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Hintergrund
der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Ventilblock zur Kontrolle von
Flüssigkeitsfluß zwischen einer
Hauptflußlinie
und einer Vielzahl von Drucksensoren/sendern.
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Beschreibung
nach Stand der Technik
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Es
ist häufig
notwendig, Druck und/oder Flußmerkmale
einer Flüssigkeit
in einer Rohrleitung oder Flußlinie
zu erhalten. Ein üblicher
Weg dieses zu erreichen ist, in der Flußlinie eine Beschränkung, wie
eine Blende, eine Flußdüse oder
ein Venturirohr anzuordnen. Die Hoch- und Niederdruckwerte, aufgenommen
von gegenüberliegenden
Seiten der Flußbeschränkung in
der Flußlinie,
werden von einer Drucksensor/sender-Anordnung erfaßt, die die gemessenen Drücke oder
den Druckunterschied durch ein geeignetes mechanisches oder elektrisches
Signal mißt
und/oder zu einem entfernten Ort, z.B. einem Steuerungsraum, überträgt.
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Üblicherweise
ist ein Ventilblock zwischen der Flußlinie und dem Drucksensor/sender
angebracht, zusätzlich
zur Flußkontrolle
zu dem Drucksensor/sender ermöglicht
der Block verschiedene Funktionen, wie Blockierung, Entlüftung, Nullpunktkontrolle
und Kalibrierung. Ein typischer Block schließt eine Vielzahl von Ventilen
ein, wobei jedes zwischen offener und geschlossener Position beweglich
ist, relativ zu einer Flußleitung
in dem Block, um den Fluß der
Flüssigkeit
durch die Leitung zu kontrollieren.
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Es
ist ein ständig
ansteigender Wunsch der Hersteller von Drucksensoren/sendern die
Größe zu reduzieren,
nicht nur von den Drucksensoren/sendern, sondern auch von der Einheit,
die umfaßt
ist von dem Block, der an die Flußlinie und den angeschlossenen
Drucksensor/sender angeschlossen ist. Große schwere Blockdruck-Sendereinheiten
sind teurer herzustellen, schwieriger zu handhaben und zu installieren,
und passen in vielen Fällen
einfach nicht in ihre geplante Umgebung, was bedeutet, daß sie an
einem anderen Ort oder in ungewünschter Ausrichtung
installiert werden müssen.
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In
mitangemeldeter Anmeldung, Seriennummer 08/941,951, eingereicht
am 1. Oktober 1997 und betitelt als Zweiteiliger Block, ist ein
zweiteiliger modularer Block beschrieben, der im Wesentlichen umfaßt, was
als ein Prozeßmodul
und ein Instrumentenmodul charakterisiert werden kann, wobei das
Prozeßmodul
an die Flußlinie
angeschlossen wird und das Instrumentenmodul den Drucksensor/sender kontaktiert.
Der modulare Block, beschrieben in der später erwähnten Patentanmeldung, ist
sehr kompakt und ist besonders nützlich
für einen
einzelnen, planparallelen Drucksensor/sender und insbesondere einen
Differenzial-Drucksensor/sender.
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Es
wird häufig
gewünscht
nicht nur eine Differentialdruckmessung über den Flußminderer in der Rohrleitung
zu haben, sondern auch die Möglichkeit, den
absoluten Liniedruck zu bestimmen. Für den späteren Zweck wird ein Druckanzeigensender
in der Rohrleitung installiert, wobei der Druckanzeigensender den
Druck stromaufwärts
von dem Flußminderer in
der Flußlinie
mißt.
Vor längerer
Zeit erforderte dies generell eine getrennte Installation für den Differentialdrucksender
und den Druckanzeigensender. Dies war eindeutig unerwünscht, nachdem
es die Wahrscheinlichkeit des Auslaufens vergrößerte, weil es zwei separate
Hähne in
den Flußlinieninstallationen erforderte.
Darüber
hinaus bewirkt die Anforderung von zwei Installationen einen größeren Platzbedarf, oftmals
in Umgebungen, wo Platz ein Aufpreis war. Um das Problem von zwei
getrennten Installationen zu bewältigen,
sind verschiedene Lösungen
vorgeschlagen worden. Zum Beispiel wurde im U.S. Patent Nr. 5,036,884
das Problem der Bewältigung
von doppelten Installationen mittels eines Ventilblocks und einer
koppelnden oder übertragenden
Montageplatte, die Verbindung zwischen dem Ventilblock und den zwei
verschiedenen Sendern bereitstellt, adressiert. Jedoch erfordert
diese Lösung,
daß die
zwei Hauptblockventile, die den Fluß der Hoch- und Niederdruckausgänge der
Hauptflußlinie
und aller ausgleichenden oder belüftenden Ventile steuern, von
dem Block getragen werden. Außerdem
ist die im U.S. Patent Nr. 5,036,884 dargestellte Anordnung unförmig und
Gegenstand unerwünschter
Torsion und Biegebelastung, speziell in Flußlinien Gegenstand von Vibrationen
und/oder Pulsationen von Kompressoren, Pumpen und ähnlichem
in der Flußlinie.
Um diese Torsion und Biegebelastung zu umgehen, ist es gewünscht, den
Abstand zwischen den Drosselhähnen in
der Flußlinie
und den lateral am weitesten entfernten Gegensätze der Block/Druck Sensoreinheit
möglichst
zu reduzieren.
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U.S.
