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Die
Erfindung betrifft eine Zudosiervorrichtung, insbesondere zur Zudosierung
eines Zugabefluids bei der Rohölförderung,
mit einem von einer Verstelleinrichtung verstellbaren Dosierelement.
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Ein
solches Zugabefluid wird sowohl bei der Rohöl- als auch Erdgasförderung
zugesetzt. Es dient zur Inhibierung beispielsweise von Hydratbildung, zur
Hemmung von Korrosion, zur Verhinderung von Krustenablagerungen,
zur Unterdrückung
von Wachsabscheidungen und dergleichen. In der Regel wird ein solches
Zugabefluid als Inhibitor bezeichnet. Je nach Zusammensetzung des
Rohöls
oder des Erdgases weist der Inhibitor eine andere Zusammensetzung
auf und wird auch in unterschiedlicher Menge zudosiert.
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Eine
entsprechende Zudosiervorrichtung ist aus der Praxis bekannt, wobei über das
entsprechende Dosierelement der Inhibitor relativ früh dem gefördertem
Rohstoff zugesetzt wird, was in der Regel bereits bei Austritt aus
der entsprechenden Lagerstätte erfolgt.
Der Inhibitor wird später
vor Weiterverarbeitung des Rohstoffes in einer Raffinierie oder
dergleichen wieder entfernt.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zudosiervorrichtung der
eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass bereits bei
minimaler Bewegung der Verstelleinrichtung in konstruktiv einfacher
Weise schnell eine spezifische Menge von Zugabefluid dem Rohstoff
zugesetzt werden kann, wobei ebenso schnell eine Unterbrechung der
Zudosierung erfolgen kann.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Erfindungsgemäß weist
das Dosierelement einen Dosierspalt und eine diesem in Fluidströmungsrichtung
des Zugabefluids nachgeordnete Ventileinrichtung auf. Durch den
Dosierspalt wird die Menge des dem Rohstoff zuzuführenden
Zugabefluids festgelegt oder gegebenenfalls variiert, während durch
die Ventileinrichtung ein schnelles Einleiten der Zudosierung und
auch eine schnelle Unterbrechung der Zudosierung erfolgt. Erfindungsgemäß wird folglich
eine Einrichtung zur mengenmäßigen Zudosierung
in Kombination mit einer im Wesentlichen als Öffnungs-/Schließeinrichtung
ausbebildeten Ventileinrichtung verwendet. Die Kombination beider
Elemente ist kompakt und einfach aufgebaut und kann auch an schwer
zugänglichen
Stellen durch die Verstelleinrichtung sicher und reproduzierbar
betätigt werden.
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Der
Dosierspalt kann festgelegt sein, so dass nach entsprechendem Öffnen der
Ventileinrichtung immer eine konstante Menge von Zugabefluid zudosiert
wird. Damit gegebenenfalls eine Variation einer Durchlassfläche des
Dosierspaltes möglich
ist, wird beispielsweise je nach Zusammensetzung des Rohstoffes,
dem zudosiert wird, der Dosierspalt vor Verwendung der Zudosiervorrichtung
entsprechend eingestellt. Bei einer weiteren Möglichkeit kann der Dosierspalt
mit seiner Durchlassfläche
direkt am Einsatzort variabel eingestellt werden.
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Eine
einfache Realisierung eines Dosierspaltes ist denkbar, bei der dieser
zwischen einem Dosierkonus und einem Gegenelement gebildet ist,
wobei Dosierkonus und Gegenelement relativ zueinander beweglich
sind. Durch die Relativbewegung wird die Durchlassfläche des
Dosierspaltes variiert. Diese Variation kann durch einmalige Einstellung
und dann Beibehalten der entsprechenden Durchlassfläche erfolgen,
kann aber auch ferngesteuert und am Einsatzort durch entsprechende
Relativbewegung von Dosierkonus und Gegenelement erfolgen.
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Der
Dosierspalt selbst kann in unterschiedlicher Weise gebildet sein.
