe Druokgleiehgewioht in Leitungen 8 und 30 erreichtet. Die· erfolgt unabhängig iron beliebigen sonstigen Sruckfinderungen im Leitung 30« Xm Tentil 22 ergibt sich au· de« Druok in Leitung 34 ( der als Bezugedraek angesehen wird) rereindert um die Kraft der feder 24 pro fläoheneinheit der Maximalwert für den oberen Betriebsdruck. Im Setrieb Yerhält sich dl···· Ventil umgekehrt wie Tentil 16, so dass, wenn der flüssigkeitsdniek in Leitung 25 plus Druck der feder 24 den Druck der r\j-Stufe Über»teigt, da· Tentil eich öffnet und flüssigkeit durch die öffnungen 23a und 23b in Leitung 26 «trBmt· Ist der flüssigkeitsdruck In Leitung 23 plue Druck der feder 24 kleiner als der Druok der J₁-Stufe, so schlleset sich das Tentil. Auf diese Weiseerglbt eich ewisehen den Ventilen 16 ■ und 22 in Leitung 36 di· Brücketufβ P₂| diese Uruckstufe F₂ «ntsprioht dem Betriebedruck in Leitung 23. Die P₂-Druckstufe kann niemals die Γ-,-Druckstufe übereteigen und liegt in jedem fall wenigsten· um den τοη der feder 24 pro Flächeneinheit ausgeübten

Druckkraft tauter de« Druck der Stuf« P₁ · Der Betrieb dieser beiden Ventil« aar Ausbildung de· Drueknlveaus bzw* der Drucketuf· in Leitungen 8 und 15 und der Druckstufe Pg eowie die Anwendung ■' dieser Druoketufen sur Kontrolle des Durchflusses durch Ventil 14 eur Wiederreardichtung wird nachstehend Bit Bezug auf die verechiedenen 2~» 3- und 4-W«g-Sölenoid-betriebenen Ventile erläutert. Die solenoldgesteuerten Ventile 3 und 4 sind typische Uakehrrenti-Ie bekannter Bauart* Zwischen den Sifferentialdruckregullerventilen 16 und 22 in Leitung 20 ist ein KontrollTsntil 21 angeordnet, welohee verhindert, das sioh da· Ventil 22 schlagartig schliesst, wenn der Druck in Leitungen 20 und 36 infolge der Betätigung des Drelweg-Solenoldventils schnell abfällt·

Bei dem vorstehenden Betrieblichem» führt Leitung 26 direkt in den Saugtakt eines der beiden Verstärker» und zwar über Leitung t7» oder su des Entspannungsventil 28, welches so eingestellt ist, dass es bei eines bestimmten Druik ausfällt« und ron dort sur Leitung 29 über Leitung 12 in das Reservoir·

Wie sich aus der vorstehenden Beschreibung ergibt, 1st Leitung 31» in welcher Betriebs- oder Bezugsdruck herrscht, über Leitung 32 mit der Einschnürung 33 mit dem Ventil 16 und über Leitung 34 und Einschnürung 35 mit dem «weiten Differentlaldruckregulierventil 22 verbunden. Zwischen den beiden Differentialdruckventilen ist eine Leitung 36 vorgesehen, über die flüssigkeit der Pg-Pruefcstufe zu< seinem Dreiweg-Solenoidventil abgeleitet wird· Von dem Burchfluaskontrollventil 14 gelangt die Flüssigkeit über Leitung 37, Vlerweg-Solenoidventil 38 und Leitung 39 in den ersten der beiden einfach wirkenden Verstärker 40. Die beiden Verstärker 40 und 47 sind solche bekannter Bauart. Verstärker 40 weist eine Siederdruckkammer 41 mit Mederdruckkolbenfläohe 42 sowie Biederdruckkammer 43 mit der von dieser Kammer umschlossenen Niederdruck» Jcolbenflache und ausserdem Hochdruckkammer 45 mit Hochdruckkolbenfläche 44 auf» Über das Vierweg-Solenoidventil 38 besteht die Verbindung 46 zu dem zweiten Verstärker 47, welcher in entsprechender Welse geschlossene Kammern und Niederdruck- bzw, Hochdruckkolbenflachen sowie die Bereiche 48, 49, 50, 51 und 52 aufweist· IUm erkennt, dass die Kolbenflachen in den Kamsern 43 und 50 kleiner