Patent Nr. 3,596,680 beschreibt einen Block, der zwei Auslaufventile
aufweist, wobei jeder Stopfen drei Verbindungsanschlüsse hat
und in eine Vertiefung mit vier Durchgängen paßt, die in jede Ventilvertiefung öffnen. Bei
Bedienung der Ventile kann der Sender an dem Differentialdruckhahn
oder den zwei Senderanschlüssen
angeschlossen werden, um keinen Druck aufzubauen, wobei jedoch zumindest
ein Eingangsdruckdurchgang nicht angeschlossen ist, ganz gleich
wie die Auslaufventile bedient werden.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Es
ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen verbesserten
Block bereitzustellen, zur Lieferung von Flüssigkeitsdrucksignalen zu einem
einzelnen oder zu mehreren Durcksendern oder Sensoren, die eine
kompakte Block/Druck Sensoreinheit bilden.
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Ein
weiterer Gegenstand der Erfindung ist, ein Ventilblockinstrument
bereitzustellen, das einen monolithischen Körper aufweist, der zwischen
einem Flußliniensteuerventilblock
und einer einfachen oder zweifachen Drucksensoreinheit angebracht
werden kann, wobei das Ventilblockinstrument ein oder mehrere Ventile
zur Flußregulierung
zu der einfachen oder zweifachen Drucksensoreinheit einschließt.
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Die
oben genannten und anderen Gegenstände der vorliegenden Erfindung
werden ersichtlich aus den Zeichnungen, der nachfolgenden Beschreibung
und den beigefügten
Ansprüchen.
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In
der Ausführungsform,
vorgesehen zur Bereitstellung von Drucksignalen zu zweifachen Drucksensoreinheiten,
stellt das Ventilblockinstrument der vorliegenden Erfindung eine
Verbindung zwischen einem Flußliniensteuerblock
und ersten und zweiten Drucksensoreinheiten bereit. Der Flußliniensteuerblock
schließt
einen Hochdruckdurchgang und einen Niederdruckdurchgang ein, die
durch jeweilige Hochdruck- und Niederdrucksteuerventile selektiv
gesteuert werden. Das Ventilblockinstrument der vorliegenden Erfindung
weist einen monolithischen Körper auf,
der eine Kontaktfläche
zur Kontaktierung mit dem Steuerblock und eine Instrumentenfläche zur Kontaktierung
mit der ersten und zweiten Drucksensoreinheit definiert. Ein erster
Hochdruckraum und ein Niederdruckraum sind in der Instrumentenfläche zur
Zusammenarbeit mit der ersten Drucksensoreinheit ausgebildet. Ein
zweiter Hochdruckraum ist in der Instrumentenfläche zur Zusammenarbeit mit
der zweiten Drucksensoreinheit ausgebildet.
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Der
Körper
schließt
auch eine ausgleichende Ventilöffnungsoberfläche ein,
die zwischen der Kontaktfläche
und der Instrumentenfläche
angebracht ist. In der ausgleichenden Ventilöffnungsoberfläche ist eine
ausgleichende Niederdruckventilöffnung
und eine ausgleichende Hochdruckventilöffnung ausgebildet. Ein ausgleichender
Flüssigkeitsdurchgang verbindet
die ausgleichende Hochdruckventilöffnung und die ausgleichende
Niederdruckventilöffnung
und ein ausgleichendes Ventil, angeordnet in zumindest einer von
den ausgleichenden Hoch- und Niederdruckventilöffnungen, steuert selektiv
Fluß durch
den ausgleichenden Flüssigkeitsdurchgang.
Ein Druckanzeigendurchgang ist mit dem Hochdruckflüssigkeitsdurchgang
verbunden und ist in Flüssigkeitsverbindung
mit dem zweiten Hochdruckraum. Eine Blockventilöffnung überschneidet den Druckanzeigendurchgang
und trägt
ein Blockventil, um Fluß durch
den Druckanzeigendurchgang selektiv zu steuern.
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In
der Ausführungsform,
die zum Liefern von Drucksignalen zu einer einzelnen Drucksensoreinheit
vorgesehen ist, stellt das Ventilblockinstrument der vorliegenden
Erfindung einfach eine Verbindung zwischen einem Flußliniensteuerblock
und der Drucksensoreinheit bereit. Das Ventilblockinstrument weist
einen monolithischen Körper
auf, der eine Kontaktfläche
zur Kontaktierung mit dem Steuerblock und eine Instrumentenfläche zur
Kontaktierung mit der Drucksensoreinheit definiert. Ein Hochdruckraum und
ein Niederdruckraum sind in der Instrumentenfläche zur jeweiligen Verbindung
des Hochdruckeingangsanschlusses mit dem Hochdruckraum und eines
Niederdruckeingangsanschlusses mit einem Niederdruckraum ausgebildet.
Eine ausgleichende Ventilöffnung
ist in einem Zwischenteil des Körpers ausgebildet.
Ein ausgleichender Flüssigkeitsdurchgang
verbindet den Hochdruckraum und den Niederdruckraum, und ein ausgleichendes
Ventil, angeordnet in der ausgleichenden Öffnung, steuert selektiv Fluß durch
den ausgleichenden Flüssigkeitsdurchgang.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine isometrische Ansicht eines Ventilblockinstruments gemäß der vorliegenden
Erfindung, der Verbindung zwischen einem Flußliniensteuerblock und ersten
und zweiten Drucksensoreinheiten herstellt. Das Ventilblockinstrument
ist mit durchgezogenen Linien dargestellt und beide, der Steuerblock
und die erste und zweite Drucksensoreinheit, sind mit gestrichelten
Linien dargestellt.
