SE526018C2 - Anordning för alstring och upprätthållande av ett önskat tryck/flöde - Google Patents

Description

25 30 35 526 018 2 oo oooo nu soon I q n a u n o n , . . 9 0 0 0 0 c non 0 1 0 Q I I 0 I u o o o 0 I 0 ° 0 av 0 con: nu I 0 ucøooø ställe skall inte sjunka nämnvärt av att ytterligare uttagsstäl- len i systemet öppnas. Vidare skall inte trycket vid ett uttags- ställe stegras nämnvärt pga att ett annat uttagsställe i syste- met stängs.

Denna uppgift löses vid den inledningsvis angivna anordningen enligt föreliggande uppfinning genom att vattenledningssystemet är kopplat till åtminstone två vattencylindrar med var sin kolv för inmatning av högtrycksvatten i vattenledningssystemet och kolvarna är kopplade till en drivenehet för drivning av kolvarna in i vattencylindrarna för àstadkommande och upprätthållande av ett förutbestämt vattentryck i vattenledningssystemet. Drivenhe- ten är ett hydraulaggregat med en drivcylinder för varje vatten- cylinder. Drivcylindrarna är enkelverkande. De enkelverkande drivcylindrarna är försedd med returledning med dumpningsventil.

Drivcylindrarna är dubbelverkande. Vattencylindrarna är kopplade till vattenledningssystemet via ventiler för utmatning av högtrycksvatten i vattenledningssystemet och insläppning av in- kommande vatten. Ventilerna för inkommande vatten är inrättade att fylla Vattencylindrarna med inkommande vatten och därmed re- turnera kolvarna i desamma till deras utgångsläge med cylindrar- na fyllda. Vattencylindrarna är positionerade i linje med var sin av drivcylindrarna. Vattencylindrarna och drivcylindrarna är anordnade parallella med varandra med Vattencylindrarna rakt ovanför drivcylindrarna.

Genom föreliggande uppfinning uppnås en anordning för åstadkom- mande av högtrycksvatten i ett vattenledningssystem med ett an- tal uttagsställen, som blir i princip helt oberoende av varandra både ifråga om vattenflöde och vattentryck samt trycksänknings- avseende vid öppning av flera uttagsställen och tryckshöjninsav- seende vid stängning av ett antal av uttagsställena medan något är öppet. Genom att anordningen enligt uppfinningen kan drivas med ett hydraulaggregat leder till avsevärt bättre livlängd.

Hydraulolja är ett optimerat fluidum för att pumpas med ett högt tryck. Vidare är den smörjande och lite kompressibel, vilket ger synnerligen gynnsamma förhållanden med långa serviceintervall.

Tack vare det höga oljetrycket är det möjligt att använda stora 10 15 20 25 30 35 526 018 3 vattencylindrar, vilket medför låga hastigheter och minimerat nötningsslitage även på vattensidan. Användningen av hydraulpump medger ett avsevärt större tryck-/flödesregister med god verk- ningsgrad, eftersom hydrauloljan möjliggör användandet av mer sofistikerade pumpar, t ex vinkelskivpumpen med tryckkompenserad slaglängd. Vinkelskivpumpen arbetar mot ett förutbestämt tryck på oljan och kompenserar för flödesvariationer på bràkdelar av en sekund genom att ändra vinkel och därmed slaglängd. Tryckvat- tenuttagen blir på så sätt huvudsakligen oberoende av varandra.

Cylinderenheten betraktas som en fast växel mellan olja och vat- ten, vilket innebär att vattentrycket under alla omständigheter har samma förhållande till oljetrycket. Detta innebär exempelvis att med en utväxling på 1:2 erhålles till 100 bar/50 l/min vat- ten med ett oljetryck/-flöde på 200 bar/25 l/min. En anordning enligt föreliggande uppfinning får synnerligen lång livslängd och kräver minimal service. Stora fördelar ligger huvudsakligen i att användarna enbart känner mycket svaga stötar, då andra an- vändare öppnar eller stänger sina munstycken, och i att pumpen är reglerbar med avseende på tryck/flöde, att konstruktionen blir mer robust än traditionella kolvpumpar med längre service- intervaller som följd och att pumpen reducerar tryckfall och tryckstegringar i systemet till knappt märkbara pulser i syste- met.

