NO173525B - Anordning for overfoering av vaeske under trykk - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en anordning for overføring av væske mellom områder med et første trykk og et andre trykk, hvilke områder ligger utvendig av anordningen, hvilken anordning innbefatter et første volum, innretninger for å forbinde det første volum til ett av områdene, et andre volum, innretninger for å forbinde det andre volum til det andre av områdene, og isolerende innretninger for å isolere volumene fra nevnte områder.

Anordninger av denne type er kjent fra EP-142362 og US-4326380.

Et formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe en ny og forbedret anordning for overføring av væske under trykk.

I samsvar med den foreliggende oppfinnelse er det tilveiebragt en anordning av den innledningsvis nevnte art som kjennetegnes ved at forbindende innretninger forbinder en energilagrende innretning til volumene for å motta og lagre energi fra ett av volumene som et resultat av at det ene volum inneholder inneholder væske ved det første trykk og benytte den lagrede energi til å øke trykket i det annet volum.

Den energilagrende innretning kan tilpasses til å motta og lagre energi avledet fra spenningsenergien i det første volum.

Den energilagrende innretning kan omdanne spenningsenergien til bevegelsesenergi eller kinetisk energi.

Alternativt kan den energilagrende innretning overføre spenningsenergien i volumet til en spenningsenergilagrende innretning i anordningen slik som en spiral eller annen fjær eller en pneumatisk akkumulator.

Den energilagrende innretning kan innbefatte et roterbart energilagringselement, innretninger til å rotere elementet ved hjelp av en kraft avledet fra energien i det første volum og innretninger som deretter bevirker kontinuerlig rotasjon av det roterbare element for å gi en kraft for å trykksette det andre volum.

Væsken i det første volum kan virke på en bevegelse av stemplet som benyttes til å rotere energilagringselementet.

Den kontinuerlige rotasjon av energilagringselementet kan bevege et trykkstempel til å bevirke at stemplet påsetter en trykk-kraft mot væsken i det andre volum.

Trykkstemplet kan drive det roterbare element gjennom en tannstang anordnet på stemplet i inngrep med et drev drivmessig koplet til det roterbare element.

Det roterbare element kan drive trykkstemplet i kraft av en tannstang anordnet på trykkstemplet i inngrep med et drev drevet av det roterbare element.

En felles tannstang og drev kan være anordnet, der tannstangen har i én ende et drivstempel i drivende forbindelse med væsken i det første volum og i den andre ende trykkstemplet i trykkforbindelse med væsken i det andre volum.

Alternativt kan et stempel i drivmessig forhold med væsken i det første volum være tilpasset til å bevege en kuleskrue i gjengeinngrep med en drivskrue koplet til det roterbare element og trykkstemplet kan bli drevet av en lignende mekanisme og fordelaktig er en felles kuleskrue og kopling til det roterbare element anordnet for de to stempler.

Videre kan alternativt en hydraulisk motor anordnes til å rotere det roterbare element og en hydraulisk pumpe kan bli drevet av det roterbare element for å trykksette det andre volum.

Innretninger kan anordnes til å variere tregheten og/eller rotasjonshastigheten til det roterbare element, f.eks. ved å tilveiebringe det roterbare element i et antall deler, der delene er selektivt forbindbare i drivende eller drevet forhold og/eller girutvekslingen kan endres.

Ut fra et mer spesielt aspekt vedrører oppfinnelsen en anordning og en fremgangsmåte for overføring av væske mellom områder med et første og et andre trykk hvor et volum endres eller skiftes mellom en første tilstand hvor det isoleres fra ett av områdene og forbindes til det andre av områdene og en andre tilstand hvor det isoleres fra det andre området og forbindes til det første området.

Søkerens britiske patent nr. 2 158 889 viser ett slikt arrangement og mens arrangementet er økonomisk i betydning av energiforbruket nødvendig for drift av dette, sammenlignet med energien som trenges for å overføre væske mellom områdene benyttet i motordrevne pumper, skjer et energitap pga. at væsken blir komprimert i området av høyt trykk sammenlignet med dets volum i området av lavt trykk, og i en mindre utstrekning pga. en utvidelse av volumet pga. deformasjon av veggene i et kammer hvor volumet er avgrenset når kammeret er forbundet til området med høyt trykk sammenlignet med volumet når kammeret er forbundet til området med lavt trykk.

Begge disse medfører en større væskemasse i volumet når ved et høyere trykk enn ved lavere trykk. Derfor, når volumet er fylt med væske og forbundet til høytrykksområdet og så blir isolert fra høytrykksområdet, må en liten væskemengde tillates å unnslippe før trykket kan falle til det i lavtrykksområdet. Som et resultat vil, hver gang en væskebland-ing passerer fra høytrykksområdet til lavtrykksområdet, mer væske passere enn mengden som entrer fra lavtrykksområdet og går til høytrykksområdet. Energien som inngår i denne prosess er halvparten av produktet av volumendringen og trykkendringen. Med høy trykkforskjell, slik som ville forekomme med væskeoverføring mellom det indre og ytre av en trykkvegg neddykket ved en dybde i vann mens et område innenfor trykkveggen opprettholdes ved omtrentlig én atmosfære, er energitapet betydelig.

Dersom denne energi oppløses hurtig, f.eks. i et turbulent strømningsmønster, omdannes en betydelig andel av denne energi til akustisk energi innenfor selve væsken og dette er generelt uønsket.

Et formål ved et mer spesielt aspekt av den foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en anordning for væske-overføring mellom områder med et første og andre trykk der de ovenfor nevnte ulemper overvinnes eller reduseres.