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2 ist
eine isometrische Ansicht des in 1 dargestellten
Ventilblockinstruments und beschreibt beide Ventile und Durchgänge durch
den Körper
des Ventilblockinstruments.
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3 ist
eine Draufsicht des in 2 dargestellten Ventilblockinstruments.
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4 ist
eine Rückansicht
des in 2 dargestellten Ventilblockinstruments von dem
Instrumentenflächenende
des Blocks.
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5 ist
eine linksseitige Ansicht des in 2 dargestellten
Ventilblockinstruments.
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6 ist
eine Querschnittsansicht entlang den Linien 6-6 von 3.
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7 ist
eine Querschnittsansicht entlang den Linien 7-7 von 4.
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8 ist
eine Querschnittsansicht entlang den Linien 8-8 von 3.
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9 ist
eine isomentrische Ansicht einer alternierenden Ausführungsform
eines Ventilblockinstruments gemäß der vorliegenden
Erfindung, die den Flußweg
durch den Körper
des Ventilblockinstruments und ein einzelnes ausgleichendes Ventil
zeigt.
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10 ist
eine Draufsicht des in 9 dargestellten Ventilblockinstruments.
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11 ist
eine Rückansicht
des in 9 dargestellten Ventilblockinstruments von dem
Instrumentenflächenende
des Blocks.
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12 ist
eine linksseitige Ansicht des in 9 dargestellten
Ventilblockinstruments.
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13 ist
eine Querschnittsansicht entlang den Linien 13-13 von 10.
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14 ist
eine Querschnittsansicht entlang den Linien 14-14 von 11.
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Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
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1 beschreibt
in durchgezogenen Linien eine entsprechende Ausführungsform eines Ventilblockinstruments 10 gemäß der vorliegenden
Erfindung, zur Verbindung zwischen einem Flußliniensteuerblock CM und jeweiligen
ersten und zweiten Drucksensoreinheiten oder Sendern T1 und T2.
Ein entsprechender Steuerblock CM wird in angemeldeten U.S. Anmeldung,
Seriennummer 08/941,951, eingereicht am 1. Oktober 1997, beschrieben.
Der Steuerblock CM schließt
vorzugsweise einen monolithischen Körper 12 mit einem
Hochdruckeingangsanschluß 14 und
einem Niederdruckeingangsanschluß 16 ein. Der Fachmann
wird erkennen, daß die
Eingangsanschlüsse 14 und 16 in
Flüssigkeitsverbindung
mit der kontrollierten Flußlinie
stehen und typischerweise jeweils auf der stromaufwärtigen Seite und
stromabwärtigen
Seite einer entsprechenden Beschränkung angebracht sind. Wie
in 1 dargestellt, schließt der Steuerblock CM einen
ebenen Flansch 18 ein, zur Verbindung des Steuerblocks
CM und des Bockinstruments 10. Für diesen Zweck ist der Flansch 18 mit
einer Vielzahl von peripher angebrachten Löchern ausgestattet, bemessen
zur Aufnahme entsprechender Sicherungsbolzen 20. Wie in 1 dargestellt,
ist der Hochdruckeingangsanschluß 14 und der Niederdruckeingangsanschluß 16 zur
Aufnahme von Gewindeanschlüssen
vorgesehen, jeder an dem Ende eines entsprechenden flexiblen Schlauchs,
angeschlossen an die kontrollierte Flußlinie. In anderen Ausführungsformen
können
Anschlüsse 14 und 16 in
einem Flansch bereitgestellt werden, um dem Steuerblock CM zu ermöglichen
direkt von der kontrollierten Rohrleitung unterstützt zu werden.
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Der
Fluß,
der den Steuerblock CM durch den Hochdruckdurchgang und den Niederdruckdurchgang
passiert, wird durch ein Hochdrucksteuerventil 20 und ein
Niederdrucksteuerventil 22 reguliert, wobei jedes von dem
Körper 12 unterstützt wird.
Jedes dieser Steuerventile 20 und 22 kann dadurch
selektiv geschlossen oder geöffnet werden,
um Flußliniensignale
durch den Steuerblock CM und dann durch das Blockinstrument 10 und
zu den Sendern T1 und T2 zu blockieren oder passieren zu lassen.
Ein entsprechendes Merkmal des Steuerblocks CM ist, daß dieser
Block mit einer zu kontrollierenden Rohrleitung flüssig verbunden
werden kann und die Steuerventile 20 und 22 geschlossen
werden können,
so daß anschließender Rohrleitungsbetrieb
nicht unterbrochen wird. Zu einem späteren Zeitpunkt können das
Blockinstrument 10 und die Sender T1 und T2, wie in 1 dargestellt,
mit dem Steuerblock CM verbunden werden und die Steuerventile 20 und 22 danach so
geöffnet
werden, daß beide,
der Flüssigkeitsfluß und Druck
durch die Rohrleitung kontrolliert werden können, ohne den Rohrleitungsfluß zu unterbrechen.