Uppfinningen kommer i det följande att beskrivas närmare i de- talj under hänvisning till bifogade ritningar. Fig l visar ett schema över en anordning enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning. Fig 2 visar en perspektivisk vy av en prototyp av utföringsformen i fig 1. Fig 3 visar en vy framifrån av en del av anordningen i fig 2. Fig 4 visar en del ovanifrån av anord- ningen i fig 2. Fig 5 visar en vy från framsidan av anordningen i fig 2. Fig 6A visar en vy av en enkelverkande cylinderenhet enligt föreliggande uppfinning. Fig 6B visar en vy från sidan av den i fig 6A visade cylinderenheten. Fig 7 visar ett hydraul- schema för den i fig 6A och 6B visade enheten. Fig 8 visar en längdsektion genom en cylinderenhet av dubbelverkande typ för en utföringsform av anordningen enligt föreliggande uppfinning. Fig 9 visar en likadan längdsektion som fig 8 med kolven i sitt mot- 10 15 20 25 30 35 526 018 4 IIOIIO I o n c oo satta läge. Fig 10 visar ett hydraulschema för en anordning av den i fig 8 och 9 visade typen.

En anordning enligt föreliggande uppfinning kommer i det följan- de att beskrivas närmare under hänvisning till fig 1-5 i samband med användningen av desamma för àstadkommande av högtrycksvatten i ett vattenledningssystem med ett antal uttagsställen för an- slutning av öppnings- och stängningsbara munstycken. Vattenled- ningssystemet i fig 1 har hänvisningsbeteckningen 1. Vattenled- ningssystemet 1 tillföres inkommande vatten via en kran 2. Mel- lan vattenledningssystemet 1 och kranen 2 för inkommande vatten är anordnade ett antal ventiler för anslutning av två vattency- lindrar 3 och 4. Mellan vattenledningssystemet 1 och kranen är anordnad en backventil 5. Till vattenledningssystemet 1 är vida- re kopplad en säkerhetsventil 6, som avlastar trycket i vatten- ledningssystemet 1 om trycket överstiger ett förutbestämt värde, t ex 10 bar. vattencylindern 3 är kopplad till vattenledningssy- stemet 1 via två backventiler 7 och 8, medan vattencylindern 4 är kopplad till vattenledningssystemet 1 via två backventiler 9 och 10. Backventilerna 7 och 8 tjänar till insläppning av inkom- mande vatten i vattencylindrarna 3 och 4, medan backventilerna 8 och 10 tjänar till utskäppning av högtrycksvatten i vattenled- ningssystemet 1 från vattencylindrarna 3 och 4.

Vattencylindrarna 3 och 4 har var sin kolv 11,12. Kolven 11 står i förbindelse med en kolv 13 i en hydraulcylinder 14 via en stång 15. Kolven 12 i vattencylindern 4 står i förbindelse med en kolv 16 i en hydraulcylinder 17 via en stång 18. Hydraulcy- lindrarna 14 och 16 är enkelverkande och tillföres drivande hyd- raulolja från en hydrauloljeenhet 19 via en ventil 20. De enkel- verande hydraulcylindrarna 14,16 kan vara försedda med en retur- ledning R som innefattar en dumpningsventil, varigenom beroendet av vattentrycket reduceras. Hydrauloljeenheten 19 har en tryck- reglerande pump med möjlighet till manuell inställning av max- trycket. Lämpliga värden kan vara ett tryck på 220 bar och ett flöde på 25 l/min. lO l5 20 25 30 35 5 2 6 Û 1 8 j; ä; °- ';:= _ f; con c oo I: nos n Olwfl I Till vattenledningssystemet l är vidare kopplad en tryckkännare.

Vid backventilen 5 är anordnad en vattenflödeskännare 22 av ex- empelvis Hall-effekttyp. Vid vattencylindern 3 är anordnad en lägeskännare 23 av fotodiodtyp och vattencylindern 4 är till- ordnad en lägeskännare 24 av fotodiodtyp. Kolvarna ll och 12 har var sin plåt 25 resp 26 för brytning av ljusförbindelsen i foto- diodkännarna 23,24.