Es ist denkbar, dass er sich zum Beispiel aus mehreren spaltförmigen Durchlässen zusammensetzt
oder auch ringförmig
zwischen Dosierkonus und Gegenelement gebildet ist.
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Bei
einem einfach aufgebauten Ausführungsbeispiel
kann der Dosierkonus als ein sich in Fluidströmungsrichtung konisch erweiternder
Endabschnitt einer Schiebehülse
ausgebildet sein, wobei zumindest dieser Endabschnitt in einer Führungshülse als
Gegenelement verschiebbar angeordnet ist. Durch entsprechendes Verschieben
der Schiebehülse
mit dem konischen Endabschnitt wird die Durchlassfläche des
Dosierspaltes variiert. Es ist natürlich ebenso denkbar, dass
die Schiebehülse
mit konischem Endabschnitt fixiert ist, und sich die Führungshülse entsprechend
entlang des Endabschnitts bewegt, wodurch ebenfalls die Durchlassfläche des Dosierspaltes
variierbar ist.
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Um
eine Führung
der Schiebehülse
unabhängig
von der Bildung und Variation des Dosierspaltes zu realisieren,
kann ein Führungsabschnitt
der Schiebehülse
in einer Lagerhülse
zwischen einer Ausschub- und einer Einschubstellung verschiebbar gelagert
sein. In Ausschubstellung der Schiebehülse ergibt sich die maximale
Durchlassfläche
des Dosierspaltes und in Einschubstellung kann gegebenenfalls auch
die Durchlassfläche
des Dosierspaltes auf Null reduziert sein, d.h. der Dosierspalt
ist geschlossen.
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Um
die Schiebehülse
in einfacher Weise in ihre Einschubstellung insbesondere bei einem
Notfall wie Ausfall der Verstelleinrichtung zu bewegen, kann die
Schiebehülse
in Richtung Einschubstellung federbeaufschlagt sein.
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Um
die Einschubstellung in einfacher Weise festzulegen, kann ein insbesondere
ringförmiger
Anschlag im Wesentlichen radial nach außen von der Schiebehülse zur
Festlegung der Einschubposition abstehen. Dieser Anschlag ist in
Einschubstellung mit der Lagerhülse
einseitig in Anlage.
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Um
die Federbeaufschlagung konstruktiv einfach zu realisieren, kann
eine Druckfeder zwischen Lagerhülse
und einem ersten Hülsenende
der Schiebehülse
angeordnet sein.
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Um
das erste Hülsenende
nicht in spezieller Weise zur Abstützung der Druckfeder ausbilden
zu müssen,
kann ein Abstützring
am ersten Hülsenende angeordnet
sein. Dieser Abstützung
kann dort insbesondere lösbar
befestigt sein.
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Um
die Ventileinrichtung räumlich
in einfacher Weise vom Dosierspalt zu trennen und gleichzeitig eine
konstruktiv einfache Lösung
zum Schließen
der Ventileinrichtung zu erhalten, kann eine Ventilsitzhülse zwischen
Ventileinrichtung und Dosierspalt im Durchflusskanal angeordnet
sein, an der ein entsprechendes Ventilelement in Ventilschließstellung
einseitig anliegt. Das heißt,
bei geöffneter Ventileinrichtung
bzw. bei nicht an der Ventilsitzhülse anliegendem Ventilelement
fließt
das Zugabefluid durch die Ventilsitzhülse in Richtung des Rohstoffes, dem
es zudosiert wird. In Schließstellung
der Ventileinrichtung wird die Ventilsitzhülse durch Anlage des Ventilelements
verschlossen, so dass im Prinzip die Ventilsitzhülse als Teil der Ventileinrichtung
betrachtet werden kann. Je nach Form der Ventilsitzhülse weist
das Ventilelement eine entsprechende Form auf. Es besteht ebenfalls
die Möglichkeit,
dass in Ventilschließstellung
das Ventilelement im Inneren der Ventilsitzhülse angeordnet ist und dort
den entsprechenden Durchflusskanal schließt.