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Die
Drucksender T1 und T2 sind in 1 in ihrer
bevorzugt angebrachten Position beschrieben, z.B. mit den Sendern
Seite an Seite mit der Fläche 24 für den Sender
T1 und der Fläche 26 für den Sender T2,
jede im Wesentlichen senkrecht und in derselben Ebene. Die Flächen 24 und 26 sind
dadurch parallel zu der Fläche 28 des
Flansches 18. Ein spezielles Merkmal der Erfindung ist,
daß das
Ventilblockinstrument 10 die Ausgleichsventile und Blockventile
einschließt,
die anschließend
zur selektiven Steuerung der Flußsignale zu den Sendern T1
und T2 diskutiert werden, und daß der Abstand zwischen den
parallelen Flächen 28 und
beiden, 24 und 26, verglichen mit früheren Anordnungen
signifikant reduziert wird, und dadurch zur Kompaktheit, zu reduziertem
Gewicht und zu hoher Zuverlässigkeit
der gesendeten Signale beiträgt.
Ebenso stellt 1 dar, daß das Ventilblockinstrument 10 so
entworfen ist, daß das
Gewicht von den kombinierten Sendern T1 und T2, so wie das Gewicht
des Ventilblockinstruments 10, gleichmäßig auf gegenüberliegenden
Seiten einer senkrechten Mittelebene 30 verteilt ist (siehe 1),
welche die Symmetrieebene für
den Steuerblock CM darstellt. Die senkrechte Symmetrieebene für den Steuerblock
CM ist dadurch auch die Symmetrieebene für das Ventilblockinstrument 10 und
einen oder mehrere Druckumwandler. Die vorliegende Erfindung, die
dadurch beides reduziert, die Größe und das
Gewicht der Komponenten, die mit dem Steuerblock verbunden sind,
positioniert diese Komponenten in geringem Abstand zu dem Steuerblock,
um den Hebelarm des Gewichts zu reduzieren, und verteilt vorzugsweise
das Gewicht im Wesentlichen gleichermaßen auf die Symmetrieebene 30 des
Steuerblocks CM. Dies reduziert die Kräfte, die auf die Anschlußstücke wirken,
welche Signale von der kontrollierten Flußlinie senden und mit den Eingangsanschlüssen 14, 16 in dem
Steuerblock CM verbunden sind.
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Bezüglich 2 umfaßt das Ventilblockinstrument 10 einen
monolithischen Körper 32,
der eine Kontaktfläche 34 für Dichtungsverbindung
mit der Fläche 28 des
Steuerblocks CM aufweist, und ein Instrumentenflächenpaar 36 und 38,
jedes zur Kontaktverbindung mit einer jeweiligen Seite 24 und 26 der in 1 dargestellten
Sender T1 und T2. Insbesondere umfaßt der Körper 32 des Ventilblockinstruments
einen ersten Flansch 40 zur Kontaktverbindung mit dem Steuerblock
CM, einen relativ dünnen zwischenliegenden
Körper 42 und
Flansche 44 und 46 zur Kontaktverbindung mit den
Sendern T1 und T2. Ein Flansch 40 weißt eine Vielzahl von peripher abgebrachten
Bolzenlöchern 48 auf,
jedes zur Aufnahme eines entsprechenden Bolzens 20, um
den Steuerblock CM und das Ventilblockinstrument 10 zu verbinden.
Die Flansche 44 und 46 sind jeder ähnlich ausgestattet,
mit zwei oberen Bolzenlöchern
und zwei unteren Bolzenlöchern 50.
Vier Bolzen (nicht abgebildet) können
dadurch durch die Löcher 50 jeden
der Flansche 44 und 46 zur Sicherung jedes Senders
an dem Ventilblockinstrument 10 aufnehmen.
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Die
Fläche 34 des
Ventilblockinstruments schließt
einen Niederdruckeingangsanschluß 52 und einen Hochdruckeingangsanschluß 54 ein.
Jeder der Anschlüsse 52 und 54 ist
vorzugsweise mittig zwischen jeweiligen oberen und unteren Bolzenlöchern 48 in
dem Flansch 40 angebracht. Eine ringförmige Fuge 56 umgibt
jeden Eingangsanschluß und
ist zur Aufnahme eines O-Rings oder anderen passenden Dichtungselements
bemessen, um eine zuverlässige Dichtung
zwischen jedem Eingangsanschluß und
einem entsprechenden Anschluß in
dem Steuerblock CM zu bewirken. Die Instrumentenfläche 36 schließt einen
Niederdruckraum 58 und einen Hochdruckraum 60 ein,
während
die Instrumentenfläche 38 einen
weiteren Hochdruckraum 62 und einen Belüftungsraum 64 einschließt. Jeder
der Räume 58, 60, 62 und 64 in
den Instrumentenflächen
kann ebenfalls von einer ringförmigen
Fuge 56 zur Aufnahme eines passenden Dichtungselements
umgeben sein.
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Bezüglich 2, 3 und 7 sind
der Niederdruckeingangsanschluß 52 und
der Niederdruckraum 58 durch einen Niederdruckflüssigkeitsdurchgang 66 flüssig verbunden.
In einer bevorzugten Ausführungsform
umfaßt
der Durchgang 66 einen ersten Teil 68, der eine
Mittelachse senkrecht zu der Fläche 34 aufweist
und einen zweiten Teil 70, der relativ zur Fläche 34 geneigt
ist, und den ersten Teil 68 mit dem Raum 58 verbindet.
Der Hochdruckflüssigkeitsdurchgang 72 verbindet
den Anschluß 54 mit dem
Hochdruckraum 60 und schließt in einer bevorzugten Ausführungsform
einen ersten Teil 74, einen zweiten Teil 76 und
einen dritten Teil 78 ein. Der erste Teil 74 weist
eine Mittelachse senkrecht zu der Fläche 34 auf. Der zweite
Teil 76 weist eine Mittelachse parallel zu der Fläche 34 auf
und steht senkrecht zu der Achse des ersten Teils 74. Ein
dritter Teil 78 weist eine Mittelachse auf, die senkrecht
steht zu beiden der Achsen des zweiten Teils 76 und der
Fläche 36. Ein
Druckanzeigendurchgang 82 ist flüssig verbunden mit dem Hochdruckflüssigkeitsdurchgang 72 und schließt einen
ersten Teil 84 und einen zweiten Teil 86 ein.