Nærmere bestemt er det tilveiebragt en anordning ifølge det første og andre aspekt av oppfinnelsen, der anordningen er tilpasset til å overføre væske mellom områder med et første og et andre trykk og innbefatter innretninger til å alternere det første volum mellom en første tilstand hvor det isoleres fra et av områdene og forbindes til det andre av områdene og en andre tilstand der det isoleres fra det andre området og forbindes til det første området, innretninger til å alternere det andre volum mellom en første tilstand hvor det andre volum er isolert fra det første området og forbindes til det andre området og en andre tilstand hvor det andre volum isoleres fra det andre området og forbindes til det første området, hvilke innretninger for å alternere volumene arrangeres slik at når det første volum er i sin første tilstand er det andre volum i sin andre tilstand og når det første volum er i sin andre tilstand er det andre volum i sin første tilstand, hvilken energilagrende innretning er tilpasset til å motta og lagre energi avledet fra væsken i volumet først ved høyere trykk og innretninger til å benytte den lagrede energi til å trykksette volumet som først er ved lavere trykk.

Ifølge et annet, mer spesifikt aspekt av oppfinnelsen er det tilveiebrakt en anordning ifølge det første og andre aspekt av oppfinnelsen hvor anordningen er tilpasset til å overføre væske mellom områder med et første og andre trykk og størrelsene på volumene kan endres med et element tilknyttet hvert volum, innretninger er anordnet alternerende til å forbinde volumene med ett av områdene og til å kompensere for resultantkreftene utøvet på elementene av mediet i områdene med en motkraft av hovedsakelig samme størrelse eller et låsesystem, der den energilagrende innretning er tilpasset til å motta og lagre energi avledet fra væsken i volumet opprinnelig ved høyere trykk og innretninger til å benytte den lagrede energi for å trykksette volumet opprinnelig ved lavere trykk.

Elementet kan påvirkes av en energiakkumulator som utøver en kraft mot dette som er hovedsakelig lik med resultantkraften utøvet på dette av mediet.

Fordelaktig har det første volum et første ledsagende volum eller tilleggsvolum forbundet til det sammen området som det første volum og det andre volum har et andre tilleggsvolum forbundet til det samme området som det andre volum og hvor størrelsene på hvert volum og tilhørende tilleggsvolum kan samtidig endres i motsatt retning.

Ifølge et annet mer spesifikt aspekt av oppfinnelsen er det tilveiebrakt en anordning ifølge det første og andre aspekt av oppfinnelsen hvor anordningen er tilpasset til å overføre væske mellom områder med et første og et andre trykk og innbefatter innretninger for å isolere det første volum og et første følgevolum fra ett av områdene og deretter plassere volumene i kommunikasjon med det andre av områdene, bevirke væske fra det andre området til å entre det første volum og fortrenge, fra tilleggsvolumet inn i det andre området, væske som har tidligere entret tilleggsvolumet fra det første området; isolere det første volum og det første tilleggsvolum fra det andre området og deretter plassere det første volum i forbindelse med det ene området og deretter fortrenge, fra det første volum inn i det første området, væske som tidligere har entret det første volum fra det andre området og bevirke at væske fra det første området entrer det første tilleggsvolum, og utføre en lignende og motsatt sekvens med hensyn til det andre volum og et andre tilleggsvolum, hvilken energilagrende innretning er tilpasset til å motta og lagre energi avledet fra væsken i et volum opprinnelig ved høyere trykk og innretninger til å bruke den lagrede energi for å trykksette et volum opprinnelig ved lavere trykk.

Nevnte innretninger for hvert volum og tilleggsvolum kan innbefatte en tank, et delingselement i tanken, hvor tanken og det delelige element er relativt bevegbare til å dele tanken i atskilte kamre med variabelt volum, et første par ventiler, hvor én av disse styrer føring av væske mellom et første av kamrene og nevnte første område, og den andre som styrer føring av væske mellom et andre av kamrene og det første området, et andre par ventiler, hvor én av disse styrer føringen av væske mellom det første kammer og det andre området, hvor det andre styrer føringen av væske mellom det andre kammer og det andre området, driftsinn-retninger som repeterende utfører den følgende syklus av operasjoner; stenger ventilene i det ene par og åpner ventilene i det andre par, beveger deretter delingselementet til å bevirke at volumet i det første kammer øker og volumet i det andre kammer minsker, deretter stenger ventilene i det andre par og åpner ventilene i det andre par, og deretter beveger delingselementet for å bevirke at volumet i det første kammer avtar og volumet i det andre kammer øker.

Innretningen kan innbefatte en anordning som beskrevet i søkerens britiske patent 2 158 889, der innholdet i denne er herved innarbeidet som referanse. Fig. 1 viser en skjematisk fremstilling av en utførelse av oppfinnelsen som viser én driftstilstand; Fig. 2 er et riss i likhet med det ifølge fig. 1, men som viser en annen driftstilstand av utførelsen; og Fig. 3 viser en skjematisk fremstilling av en energilagrende innretning for anordningen ifølge fig. 1 og 2.

Det vises nå til fig. 1 og 2 hvor væske, som i det foreliggende eksempel er vann, skal overføres fra et område H med høyt trykk på en side av en trykkvegg PW til et område L med lavt trykk på den motsatte side av veggen PW. I det foreliggende eksempel utgjør trykkveggen PW del av trykkskroget i et undervannsf ar tøy og området L er et område hvor en kjøleoperasjon utføres ved å bringe vannet i varmeoverførende forhold med et apparat som skal avkjøles, men om ønsket kan vannet benyttes for ethvert annet formål, slik som gassabsorbsjon eller gassutskilling. I det foreliggende eksempel er trykket som oppnås i området L det samme som trykk som oppnås i hele området på motsatt side av trykkveggen PW til høytrykksområdet H. Om ønsket kan imidlertid trykket i området L være forskjellig fra trykket utvendig av området L så vel som naturligvis å være forskjellig fra trykket i området E. Således overfører anordningen beskrevet i det etterfølgende, væske mellom områder med et første og andre trykk, i det foreliggende eksempel har det første trykkområdet et forholdsvis høyt trykk og det andre trykkområdet har et relativt lavere trykk enn trykket i høytrykksområdet.