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sis di· Flächen 42 und 49, und swar vat den Betrag der ohen 44 und 51· An den »iederdruckkaaaern 43 und 50 befinden eioh di· Auslassöffnungen 53 und 54. Ton diesen öffnungen führen Leitungen 55 und 56 au einer Leitung 27, lie «urück bi» ami Beeer· Toir rerläuft· Flüssigkeit der Drueketufe F^ in beiden luaern wird durch 4iese Öffnungen und Leitung·« wlederabgeaogen und in die jeweils andere leaser während der Druck- und Saegtakt· der Verstärker geleitet« Der Einfachheit halber werden naohfolgend die Teratärker 40 und 47 ale «Driv· A" bmw. »Drive 3* beieiohnet. Drive A weist einen lolbeneohaft 67 und Drire B einealolbeneohaft 68 auf, an denen eioh VoraprUnge befinden_t di· alt- 67» baw· 6ββ beaeichnet sind und aur Betätigung der Mikroaohalter MA-2_f MA-3 und MA-4 baw» MB-2_t IB-3 und MB-4 dienen. Bein Betrieb yen Drire A berührt der Sohaft 67 den Mikroechalter MA-3 am Snde dee 3»ttgtmktea, isn Schalter KA-4 aa Ind« de· Drueküaktee und eetet,falle MA-4 ausfallen Bellte, MA-2 in Tätigkeit, welch letzterer den Stroe der hydraulischen flüseigkeit in eine noch au bexeloluie&ie Richtung ableitet, eo dass eine Beschädigung der Verstärkereinheit vermieden wird· Xa entsprechender Weiee seist »ei Betrieb von Drire B der Schaft 68 die Mikrosehalter MB-3, MB-4 und MB-2 bei Auefall ron MB-4 in Tätigkeit.

Von des Dreiweg-Solenoidventil 69 fuhrt ein· Leitung 70 lurück in das Reservoir 1. Sin drittes eolenoidgeat%ertea Ventil 70 ist ale Zweiwegrentil auegebildet und rerbindet die Leitung 34 über Leitungen 72 und 73 Bit den Reservoir. Sie 3augflüesigkeit für die Hoohdruckkolbenflachten wird durch Leitung 57 bssw. Leitungen 58 und 59 »owieKontrollTantile 60 und 61 in die Verstärker eingeführt · Kontrollventile 62 und 63 sind sur förderung der Hochdruckflüssigkeit durch !leitungen 64 und 65 in den Hochdruckverteiler 66 vorgesehen.

Die verschiedenen bisher erwähnten Ventile, nämlich die solenoid-* gesteuerten Vier-, Drei·» und Zweiwegventile, das Dürohflueekontrollventil, die Entspannung»- und Zerreiaventlle. sowohl ala auch das Differentialdruokregulierventll 16 sind handelaübliche bekannte Vorrichtungen· Bas Differentialdruckregulierventil 22 etellt •ine Abwandlung des Vantiles 16 dar und wirkt beim Betrieb in

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umgekehrter Weise wie dieses«

In figur 2 ist das Schaltschem* für die erfindungegemäsee Anlage dargestellt. Sas Zeichen M bezeichnet durchweg einen Hikro·ehalter; die Beeeiohnungen A und B sind in verbindung mit K im Hinblick auf Drive A- bsw.» Drive B verwendet; der Buchstabe H ist als Bezeichnung für eine Relais gewählt. SOI bedeutet ein Solenoid und die Besugssiffern 2_# 5 und 4 bezeichnen die Solenoide der Einheiten 58, 69 und 71 in figur 1« Die Buchstaben TD beseichnen einen YersBgerer» während die Bezugezeichen, die den Xlkroschaltern augeordnet sind, folgendes anseigens 2, hydraulische Beaktirierungj 3» Snde de· Saugtaktes} 4» 35nde.de· Drucktakte·, Die Apparatur wird ait 110 ToIt, 60 Hertu-HettβtroiB betrieben. Λ