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Eine
einfache Realisierung einer entsprechenden Ventileinrichtung kann
darin gesehen werden, dass diese ein in Richtung Ventilsitzhülse kraftbeaufschlagtes
Rückschlagventil
ist. Dabei wird das Ventilelement entgegengesetzt zur Kraftbeaufschlagung
zur Zudosierung des Zugabefluids geöffnet und dient insbesondere
als Notschließmechanismus,
falls die entsprechende Verstelleinrichtung ausfällt. Das heißt, die
Ventileinrichtung ist eine normal geschlossene Ventileinrichtung
oder ein in Ruhestellung geschlossenes Ventil.
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Ein
einfaches Zusammenwirken von Ventilelement und Ventilsitzhülse kann
darin gesehen werden, wenn das im Wesentlichen kugelförmige Ventilelement
in Ventilschließstellung
an einem entsprechendem Öffnungsrand
der Ventilsitzhülse
anliegt und so das Innere der Ventilsitzhülse dicht abschließt. Dadurch
kann kein Zugabefluid mehr durch die Ventilsitzhülse zum Zudosieren in Richtung
des entsprechenden Rohstoffes fließen.
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Um
die Ventilsitzhülse
relativ zur Führungshülse in festem
Abstand anordnen zu können,
kann zwischen Ventilsitzhülse
und Führungshülse eine
Abstandshülse
angeordnet sein. Durch diese kann beispielsweise ein radial nach
außen
abstehender Flansch der Ventilsitzhülse gegen einen entsprechend
nach innen radial vorstehenden Vorsprung eines entsprechenden Gehäuseteils
gedrückt
und dort in Anlage gehalten werden.
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Zur
einfachen Aufnahme und Lagerung des Ventilelements, kann dieses
in einer im Wesentlichen becherförmigen
Elementaufnahme angeordnet sein, zwischen welcher und einer Innenseite
einer Gehäusebohrung
wenigstens ein Fluiddurchlass gebildet ist. Das heißt, bei
geöffnetem
Ventil fließt
das Zugabefluid um die Elementaufnahme herum und durch den wenigstens
einen Fluiddurchlass. Es besteht natürlich ebenfalls die Möglichkeit,
eine Mehrzahl solcher Fluiddurchlässe beispielsweise in Umfangsrichtung
der Elementaufnahme zwischen dieser und der Innenseite der Gehäusebohrung
anzuordnen.
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Um
schnell eine vorbestimmte Menge Zugabefluid bereitzustellen, kann
der Dosierspalt in Einschubstellung der Schiebehülse eine vorbestimmte Durchlassfläche aufweisen.
Diese ist größer als
Null, so dass bereits nur durch Öffnen
der Ventileinrichtung die durch den Dosierspalt bestimmte Menge
des Zugabefluids in Richtung Rohstoff fließen kann. Es besteht natürlich ebenfalls
die Möglichkeit,
diese vorbestimmte Durchlassfläche
zu variieren je nach Art und Menge des Rohstoffes.
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Um
das Ventilelement in einfacher Weise von seinem Dichtsitz an der
Ventilsitzhülse
zu entfernen, kann ein Betätigungsstößel innerhalb
von Schiebehülse,
Abstandshülse
und Ventilsitzhülse verschiebbar
gelagert sein, der mit einem Anlageende mit dem Ventilelement in
Anlage ist. Durch Verschieben dieses Betätigungsstößels wird entsprechend das
Ventilelement von der Ventilsitzhülse entfernt und die zugehörige Ventileinrichtung
bzw. das entsprechende Rückschlagventil
gegen die Federbeaufschlagung geöffnet.
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Bei
einem einfachen Ausführungsbeispiel kann
der Betätigungsstößel mit
seinem dem Anlageende abgewandten Bewegungsende mit der Verstelleinrichtung
bewegungsverbunden sein. Aufwendige Bewegungsübertragungsmechanismen zwischen Betätigungsstößel und
Verstelleinrichtung sind nicht notwendig, so dass die Zudosiervorrichtung
insgesamt einfach aufgebaut ist.