Vann fra området H tas inn gjennom en rørledning 1 ved hjelp av en pumpe 2. Alternativt, om ønsket, spesielt i det tilfelle hvor det er relativ bevegelse mellom området H og trykkveggen PW, kan vannet tas inn gjennom et arbeids- syl inderinntak indikert med stiplet kontur ved 3. Vannet passerer da via en rørledning 4 til en ventilinnretning Va, Vb, som vil bli beskrevet i det etterfølgende, betjenbar ved hjelp av en aksel 25 drevet av et drev 26 dreid av en tannstang 27.

Anordningen innbefatter to tanker 7a, 7b som hver innbefatter en stiv sfære tilvirket av ikke-magnetisk materiale og har anordnet i seg et fleksibelt delingselement tilvirket f.eks. av gummi eller annet egnet deformerbart materiale. Delingselementet 8a, 8b deler hver tank 7a, 7b i et første, ytre volum eller kammer Cia, Clb og et andre, indre volum eller kammer C2a, C2b. Det første kammer Cia, Clb i hver tank 7a, 7b er forbundet ved en rørledning 5a, 5b til ventilinnretningene Va, Vb og hvert indre eller andre kammer C2a, C2b er koplet med rørledningen 16a, 16b til ventilinnretningene Va, Vb.

Med disse to tankarrangementer trekkes vann ut fra og leveres til høytrykksområdet av én tank, samtidig med uttrekking fra og levering til høytrykksområdet vann fra den andre tank.

Alternativt kan tankene hver deles i første og andre kamre med et stempel glidbart og tettende montert i tanken, som derved tilveiebringer en sylinder. Alternativt, istedenfor et glidbart stempel, kan tankene deles i første og andre kamre ved hjelp av en eller annen annen form for delingselement, slik som en diafragma. Om ønsket kan tanken og delingselementet tilveiebringes ved andre midler, slik som et roterende stempel og husarrangement eller en anordning av vingetypen, egnede innretninger er anordnet for å bevirke relativ dreining av stempel/vingen og dens tilhørende hus. Egnede innretninger kan tilveiebringes for å drive delingselementet for å overføre væske inn i og ut av de tilhørende kamre så vel som eller istedenfor væskepumper beskrevet i det etterfølgende.

Hver vent il innretning Va, Vb er hovedsakelig like og innbefatter et ventilhus 50a, 50b med en aksialboring 51a, 51b for å motta et ventillegeme 52a, 52b som er rettlinjet glidbar, som bevirkes til å gå frem og tilbake rettlinjet i motsatte retninger ved hjelp av stenger 53a, 53b forbundet til motsatte ender av en hevarm 54 bevirket til å dreie ved et drev 26 som er i inngrep med en tannstang 27, som beskrevet i forbindelse med den første utførelsen. Ventilhusene 50a, 50b er anordnet med fire porter. Ventilhuset 50a har porter forbundet til rørledningene 4, 5a, 15 og 16a, og huset 50b har porter forbundet til rørledningene 5b, 9, 16b og 14. I tillegg er ventilhusene 50a, 50b sammenknyttet ved rør-ledningene 4', 9', 14', 15'. Det skal også bemerkes at ventilhusene 50a, 50b er anordnet med ringformede passasjer i aksiell innretting med hver port for å tillate fluidstrømning omkretsmessig rundt de tilhørende ventillegemer 52a, 52b.

Portene i ventilinnretningen Va koplet til rørledningene 4 og 5a sammen med ventillegemet 52a, tilveiebringer én ventil av et første ventilpar tilknyttet tanken 7a for å styre føring av vann mellom kammeret Cia i den ene tank 7a og høytrykks-området H. Portene i ventilinnretningen Va koplet til rørledningene 15 og 16a sammen med ventillegemet 52a, tilveiebringer den andre ventil i det første par ventiler som styrer vannpassering mellom kamre C2a og høytrykksområdet H.

Portene i ventilinnretningen Va forbundet til rørledningene 5a og 9' som er koplet gjennom ventilinnretningen Vb til rørledningen 9 sammen med ventillegemet 52a, tilveiebringer én ventil av et andre ventilpar som styrer vannpasseringen mellom kamre Cia og området med lavt trykk L. Portene i ventilinnretningen Va koplet til rørledningene 16a og 14' som er koplet gjennom ventilinnretningen Vb til rørledningen 14 sammen med ventillegemet 52a, tilveiebringer den andre ventil i det andre ventilpar som styrer vannpasseringen mellom kamrene C2a og lavtrykksområdet L.

Likeledes, med hensyn til tanken 7b, tilveiebringer portene i ventilinnretningen Vb koplet til rørledningene 5b og 4' som er koplet gjennom ventilinnretningene Va til rørledningen 4 sammen med ventillegemet 52b, én ventil i et første ventilpar tilknyttet med kamre 7b, som styrer vannpassering mellom kamre Clb og området med høyt trykk H. Portene i ventilinnretningen Vb koplet til rørledningene 16b og 15' som er koplet gjennom ventilinnretningen Va til rørledningen 15, sammen med ventillegemet 52b, tilveiebringer den andre ventil av det første ventilpar som styrer vannpasseringen mellom kammeret C2b og området med høyt trykk E. Portene i ventilinnretningen Vb koplet til rørledningene 5b og 9 sammen med ventillegemet 52b tilveiebringer en ventil hos et andre ventilpar som styrer vannføringen mellom kammeret Clb og området med lavt trykk L. Portene i ventilinnretningen Vb koplet til rørledningene 16b og 14 sammen med ventillegemet 52b, tilveiebringer den andre ventil i det andre ventilpar som styrer vannføringen mellom kammeret C2b og lavtrykksområdet L.

