• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
  • 类似技术
  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:
    Dievorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Vermeidung vonDruckstößen beim Schließen einerArmatur in Rohrleitungssystemen, die einen hydraulischen Mechanismusaufweist, der oberhalb oder unterhalb eines vorgebbaren Druckesim Rohrleitungssystem einer Schließbewegung eines Schließgestänges derArmatur entgegenwirkt. Der hydraulische Mechanismus umfasst einmit dem Schließgestänge mechanisch verbundenesFörderelement,das durch eine Schließbewegungdes Schließgestänges Hydraulikflüssigkeit über eine Hydraulikleitungin eine Aufnahmekammer fördert,wobei in der Hydraulikleitung ein über eine Impulsleitung hydraulischdurch den Druck im Rohrleitungssystem ansteuerbares Ventil angeordnetist.Mit der vorliegenden Vorrichtung werden Druckstöße in Rohrleitungssystemenohne Einsatz fremder Hilfsenergie oder kostspieliger Messeinrichtungenmit hoher Zuverlässigkeitvermieden.
    公开号:DE102004025983A1
    申请号:DE200410025983
    申请日:2004-05-27
    公开日:2005-12-22
    发明作者:Alexander Dipl.-Ing. Apostolidis；Andreas Dr. Dudlik；Horst-Michael Dr. Prasser；Stefan Dr. Schlüter；Günter Wickl
    申请人:Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV；Forschungszentrum Rossendorf eV；
    IPC主号:F16K47-02
    专利说明:
    [0001] Dievorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Vermeidung vonDruckstößen beim Schließen einerArmatur in Rohrleitungssystemen, die einen hydraulischen Mechanismusaufweist, der oberhalb oder unterhalb eines vorgebbaren Druckes imRohrleitungssystem einer Schließbewegungeines Schließgestänges derArmatur entgegenwirkt.
    [0002] Absperr-bzw. Regelarmaturen rufen bei schnellen Schließvorgängen in flüssigkeitsfördernden Rohrleitungen instationäre Strömungen hervor, diehäufigvon Druckstößen undKavitationsschlägen begleitetwerden. Stromauf der Absperrarmatur steigt der Leitungsdruck an,es kommt zu einem Druckstoß. Aufder stromabwärtigenSeite der Absperrarmatur fälltder Leitungsdruck. Wird dabei der Dampfdruck des Fördermediumserreicht, bildet sich eine Dampfblase aus, die im weiteren Verlaufrekondensiert. Dieser Vorgang wird als Kavitationsschlag bezeichnet. Infolgedieser plötzlichenDruckänderungenwird die Struktur des Rohrleitungssystems signifikant belastet.Kommt es zur Überschreitungdes Berechnungsdrucks, kann die Leitung bersten oder Dichtungen undMesstechnik könnenzerstörtwerden. Auch wenn der Berechnungsdruck durch die Druckstöße nicht überschrittenwird, kann es zu Schädigungen derRohrleitung infolge hochfrequenter Krafteinträge durch die Druckstöße kommen.
    [0003] Vieletechnische Anwendungen erfordern ein Schließen bzw. Drosseln der Flüssigkeitsförderungin kürzestmöglicherZeit. Dies betrifft insbesondere Betankungsvorgänge in der chemischen und verfahrenstechnischenIndustrie sowie Abfüllanlagender Getränkeindustrie.Um das Anlagen- und Umweltrisiko einer Anlage zu reduzieren werdenschnell schließendeAbsperrarmaturen in gefährdeteRohrleitungsabschnitte integriert, mit denen im Falle eines Leitungsbruchsdie Rohrleitung schnellstmöglichabgesperrt werden kann.
    [0004] ZurVermeidung von Druckstößen in Rohrleitungssystemenbeim Schließeneiner Armatur sind bereits unterschiedliche Vorrichtungen bekannt.