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Um
bei Bewegen des Betätigungsstößels in axialer
Richtung zu verhindern, dass sofort bei Einleiten dieser Bewegung
auch die Durchlassfläche
des Dosierspaltes durch dessen analoge Verschiebung verändert wird,
kann das Bewegungsende um eine vorbestimmte Verzögerungslänge aus dem ersten Hülsenende
der Schiebehülse
vorstehen. Dies bedeutet, dass zuerst der Betätigungsstößel um diese Verzögerungslänge zur Öffnung der
Ventileinrichtung verschoben wird, und erst nach Einschieben der
Verzögerungslänge in das
erste Hülsenende
auch eine entsprechende Verschiebung der Schiebehülse und damit
eine Variation des Dosierspaltes stattfindet.
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Es
bestehen verschiedene Möglichkeiten, dass
Zugabefluid der Zudosiervorrichtung von außen zuzuführen. Dazu weist ein entsprechendes
Vorrichtungsgehäuse
wenigstens eine Bohrung auf, durch die das Zugabefluid aus einem
entsprechendem Vorrat in den Durchflusskanal und mengenmäßig gesteuert
durch Dosierspalt und Ventileinrichtung zugeführt wird.
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Eine
einfache Zuführung
ist denkbar, bei der zwischen Führungshülse und
Lagerhülse
wenigstens eine Zugabefluidzuführung
in einen Ringraum des Durchlasskanals mündet.
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Um
den gesamten zur Verfügung
stehenden Innenraum der Zudosiervorrichtung mit Zugabefluid zu füllen, kann
wenigstens eine Verbindungsbohrung die Lagerhülse in Richtung erstes Hülsenende
durchsetzen. Durch diese Verbindungsbohrung wird Zugabefluid auch
entsprechend in den Raum um die Druckfeder aus dem Ringraum zugeführt, so
dass es ebenfalls das erste Hülsenende
sowie beispielsweise das Bewegungsende des Betätigungsstößels umgibt.
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Es
sind verschiedene Verstelleinrichtungen zur axialen Verstellung
von Betätigungsstößel und Schiebehülse denkbar.
Diese Verstelleinrichtungen zeichnen sich durch eine lineare Bewegung
in axialer Richtung aus. Um allerdings die Zudosiervorrichtung vollständig zu
elektrifizieren und sicher und redundant zu gestalten, ohne Zuleitungen
für ein
unter Druck stehendes Medium, kann die Verstelleinrichtung zumindest
einen Gewindetrieb, ein Untersetzungsgetriebe, insbesondere in Form
eines sogenannten Harmonic Drive, ein schrägverzahntes Stirnradgetriebe
und einen Antriebsmotor aufweisen. Der Antriebsmotor ist ein elektrischer
Motor, der auf eine Antriebswelle einwirkt. Diese dreht ein schrägverzahntes
Stirnrad, das mit einem weiteren schrägverzahnten Stirnrad von größerem Durchmesser
in Eingriff ist. Dadurch erfolgt eine erste Untersetzung der Drehzahl
des elektrischen Motors. Das Stirnrad mit größerem Durchmesser überträgt die Drehbewegung auf
den Harmonic Drive, der nach weiterer Untersetzung die Drehbewegung
auf ein entsprechendes Teil des Gewindetriebs überträgt. Der Gewindetrieb ist dann
mit dem Betätigungsstößel zu dessen
Verschiebung in axialer Richtung bewegungsverbunden.
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Bei
einem einfachen Ausführungsbeispiel
eines solchen Gewindetriebs weist dieser eine drehfeste, aber axial
verschiebliche Gewindespindel auf. Letztere ist entspechend mit
dem Betätigungsstößel verbunden,
wobei auch die Möglichkeit
besteht, eine weitere Betätigungsstange
zwischen beiden je nach Größe der Zudosiervorrichtung
in axialer Richtung anzuordnen. Vorzugsweise wird als Gewindetrieb
ein Rollenumlaufgewindetrieb verwendet.