Der erste Teil 82 weist eine Achse auf, die mit der Achse
des Teils 76 ausgerichtet und dadurch parallel zu der Fläche 34 ist
und senkrecht auf der Achse des Teils 74 steht. Der zweite
Teil 86 weist eine Achse auf, die senkrecht zu der Fläche 38 und
auch senkrecht zu der Achse des ersten Teils 82 steht. Durchgänge 84 und 76 können durch
Bohren eines einzelnen Lochs durch die Seitenfläche 88 des Körpers 32 gebildet
werden. Ein Teil dieses gebohrten Lochs, angrenzend an die Seitenfläche 88,
kann im Durchmesser geweitet werden und mit Gewinden 90 zur
Aufnahme eines passenden Steckers, Belüftungsventils oder Testanschlußstücks ausgestattet sein.
Jeder der oben beschriebenen Flußdurchgangsbereiche ist vorzugsweise
ein gerader zylindrischer Durchgang und kann durch einen herkömmlichen
Bohrvorgang gebildet werden.
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Der
zwischenliegende Körperteil 42 ist
mit einer ausgleichenden Ventilöffnungsoberfläche 92 ausgestattet
und zwischen der Kontaktfläche 34 und den
Instrumentenflächen 36 und 38 angebracht.
Insbesondere grenzt die Oberfläche 92 nahe
an den Flansch 40 und steht vorzugsweise senkrecht auf
der Fläche 34.
Die ausgleichende Ventilöffnungsoberfläche 92 ist
in einer bevorzugten Ausführungsform
die Oberseite des Körpers 32,
z.B. die dem oberen Bereich der Instrumentenblöcke T1 und T2 zugewandte Oberfläche. Wie
in 3 dargestellt, sind eine ausgleichende Niederdruckventilöffnung 94 und
eine ausgleichende Hochdruckventilöffnung 96 in der Oberfläche 92 ausgebildet,
wobei jede Öffnung 94 und 96 in
Flüssigkeitsverbindung
steht mit dem jeweiligen Niederdruckdurchgang 66 und dem
Hochdruckflüssigkeitsdurchgang 72.
Das Blockinstrument schließt
zumindest ein ausgleichendes Ventil ein und eine bevorzugte Ausführungsform
schließt
beides ein, ein ausgleichendes Niederdruckventil 98 und
ein ausgleichendes Hochdruckventil 100, die in ihren jeweiligen
ausgleichenden Ventilöffnungen
angepaßt sind.
Jedes ausgleichende Ventil steuert den Fluß entlang eines ausgleichenden
Flüssigkeitsdurchgangs 102,
der die Ventilöffnungen 94 und 96 verbindet.
Die Ventile 98 und 100 sind normal geschlossen, können aber
geöffnet
werden, um Druck in den Räumen 58 und 60 auszugleichen.
Nur ein geschlossenes ausgleichendes Ventil ist notwendig, um den Hochdruckflüssigkeitsdurchgang
von dem Niederdruckflüssigkeitsdurchgang
isoliert zu halten, obwohl vorzugsweise zwei ausgleichende Ventile 98 und 100 für die von
der Erdgasindustrie gewünschte
hohe Zuverlässigkeit
bereitgestellt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der ausgleichende
Flüssigkeitsdurchgang 102,
wie in 8 dargestellt, ein im Wesentlichen V-förmiger Durchgang,
gebildet durch einen ersten geneigten Teil 104, gebohrt
von der Öffnung 94,
und einen zweiten geneigten Durchgang 106, gebohrt von
der Öffnung 96,
um den ersten Teil 104 zu teilen.
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Wie
in 3, 6 und 7 dargestellt, wird
eine Blockventilöffnung 108 in
der unteren Fläche 110 des
Körpers 32 ausgebildet
und teilt den Druckanzeigendurchgang 82 zwischen dem Hochdruckdurchgang 72 und
dem Hochdruckraum 62. Das Blockventil 112, wie
in 2 dargestellt, wird in die Blockventilöffnung 108 eingepaßt und steuert Flüssigkeitsfluß entlang
des Druckanzeigendurchgangs 82. In einer bevorzugten Ausführungsform
ist der zwischenliegende Teil 42 des Körpers 32 relativ dünn. In dem
Bereich, in dem die Ausgleichsventile 98 und 100 in
der Deckfläche 92 bereitgestellt
werden, ist der Körper
ausreichend dick, um die Öffnungen 94 und 96 und
den ausgleichenden Flüssigkeitsdurchgang 102 aufzunehmen.
In dem Teil des zwischenliegenden Körpers 42, der die
Blockventilöffnung 108 aufnimmt,
ist die Dicke des Körpers
wesentlich reduziert, wie in 6 dargestellt.
Um die Öffnung 108 aufzunehmen,
wird der Körper
mit einer relativ geringen oberen Verdickung 114 und einer entsprechenden
unteren Verdickung 116 bereitgestellt, um die Dicke des
Körpers
zu erhöhen,
das Blockventil 112 zuverlässig zu unterstützen und
um Unterstützung
in dem an die Öffnung 108 angrenzenden
Bereich, bereitzustellen. Es soll verstanden werden, daß der Begriff „Verdickung", wie hier verwendet,
eine geometrische Definition und keine Prozessdefinition bedeutet.