    [0005] Solassen sich Druckstöße anlagenseitig durchden Einbau von sog. Windkesseln stromauf der Absperrarmatur dämpfen. Beidiesen Windkesseln handelt es sich um geschlossene, mit dem Rohrleitungssystemverbundene Behältnisse,die teilweise mit Fördermediumgefülltsind. Oberhalb des Flüssigkeitsspiegelsbefindet sich ein dämpfendesGaspolster. Beim Schnellschluss der Absperrarmatur nimmt der installierteWindkessel stromauf der Absperrarmatur zusätzliche Förderflüssigkeit auf und verzögert somitdie Abbremsung der anstehenden Flüssigkeitssäule. Gleichzeitig wird durchdie Kompression des im Windkessel vorhandenen Gasvolumens ein Teil derEnergie der entstehenden Druckwelle dissipiert. Nachteilig an dieserLösungsind allerdings die langen Stillstandzeiten, die infolge aufwendigerUmbaumaßnahmenbeim Nachrüstendes Rohrleitungssystems mit einer derartigen Vorrichtung in Kaufgenommen werden müssen,die Notwendigkeit der Einhaltung wiederkehrender Prüffristennach der Druckgeräteverordnungsowie eine möglicheVerunreinigung des Fördermediumsdurch Aufnahme des Gases aus dem Windkessel. Ein weiterer Nachteilbesteht darin, dass in regelmäßigen Abständen Gasim Windkessel nachgeliefert werden muss.
    [0006] DasAusmaß derbeim Schließeneiner Absperrarmatur entstehenden Druckstöße hängt u. a. von der auf die Leitungslänge bezogenenSchließzeit ab.Erhebliche Fortschritte in der Datenverarbeitungstechnologie ermöglichenden Einsatz einer weiteren Technik zur Vermeidung von Druckstößen. Hierbeiwerden anhand strömungstechnischerSimulationen des Rohrleitungssystems mit Hilfe konventioneller Berechnungssoftwarefür dasjeweilige Rohrleitungssystem unbedenkliche Schließzeitenerrechnet. Ein auf diesem Weg ermittelter Ventilposition-Zeit-Verlaufwird dann herangezogen, um das Schließverhalten der Absperrarmaturmit Hilfe einer Positionier-Einrichtung entsprechend dem berechnetenVerlauf zu steuern. Ein Druckstoß kann so vermieden werden.Diese Technik erfordert jedoch eine zuverlässige und kostenintensive mathematischeErfassung des individuellen Rohrleitungssystems. Weiterhin ist für den Einsatzdieser Technik eine elektrische Stromversorgung zur Steuerung derPositionier-Einrichtung notwendig. Dies führt zu Einsatzbeschränkungenin explosionsgefährdetenBereichen.
    [0007] Ausder DD-PS 201 041 ist ein Verfahren zur Vermeidung von Druckstößen während desKlappenschließ vorgangseiner Absperrarmatur bekannt, bei dem der Leitungsdruck innerhalbder Rohrleitung gemessen wird. Im Falle einer Überschreitung eines vorgebbarenMaximaldrucks wird die Schließbewegungder Schließ- bzw. Drosselarmaturunter Einsatz einer Druckregeleinrichtung unterbrochen. Dieses Verfahrenerfordert jedoch eine hochfrequente und gleichzeitig sehr teureMesstechnik. Insbesondere das schnelle Wechselspiel zwischen Messtechnik undAntriebsregelung der Absperrarmatur stellt bei dieser Methode dieBetreiber vor großeHerausforderungen.
    [0008] Ausder DD-PS 211 615 ist eine weitere Technik zur Verhinderung vonDruckstößen in Rohrleitungssystemenbekannt. Bei dieser Technik, die ebenfalls Mess- und Regeleinrichtungenerfordert, wird das Fördermediumin einen separaten Leitungsabschnitt umgeleitet, sobald ein vorgegebenerkritischer Druck überschrittenwird. Eine Modifikation dieser Technik ist der EP 0 685 053 B1 zu entnehmen, beider in Fernwärmeleitungendie Vor- und Rücklaufleitunggekoppelt wird, so dass ein Druckstoß beim Schließen einerAbsperrarmatur unterbleibt.