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Bezüglich des
Harmonic Drive sei noch angemerkt, dass das Stirnrad mit größerem Durchmesser
mit einem Wellengenerator des Harmonic Drive drehfest verbunden
ist, wobei die Drehung des Wellengenerators zu einer elastischen
Auslenkung einer entsprechenden flexiblen Zahnhülse an zwei gegenüberliegenden
Enden der Zahnhülse
führt,
so dass deren Außenverzahnung
mit einer entsprechenden Innenverzahnung eines drehfesten Ringelements
in Eingriff ist. Über
die flexible Zahnhülse
erfolgt die entsprechende Bewegungsverbindung mit dem Gewindetrieb.
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Die
erfindungsgemäße Zudosiervorrichtung kann
sowohl als Anbau- oder Einbauteil an einem Tree beispielsweise auf
dem Meeresboden vorgesehen sein. Es besteht ebenfalls die Möglichkeit,
dass die Zudosiervorrichtung so gestaltet ist, dass sie ferngesteuert
und durch ein entsprechendes Fahrzeug oder Roboter am Tree austauschbar
angebaut wird. Dazu ist es als vorteilhaft zu betrachten, wenn ein entsprechendes
Vorrichtungsgehäuse
der Zudosiervorrichtung eine Anzahl von Einführschrägen auf seiner Gehäuseaußenseite
aufweist. Diese Einführschrägen helfen
beim Heranfahren der Zudosiervorrichtung an eine entsprechende Aufnahmeöffnung am
Tree, in die die Zudosiervorrichtung zumindest teilweise eingesetzt
wird.
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Im
folgenden werden vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung
anhand der in der Zeichnung beigefügten Figuren näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1 einen Längsschnitt
durch ein erstes Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Zudosiervorrichtung;
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2 einen Schnitt entlang
der Linie II – II aus 1;
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3 ein Diagramm zur Darstellung
der Abhängigkeit
von Verschiebung eines Betätigungsstößels und
Zudosierungsmenge des Zugabefluids, und
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4 einen Längsschnitt
durch ein zweites Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Zudosiervorrichtung.
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Es
sei darauf hingewiesen, dass eine Verstelleinrichtung 3 nach 1 ebenfalls bei 4 analoger Form zum Einsatz
kommt und dass bei beiden Ausführungsbeispielen
nach 1 und 4 gleiche Teile durch gleiche
Bezugszeichen gekennzeichnet sind und teilweise nur zusammen mit
einer der Figuren erwähnt
werden oder auch nur im Zusammenhang mit einer Figur dargestellt
sind.
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Bei
dem Längsschnitt
durch ein erstes Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Zudosiervorrichtung 1 nach 1 weist diese eine Verstelleinrichtung 3 auf.
Die Verstelleinrichtung 3 umfasst unterschiedliche Antriebsgruppen
oder Getriebegruppen. Ein stangenförmiges Zwischenglied 57 der
Verstelleinrichtung 3 ist an einem Ende 58 mit
einer Gewindespindel 45 eines Gewindetriebs 39 lösbar verbunden.
Die Gewindespindel 45 ist in einer zugehörigen Spindelmutter 44 als
weiteren Teil des Gewindetriebs 39 axial verschieblich
gelagert. In der Regel sind Zwischenglied 57 und Gewindespindel 45 zwar in
axialer Richtung verstellbar aber drehfest innerhalb eines entsprechenden
Vorrichtungsgehäuses 48 angeordnet.