Der gesamte monolithische Körper 32,
einschließlich
den Verdickungen 114 und 116, ist vorzugsweise
ein einzelner Formling, in welchen die Durchgänge wie hierin beschrieben,
anschließend
gebohrt oder auf andere Weise ausgebildet werden. Weniger erstrebenswert
ist es, wenn der Körper 32 durch
Schweißflansche
zu einem gegossenen, gefrästen
oder geschmiedeten Zwischenkörperteil
gebildet wird.
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Bezüglich 2, 3 und 5 schließt der zwischenliegende
Teil 42 des Körpers 32 einen ersten
Teil 118, verbunden mit dem Flansch 40, einen zweiten
Teil 120, verbunden mit den Flanschen 44 und 46 und
einen dritten Teil 119, der die Teile 118 und 120 verbindet,
ein. Der erst Teil 118 weist eine reduzierte Breite auf,
welche generell mit der Breite des Flansches 40 übereinstimmt,
und weist eine einheitliche Dicke auf, ausreichend um eine zuverlässige Verbindung
mit dem Flansch 40 zu bilden und um die Öffnungen
für die
Ausgleichsventile aufzunehmen. Der zweite Teil 120 ist
relativ dünn
und weist eine Breite auf, die sich von der Seitenfläche 88 zu
der Seitenfläche 89 erstreckt,
welche den gegenüberliegenden
externen Seiten der Flansche 44 und 46 entsprechen.
Wie oben angegeben ist die Dicke des zweiten Teils 120 generell
gleichmäßig entlang
seiner Breite, kann aber in dem Bereich der Steuerventilöffnung 108 bei
den Verdickungen 114 und 116 erhöht sein.
Beide, der erste Teil 118 und der dritte Teil 119,
schließen
kegelförmige
Seitenflächen 122 und 124 ein,
die auswärts
abgewinkelt sind von dem Flansch 40 und mit ansteigender
Breite in Richtung des zweiten Teils 120. Wenn außerdem die
Breite des dritten Bereichs 119 ansteigt, wird seine Dicke reduziert.
Die Dickenreduktion, erreicht durch die kegelförmigen Deck- und Bodenflächen 121 und 123 des
dritten Teils 119, und die gleichzeitig ansteigende Breite
des dritten Teils 119 führen
zu reduziertem Gewicht und hoher Strukturintegrität des Ventilblockinstruments.
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Ein
Merkmal des Ventilblockinstruments 10 ist, daß der Niederdruckdurchgang 66,
der Hochdruckdurchgang 72 und der Anzeigendurchgang 82 alle
in einer einzigen Ebene angebracht sind, wie in 3 dargestellt.
Die volle Länge
dieser Durchgänge
kann dadurch durch eine einzig Ebene halbiert werden. Während normalem
Aufbau der Anordnung, wie in 1 dargestellt,
ist die Ebene, in welcher diese Durchgänge angebracht sind, dadurch
eine im Wesentlichen waagrechte Ebene. Vorzugsweise führt nur
der ausgleichende Durchgang 102 aus dieser Ebene, wobei
der Durchgang 102 relativ kurz und nahe angrenzend an dem
Flansch 40 bereitgestellt ist, so daß er sich in einem dickeren
Teil des zwischenliegenden Körpers 42 befindet.
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Es
ist ein Merkmal der Erfindung, daß das Ventilblockinstrument 10 zur
Zusammenarbeit mit einem Steuerventil CM adaptiert ist, das Ausgangsanschlüsse aufweist,
so daß der
Abstand zwischen den Mitten dieser Anschlüsse 3,302 cm (1,30 inches)
beträgt.
Dementsprechend kann der Abstand zwischen den Anschlüssen 52 und 54,
wie in 3 und 7 dargestellt, auch 3,302 cm
(1,30 inches) betragen, so daß die
Eingangsanschlüsse
zu dem Ventilblockinstrument 10 in einer Linie mit dem
Ausgangsanschluß des
Steuerblocks CM sind. Bei Sendern, gefertigt von verschiedenen Herstellern,
wird häufig
vorgesehen Niederdruck- und Hochdrucklinien mit einem Mittellinienabstand
von 5,398 cm (2,125 inches) anzuordnen. Dementsprechend kann der
Abstand zwischen den Mittellinien der Räume 58 und 60 den
Standardabstand von 5,398 cm (2,125 inches) zur Anordnung kommerziell
verfügbarer
Sender aufweisen. Ebenso kann der Mittellinienabstand zwischen dem Hochdruckraum 62 und
dem Belüftungsraum 64 auch
diesen Abstand von 5,398 cm (2,125 inches) aufweisen.
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Eine
ringförmige
Fuge ist in 7 um den Belüftungsraum 64 dargestellt,
obwohl dieser Raum 64 lediglich bereitgestellt wird zur
Belüftung
von Druck von dem Sender T2 während
seines Betriebs. Dementsprechend muß eine ringförmige Fuge
um den Belüftungsraum 64 nicht
bereitgestellt werden, oder eine ringförmige Fuge kann bereitgestellt
werden, aber ohne Dichtung in dieser Fuge. Ebenfalls kann eine schmale
Ablaßfuge 65 entlang
der Instrumentenfläche 38 von
dem Belüftungsraum 64 zu
einer Seite des Flansches 46 bereitgestellt werden, um sicherzustellen,
daß der
Raum 64 kontinuierlich zur Atmosphäre belüftet wird.