Selv om i dette eksempel ventilinnretningen Va og Vb er sammenknyttet ved rørledningene 4', 9', 14' og 15', kan det sees at ventilinnretningen Va har ingen virkning på vann-strømmen mellom rørledningene 4 og 4' og rørledningene 15 og 15' mens ventilinnretningen Vb ikke har noen virkning på vannstrømmen mellom rørledningene 9 og 9' og 14 og 14'. Dermed, om ønsket, istedenfor sammenkoblingen kunne rør-ledningene 4 og 15 være anordnet med en forgrening som forbiløper ventilinnretningen Va og forløper direkte til portene i ventilinnretningen Vb vist koplet til rørledningene 4', 15', og likeledes kunne rørledningene 9 og 14 anordnes med en forgrening som forløper direkte til ventilinnretningen Va som er koplet til denne ved portene vist forbundet til rørledningene 9' og 14'. Imidlertid tillater den ovenfor beskrevne sammenkobling av ventilinnretningene sammen med de ringformede passasjer tilknyttet hver port, en mer kompakt og hensiktsmessig ventilenhet.

Rørledningen 9 forløper til lavtrykksområdet L, f.eks. et prosessvolum 10, hvor en ønsket avkjøling, gassabsorbsjon, utskilling eller annen prosess finner sted. Vann strømmer fra prosessvoluæet 10 til et reservoar 11 fra hvilket vannet suges opp via en rørledning 12 med en pumpe 13 og leveres ved en rørledning 14 til ventilinnretningene Va, Vb.

Reservoaret 11 kan anordnes med en flottørstyrt bryter 18 som manøvrerer en motor 19 som driver en høytrykkspumpe 20 med liten strømning for oppsamling av mulig overskuddsvann som samler seg opp i reservoaret 11 som et resultat av små lekkasjer og driver det ut via rørledningene 22 og 23, tilbakeslagsventilen 21, ledningen 24, ledningen 15 og tilbakeslagsventilen 17 til høytrykksområdet H. Så snart som vann-nivået i reservoaret 11 faller til en ønsket verdi, åpner strømningskontrollbryteren 18 og driften av pumpen 20 stopper og ventilen 21 stenger.

Akselen 25 dreies som et resultat av frem- og tilbake-bevegelsen av tannstangen 27 bevirket av en vippende hevarm 27a drevet av et par stempler 29, 30 og 29a, 30a med forskjellig areal og som glir i en sylinder 28, 28a med egnede glidetetninger. Oljen mates fra et oljereservoar 33 via rør-ledningen 35 med en pumpe 32, drevet av en motor 31, som slipper høytrykksolje ut i en rørledning 36 ved et trykknivå innstilt av trykk-kontrollinnretningen indikert ved 34, f.eks. en trykkavlastningsventil. Høytrykksoljen i rør-ledningen 36 mates til å virke på sidene 29, 29a med mindre areal av stemplene med forskjellig areal. Siden 30 med større areal på ett av stemplene mates fra senterpunktet P av to solenoidopererte ventiler SOLI og S0L2. Siden 30a med større areal av de andre av stemplene mates fra senterpunktet P, men via en tredje solenoidventil S0L3.

Delingselementene 8a og 8b bærer magneter Ml, M2 for å manøvrere reed-brytere MSI og MS2 respektivt, plassert utenfor tankene 7a, 7b som er tilvirket av ikke-magnetisk materiale.

I bruk, med ventilinnretningene Va, Vb i posisjonen vist i fig. 1, strømmer vann via rørledningen 4 fra høytrykksområdet H via ventilinnretningene Va inn i rørledningen 5a og dermed inn i kammeret Cia i tanken 7a for å bevirke kontraksjon av delingselementet 8a og således utdriving av vann som allerede er i kammeret C2a (som er blitt levert inn i dette tidligere fra lavtrykksområdet L) via rørledningen 16a og ventilen Va og rørledningen 15 inn i høytrykksområdet H. Samtidig pumpes vann med pumpen 13 fra lavtrykksområdet L via rørledningen 14, ventilen Vb og rørledningen 16b inn i kammeret C2b i tanken 7b som medfører ekspansjon av delingselementet 8b og således utdriving av vann som allerede er i kammeret Clb (som har tidligere entret Clb fra området med høy trykk) via rørledningen 5b, ventilinnretningen Vb og rørledningen 9 inn i lavtrykksområdet L.

Ettersom delingselementet 8a i tanken 7a beveger seg innad, tar den magneten Ml bort fra reed-bryteren MSI, og når magneten M2 bringes nær inntil reed-bryteren MS2 ved ekspansjon av delingselementet 8b i tanken 7b, aktiviseres releet R2 til å: (a) oppheve inngrepet av releet RI til å avbryte den elektriske tilførsel til solenoidventilen SOLI; (b) manøvrere en "hold-on" gjennom den sekundære vikling i releet R2 som bringes til operering med kanseller-ingen av RI; (c) tilveiebringe en elektrisk tilførsel til solenoidventilen S0L2 slik at solenoidventilen SOLI stenges og solenoidventilen S0L2 åpnes slik at differensial-stemplet 29, 30 beveger seg nedad fra posisjonen vist i fig. 1 til den vist i fig. 2, som slik beveger den

vippende hevarm 27a til en skråstilling og dermed bevege tannstangen 27 delvis nedad for å dreie drevet 26 for å bevege ventillegemene 52a og 52b fra

posisjonen vist i fig. 1 til en mellomposisjon hvor vannstrømning forhindres. Denne bevegelse nedad av tannstangen 27 manøvrerer en mikrobryter MS3 for å aktivisere et rele R3 til å starte en tidsanordning slik at etter en forutbestemt tid, tilstrekkelig for den etterfølgende beskrevne energioverføringsinnret-ning 68 til å virke, åpner solenoidventilen S0L3 slik at stemplet 29a, 30a beveger seg nedad til posisjonen vist i fig. 2 og så beveger den vippende hevarm 27a til en nedre stilling som dreier drevet 26 og beveger ventil legemene 52a og 52b fra posisjonen vist i fig.