Zur Erläuterung der Arbeitsweise soll τοη der in figur 1 dargestellten Stellung von Drire A und Drive B ausgegangen werden· Drive A\befindet sich in der Wiederverdichtungsstellung vor Beginn des Druck* bBW« fördertaktes* Hüb Solenoidventil des Tierweg« uinkehrventiles 38 (Tierwegventile sind beispielsweise in den USA-Patentschriften 2 819 855 und 3 077 838 beschrieben) wird in der durch Pfeile in der Zeichnung angedeuteten Weise durchflossen* Su dem genannten Zeitpunkt ist das Solenoid duroh den Torsprung 67a des Kölbenechaftes 67 ausser Tätigkeit gesetzt, welcher anderer« seits Xikroschalter MA*5 bet&tigt hat« Drive B befindet sich sji Inde seines Druck- oder fördertaktes kurz vor Beginn des Saugtaktes* Solenoidventil 69 wird in der in figur 1 angezeigten Weise I durchflossen und leitet surück tu dein Heservoir« Das Solenoid des Drelwegventiles befindet sich ebenfalls in deaktiviertem Zuetand, da der Torsprung 68b des Kolbenschaftee 68 gerade den Mikro-Bchalter !tB*4 betätigt hat« Das Zweiwegeolenoidventil 71 ist «in normalerweise offenes Tentil und befindet sich während des BetSir^- bes der fumpe in aktiviertem Zustand· Dieses. Tentil wird nur bei Störung durch Betätigung der Hikroschalter MA-2 oder MB-2 oder beim Abdrehen der Stromsufuhr geöffnet oder deaktiviert«

Unter den vorstehend genannten Bedingungen gelangt eine bestiante von der Pumpe 4 geförderte Menge an Ol duroh das Ströaungskontroll«· Ttentii 14 in die liederdruckkasmer 41 von Drive A, und !war über

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Vierw«g-Sol*noidv*ntii 38. Dit durch Aas Yienreg-Solemoid-▼•ntil 38 abgezweigt· Xnergie stellt nuJr «inen Teil, s, 1» ▼·« 5 bis 80 i»_t der gesamt verfügbaren ron der hydraulischen. Jhimp« 4 abgegebenen Energie dar· Die überschüssige Qlmenge wird über Leitung 15 und Differentialdruckregulierventil 16 abgeleitet» Ba das Dreiweg-Solenoldventil 69 ·* in der Zeichnung durch den Pfeil angedeutet -r geschlossen ist, bildet der Druck in der Leitung 56 die Druckstufe P₂, die gerade unterhalb der Druckstufe ?j* die hinter dem Durchflusskontrollventil 14 aufrechterhalten wird» liegt, aus· Die Ausbildung der Druckstufe in leitung 36 wird durch das ' Differentialdruekregulierventil- 22 kontrolliert· Sobald der Druck in der Leitung 36 seinen Maximalwert erreicht hat, d.h. sobald sieh die Druckstufe P₂ ausgebildet h_at, wird überschüssiges öl durch Ventil 22 (der Druck in Leitung 23 zusammen mit dem federdruck 24, tibersteigt den Druck P₁ in Leitung 34, wodurch das Ventil geöffnet wird) in Leitung 26 abgeleitet, in welcher sich die dritte Druckstufe ?. ausbildet· Der Druck dieser Stufe wird auch al· hydraulischer Saugtaktdruck bezeichnet, der sich etwas oberhalb des Besenroirdruckee befindet« was mit de* Entspannungeventil g«r«g«lt wird.Die durch das Ventil 22 «trömend· flttstigkeitsmeng· r«r«inigt sich alt der entsprechenden durch das Yen til 14 strö»*nd«i Keng· und dl« Ölmenge aus Zaaeer 43 tritt in Xaauser 50 über« s» Aas» Drire B den Saugtakt beendigen kann· Während Drire A den Ihrucktakt ttueführt, wird die flüssigkeit aus Kaaaer 43 durch öffnung 53 und Leitungen 55 und 56 sowie durch Öffnung 54 in die Κλμλφτ 50 gedrüoktjuttd unterstützt dert den Saugtakt· Diese Anordnung der yiüeslgkeitsTerteilung aus der P^«»3tufe bedeutet, dass der hydraulieoh· Drive B Bit dem Maximum d«s Yolunenauestossee der hydraulisohan Pumps surüokgetrleben wird. Oleicheeitg wird dabei dl· ββ-schwindigkeit des Kolbens während des Säugtaktee kontrolliert, bq dass «ie eine lineare aeechwindigkeit, die die Lebensdauer der Packung vermindern würde, nicht übersteigt*

Sobald Drlre B den Saugtakt beendet hat, wird der Mlkrosoiialtcr KB~3 durch den Vorsprung 68b betätigt, wodurch wiederum das Dreiweg-Solenoidventil 69 unter Strom gesetzt wird, was den Zustrom Ton flüssigkeit ron der Pg-Druckstufe in den Y/iederverdichtungstakt 'Drire B auelöst. Der Druck der P₂-StUfβ fällt momentan auf den

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Vert der Ρ,-Stufe ab, wodurch öffnung 23a durch Bewegung dee Kernes 25 verschlossen wird» worauf eich erneut der Druck der P₂-StUfβ auebildet· Zu diesem Zeitpunkt hat Drive B die Wiederverdiehtungsbewegung beendet und befindet sich _auf dem Totpunkt, bis Drive A den Drucktakt beendet hat· Dies wird» wie bereits gesagt, durch Sehliessen des Bifferentialkontrollventiles 22 erreicht» sobald der Druck der Pg-Stufe unter den festgesetzten Kontrollwert gefallen ist. Kontrollventil 21, welches sich an der Einlassöffnung 23a des Yentiles 22 befindet» verhindert ein« Beschädigung des feder- und Kernstückes* wenn der Druck in der vorstehend beschriebenen Weise schnell abfällt. Während der Totpunkt- oder Leerlauf periode des Wiederverdiehtungstaktes und infolge des Wiederaufbaues der ?2~^DruoS:s'^fcu:fe öffnet sich Ventil 22 durch entsprechende Bewegung des Kernes wieder» wodurch überschüssiges öl in die ?,-Stufβ abgeleitet wird· Da au diese» Zeitpunkt ( weder Drive A noch Drive B einen Saugtakt ausführen, wird das dl durch das Entspannungeventil 28 sum Heservoir abgelassen.

Nach Beendigung des Druoktaktes von Drive A wird der Mikroschalter MA.-4 durch den Torsprung 67a aktiviert und setet seinerseits das Solenoid des Vierwegventiles 38 unter Strom, während das Solenoid des Dreiwegventiles 6? praktisch gleichseitig deaktiviert wird, so dass Drive A-flüssigkeit in das Reservoir zurückgeleitet wird. Um eine korrekte Schaltfolge sicherzustellen, so dass da» Vierwegventil 38 umgeschaltet ist, bevor das Dreiwegventil umgeschaltet wird, 1st es notwendig, einen elektrischen Verzögerer — wie in Figur 2 angezeigt - vorzusehen, Fach der TJmkehrung wiederholt sich der Ablauf wie vorstehend angegeben, alt der Ausnahm«, dass die Bezeichnungen Drive A und Drive B umzukehren sind und dass das Vierwegventil 33 deaktiviert wird und nicht aktiviert.

Zur Erläuterung der verschiedenen Mikrosshalter in Verbindung mit den Saug- und Drucktakten von Drive A und Drive B an Hand der. Figur 2 wird dieselbe Reihenfolge gewählt, wie vorstehend für den Betrieb der Verstärker 40 und 47.