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9 beschreibt
eine andere Ausführungsform
eines Ventilblockinstruments 210, das eine ähnliche
Zusammenarbeit mit dem oben beschriebenen Steuerventilblock CM beabsichtigt.
Das Ventilblockinstrument 210 ist zur Verbindung mit einer
einzelnen Drucksensoreinheit oder einem Sender entworfen, hat aber
anderseits viele der Merkmale des vorher beschriebenen Ventilblockinstruments.
Wenn demzufolge eine Komponente in dieser Ausführungsform einer Komponente
der vorher beschriebenen Ausführungsform ähnlich ist,
wird eine Bezugsziffer verwendet, die um 200 größer ist, als für die vorher
beschriebene Komponente und demzufolge wird die ähnliche Komponente nachfolgend
nicht immer im Detail beschrieben.
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Das
Ventilblockinstrument 210 schließt einen Flansch 240 (ähnlich dem
oben beschriebenen Flansch 40), einen zwischenliegenden
Körper 242 und
einen Instrumentenflansch 244 ein. Die Flansche 240 und 244 und
der zwischenliegende Körper 246 umfassen
damit den monolithischen Körper 232,
wie in 14 dargestellt. Für die in 9 dargestellte Ausführungsform,
beinhaltet das Ventilblockinstrument 210 ein einzelnes
Ausgleichsventil 300, welches in die Öffnung 296 angepaßt wird.
Die Öffnung 296 wird
in der unteren Oberfläche 310 des
zwischenliegenden Körpers 242 bereitgestellt,
wie in 12 dargestellt. In einer alternierenden
Ausführungsform
kann die Ausgleichsventilöffnung
auch in der oberen Oberfläche 292 des
zwischenliegenden Körpers 242 bereitgestellt
werden.
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Der
Körper
des Ventilblockinstruments 210 schließt einen Niederdruckdurchgang 266 ein,
der den Niederdruckeingangsanschluß 252 mit dem Niederdruckraum 258 flüssig verbindet,
und einen Hochdruckdurchgang 272, der den Hochdruckeingangsanschluß 254 mit
dem Hochdruckraum 260 verbindet. Beide, der Niederdruckdurchgang 266 und
der Hochdruckdurchgang 272, sind in einer einzelnen Ebene
positioniert, welche bei normaler Anordnung des Ventilblockinstruments 210 eine
im Wesentlichen waagrechte Ebene ist.
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Jeder
der Durchgänge 266 und 272 ist
in Bezug auf die Fläche 234 des
Flansches 240 angewinkelt, so daß der Eingangsanschluß und der
entsprechende Raum durch einen einzelnen geraden Durchgang flüssig verbunden
sind. Die Durchgänge
sind angewinkelt, weil der Abstand zwischen den Anschlüssen 252 und 254 in
der bevorzugten Ausführungsform
3,302 cm (1,30 inches) beträgt,
während der
Abstand zwischen den Mittellinien der Räume 158 und 260 5,398
cm (2,125 inches) beträgt.
In einer weniger bevorzugten Ausführungsform kann dieser erhöhte Abstand
zwischen dem Eingangsanschluß und
den Räumen
durch Anwinkeln von nur einem Durchgang erhalten werden, aber dann
würde das Ventilblockinstrument 208 und
der damit verbundene Sender nicht in der senkrechten Symmetrieebene des
Steuerblocks CM erhalten bleiben.
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Das
Ventilblockinstrument 210, wie in 9 dargestellt,
schließt
kein Blockventil ein, weil kein Anzeigendurchgang zu einem anderen
Sender bereitgestellt wird. In der dargestellten Ausführungsform wird
ein einzelnes Ausgleichsventil 300 in der Ausgleichsöffnung 296 bereitgestellt,
ausgebildet in der unteren Oberfläche 310 des zwischenliegenden
Körpers 242.
Wie in 9, 10 und 14 dargestellt,
läuft der
im Wesentlichen V-förmige
Durchgang 302 durch die Öffnung 296, mit dem
angewinkelten Durchgang 304 in Flüssigkeitsverbindung mit dem Raum 258 und
dem angewinkelten Durchgang 306 in Flüssigkeitsverbindung mit dem
Raum 260. Durch Öffnen
des ausgleichenden Ventils 300 kann der Druck in den Räumen 258 und 260 ausgeglichen werden.
Jeder der Durchgänge 304 und 306 kann von
dem jeweiligen Raum gebohrt sein, um die Öffnung 296 zu teilen.
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Wie
in 9, 12 und 13 dargestellt, weist
der zwischenliegende Körperteil 242 zwischen dem
Flansch 240 und dem Flansch 244 einen generell
geradlinigen, gestauchten oberen Teil 352 auf, der eine
geringere Breite als die Breite des Flansches 240 aufweist,
und einen zwischenliegenden Teil 354 und einen Bodenteil 356,
der eine Geometrie ähnlich dem
oberen Teil 252 aufweist. Die Teile 352 und 356 erstrecken
sich zwischen den Flanschen 240 und 244, um die
Strukturintegrität
zwischen den Flanschen zu erhöhen.
Bei der Verbindung mit dem Flansch 240 weist der zwischenliegende
Teil 354 eine reduzierte Breite auf, die generell mit dem Flansch 240 übereinstimmt.