1 til den vist i fig. 2.

Således, nå refererende til fig. 2, strømmer vann nå fra høytrykksområdet H via rørledningen 4 gjennom ventilen Va og via rørledningen 4' og ventilen Vb inn i kammeret Clb gjennom rørledningen 5b til å komprimere delingselementet 8b i denne og således drive ut vann (som hadde entret kammeret C2b fra området med lavt trykk som beskrevet ovenfor i forbindelse med fig. 1), via rørledningen 16b, ventilen Vb, rørledningen 15', ventilen Va og rørledningen 15 til å entre området med høy trykk H. Samtidig pumpes vann fra lavtrykksområdet L med pumpen 13 via rørledningen 14, ventilen Vb, ledningen 14', ventilen Va inn i kammeret C2a i tanken 7a til å bevirke at dens delingselement 8a ekspanderer og driver ut vann i kammeret Cia, (som tidligere entret det kammer fra området med høyt trykk som beskrevet ovenfor i forbindelse med fig.

1) via rørledningen 5a, ventilen Va, rørledningen 9', ventilen Vb og ledningen 9 inn i området med lavt trykk L. Kontraksjonen av delingselementet 8b beveger magneten M2 bort fra reed-bryteren MS2 og ekspansjon av delingselementet 8a beveger magneten Ml mot reed-bryteren MSI for slik å aktivisere releet RI til å bevirke at solenoidventilen SOLI åpner, solenoidventilen S0L2 til å stenge og solenoidventilen S0L3 til å stenge. Som et resultat "beveger stemplet 29, 30 seg oppad til posisjonen vist i fig. 1, mens stemplet 29a, 30a ikke beveger seg. Som et resultat beveger den vippende hevarm 27a til en skråstilling til å bevege tannstangen 27 slik at ventilelementene 52a, 52b beveger seg til den ovenfor beskrevne mellomstilling hvor all strømning forhindres. Denne mellombevegelse av tannstangen 27 bevirker at mikrobryteren MS3 og releet R3 igjen starter tidsanordningen T slik at etter en passende tid, for at energilagringsanordningen kan være i virksomhet, åpner tidsbryteren solenoidventilen S0L3 slik at stemplet 29a, 30a beveger seg til stillingen vist i fig. 1 og dermed beveges tannstangen 27 helt oppad til å bevege ventillegemene 52a, 52b til posisjonen vist i fig. 1. Den ovenfor beskrevne driftsrekkefølge blir deretter repetert. Om ønsket kan den rettlinjede ventil erstattes av egnede antall kule- eller andre typer ventilinnretninger.

Bevegelsesgraden eller hastigheten for delingselementene 8a, 8b styres som følger: Bevegelse innad styres av trykket utøvet av pumpen 2 eller arbeidssylinderinntaket 3.

Bevegelse utad styres av pumpen 13 og trykkfallet i prosessvolumet 10 og i de ulike ventiler og rørledninger, etc.

Derfor styres netto strømningsmengder og syklushastigheten primært av pumpen 13, og pumpen 13 kan styres etter ønske.

Ved lave strømningsmengder kan det være hensiktsmessig å innarbeide en strupende åpning nedstrøms av pumpen 13 for å linearisere og stabilisere forholdet mellom strømning og hastighet. Om ønsket kan andre midler anordnes for å bevege delingselementet som nevnt ovenfor.

For å starte driften av anordningen, engasjeres releet RI, eller releet R2 etter ønske, ved hjelp av en manuelt betjent kontakt som simulerer driften av de magnetiske brytere MSI eller MS2. Systemet kan stoppes forsettlig i denne tilstand ved manuell manøvrering, f. eks. t rykk-knapps topper, for "brudd i den elektriske krets fra bryterne MSI eller MS2 til relé RI eller R2.

Pga. at mekanisk svikt i ventiltetningene, heretter beskrevet innenfor ventilinnretningene Va eller Vb, kan gi en stor vannstrømning fra høytrykksområdet H inn i prosessvolumet 10 og reservoaret 11, slik at den lille returpumpe 20 ikke kan hanskes med dette. Koplingene for prosessvolumet 10 og reservoaret 11 til anordningen som vannet er ment å bli brukt i forbindelse med er, i det foreliggende eksempel innløps- og utløpskoplinger for gass, og er anordnet med flottørventiler 40, 41 innrettet slik at overflomming av prosessvolumet 10 og reservoaret 11 medfører at vann stiger i flottørventilene som derfor isolerer gass-systemet fra oversvømming uavhengig av resten av systemet.

Rørledningen 5a koplet til kammeret Cia er anordnet med et grenrør 5a'' og rørledningen 5b koplet til kammeret Clb anordnet med et forgreningsrør 5b''.

Rørledningene 5a' ' og 5b'' er koplet til en energilagringsanordning 68 som vist i fig. 3.

Rørledningen 5a' ' forløper til en ventil 50 innbefattende et ventilkammer 51 som rommer et ventillegeme 52 føyelig spent av en spiral-trykkf jaer 53 til tettende inngrep med et ventilsete 54. Ventilkammeret 51 er forbundet med en rør-ledning 55 til en dobbelt konusventil 56 innbefattende et hus 57, i hvilket et ventilelement 58 har et konusformet parti i hver ende og er frem- og tilbakebevegbar i vekslende tetningsinngrep med ventilsetene 59, 60. Elementet 58 har en forbindelsesstang 58 med et hode 62 i inngrep med en spiral-trykkfjær 63 vanligvis for å presse elementet 58 til tettende inngrep med setet 60 og det er en solenoid 64 manøvrerbar til å bevege elementet 58 ut av tettende inngrep med setet 60 og til tettende inngrep med setet 59. Et omløpsrør 65 sammenknytter det indre av huset 57 og rørledningene 5a'', 5a.

Et lignende ventilarrangement 50a er anordnet for rør-ledningen 5b' ' og de samme henvisningstall er blitt benyttet i fig. 3 som refererer til tilsvarende deler, men med tillegget av en a.

En rørledning 66 sammenknytter husene 57, 57a og er forbundet til et område med lavt trykk slik som det indre av trykkveggen PW. En rørledning 67 forløper fra ventilsetet 54 til en energilagringsanordning 68 mens en rørledning 67a forløper fra ventilsetet 54a til energi lagringsanordningen 68.

I det foreliggende eksempel innbefatter energilagringsanordningen 68 en dobbelt stempelanordning 69 glidbar i en sylinder 70. Dobbelstempel-anordningen har en tannstang 71 i inngrep med et drev 72 rommet i en forlengelsesdel 73 av sylinderen 70, og forbundet med en aksel 74 gjennom en fluidtett tetning i veggen av forlengelsesdelen 73 med et ytterligere drev 75, som går i inngrep med et mindre drev 76 eller annen egnet girmekanisme for å drive et svinghjul 77 med en passende hastighet.

Driften av anordningen vil nå bli beskrevet, antatt at lavt trykk foreligger i kammeret Cia og høyt trykk i kammeret Clb mens lavt trykk foreligger i kammeret C2a og høy trykk i kammeret C2b. Lavt trykk vil være i rørledningen 5a' ' i det respektive energilagringssystem, mens høyt trykk vil være i rørledningen 5b''.

I energilagringssystemet lekker høytrykksvæske fra rør-ledningen 5b'' forbi ventillegemet eller stemplet 52a inn i det indre av kammeret 51a over stemplet, og sikrer så at stemplet 52a opprettholdes i tettende inngrep med setet 54a så lenge som utgangen fra kammeret 51a gjennom rørledningen 55a er blokkert av elementet 58a som er i inngrep med setet 60a, som vanligvis er tilfellet pga. den spennende effekt i fjæren 63a.

Samtidig er rommet over stemplet 52 likeledes stengt av elementet 58 som fjærspennes med fjæren 63 til inngrep med setet 60.

Ved aktivisering av solenoiden 64a beveges elementet 58a ut av tettende inngrep med setet 60a slik at trykket over stemplet 52a som virker på dette, avlastes gjennom rør-ledningen 66 og slik bevege stemplet oppad ved trykket i væsken ut av inngrep med setet 54a slik at væske under trykk går gjennom rørledningen 67a til å virke på ett stempel 69' i stempelanordningen 69 til å bevirke stempelenheten 69 til å bevege seg til høyre og således dreie svinghjulet 77. Væsken i rørledningen 67, som er i denne fase ved lavt trykk, tillates og fortrenges gjennom denne i kraft av ventillegemet 52 som løftes av fluidtrykket ut av anlegg med ventilsetet 54, slik at væsken entrer rørledningen 5a'' og så entrer det tilknyttede kammer Cia.

Når trykket i rørledningen 67a faller mot et midlere trykk mellom trykkene i de tilhørende kamre Clb, Cia eller C2b, C2a, når energien, tildelt svinghjulet 77 og lagret i dette ved dens rotasjon, et maksimum når trykkene er like. Deretter trekkes energi tilbake fra svinghjulet i kraft av at svinghjulet fortsetter å drive stempelanordningen 69 til høyre, for å trykksette væsken i rørledningen 67 og dermed i rør-ledningen 5a'' i det tilhørende system og dermed i tilhørende kamre Cia.

Når all energien i svinghjulet er drevet ut og bevegelse av stempelanordningen 69 fastholdt slik at væskestrømning i rørledningen 67 stopper, skyver fjæren 53 stemplet 52 nedad mot setet 54 slik at ventilen virker som en ikke-returventil som forhindrer væske fra å reversere sin strømningsretning. For å sikre mer konsistent drift, er rørledningene 65 og 65a utstyrt slik at et kjent trykk virker på fjærsiden av stemplene 52, 52a.

Solenoiden 64a deaktiviseres slik at begge solenoider 64, 64a er i deaktivisert tilstand og slik at ventilelementene 58, 58a er i tettende anlegg med setene 60, 60a respektivt før hovedstrømningsventilene Va, Vb manøvreres.

Etter slik manøvrering av hovedstrømningsventilene Va, Vb, vil kamrene Cia og C2a være utsatt for området med høyt trykk og kamrene Clb, C2b vil utsettes for området med lavt trykk og deretter utføres den ovenfor beskrevne driftsrekkefølge omvendt ved å aktivisere solenoiden 64 til å bevege ventil-elementet 58 ut av tettende inngrep med setet 60 slik at lukketrykket som virker på ventillegemet 52 avlastes og ventillegemet 52 bevirkes til å bevege bort fra ventilsetet 54 for å tillate at væske under trykk passerer gjennom rørledningen 67 til å virke på stemplet 69'' til å bevege stempelanordningen 69 mot venstre i fig. 3 til å bevirke at svinghjulet 77 igjen roterer denne gang i motsatt retning.

Igjen er den første bevegelse av stempelanordningen 69 under drivvirkningen av væsken i rørledningen 67, mens deretter skjer fortsatt bevegelse av stempelanordningen 69 til å overføre væsker fra rørledningen 67a inn i tilknyttet kammer Clb, C2b i kraft av uttrekking av energi lagret i svinghjulet 77. Når strømning gjennom rørledningen 67a opphører, beveger stemplet 52a til tettende anlegg med setet 54a til å virke som en ikke-returventil og deretter deaktivisere solenoiden 64 mens hovedventilene Va, Vb manøvreres til å forbinde kamrene Clb, C2b til området med høyt trykk og kamrene Cia, C2a til området med lavt trykk og denne driftsrekkefølge repeteres.

Ved trykkminsking eller -økning i kraft av drift av energi-lagr ingssystemet på én side av delingselementet i hvert kammer, vil delingselementet bevege seg slik at det er en tilsvarende endring i trykket på den andre side av delings-kammeret og dermed er det unødvendig å tilveiebringe en energilagringsanordning mellom ledningene 16a og 16b.

Om ønsket kan en slik andre energilagringsanordning tilveiebringes mellom ledningene 16a og 16b og ville virke på nøyaktig samme måte som energilagringsanordningen beskrevet ovenfor.

Istedenfor stempler glidbare i sylindrer kan annet utstyr utrustes, slik som diafragmaer, roterbare vinger og lignende, hvor alle disse er referert til her generelt som stempler.

Stempel- og svinghjularrangementer beskrevet ovenfor er kun ett av et antall innretninger for utføring av oppfinnelsen for overføring av energi fra ett volum eller kammer og overføre dette til et andre volum eller kammer. Andre mekaniske lagringsanordninger kan tilveiebringes, slik som et par motstående stempler som frembringer aksiell bevegelse av en kuleskrue-mutter som dreier en skrue festet til svinghjulet eller ved å benytte en hydraulisk motor for å drive svinghjulet.

Svinghjulstregheten kan justeres til ulike verdier for forskjellige forhold, f.eks. forskjellige endringer i trykk, slik at tiden som systemet er i virksomhet kan endres etter ønske.

Ettersom trykkforskjellen først pådras stempelanordningen, er stempelbevegelsen liten og trykkreduksjonen er liten, men ettersom de to trykk på motsatte sider av stempelanordningen kommer nærmere sammen, øker svinghjulet hastigheten opp til et maksimum ved hvilken den maksimale energi som skal overføres er lagret i svinghjulet og trykket i hvert volum eller kammer er likt og halvveis til deres endelige verdier. Etter dette returneres svinghjulsenergien til stempelanordningen slik at trykket i det første lavtrykksvolumet eller kammeret økes til nært trykket i det første høytrykks-volum eller kammer og svinghjulet stopper deretter.

Trykkendringsgraden kan styres f.eks. for å minimalisere akustisk energi, i samsvar med trykkforskjellen. F.eks. kan ved lave trykkforskjeller for en gitt trykkendringsgrad et mindre svinghjul benyttes for å gi et mindre treghetsmoment enn hva som ville brukes med høyere trykkforskjeller. Det skal forstås at med høyere trykkforskjeller ville en lengre tidsperiode for stempelbevegelsen finne sted, skjønt med den samme maksimums trykkendringsgrad. Slik justering kan oppnås ved å utruste mekaniske clutcher mellom én eller flere svinghjul eller ved å endre utvekslingsforholdet eller ved hvilke som helst andre egnede innretninger. Om ønsket kan andre energilagringsinnretninger utrustes, slik som en mekanisk fjær eller en gassakkumulator.

Dette system er tilstrekkelig for rene væsker, som har noe smørende egenskaper, og er ikke særlig abrasive.

For andre væsker, og for væske som inneholder abrasiver som medfører slitasje, eller medfører avleiring eller tilstopping av de ulike deler mellom rørledningene 10 og 13, kan en forskyvbar fleksibel diafragma av egnet ugjennomtrengelig materiale anordnet i rørledningene 5a' ' og 5b' ' , med den urene væske på den side av denne som er forbundet til volumene eller kamrene og en ren, hensiktsmessig væske på de sider som er forbundet til ventilene, og energilagringsanordningen. Følgelig er det siste system et hovedsakelig lukket hydraulisk system. Et slikt fluid kan godt være en konvensjonell lett hydraulisk olje.

Fortrengningsvolumene for diafragmaene må tydelig være større enn sveipingsvolumene for stempelparet.

Det skal også bemerkes at ved rimelig utforming skal det være praktiserbart å overføre minst 80 % av den mulige spenningsenergi til det motsatte volum - dvs. trykkstigningen ville være 90 % eller mer teoretisk perfekt mulig.

Dersom det er ønskelig også å redusere brå støy tilknyttet slike brå trykkendringer, kan en ytterligere avsluttende trykkendringsoperasjon være ønskelig for å fullende prosessen av å justere trykkene saktere enn en brå endring, etter at mesteparten av energien er overført.

Claims (12)

1. Anordning for overføring av væske mellom områder med et første trykk (H) og et andre trykk (L), hvilke områder (H,L) ligger utvendig av anordningen, hvilken anordning innbefatter et første volum (Cia), innretninger (5a,Va,4,2,3;5a,Va,Vb,9) for å forbinde det første volum (Cia) til ett (H;L) av områdene, et andre volum (Clb), innretninger (5b,Vb,9;5b,Vb, Va, 15,17) for å forbinde det andre volum (Clb) til det andre (L;H) av områdene, og isolerende innretninger (Va,Vb; 53a,53b,54,26,27 ) for å isolere volumene (Cia,Clb) fra nevnte områder (H,L),karakterisert vedat forbindende innretninger (5a", 5b", 50,50a) forbinder en energilagrende innretning (68) til volumene for å motta og lagre energi fra ett av volumene (Cia, Clb) som et resultat av at det ene volum inneholder væske ved det første trykk og benytte den lagrede energi til å øke trykket i det annet volum (Clb,Cia).

2. Anordning ifølge krav 1,karakterisert vedat den energilagrende innretning (68) er tilpasset til å motta og lagre energi avledet fra spenningsenergien i det ene volum.

3. Anordning ifølge krav 2,karakterisert vedat den energilagrende innretning (68) er tilpasset til å omdanne spenningsenergien til kinetisk energi.

4. Anordning ifølge krav 2,karakterisert vedat den energilagrende innretning (68) er tilpasset til å overføre spenningsenergi i det ene volumet til en spenningsenergilagrende innretning i anordningen.

5. Anordning ifølge krav 3,karakterisert vedat den energilagrende innretning (68) innbefatter et roterbart energilagrende element (77), innretninger (69, 71,72) til å rotere elementet ved hjelp av en kraft avledet fra energien i det ene volum og innretninger (69,71,72) som deretter bevirker kontinuerlig rotasjon av det roterbare element for å gi en kraft til å trykksette det annet volum.

6. Anordning ifølge krav 5,karakterisert vedat væsken i det ene volum virker på et stempel (69'), der be-vegelsen av stemplet benyttes til å rotere det energilagrende elementet (77) og den fortsatte rotasjon av det energilagrende element (77) beveger et trykkstempel (69') til å bevirke at stemplet (69') tildeler en trykk-kraft på væsken i det annet volum.

7. Anordning ifølge ett eller flere av de foranstående krav,karakterisert vedat den innbefatter midler (Va,Vb,53a,53a,54,26,27) til å alternere eller endre det første volum (Cia) mellom en første tilstand hvor det er isolert fra et (L) av områdene og forbundet til det annet (E) av områdene, og en andre tilstand der det er isolert fra det annet område (H) og forbundet til det ene området (L), innretninger til å alternere det andre volum (Clb) mellom en første tilstand hvor det andre volum er isolert fra det ene området (L) og er forbundet til det annet område (H) og en andre tilstand, der det andre volum er isolert fra det annet område (H) og forbundet til det ene område (L), hvilken innretning for å alternere volumene er arrangert slik at når det første volum (Cia) er i sin første tilstand er det andre volum (Clb) i sin andre tilstand og når det første volum (Cia) er i sin andre tilstand er det andre volum (Clb) i sin første tilstand, hvilken energilagrende innretning (68) er tilpasset til å motta og lagre energi avledet fra væsken i volumet opprinnelig med høyere trykk og innretninger til å benytte den lagrede energi til å trykksette volumet opprinnelig med lavere trykk.

8. Anordning ifølge ett eller flere av kravene 1 til 6,karakterisert vedat størrelsene på volumene (Cia,Clb) kan endres med et element (8a,8b) tilknyttet hvert volum, innretninger (Va,Vb,53a,54,26,27) er anordnet for alternerende å forbinde volumene til ett av områdene (E,L) og til å kompensere for resultantkreftene utøvet på elementene av væsken i områdene med en motkraft av hovedsakelig samme størrelse eller et låsesystem, hvilken energilagrende innretning (68) er tilpasset til å motta og lagre energi avledet fra væsken i volumet opprinnelig ved høyere trykk og innretninger til å benytte den lagrede energi for å trykksette volumet først ved lavere trykk.

9. Anordning ifølge krav 8,karakterisert vedat det første volum (Cia) har et første følgevolum (C2a) forbundet til det samme området som det første volum og det andre volum (Clb) har et andre følgevolum (C2b) forbundet til det samme området som det andre volum og at størrelsene på hvert volum og tilhørende følgevolum kan samtidig endres i motsatt retning.

10. Anordning ifølge ett eller flere av kravene 1 til 6,karakterisert vedat den innbefatter midler (Va,Vb) for å isolere det første volum (Cia) og et første følgevolum (C2a) fra ett av områdene (H,L) og deretter plassere volumene i kommunikasjon med det annet av områdene (L,H), bevirke væske fra det annet område til å entre det første volum (Clb) og fortrenge, fra følgevolumet (C2a) inn i det andre området, væske som har tidligere entret følge- volumet fra det ene området; isolere det første volum (Cia) og det første følgevolum (C2a) fra det andre området og deretter plassere det første volum (C2a) i kommunikasjon med det ene området og deretter fortrenge, fra det første volum inn i det ene området, væske som tidligere har entret det første volum fra det annet område og bevirke at væske fra det ene området entrer det første følgevolum, utføre en lignende og motsatt rekkefølge med hensyn til det andre volum og et andre følgevolum, idet den energilagrende innretning (68) er tilpasset til å motta og lagre energi avledet fra væsken i et volum opprinnelig med høyere trykk og innretninger til å benytte den lagrede energi til å trykksette et volum opprinnelig med lavere trykk.

11. Anordning ifølge krav 10,karakterisert vedat hvert volum (Cia,Clb) og følgevolum (C2a,c2b) innbefatter en tank (7a,7b), et delingselement (8a,8b) i tanken, der tanken og delingselementet er relativt bevegbare for å avdele tanken i separate kamre (Cla,C2a,Clb,C2b) med variabelt volum, et første ventilpar (Va,Vb) hvor én av disse styrer væskepasseringen mellom et første av kamrene og det ene området, og den andre styrer væskepasseringen mellom et andre av kamrene og det ene området, et andre ventilpar (Va,Vb) hvor den ene styrer væskepasseringen mellom det første kammer og det annet område, den andre av disse styrer væskepasseringen mellom det andre kammer og det annet område, betjeningsinnretninger (53a,53b,54,26 ,27 ) for repeterende å utføre en syklus av operasjoner; og betjenings-innretningene innbefatter en første ventilbetjenende innretning for å stenge ventilene i ett av parene og åpne ventilene i det annet av parene, en første drivinnretning (2, 3,13) for deretter å bevege delingselementet (8a,8b) til å bevirke at volumet i det første kammer øker og volumet i det andre kammer avtar, en andre ventilbetjenende innretning for deretter å stenge ventilene i det annet av parene og åpne ventilene i det første par, og en andre drivinnretning (2,3, 13) for deretter å bevege delingselementet til å bevirke at volumet i det første kammer avtar og volumet i det andre kammer øker.

12. Anordning ifølge krav 11,karakterisert vedat syklusen av operasjoner innbefatter et trinn der ventilene i begge parene er stengt og midler (64,64a) er anordnet til å bevirke at den energilagrende innretning (68) opererer mens ventilene (Va,Vb) er stengt.