Fotodiodkännarna eller fotodetektorerna 23 och 24 avger en sig- nal så snart som ljuset bryts med hjälp av plåtarna 25 och 26 senast ca 200 msek innan respektive vattencylinder 3,4 är tömd.

Då ljusstràlen bryts innebär det respektive vattencylinder 3,4 är nästan tömd och det är aktuellt att sätta igång den andra vattencylindern. Så länge som ljusstrålen vid fotodetektorerna 23,24 icke är bruten innebär det att vattencylindern 3,4 icke är tömd och kan leverera högtrycksvatten. Den i fig l visade anord- ningen enligt uppfinningen arbetar på huvudsakligen följande sätt. Då vattencylindern 3 är nästan tom bryter plåten 25 signa- len från fotodioden 23 och aktiveras riktningsventilen 20. Då vattencylindern 4 är nästan tom brytes signalen från fotodioden 24 av plåten 26 och brytes strömmen till riktningsventilen 20.

Vattencylindrarna 3,4 returneras och fylles med vatten på grund av tyngdkraft och vattentrycket på det inkommande vattnet, som kan uppgå till cirka 3-5 bar. Det är lämpligt att fyllningen av vattencylindrarna 3,4 går på något kortare tidsperiod än töm- ningen av en vattencylinder. För att spara packningar, reducera förslitning och spara energi omkopplas anordningen till en ”stand by”-position, när det icke sker någon förbrukning av högtrycksvatten. Korta avbrott (mindre än ca 3 min) leder dock icke till någon ”stand by”-position.

I anordningen enligt uppfinningen är det möjligt med två ”stand by”-positioner. Då tryckventilen 21 är bruten reduceras olje- trycket i anläggningen från maximala 220 bar till cirka 15 bar.

I den andra ”stand by”-positionen stänges huvudmotorn i hydraul- oljeenheten 19, då flödesdetektorn 22 visar ”O-flöde” öppnas tryckventilen cirka 3 min efter mottagandet av signalen. Då flö- desdetektorn 22 står i ”lågtrycksområde” kommer det under normal 10 15 20 25 30 35 o oo oooo oo oooo 0 0 o o o o o o o oo II - ' :': . o . ' ' 2 I 2 . . . . - o oo o oo o oooo oo I 0 drift att förekomma korta avbrott i flödet (vattenflödet för återfyllning av cylindrarna 3 och 4 är större än förbruksflö- det). Dessa avbrott är dock alltid mycket kortare än 3 minuter.

Tryckventilen 21 aktiveras då flödesdetektorn 22 visar "flöde".

Huvudmotorn i hydrauloljeenheten 19 avstänges, då tryckventilen 21 har varit öppen i cirka 5 minuter. Huvudmotorn àterstartas när flödesdetektorn 22 visar "flöde". Anordningen är lämpligen försedd med nivàvakt för låg oljevolym och för hög oljetempera- tur. En indikatorlampa på reglerenheten visar ”fel” och huvudmo- torn stannas vid för låg oljenivå eller för hög oljetemperatur.

Den kortaste tidsperiod, som riktningsventilen 20 är aktiverad bör icke vara kortare än 1,3 sekunder. Om en av fotodetektorer- nas 23,24 ljusstràle blir bruten en kortare tidsperiod efter det att den andra fotodetektorn har varit bruten, väntar omställ- ningen av ventilen 2O i 1,3 sekunder istället för att som vid normala driftsförhållanden omedelbart utföra ventilomställning- En.

I ritningsfigur 6A och 6B visas hydraulcylindrarna 14 och 17 och i fig 7 visas ett hydraulschema för hydraulcylindrarna 14 och 17. Fig 2 visar en fotografisk, perspektivisk vy av en prototyp av en anordning enligt föreliggande uppfinning, medan ritnings- figurerna 3-5 visar vyer av delar i den i fig 2 visade anorning- en. De i dessa figurer visade delarna har samma hänvisnings- beteckningar som i fig 1.

Fig 8 och 9 visar en vattencylinder 3,4 med dubbelverkande hyd- raulkolv 27. Fig 8 visar hydraulkolven i dess undre position med vattencylindern 3,4 fylld med vatten, medan fig 9 visar hydraul- kolven i dess övre position med vattencylindern i sin övre posi- tion och tömd.

Den huvudsakliga skillnaden mellan den i fig 8 och 9 visade en- heten och den i det föregående beskrivna enheten är att hydraul- kolven 15,18 är dubbelverkande. Kolven 13,16 förflyttas från sin nedre position visad i fig 8 till sin övre position med hydraul- 10 15 20 25 30 526 018 0 0 0 0 0 00 0 0000 00 00 0000 00 0000 0 0 0 0 0 0 00 00 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 olja som inmatas i ingången 28 och från den övre positionen i fig 9 till den undre positionen i fig 8 medelst hydraulolja, som inmatas genom ingången 29.

I fig 10 visas ett hydraulschema för drift av de i fig 8 och 9 visade dubbelverkande hydraulcylindrarna 27. Funktionen hos en anordning med dubbelverkande hydraulcylindrar 27 blir i huvudsak densamma som med enkelverkande cylindrar. Det skall pátalas att oavsett om hydraulcylindrarna är enkelverkande eller dubbelver- kande är vattencylindrarna 3,4 enkelverkande.

Ett utförande enligt fig 1-5 med både enkelverkande vattency- lindrar 3,4 och enkelverkande hydraulcylindrar 14,17 skall såsom nämnts tidigare inkommande vatten returnera kolvarna 11,12. För uppnående av god funktion är det lämpligt att trycket på inkom- mande vatten är cirka 2,7 bar för uppnående av tillräckligt hög returhastighet för att hinna med vid maximalt flöde på 50 l/min.

I verkligheten kan inkommande vattentryck på en industri sjunka till praktiskt taget 0 bar, då vattenurtaget är som störst, och det är sällan mycket högre än 2 bar. I prototypen enligt fig 2-5 har det därför varit nödvändigt att använda en tryckstegrare på det inkommande vattnet. Problemet kan eventuellt åtgärdas med hjälp av en s k dumpningsfunktion på returoljan. Detta innebär att flödesmotståndet på returoljan blir lägre och därmed behöver trycket på inkommande vatten icke vara så högt. Problemet med enbart enkelverkande cylindrar löses huvudsakligen med hjälp av dubbelverkande hydraulcylindrar enligt fig 8,9 och 10.

Det kan vidare vara lämpligt att förse båda drivsystemen, dvs enkelverkande eller dubbelverkande drivcylindrar, med ventilar- rangemang som medger start av en kolv innan den andra har nått vändläget. Detta leder till upprätthållande av trycket i vatten- systemet. 526 018 8 §jj= Positionsangivelserna i följande tabell återfinnes i fig 6.

Pos. Antal 1 To 1 2 U- ro 1 t U- rofil botten Tvärst attenc er Distanss Bottenst ke ä rr ä lare Vattenkolv St r St ör oto ännare Fotokännare la Ba ans s a Positionsangivelserna i följande tabell återfinnes i fig 10.

Pos. Antal Benämning Beteckning/artnr Leverantör 1 1 Tank 100 liter 2 1 Temp. och nivávakt V Hemomatic 3 1 Nivàvisare 12018012 Filpro 4 1 Andningsfilter, GBB10N LHAO520l60 LHA 5 1 Returfilter, HF502-20.122RP025 IKR1600672 IKRON 6 1 Filterindikator, T115 LHA05l0771 LHA7 7 1 Elmotor 160-4 B3/B5, 11 kW 11501659 WEG 8 1 PUMP, LVP30D~32, lastkännande Cassapp 8.1 1 Mellanstycke Hydrac 8.2 1 Axelkoppling, pumpdel OMT 8.3 1 Spider OMT 8.4 1 Axelkoppling, motordel OMT 9 1 Backventil, FPR 1" 11700357 Fluidpress 10 1 Tryckfilter, FMP 065~1-BAG1-A10-NT2 Modina 10.1 1 Filterindikator Modina 11 1 Strypbackventil, VCST 1/2” 11700509 Oilsistem 12 1 Ackumulator, SBO 210-2,0-El/112 11955975 Hydac 13_ 1 CMF 10 A19 C30 ON 10250759 TFI 14 1 Manometerventil, FPE 1/4” 11700360 Fluidpress 15 1 Manometer 160 bar 11950477 Wika 16 1 Tr.begr.venti1 CHP 10 A16T2B 10250136 TEI 17 1 CED 10 A07 xxx ON 10250589 TFI 17.1 1 Magnet 24 VDC 10259121 TFI 17 1 CED 10 A07 xxx ON 10250589 TFI 17.1 1 Magnet 24 VDC 10259121 TFI 18 2 Flödesvändande VDA 27 11A Oilsistem 19 1 Olja-vattenkylare EKM 510 T CN G Universalhydraulic 3/4" 20 4 Strypbackventil, FDCB-LAN SUN Hydraulic 21 2 Block, DBY/M SUN Hydraulic Följande värden avser utföringsformen i fig 10.

Flöde = 42 liter/min Tryck = 150 bar Provtryck = 180 bar Magnetspänning = XXXX Elmotor = 11 kW Flera modifieringar är naturligtvis möjliga inom ramen för den i de efterföljande patentkraven definierade uppfinningstanken.

Claims (9)

I) 10 15 20 25 30 35 526 om. f; PATENTKRAV

1. l. Anordning för alstring och upprätthållande av ett önskat tryck/flöde i ett vattenledningssystem (l) med ett antal uttags- ställen för anslutning av stängnings- och öppningsbara hög- trycksvattenmunstycken för användning vid högtrycksvattenbegjut- ning, t ex rengöring, kännetecknad därav, att vattenledningssy- stemet (1) är kopplat till åtminstone två vattencylindrar (3,4) med var sin kolv (ll,l2) för inmatning av högtrycksvatten i vat- tenledningssystemet (1) och att kolvarna (ll,l2) är kopplade till en drivenhet (l9,20) för drivning av kolvarna (ll,l2) in i cylindrarna (3,4) för àstadkommande och upprätthållande av ett förutbestämt vattentryck i vattenledningssystemet (1).

2. Anordning enligt patentkravet l, kännetecknad därav, att drivenheten (l9,20) är ett hydraulaggregat med en drivcylinder (l4,17) för varje vattencylinder (3,4).

3. Anordning enligt patentkravet 2, kännetecknad därav, att drivcylindrarna (l4,l7) är enkelverkande.

4. Anordning enligt patentkravet 3, kännetecknad därav, att de enkelverkande drivcylindrarna (l4,l7) är försedda med en retur- ledning, som innefattar en dumpningsventil.

5. Anordning enligt patentkravet 2, kännetecknad därav, att drivcylindrarna (l4,l7) är dubbelverkande.

6. Anordning enligt patentkravet l, kännetecknad därav, att vat- tencylindrarna (3,4) är kopplade till vattenledningssystemet (1) via ventiler (5-10) för utmatning av högtrycksvatten i vatten- ledningssystemet (l) och insläppning av inkommande vatten.

7. Anordning enligt patentkravet 6, kännetecknad därav, att ven- tilerna (5,7 resp 5,9) för inkommande vatten är inrättade att fylla vattencylindrarna (3,4) genom insläppning av inkommande vatten och därmed returnera kolvarna (ll,l2) i desamma till ut- gångsläge med cylindrarna (3,4) fyllda. 10 526 018 10 šjj; 'I I on 0000 uu 090' I n : ' 0 I O o I 0 oo nu I I c n o o a n o I o uno» o p g . . , . o n o , ' o

8. Anordning enligt patentkraven 2 och 5, kännetecknad därav, att vattencylindrarna (3,4) är positionerade i linje med var sin av drivcylindrarna (l4,l7).

9. Anordning enligt patentkravet 8, kännetecknad därav, att vat- tencylindrarna (3,4) och drivcylindrarna (l4,l7) är anordnade parallella med varandra med vattencylindrarna (3,4) rakt ovanför drivcylindrarna (l4,l7).