Dieser zwischenliegende Teil 354 schließt kegelförmige Seitenflächen 357 und 358 ein,
von dem Flansch 240 nach außen angewinkelt und mit ansteigender
Breite in Richtung des Flansches 244. Dieses ansteigenden
Breitenmerkmal des zwischenliegenden Teils 354 führt zu reduziertem
Gewicht und hoher Strukturintegrität des Ventilblockinstruments 210.
Die Öffnung 296 ist
vorzugsweise entlang der Symmetrieebene des Ventilblockinstruments 210 ausgebildet und
der untere geradlinige Teil 356 stellt ausreichende Dicke
bereit, um beide, die Öffnung 296 und
das Ausgleichsventil 300 aufzunehmen.
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Während Betrieb
des Ventilblockinstruments 10 wird erkannt werden, daß mit geöffneten
Steuerventilen 20 und 22 in dem Steuerblock CM
und beiden, ausgleichende Ventile 94 und 96 und
Blockventil 112, geschlossen, Hochdruckflüssigkeit
in den Raum 60 über
Durchgang 72 eintritt, während Niederdruckflüssigkeit
in den Raum 58 über
den Niederdruckdurchgang 66 eintritt. Das wird die Messung
des Differentialdrucks durch die Drucksensoreinheit oder den Sender
T1 ermöglichen.
Wenn es gewünscht
ist, den Druck in den Räumen 58 und 60 auszugleichen, sind
beide ausgleichenden Ventile 94 und 96 offen. Wenn
nur eines der ausgleichenden Ventile 94 oder 96 geschlossen
ist, kann Ausgleich nicht stattfinden.
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Der
statische Druck in der Hauptflußlinie kann
mittels einer Drucksensoreinheit oder eines Senders T2 gemessen
werden. Das Blockventil 112 würde offen sein, so daß Hochdruckflüssigkeit
in Verbindung mit dem Raum 62 wäre, und dadurch mit dem Druckwandler
oder der Drucksensoreinheit T2. Drucksensoreinheit T2 kann, wie
vorher beschrieben, über
den Raum 64 belüftet
werden.
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Während Betrieb
des Ventilblockinstruments 210 sind die Steuerventile 20 und 22 in
dem Steuerblock CM offen und das Ausgleichsventil 300 in
dem Block 210 geschlossen. Hochdruckflüssigkeit wird dadurch in den
Raum 260 über
Durchgang 272 eintreten, während Niederdruckflüssigkeit
in dem Raum 258 über
Durchgang 266 eintritt. Wenn Ausgleich zwischen den Räumen 258 und 260 gewünscht ist,
z. B. für
Tests oder den Sender zu eliminieren, kann das Ausgleichsventil 300 geöffnet werden.
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Es
soll verstanden werden, daß die
Instrumentenflansche 44 und 46 in dem Ventilblockinstrument 10 und
der Flansch 244 in dem Ventilblockinstrument 210 verschiedene
Konfigurationen haben können,
passend zur Kontaktbindung mit den Flächen einer Sensoreinheit oder
eines Senders. Die Konfiguration der Instrumentenflansche für die Ventilblockinstrumente
hierin diskutierten ist dadurch lediglich exemplarisch.
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Es
soll ebenfalls verstanden werden, daß Räume vorzugsweise in jedem der
Flansche des Ventilblockinstruments bereitgestellt werden, wie in den
Figuren dargestellt und wie oben diskutiert. Jeder dieser Räume hat
einen Durchmesser innerhalb der Senderfläche des Flansches, der größer ist
als der Durchmesser des Durchgangs, der die Signale zu dem jeweiligen
Raum liefert und dabei sicherstellt, daß zuverlässige Flüssigkeitsverbindung zwischen dem
Durchgang und dem entsprechenden Eingangsanschluß in dem Sender erzielt wird.
Wie in 9 dargestellt, können die Räume 258 und 260 auch
zur flüssigen
Verbindung der Durchgänge
durch den Körper
des Ventilblockinstruments mit dem ausgleichenden Ventildurchgang
dienen. Die Räume,
wie hierin diskutiert, weisen generell eine kegelförmige Konfiguration
auf, obwohl auch andere Konfigurationen verwendet werden können. Ebenso
soll verstanden werden, daß der
Begriff „Raum", wie hierin benutzt, im
allgemeinen vorsieht, die Kammer in dem Senderflansch des Ventilblockinstruments
zur Flüssigkeitsverbindung
mit dem jeweiligen Sender zu bezeichnen und lediglich der Ausgangsanschluß eines
jeweiligen Flüssigkeitsdurchgangs
sein kann, der Flüssigkeitsverbindung
zu dem Eingangsanschluß eines Senders
bereitstellt.
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Verschieden
Arten von Ventilen und Belüftungsstutzen
können
in dem Block der vorliegenden Erfindung verwendet werden, von denen
alle von herkömmlichem
Aufbau sind und nicht im Detail beschrieben werden müssen. Zum
Beispiel können Ventile,
wie Rückschlagventile,
Kegelventile und Kugelventile, als die verschiedene Ventile verwendet werden.
Zusätzlich
können
die verwendeten Ventile elastisch oder metallisch gesetzter Art
sein, abhängig von
der Umgebung welcher der Block der vorliegenden Erfindung ausgesetzt
ist. Herkömmliche
Belüftungsstutzen
können
in dem Ventilblockinstrument und alternativ dazu in dem unteren
Teil eines Senders bereitgestellt werden.
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Die
vorangehende Beschreibung und Beispiele zeigen ausgewählte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung.