DE102018000906A1

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Info

Publication number: DE102018000906A1
Application number: DE102018000906.9A
Authority: DE
Inventors: Mulundu Sichone
Original assignee: Pydro GmbH
Current assignee: Pydro GmbH
Priority date: 2018-02-05
Filing date: 2018-02-05
Publication date: 2019-08-08

Abstract

Translated fromGerman

Im Bereich des Eigenmedium gesteuerten Ringkolbenventils sind nach Stand der Technik noch keine Anlagen bekannt, die eine Möglichkeit zur automatischen Druck- und Mengenregelung in Versorgungsgebieten ohne externe Elektrizitätsversorgung bieten.Um eine automatische Druck- und Mengenregelegung zu ermöglichen, werden Sensoren und Aktoren benötigt, die zum einen ein zusätzlichen Platzbedarf haben und zum anderen eine Elektrizitätsversorgung benötigen.An Orten ohne Elektrizitätsversorgung kann dadurch nur ein konstanter Nachdruck hinter dem Regelventil eingestellt werden und dadurch sowohl der Druck- als auch die Menge eines Mediums nicht entsprechend den Bedürfnissen des Verbrauchers effizient geregelt werden.Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Ringkoibenventil derart zu gestalten, dass sich eine einfache und kostensparende Möglichkeit bietet, auch an Orten ohne Elektrizitätsversorgung die automatische Druck- und Mengenregulierung, entsprechend den Bedürfnissen des Verbrauchers zu gewährleisten.Lösung des Problems bzw. der technischen AufgabeDiese Aufgabe wird mit einem Ringkolbenventil gemäß der Ansprüche 1 bis 10 gelöst.Der Kern dieser Erfindung ist ein Hybridkonzept für ein Ventil zur Druck- und Mengenregulierung, in der alte notwendigen Komponenten inklusive der Funktion zur Energierückgewinnung, platzsparend integriert sind.AnwendungsgebietDie vorliegende Erfindung eignet sich insbesondere für den Einsatz als Druckmanagement System in Rohrleitungen.In the area of the medium controlled ring piston valve are known in the prior art, no facilities that offer a way to automatic pressure and flow control in supply areas without external electricity supply. To enable automatic pressure and quantity control, sensors and actuators are required for In places without electricity supply can be set by only a constant pressure behind the control valve and thus both the pressure and the amount of a medium can not be controlled efficiently according to the needs of the consumer Invention is therefore based on the problem of designing a Ringkoibenventil such that there is a simple and cost-saving way, even in places without electricity, the automatic pressure and flow control, according to the needs The object of this invention is achieved with a plunger valve according to claims 1 to 10. The gist of this invention is a hybrid concept for a valve for pressure and volume control, in the old necessary components including the function Field of application The present invention is particularly suitable for use as a pressure management system in pipelines.

Description

Translated fromGerman

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Eigenmedium gesteuertes Ringkolbenventil zur automatischen Druck- und Mengenregulierung in Versorgungsgebieten ohne externe Elektrizitätsversorgung.The present invention relates to a self-medium controlled ring piston valve for automatic pressure and flow control in supply areas without external electricity supply.

Stand der Technik:State of the art:

Solch eine Einrichtung ist aus der PatentanmeldungDE 102013108940 A1 bekannt. Darin wird ein Eigenmedium gesteuertes Ringkolbenventil beschrieben, das durch eine Druckfeder und den Druck innerhalb einer ersten Druckkammer in die Schließrichtung und durch den Druck innerhalb einer zweiten Druckkammer in die Öffnungsrichtung beaufschlagt wird und so vom Eigenmedium selbsttätig gesteuert wird.Such a device is known from the patent application DE 102013108940 A1 known. Therein, a self-medium controlled annular piston valve is described, which is acted upon by a compression spring and the pressure within a first pressure chamber in the closing direction and by the pressure within a second pressure chamber in the opening direction and is controlled automatically by the own medium.

Ringkolbenventile werden im Allgemeinen in Anlagen eingesetzt, in denen Druckdifferenzen und Durchflussmengen auftreten, die entsprechend den Bedürfnissen des Verbrauchers eingestellt werden müssen. Oft werden diese Regelventile an schwer zugänglichen Stellen mit einem begrenzten Platzangebot montiert.Plunger valves are generally used in systems where pressure differences and flow rates occur, which must be adjusted according to the needs of the consumer. Often, these control valves are mounted in hard to reach places with limited space.

Abhängig von der Einbaulage und den Anforderungen der Regelung, muss das Ventil neben der Zuverlässigkeit auch Genauigkeit, Geschwindigkeit, Linearität und Wiederholbarkeit der Strömungsbildung durch das Ventil ermöglichen.Depending on the installation position and the requirements of the control, the valve must not only ensure reliability, but also the accuracy, speed, linearity and repeatability of flow through the valve.

Problem:Problem:

Das grundlegende technische Problem, das für den Einsatz von Ringkolbenventilen an Versorgungsgebieten ohne externe Elektrizitätsversorgung gelöst werden muss ist, die zuverlässige Erfassung und Anzeige des geöffneten Zustandes des Ventils, sowie die präzise Ansteuerung zur genauen automatischen Druck- und Mengenregelung. Für diesen Vorgang werden in der Regel Sensoren und Aktoren benötigt, die zum einen einen zusätzlichen Platzbedarf haben und zum anderen eine Elektrizitätsversorgung benötigen.The fundamental technical problem that must be solved for the use of plunger valves in supply areas without external power supply is the reliable detection and display of the open state of the valve, as well as the precise control for accurate automatic pressure and flow control. As a rule, sensors and actuators are required for this process, which, on the one hand, require additional space and, on the other hand, require an electricity supply.

Lösungsolution

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Druck- und Mengenregelungssystem für Versorgungsgebiete ohne externe Elektrizitätsversorgung zu schaffen, das mindestens zwei Steuerungsarten für die präzise und automatisierte Druck- und Durchflussregelung erlaubt und einen kompakten und platzsparenden Aufbau aufweist.The object of the invention is to provide a pressure and flow control system for supply areas without external electricity supply, which allows at least two types of control for precise and automated pressure and flow control and has a compact and space-saving design.

Diese Aufgabe wird durch ein Ringkolbenventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.This object is achieved by a piston valve with the features ofclaim 1. Advantageous embodiments and advantageous developments of the invention are specified in the dependent claims.

Erreichte Vorteile:Achieved benefits:

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, das ein automatisiertes System zur Druck- und Durchflussregelung an schwer zugänglichen Stellen mit einem begrenzten Platzangebot und ohne externe Stromversorgung installiert werden kann.The advantages achieved by the invention are in particular that an automated system for pressure and flow control can be installed in hard to reach places with limited space and without external power supply.

Figurenlistelist of figures

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.

1 zeigt ein Hybridelektroringkolbenventil im Teilschnitt
2 zeigt ein Hybridelektroringkolbenventil im Vollschnitt

An embodiment of the invention is illustrated in the drawing and will be described in more detail below.

1 shows a hybrid electro-piston valve in partial section
2 shows a hybrid electro-piston valve in full section

In der in1 und2 gezeigte Hybridelektroringkolbenventil ist im Ringkanal (3) eine axiale Strömungsmaschine integriert, die ein Teil der Strömungsenergie in nutzbare elektrische Energie umwandelt. Das fließende Wasser im Ringkanal (3) versetzt die mit einem Generator verbundenen Turbinenflügel (1) in Rotation.In the in 1 and 2 shown hybrid edging piston valve is in the annular channel ( 3 ) integrates an axial flow machine, which converts part of the flow energy into usable electrical energy. The flowing water in the ring channel ( 3 ) displaces the turbine blades connected to a generator ( 1 ) in rotation.

Die so erzeugte elektrische Energie wird in eine Speichereinrichtung (4) geleitet. Der Stellantrieb (5), für den Ringkolbenventil, bezieht die Energie unmittelbar von der Strömungsmaschine oder mittelbar von der Speichereinrichtung (4). Weiterhin erfüllen die Turbinenflügel (1) im Ringkanal die Funktion eines Woltmannzählers und können so, mit Hilfe ihrer hydrometrischen Flügelform (1) nach dem Woltmann-Prinzip den Nenndurchfluss messen.The electrical energy thus generated is stored in a memory device ( 4 ). The actuator ( 5 ), for the plunger valve, draws the energy directly from the turbomachinery or indirectly from the storage device ( 4 ). Furthermore, the turbine blades ( 1 ) in the ring channel the function of a Woltmann counter and can thus, with the help of their hydrometric wing shape ( 1 ) measure the nominal flow according to the Woltmann principle.

Am Führungszylinder (7) des Ringkolbenventils ist mindestens ein Druckmessumformer (6) so angebracht, dass der Vordruck am Ringkolbenventil gemessen werden kann.On the guide cylinder ( 7 ) of the plunger valve is at least one pressure transmitter ( 6 ) so that the pre-pressure on the piston valve can be measured.

Alle Aktoren und Sensoren des Ringkolbenventils beziehen die Energie unmittelbar vom Generator (2) oder mittelbar von der Speichereinrichtung (4).All actuators and sensors of the plunger valve draw energy directly from the generator ( 2 ) or indirectly from the memory device ( 4 ).