Nach die er Reihenfolge werden der Stromschalter geschlossen und das Solenoid des Zweiwegventiles 71 durch Fressen des Schalt« knopfes aktiviert. Alle Mikrosohalter befinden sich In der offenen oder geschlossenen Stellung, die in der Zeichnung gese&gt ist·

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All· Relais H^» R, tmd Hg eiad Qffeakontakteelialter* AI« »lohet·» werden Relais RC und Belaia EfD aktiviert, so d&as deren Kontakt· geschlossen werden. Kaoh Schließen der Kontakte tritt Stroa durch Kontakt X des fielaieß3. so daß dieses Äeläis deaktiviert wird· Infolgedessen wird hydraulische flüssigkeit aus der Betri*»airuok~ stufe P₁ in* der in fig. 1 gezeigten Weise in Drive A geleitet, während das öl aus Kammer 48 τοη Drive B in das Reservoir surüekgelangt· Nach Beendigung des Saugkaktee von Drive B wird Mikroschalter MB-5 aktiviert, wodurch Strom su dem Relais E, gelangt, welches infolgedessen das Dreiwegsolenoidventil 69 umschaltet, worauf Druck der Stufe P« zu Drive B gelangt·

Danach wird Mikrovohalter MA-4 nach Beendigung des Drucktaktes von Drive A betätigt, was nacheinander aur Aktivierung des Heiais R. und dee Solenoides 4 des Vierwegventileθ 38 führt, wodurch der ölaufluß zu Drive A und Drive B umgekehrt wird. Gleichzeitig Offnen sich der normalerweise geschlossene Kontakt des Mlkroschalters MA-4 und Relais £C, welch letzteres Halterelaie R~ über den Verzögerer deaktiviert» Bei dem Verzögerer handelt ee eich üb eine Vorrichtung üblicher Bauart, die einer elektrischen Speichervorrichtung (electrical surge tank) entspricht und aus einer Eeihe von Kondensatoren und Widerständen besteht, die das Ansprechen der Haltespule des Relais 1, verzögern, so daß die Umkehrung des Solenoidventils 38 vollständig abgeschlossen ist, bevor die Umkehrung des Solenoidventils 69 erfolgt. Duroh diese Anordnung wird die Möglichkeit ausgeschlossen, daß Flüssigkeit der Wiederverdiohtungsstufe P« vorzeitig in das Reservoir abgeleitet wird»

Nach der Deaktivierung des Relais R, über den Verzögerer vollendet Drive A den Saugtakt, wobei Mikroschalter HA-3 aktiviert wird. Hierdurch wird wiederum das Haltexelais R, unter Strom gesetzt, so daß das Solenoid dee Driiwegventiles 69 aktiviert wird, was wiederum den Wiederverdichtungstakt in Drive A auslöst. Das elektrische System verbleibt in dieser Kombination, bis Drive B den Druck- bzw· Fördertakt beendet und Mikroschalter MB-3 in Tätigkeit gesetzt hat. Hierdurch wird Halterelais Li* deaktiviert, was wiederum das Vierwegventil des Solenoidventila 38 umkehrt ₉ so daß der beschriebene Verfahrensablauf wieder von vorn beginnt.

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BAD ORIGINAL .../15

Das verstehend beschriebene Terfahren und die vorstehend besohrlsfeene vorrichtung stellen nur eine besonders bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Sowohl hinsichtlich des Verfahren» als auch hinsichtlich der Torrichtung sind gewisse Teränd«mng«n und Abwandlungen möglich, die nachstehend noeh näher erläutert werden« .

So kann bei einer weiteren Ausführungsform da» Sifferentialdruckregulierventll 22 so angeordnet werden» daß es gleloheinnig mit den Tentil 16 wirkt (wobei auch ein ferngewteuertea Entepannuag·- ▼entil an aeiner Stelle Terwendet werden kann)· In diesen fall würde jedooh ein anderer Betriebsdruck verwendet werden, der in der folgenden Weise erseugt werden könnte t Mn Tor - in Strö- «ttngsilslitttng - de« PorohfluSkentrollTentil aus Leitung 8 at»gesweigter ! benstro« wird duroh ein Druokredusierrentil_f dessen Amalafdruck dem Betriebsdruck entspricht* *% den dem Tentil 16 entsprechenden Tentil geführt· Dadurch wird erreicht, daß der Brack hinter des Reduzierventil lasier einen bestimmten Wert unter de* Wert von P₁ entspricht· Die steuerung des Bruchflueses duroh dae Sruokreduslertentil erfolgt stromabwärts durch eine Teremgung (MikrodurohiluSventil).

Die Steuerung kann, statt Über ein Burohfluökontrollventil. der in fig· 1 besshriebenen Art (14)» auch über ein DruokreiusiorventÜ erfolgen· Als weitere Alternative könnte Leitung 31 ve» Leitung 30 getrennt uad mit einem automatisch gesteuerten Betriebsdruokventll verbunden werden, und zwar durch Abziehen eines Iebenetroe.ee aus Leitung θ in etwa derselben leise wie im vorstehenden Abiats besehrieben· Unter diesen Bedingungen wäre Tentil 14 überflüssig oder könnt· sich stets in geöffnetem Zustand befinden·

Sohließlich wäre es auch möglich, eine Terengung (Einschnürung) in Leitung 36 als Strömungswiderstand vorsusehen, ao daß ein momentan stu hoher AusstoS des Ventile β 22 duroh den Im Ylederverdichtungetakt befindlichen Terstärker nioht beeinflußt wird«

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BAD ORlGINAt'

Claims (1)

1, Druokveretärkero&nhelt, welche wenigsten· zwei einfach wirkende Terstärksr nit Hochdruck- und Hlederdruckkolbenflachen, einen Hoohdruckmehrwegverteiler Bit Terbindungsleltungen seu jeder Hoehdrugkkolbenfläche und Terbindungaleitungen ear Zuführung, ron flüssigkeit en die Hochdruckkolbenflächen sowie von hydraulischer flüssigkeit an die Hiederdruekkolbenflachen aufweist, gekennzeichnet durch die Anordnung von DIfferentlaldruokregulierventilen sub Betrieb der Terstärker (40, 47) in aufeinanderfolgenden Druck-, Saug- und flederverdiehtungetakten, und »war eines ersten Differentialdruokregulierventlls (16) oberhalb der Terstärker (40, 47) sur Ausbildung eines bestimmten Druekdlfferentials gegenüber einer veränderlichen 2fcirehfluss6ffnung (14) in der Leitung (8) für die hydraulische flüssigkeit und einer ersten Druckstufe P₁ hinter der Öffnung (14), wobei über die Hebenleitung (20) as Tentll (16) überschüssige, in der P₁-StUfS nicht benStlgte Flüssigkeit abgeleitet und sur Ausbildung einer unterhalb der F₁-Stufe liegenden »weiten Druckstufe P₂ verwendet wird, sowie eines zweiten Differentialdruokregulleryentil«· (22), weicht· sieh beia Überschreiten des Druckes In der Pg-Stufe öffnet, so dass Druckflüssigkeit in die HebenleltUBg (26) strOmt und dort eine dritte Druckstufe P, ausbildet.

2. DruokrerStärkereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die veränderliche DurchflussSffnung (H) aus eines StrttaungskontrollTentil besteht·

3· DruokTerstärkerelnhelt nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennsslohttet, dass die Differentialdruokreguilerrentile (16, 22) bewegliehe Tentil«k®rne (19# 25) in geschlossenen Kammern und federn (18, 24) idLt konstanter Druckkraft aufweisen, derart, dass sich das erste Differentialdruokregulierventil (16) Öffnet und flüssigkeit über Hebenleitung (20> *^fe·*^»*» l*«st, wenn der Druck vor des Tentll und der federdruok den Druck der P₁-Stufe tibersteigen, während das «weite Dlfferentialdruokregullerventll (22) sich öffnet und flüssigkeit in die Hebenleitung (26) abstrSaen läset, sobald der Druck der P₁-Stufe den Druck der feder (24) übersteigt.