    [0009] Ausder DE 199 40 096A1 ist schließlich eineVorrichtung gemäß dem Oberbegriffder vorliegenden Patentanmeldung zu entnehmen. Bei dieser Vorrichtungist am Antriebsgestängeder Absperrarmatur eine hydraulische Bremse angebracht, deren Bremszylinder über eineVerbindungsleitung stromauf oder stromab nahe der Absperrarmaturan die Rohrleitung angeschlossen ist. Der Leitungsdruck dient zumBetätigender hydraulischen Bremse, die übereine Bremsscheibe auf die Antriebswelle der Absperr- bzw. Drosselarmatur wirkt. Überschreitet derDruck in der Förderleitungeinen kritischen Wert, so blockiert die Bremse das Schließgestänge unddie Klappenschließbewegungkommt zum Stillstand. Allerdings können bei dieser VorrichtungLuftansammlungen in der Bremsleitung auftreten, die die Wirksamkeitder Bremse vermindern. Derartige Luftansammlungen sind schwer zulokalisieren, so dass eine besondere Sorgfalt und Genauigkeit beiMontage sowie Wartung dieser Vorrichtung erforderlich sind. Weiterhinbeeinflussen Staub- und Flüssigkeitsfilmeauf der Bremsscheibe die einwandfreie Funktion der Bremse negativ.
    [0010] Ausgehendvon diesem Stand der Technik besteht die Aufgabe der vorliegendenErfindung darin, eine Vorrichtung zur Vermeidung von Druckstößen beimSchließeneiner Armatur in Rohrleitungssystemen anzugeben, die sich kostengünstig realisierenlässt undzuverlässigarbeitet.
    [0011] DieAufgabe wird mit der Vorrichtung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. VorteilhafteAusgestaltungen der Vorrichtung sind Gegenstand der Unteransprüche oderlassen sich der nachfolgenden Beschreibung sowie den Ausführungsbeispielenentnehmen.
    [0012] Dievorliegende Vorrichtung zur Vermeidung von Druckstößen beimSchließeneiner Armatur in Rohrleitungssystemen weist einen hydraulischen Mechanismusauf, der oberhalb oder unterhalb eines vorgebbaren Druckes im Rohrleitungssystemeiner Schließbewegungdes Schließgestänges derArmatur entgegen wirkt. Der hydraulische Mechanismus umfasst einmit dem Schließgestänge mechanisch verbundenesFörderelement,das durch eine Schließbewegungdes Schließgestänges Hydraulikflüssigkeit über eineHydraulikleitung in eine Aufnahmekammer fördert, wobei in der Hydraulikleitungein übereine Impulsleitung hydraulisch durch den Druck im Rohrleitungssystemansteuerbares Ventil angeordnet ist. Die Impulsleitung ist hierzudirekt mit dem Rohrleitungssystem verbunden.
    [0013] Beidieser Vorrichtung wird somit ohne Zwischenschaltung von Messwertaufnehmernoder elektrischer Regelungen die Schließ- bzw. Drosselbewegung derArmatur mit Hilfe einer hydraulischen Anordnung verlangsamt oderunterbrochen, die direkt überden Rohrleitungsdruck angesteuert wird. Ein Druckanstieg oder Druckabfallim Rohrleitungssystem wird überdie Impulsleitung an das Ventil in der Hydraulikleitung weitergegeben,das bei Erreichen eines bestimmten Höchst- oder Niedrigstdruckes schließt. Vorzugsweisehandelt es sich bei diesem Ventil um ein federbelastetes, hydraulischgesteuertes Druckventil, das im stationären Systemzustand durch dievorzugsweise variabel einstellbare Federkraft eines in dem Ventilangeordneten Federelementes offen gehalten wird. Bei Überschreiteneines durch die Federkraft vorgegebenen Druckes in der Impulsleitung,wird das Ventil gegen diese Federkraft geschlossen. Dadurch wirddie Förderbewegungdes Förderelementesje nach Schließzustanddes Ventils in der Hydraulikleitung verlangsamt oder gestoppt. Durchdie mechanische Verbindung dieses Förderelementes mit dem Schließgestänge derArmatur wird diese Verlangsamung oder Unterbrechung der Bewegungdirekt auf das Schließgestänge undsomit die Schließbewegungder Armatur übertragen.Sinkt der Druck im Rohrleitungssystem wieder unterhalb des vorgebbarenHöchstdruckesab bzw. erhöhter sich auf einen Wert oberhalb des Niedrigstdruckes gemäß der alternativenAusgestaltung, so öffnetdas Ventil in der Hydraulikleitung wieder, so dass der Förderbewegungdes Förderelementesund somit der Schließbewegungder Armatur keine Widerständemehr entgegen gesetzt werden. Die Schließbewegung wird somit fortgesetzt.Die mechanische Verbindung zwischen dem Förderelement und dem Schließgestänge derArmatur ist bei der vorliegenden Vorrichtung eine formschlüssige Verbindung,wobei das Förderelementhierbei direkt oder überein zusätzlichesVerbindungselement mit dem Schließgestänge verbunden sein kann. Beidiesem Verbindungselement kann es sich auch um ein dämpfendesElement, bspw. eine Feder, handeln.