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1.1.: Turbinenflügelturbine blades
2.Second: Generatorgenerator
3.Third: Ringkanalannular channel
4.4th: Speichereinrichtungmemory device
5. 5th: Stellantriebactuator
6.6th: DruckmessumformerPressure Transmitter
7.7th: Führungszylinderguide cylinder

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102013108940 A1 [0002]DE 102013108940 A1 [0002]

Claims

Translated fromGerman

Ringkolbenventil zur stufenlosen Regelung von Druckdifferenzen und Durchflüssen,dadurch gekennzeichnet, dass eine Funktion zur Energiegewinnung platzsparend integriert ist.Ring piston valve for continuous control of pressure differences and flow rates,characterized in that a function for energy production is integrated to save space.

Ringkolbenventil nachAnspruch 1,dadurch gekennzeichnet, dass eine Funktion zur Messung von Durchflussmengen mittels hydrometrischer Flügel integriert ist.After the piston valve Claim 1 ,characterized in that a function for measuring flow rates is integrated by means of hydrometric wing.

Ringkolbenventil nach mindestens einem der anderenAnsprüche 1 bis2,dadurch gekennzeichnet, dass eine Funktion zur Druckmessung integriert ist.Ring piston valve after at least one of the others Claims 1 to 2 ,characterized in that a function for pressure measurement is integrated.

Ringkolbenventil nach mindestens einem der anderenAnsprüche 1 bis3,dadurch gekennzeichnet, dass die Funktion zur Energiegewinnung gleichzeitig und nicht ausschließlich als Energiequelle für die Sensoren, Aktoren und der Kommunikationstechnik des Ringkolbenventils vorgesehen ist.Ring piston valve after at least one of the others Claims 1 to 3 ,characterized in that the function for generating energy is provided simultaneously and not exclusively as an energy source for the sensors, actuators and the communication technology of the annular piston valve.

Ringkolbenventil nach mindestens einem der anderenAnsprüche 1 bis4,dadurch gekennzeichnet, dass die Funktion zur Energiegewinnung eine mehrstufige axiale Strömungsmaschine umfasst.Ring piston valve after at least one of the others Claims 1 to 4 ,characterized in that the function for generating energy comprises a multi-stage axial flow machine.

Ringkolbenventil nach mindestens einem der anderenAnsprüche 1 bis5,dadurch gekennzeichnet, dass in der Funktion zur Energiegewinnung auch die Regelung von Druckdifferenzen und Durchflüssen durch die integrierte Strömungsmaschine vorgesehen ist.Ring piston valve after at least one of the others Claims 1 to 5 ,characterized in that in the function of energy generation and the regulation of pressure differences and flow rates is provided by the integrated turbomachine.

Ringkolbenventil nach mindestens einem der anderenAnsprüche 1 bis6,dadurch gekennzeichnet, dass ein Mittel zum Messen bestimmter Betriebsparameter, wie Drücke, Durchflüsse, etc., im Betrieb vorgesehen ist, dass eine Regelungseinheit zur Verarbeitung dieser Messwerte vorgesehen ist und dass die Drehzahlen der einzelnen Laufräder der mehrstufigen axialen Strömungsmaschine so lange veränderbar sind, bis eine optimale Position für einen vorgegebenen Betriebszustand gefunden ist.Ring piston valve after at least one of the others Claims 1 to 6 ,characterized in that a means for measuring certain operating parameters, such as pressures, flow rates, etc., is provided in operation, that a control unit for processing these measured values is provided and that the rotational speeds of the individual wheels of the multi-stage axial flow machine are variable so long until an optimal position for a given operating condition is found.

Ringkolbenventil nach mindestens einem der anderenAnsprüche 1 bis7,dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Strömungsmaschine gleichzeitig die Funktion zur Messung von Durchflussmengen mittels hydrometrischer Flügel erfüllt.Ring piston valve after at least one of the others Claims 1 to 7 ,characterized in that the axial flow machine simultaneously fulfills the function of measuring flow rates by means of hydrometric wing.

Verfahren zur elektrischen Belastung der Turbinenstufen eines Ringkolbenventils nach mindestens einem der anderenAnsprüche 1 bis8,dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl der einzelnen Turbinenstufen so angepasst wird, dass die mehrstufige axiale Strömungsmaschine die größte mögliche Leistung entnommen werden kann.Method for electrical loading of the turbine stages of a ring piston valve according to at least one of the other Claims 1 to 8th ,characterized in that the rotational speed of the individual turbine stages is adjusted so that the multi-stage axial flow machine, the largest possible power can be removed.

Verfahren zum elektrischen Antrieb der Strömungsmaschine eines Ringkolbenventils nach mindestens einem der anderenAnsprüche 1 bis9,dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl der einzelnen Stufen so angepasst wird, dass die Strömungsmaschine die kleinstmögliche Leistung bezieht.Method for the electric drive of the turbomachine of a piston valve according to at least one of the other Claims 1 to 9 ,characterized in that the rotational speed of the individual stages is adjusted so that the turbomachine obtains the lowest possible power.