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4» Druckverstärkereinheit nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass flüssigkeit der Druckstufe P, , die in einen der beiden Verstärker eingeleitet worden ist, aus diesem über entsprechende öffnungen und leitungen in den anderen Verstärker umgeleitet wird, wenn dieser seinen Drucktakt ausführt.

5. BruckverStärkereinheit nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass solenoidgesteuerte Vierweg- und Breiwegumkehrventile (38 bzw. 69) vorgesehen sind, die die Abzweigung von Hydraulischer flüssigkeit der Druckstufe P₁, P₂ und P, in die Brück-, Wiederverdiehtungs- und Saugtakt· der Verstärker steuern, und zwar so, dass das Vierwegventil (38) Brück A9t P^-Stufe in den FSrder- bzw. Bruektakt eines der beiden Verstärker und das Breiwegventil (69) Druck der P₂-StUf· in den Wiederverdiohtungstakt des anderen der beiden ' Verstärker leitet.

6. BruokverStärkereinheit nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Intspannungsventil (28) in Verbindung mit dem Differentialdruokregulierventil (22) vorgesehen ist, welches zur Ableitung überschüssiger Druckflüssigkeit der P.-Stufe in das Reservoir (1) dient«

7. Druckverstärkereinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verzögerer (SD) vorgesehen ist, der sicherstellt, dass das Vierwegventil (38) umgeschaltet ist, bevor das Breiwegventil (69) umgeschaltet wird bei der Umkehrung vom Drucktakt auf den Saugtakt eines der beiden Verstärker.

8. Verfahren zum Einführen von Flüssigkeiten unter hohem Brück in ein laufendes Hochdruckverfahren unter Anwendung der Druckverstärkereinheit gemäss Anspruch 1 bis 7* wobei die unter hörnern Druck stehende Flüssigkeit kontinuierlich und schwankungsfrei von den beiden geschlossenen Bochdruokzylinderkolbenfläohen geringeren Durchmessers gefördert wird, während die nieht-komprimierbare flüssigkeit den Niederdruckzylinderkolbenflächen zugeführt wird und diese in einer folge von Brück-, Saug- und Wiederverdichtungstakten treibt, da durch ge k β η η ζ · i c h η · t, dass man aus einer ersten Druckstufe hieht-kompriraierbare flüssigkeit in den Drucktakt eines der beiden Niederdruckkolben, aus eines zweiten,

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unter der ersten liegenden Druckstufe nioht*k©mprimierbare flüssigkeit in den Saugtakt des anderen der beiden Niederdruckkolben und aus einer dritten Druckstufe nicht-kompriaierbare flüssigkeit in ύ.·η Wiederverdichtungstakt eines der beiden Niederdruokkoiben einleitet«

9· Verfahren nach Anspruch 8» dadurch gekennzeichnet, dass die erste, «weite und dritte flüssigkeitsdrueketufe τοη einer einzigen Druckpumpe ausgebildet werden.

1o. Verfahren nach Anspruch 8 und 9» dadurch gekennzeichnet, dass der Druck der zweiten flüssigkeitedruekstufe um einen konstanten Wert unterdem Druck der ersten Flüseigkeitsdruokstufe liegt und dass die Zuführung τοη flüssigkeit der ersten und zweiten Bracke tuf·' in die Druck« und YiederTerdichtungstakte der Hiederdruckkolben durch Umleitung des flüseigkeitsstroBes der ersten Druckstufe von einea Kolben in den anderen während der Druck- und Wiederrerdiohtungstakte und durch Zuführung τοη flüssigkeit der zweiten Druckstufe nur während des WiederTerdicMungstaktes gesteuert wird·

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