    [0014] DieImpulsleitung ist bei der vorliegenden Vorrichtung je nach Ausgestaltungentweder stromauf der Absperrarmatur (bei Vorgabe eines Höchstdruckes)oder stromab der Absperrarmatur (bei Vorgabe eines Niedrigstdruckes)möglichstin unmittelbarer Nähedieser Armatur mit dem Rohrleitungssystem verbunden. Diese Verbindungkann durch direkte Ankopplung oder auch über eine elastische Trennmembranerfolgen, überdie entsprechende Druckänderungenweitergegeben werden können.Bei einer Anordnung der Impulsleitung stromauf der Armatur wirddas Ventil in der Hydraulikleitung bei Überschreitung des vorgebbarenHöchstdruckesgeschlossen. Bei einer Anordnung der Impulsleitung stromab der Armatursteuert der Druck in der Impuls leitung das Ventil in der Hydraulikleitungso, dass es bei Unterschreiten des vorgebbaren Niedrigstdruckes schließt. Geeignetehydraulisch steuerbare Ventile sind dem Fachmann bekannt.
    [0015] Dievorliegende Vorrichtung kommt ohne fremde Hilfsenergie und ohnekostspielige, hochfrequente Messeinrichtungen aus. Durch das Wirkprinzipder Vorrichtung ohne Windkessel, Blasenspeicher und Flüssigkeitsumleitungenwird eine sichere und kosteneffektive Technik zur Vermeidung von Druckstößen in Rohrleitungssystemenbereitgestellt. Der Verzicht auf die Einspeisung von Fremdgasen zurVerminderung von Druckstößen istbesonders in der pharmazeutischen Industrie von Vorteil, bei der Verunreinigungender gefördertenProdukte durch Fremdgase äußerst unerwünscht sind.Mit der vorliegenden Vorrichtung lässt sich dennoch das Absperrorganinnerhalb kürzestmöglicherZeit schließen, ohnedass dabei der Auslegungsdruck in der Rohrleitung stromauf der Absperrarmatur überschrittenwird. Die Vorrichtung kommt ohne Bremsanlage und Bremsscheibe aus,so dass ein deutlich reduzierter Verschleiß und eine höhere Zuverlässigkeiterreicht werden. Weiterhin könnenwesentlich kompaktere Baugrößen derVorrichtung realisiert werden.
    [0016] Inder bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Vorrichtung ist dasFörderelementein Kolben, der übereine Kolbenstange mit dem Schließgestänge verbunden ist und durchBewegung des Schließgestänges ineinem Führungsgehäuse verschobenwird. Durch den Kolben wird der Innenraum des Gehäuses inzumindest zwei gegen einander abgedichtete Kammern unterteilt, derenVolumenverhältnissich bei Bewegung des Kolbens verändert. Bei einer Bewegung desSchließgestänges undsomit des Kolbens tritt aus einer der Kammern Hydraulikflüssigkeitaus und fließt über dieHydraulikleitung entweder in einen Ausgleichsbehälter oder – bei einer anderen Ausgestaltungder Vorrichtung – indie sich durch die Kolbenbewegung vergrößernde andere Kammer des Gehäuses. Kommtes bei einer Ausgestaltung der Vorrichtung während des Schließvorgangsder Armatur zu einem unerwünschten Druckanstiegim Rohrleitungssystem, so überschreitetdie am Ventilteller des in der Hydraulikleitung angeordneten Ventilsanliegende Druckkraft aus der Förderleitungdie aufgegebene Federkraft und das Ventil schließt. Dadurch kann der Kolbenkeine weitere Hydraulikflüssigkeitaus der Kammer drücken unddie Schließbewegungder Klappe bzw. der Armatur wird gestoppt. Anschließend fällt in derproduktförderndenFlüssigkeitsleitungder Druck ab und das hydraulisch gesteuerte Ventil öffnet wieder.Der Schließvorgangwird fortgesetzt. Falls es im weiteren Verlauf zu erneuten Druckspitzenkommt, wiederholen sich die oben genannten Vorgänge. Liegen aus verfahrenstechnischenGründenerhöhtestationäre Drücke vor,so wird durch die einstellbare Federkraft am hydraulisch gesteuertenVentil sichergestellt, dass dieses nicht bereits während desstationären Betriebsgeschlossen wird.
    [0017] Bestehtdie Gefahr von Produktablagerungen, Abrasion oder Korrosion durchdie geförderte Flüssigkeit,kann durch Verwendung einer elastischen Trennmembran der direkteKontakt zwischen Fördermediumund Impulsleitung unterbrochen werden. Dabei dient die elastischeTrennmembran der Druckübertragungzwischen Förderleitungund Impulsleitung. Desweiteren lässtsich gegebenenfalls mit Hilfe eines weiteren in der Impulsleitungangebrachten Ventils die Funktion der vorliegenden Vorrichtung aktivierenoder deaktivieren.
    [0018] Beider vorliegenden Vorrichtung ist es unerheblich, ob eine Dreh- odereine Hubarmatur verwendet wird. Die mechanische Verbindung mit demFörderelementder Vorrichtung muss lediglich so erfolgen, dass eine Schließbewegungder Armatur mechanisch auf eine Förderbewegung des Förderelementes übertragenwird und umgekehrt eine Behinderung dieser Förderbewegung in gleicher Weise eineBehinderung der Schließbewegungbewirkt.
    [0019] Dievorliegende Vorrichtung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielenin Verbindung mit den Zeichnungen nochmals erläutert. Hierbei zeigen:
    [0020] 1 einerstes Beispiel füreine mögliche Ausgestaltungder vorliegenden Vorrichtung; und
    [0021] 2 einzweites Beispiel füreine mögliche Ausgestaltungder vorliegenden Vorrichtung.
    [0022] Inder 1 ist eine Ausgestaltung der vorliegenden Vorrichtungdargestellt, bei der die Armatur des Rohrleitungssystems mit einemDoppelantrieb ausgestattet ist. Die erste Antriebseinheit 2,ein Kolben 6 mit einer übereine Feder 5 vorgespannten Kolbenstange, dient in üblicherWeise dem Schnellschluss oder Öffnendes Absperrorgans 3 in der Förderleitung 4 desRohrleitungssystems. Durch die vorliegende Vorrichtung kommt dieweitere Antriebseinheit 1 hinzu, die in gleicher Weisemit dem Antriebsgestänge 7 desAbsperrorgans 3 formschlüssig verbunden ist. Diese zweiteAntriebseinheit 1 dient der Erzeugung einer Gegenkraftzur Schließbewegung desGestänges 7 beiAuftreten eines erhöhten Drucksin der Förderleitung 4.
    [0023] Diegesamte beispielhafte Vorrichtung zur Vermeidung von Druckstößen istzusammen mit der Absperrarmatur 2, 3, 7 undeinem Abschnitt des Rohrleitungssystems im linken Teil der 1 dargestellt.Der rechte Teil der 1 gibt die Verbindung der vorliegendenVorrichtung überdie Antriebseinheit 1 mit der Absperrarmatur 2, 3, 7 invergrößerter Darstellungwieder. Das zu förderndeProdukt strömtin Pfeilrichtung durch die Förderleitung 4.Beim Schnellschluss des Absperrorgans 3 wird die Feder 5 der erstenAntriebseinheit 2 entspannt und der darin bewegliche Kolben 6,der überdie Kolbenstange mit dem Antriebsgestänge 7 der Absperrarmatur 3 formschlüssig verbundenist, bewegt sich nach rechts. Dadurch wird eine Rotationsbewegungdes Antriebsgestänges 7 imUhrzeigersinn erzeugt, mit der auch der in der zweiten Antriebseinheit 1 vorhandeneKolben 12, der übereine Kolbenstange ebenfalls formschlüssig mit dem Antriebsgestänge 7 verbundenist, nach rechts bewegt wird. Durch diese Bewegung drückt er dieim Inneren des Zylindergehäusesbefindliche Hydraulikflüssigkeitdurch eine vom Fördermediumgetrennte Hydraulikleitung 10 über ein federbelastetes, hydraulischvorgesteuertes Ventil 9 in die linke Kammer der Antriebseinheit 1.Letztere ist hydraulisch dicht von der rechten Kammer getrennt,so dass zwischen den beiden Kammern kein unmittelbarer Druck- undFlüssigkeitsaustauscherfolgen kann.
    [0024] EinstromaufwärtigerDruckanstieg in der Förderleitung 4 wird über dieImpulsleitung 11 auf das federbelastete, hydraulisch vorgesteuerteVentil 9 übertragen.Dieses hat die Aufgabe, die Hydraulikleitung 10 je nachDruck in der Förderleitung 4 offenzu halten oder zu verschließen.Erreicht die Druckkraft aus der Impulsleitung 11 die vorgegebeneFederkraft des Ventils 9, so schließt das Ventil 9. AlsFolge davon kann keine weitere Hydraulikflüssigkeit aus der rechten Kammerder Antriebseinheit 1 austreten. Durch die formschlüssige Verbindungmit dem Antriebsgestänge 7 wirddadurch die Rotation des Antriebsgestänges 7 blockiert unddie Schließbewegungdes Absperrorgans 3 gestoppt. Daraufhin sinkt der Leitungsdruckim stromaufwärtigenTeil der Förderleitung 4.Fällt dieserunter den am Ventil 9 eingestellten Wert, so öffnet dieseswieder. Die Hydraulikflüssigkeitkann dann die Antriebseinheit 1 wieder verlassen und derSchließvorgangwird fortgesetzt. Die beschriebenen Vorgänge können sich ggf. erneut abspielen,wenn der Druck in der Förderleitung 4 wieder über denvorgegebenen Druck ansteigt. Das erneute Öffnen der Absperrarmatur erfolgtproblemlos, da durch die Rückwärtsbewegungdes Antriebsgestänges 7 auchdie Kolbenstange der Antriebs einheit 1 zurückgezogenund die Hydraulikflüssigkeitaus der linken Kammer der Antriebseinheit 1 in die rechte Kammergedrücktwird.
    [0025] Dieeinwandfreie Funktion der Vorrichtung bei höheren Betriebsdrücken wirddurch eine im Federdruck variierbare Feder am Ventil 9 gewährleistet. Diesekann auf den gewünschtenBetriebsdruck in der produktförderndenLeitung 4 eingestellt werden. Vorraussetzung für eine einwandfreieFunktion der Armatur ist weiterhin, dass die Hydraulikleitung 10 unddie Impulsleitung 11 vollständig entlüftet werden. Verfügt das Fördermedium über korrosivebzw. abrasive Eigenschaften, so kann eine elastische Brennmembranzur Druckübertragungin die Impulsleitung 11 integriert werden.
    [0026] Imvorliegenden Beispiel ist in der Impulsleitung 11 ein zusätzlichesVentil 8 angeordnet, mit dem es möglich ist, die Druckübertragungin die Impulsleitung 11 zu unterbinden und somit das Schließen des Ventils 9 inder Hydraulikleitung zu verhindern. In diesem Fall arbeitet dieArmatur 3 wie eine handelsübliche Absperrarmatur.
    [0027] 2 zeigteine weitere Ausgestaltungsmöglichkeitder vorliegenden Vorrichtung, bei der ein zusätzliches Vorrats- bzw. Ausgleichsbehältnis 13 vorgesehenist. Die Antriebseinheit fürdie Bewegung des Schließgestänges 7 derAbsperrarmatur 3 ist in dieser Figur nicht dargestellt.Auch bei dieser Ausgestaltung ist wiederum eine Antriebseinheit 1 miteinem hydraulischen Kolben 12 über die Kolbenstange formschlüssig mitdem Antriebsgestänge 7 verbunden.Das zu förderndeProdukt strömtin Pfeilrichtung durch die Förderleitung 4,an der das Absperrorgan 3 angeordnet ist. Beim Schnellschlussdes Absperrorgans 3 wird das Antriebsgestänge 7 ineine Rotations- bzw. in eine Hubbewegung versetzt. Die am Antriebsgestänge 7 befestigteKolbenstange 12 wird beim Schließvorgang in das Zylindergehäuse eingefahren.Dabei tritt durch die Kolbenbewegung auf der rechten Seite Hydraulikflüssigkeitaus und wird dem Ausgleichsbehältnis 13 inder Hydraulikleitung 10 über das hydraulisch vorgesteuerteVentil 9 zugeführt.Dieses Leitungssegment ist von der produktfördernden Leitung 4 baulichgetrennt.
    [0028] Eineelastische Trennmembran 15 überträgt im vorliegenden Beispielden im stromaufwärtigen Rohrleitungsabschnittentstehenden Druckanstieg aus der Förderleitung 4 in dieImpulsleitung 11 und darüber an das Ventil 9.Dieses hat die Aufgabe, die Hydraulikleitung 10 bei niedrigemDruck in der Förderleitung 4 offenzu halten und bei kritischem Druckanstieg in der Förderleitung 4 zuverschließen. Erreichtdie Druckkraft aus der Impulsleitung 11 die vorgegebeneFederkraft, so schließtdas Ventil 9. Als Folge davon kann keine weitere Hydraulikflüssigkeit ausdem Zylindergehäuseder Antriebseinheit 1 austreten und die Rotation des Antriebsgestänges 7 wird blockiert.Die Schließbewegungdes Absperrorgans 3 wird somit gestoppt. Darauf hin sinktder Leitungsdruck im stromaufwärtigenTeil der produktförderndenLeitung 4. Fälltdieser unter den am Ventil 9 eingestellten Wert, so öffnet dieseswieder, Hydraulikflüssigkeitkann das Zylindergehäuseder Antriebseinheit 1 verlassen und der Schließvorgangwird fortgesetzt. Die oben beschriebenen Vorgänge wiederholen sich ggf. beierneutem Druckanstieg überden vorgegebenen Druck. Das Ausgleichsbehältnis 13 ist über eineVerbindungsleitung mit der Hydraulikleitung 10 zwischendem Ventil 9 und der Antriebseinheit 1 verbunden.Ein Rückschlagventil 14 indieser Verbindungsleitung verhindert, dass Hydraulikflüssigkeitim Fall eines geschlossenen Ventils 9 in den Ausgleichsbehälter 13 gelangt.Das erneute Öffnen derAbsperrarmatur erfolgt problemlos, da durch die Rückwärtsbewegungdes Antriebsgestänges 7 die Kolbenstangemit dem Kolben 12 zurückgezogen wird und Hydraulikflüssigkeit über dasin diese Fließrichtungoffene Rückschlagventil 14 ausdem Ausgleichsbehälter 13 ansaugt.
    [0029] Dieeinwandfreie Funktion dieser Vorrichtung bei höheren Betriebsdrücken wirdwiederum durch die variierbare Feder am Ventil 9 gewährleistet,die auf den gewünschtenBetriebsdruck in der produktförderndenLeitung 4 eingestellt werden kann. Durch Schließen desin der Impulsleitung 4 vorgesehenen Ventils 8 istes auch hier möglich,die Druckübertragung über dieImpulsleitung an das Ventil 9 zu unterbinden und das Schließen diesesVentils zu verhindern. In diesem Fall funktioniert die Armatur wieeine handelsüblicheAbsperrarmatur.
    [0030] Diein der 2 dargestellte Verbindung der Hydraulikleitung 10 mitder linken Kammer des Zylindergehäuses ist nicht unbedingt erforderlich.Vielmehr kann die linke Kammer auch mit Luft befüllt sein, wobei zur Vermeidungeines Unter- oder Überdruckseine Öffnungzur Atmosphärevorgesehen sein muss.
    [0031] Auchbei dieser Ausgestaltung ist eine elastische Trennmembran 15 inder Impulsleitung 11 vorgesehen. Verfügt das Fördermedium nicht über korrosivebzw. abrasive Eigenschaften, so kann auf diese Trennmembran 15 auchverzichtet werden. Ein besonderer Vorteil der vorliegenden Vorrichtungbesteht – unabhängig vonder jeweiligen Ausgestaltung – auchohne eine derartige Trennmembran einer Trennung zwischen dem Fördermediumund der Hydraulikflüssigkeit über dasVentil 9, das den direkten Kontakt zwischen der Hydraulikflüssigkeitund dem Fördermediumverhindert.
    1 zweiteAntriebseinheit 2 ersteAntriebseinheit 3 Absperrorgan 4 Förderleitung 5 Feder 6 Kolben 7 Antriebsgestänge 8 Ventil 9 hydraulischvorgesteuertes, federbelastetes Ventil 10 Hydraulikleitung 11 Impulsleitung 12 Kolben 13 Ausgleichsbehälter 14 Rückschlagventil 15 Trennmembran
    权利要求:
    Claims (8)
    [1] Vorrichtung zur Vermeidung von Druckstößen beimSchließeneiner Armatur (3) in Rohrleitungssystemen, die einen hydraulischenMechanismus aufweist, der oberhalb oder unterhalb eines vorgebbarenDruckes im Rohrleitungssystem einer Schließbewegung eines Schließgestänges (7)der Armatur (3) entgegenwirkt, dadurch gekennzeichnet,dass der hydraulische Mechanismus ein mit dem Schließgestänge (7)mechanisch verbundenes Förderelement (1)umfasst, das durch eine Schließbewegungdes Schließgestänges (7)Hydraulikflüssigkeit über eine Hydraulikleitung(10) in eine Aufnahmekammer fördert, wobei in der Hydraulikleitung(10) ein übereine Impulsleitung (11) hydraulisch durch den Druck im Rohrleitungssystemansteuerbares Ventil (9) angeordnet ist.
    [2] Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass die Impulsleitung (11) stromauf der Armatur (3)mit dem Rohrleitungssystem verbunden und das hydraulisch ansteuerbareVentil (9) so ausgebildet ist, dass es bei einem Druckanstiegin der Impulsleitung (11) auf oder über den vorgebbaren Druck schließt.
    [3] Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dassdie Impulsleitung (11) stromab der Armatur (3)mit dem Rohrleitungssystem verbunden und das hydraulisch ansteuerbareVentil (9) so ausgebildet ist, dass es bei einem Druckabfallin der Impulsleitung (11) auf oder unter den vorgebbaren Druckschließt.
    [4] Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,dass das Förderelement (1)ein in einem Führungsgehäuse verschiebbarer Kolben(12) ist, durch den ein Innenvolumen des Führungsgehäuses ineine erste und eine zweite Kammer dichtend unterteilt wird, wobeizumindest die erste Kammer mit der Hydraulikflüssigkeit gefüllt undmit der Hydraulikleitung (10) verbunden ist.
    [5] Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,dass die Aufnahmekammer ein Ausgleichsbehältnis (13) ist, das über einezweite Hydraulikleitung mit einem Rückschlagventil (14)mit der ersten Kammer verbunden ist.
    [6] Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,dass die Aufnahmekammer die zweite Kammer des Führungsgehäuses ist.
    [7] Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,dass das hydraulisch ansteuerbare Ventil (9) ein federbelastetesVentil ist, das bei einem Druck in der Impulsleitung (11)unterhalb bzw. oberhalb des vorgebbaren Druckes durch eine Federkraftin einem geöffnetenZustand gehalten wird.
    [8] Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,dass in der Impulsleitung (11) oder zwischen der Impulsleitung(11) und dem Rohrleitungssystem eine Trennmembran (15)angeordnet ist.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    WO2005116500A1|2005-12-08|
    DE102004025983B4|2007-09-06|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2005-12-22| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2007-05-24| 8127| New person/name/address of the applicant|Owner name: FORSCHUNGSZENTRUM DRESDEN - ROSSENDORF E.V., 0, DE Owner name: FRAUNHOFER-GESELLSCHAFT ZUR FöRDERUNG DER ANGE, DE Owner name: WICKL, GüNTER, 47445 MOERS, DE |
    2008-03-06| 8364| No opposition during term of opposition|
    2014-02-27| R119| Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee|Effective date: 20131203 |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    DE200410025983|DE102004025983B4|2004-05-27|2004-05-27|Vorrichtung zur Vermeidung von Druckstößen in Rohrleitungssystemen|DE200410025983| DE102004025983B4|2004-05-27|2004-05-27|Vorrichtung zur Vermeidung von Druckstößen in Rohrleitungssystemen|
    PCT/DE2005/000967| WO2005116500A1|2004-05-27|2005-05-27|Vorrichtung zur vermeidung von druckstössen in rohrleitungssystemen|
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