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Die
Spindelmutter 44 ist teilweise in eine Drehhülse 58 eingesteckt
und an dieser lösbar
befestigt. Die Drehhülse
ist in einer entsprechenden Innenbohrung des Vorrichtungsgehäuses 48 über Rollenschräglager drehbar
gelagert. Die Drehung der Drehhülse 58 erfolgt über Drehung
einer flexiblen, in etwa becherförmigen
Zahnhülse 59 eines
als Harmonic Drive 41 ausgebildeten Untersetzungsgetriebes 40. Die
Zahnhülse 59 weist
an ihrem offenen Ende auf ihrer Außenseite eine Verzahnung auf,
die mit einer entsprechenden Innenverzahnung eines fixierten Ringelements 16 in
Eingriff ist. Innerhalb der Zahnhülse 59 ist ein Wellengenerator 61 als
weiterer Teil des Narmonic Drive 41 angeordnet. Dieser
weitet jeweils gegenüberliegende
Bereiche der Zahnhülse auf,
so dass deren entsprechende Außenverzahnung mit
der Innenverzahnung des Ringelements 60 in Eingriff gerät.
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Der
Wellengenerator 61 ist mit einem ersten Stirnrad 53 eines
schrägverzahnten
Stirnradgetriebes 42 drehfest verbunden. Eine entsprechende Schrägverzahnung
des ersten Stirnrades 53 ist mit einer Schrägverzahnung
eines zweiten Stirnrades 54 in Eingriff, wobei das zweite
Stirnrad 54 auf einer Antriebswelle 62 angeordnet
ist, auf die zwei Motore 43 ihre Antriebskraft übertragen.
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Es
besteht die Möglichkeit,
dass ein weiteres zweites Stirnrad entsprechend mit zugehöriger Antriebswelle 62 und
Motoren 43 auch in dem Leerraum 55 angeordnet
ist, siehe 2, oder dass
mehr als zwei zweite Stirnräder
mit entsprechend zugehörigen Teilen
in Umfangsrichtung des ersten Stirnrades 53 im Vorrichtungsgehäuse 48 angeordnet
sind.
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Die
Gewindespindel 45 weist auf ihrer dem Zwischenglied 57 abgewandten
Seite eine Innenbohrung auf, in die ein Codierungsträger 46 eines
Positionssensors 47 zumindest teilweise eingesteckt und dort
lösbar
befestigt ist. Der Codierungsträger 46 bewegt
sich zusammen mit der Gewindespindel 45, so dass durch
Detektion der Bewegung des Codierungsträgers 46 Rückschlüsse auf
die Bewegung von Gewindespindel 45, Zwischenglied 57 und
von diesem verschobenen Schiebehülse 12,
siehe die weiteren Ausführungen,
möglich
sind. Die Detektion der Verschiebung des Codierungsträgers 46 erfolgt
mittels entsprechender Sensorelemente, die positionsspezifische
Muster auf dem Codierungsträger 46 abtasten,
wobei diese Sensorelemente in einer Endhülse 56 des entsprechenden
Positionssensors 47 angeordnet sind.
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Das
Vorrichtungsgehäuse 48 bei
dem Ausführungsbeispiel
nach 1 weist auf seiner
Gehäuseaußenseite 52 eine
Reihe von Einführschrägen 49 auf,
die einen in Richtung nach links in 1 stufenweise
sich verringernden Querschnitt des Vorrichtungsgehäuses 48 begrenzen.
Diese Einführschrägen dienen
als Einsetzhilfen für
die Zudosiervorrichtung 1, wenn diese durch eine ferngesteuerte
Vorrichtung, wie ein ferngesteuertes Fahrzeug oder dergleichen,
im Bereich eines Trees beispielsweise am Meeresboden eingesetzt
wird. Dadurch ist die Zudosiervorrichtung 1 leicht ferngesteuert
austauschbar.
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Das
entsprechende Ausführungsbeispiel nach 4 wird direkt am Tree montiert,
wobei es zusammen mit dem Tree im Einsatzgebiet anordbar oder von
dort entfernbar ist.
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Die
eigentliche Zudosierung eines Zugabefluids 2 erfolgt am
in 1 links angeordneten
Ende des Vorrichtungsgehäuses 48.
Dort weist dieses eine Abgabeöffnung 63 auf, über die
das Zugabefluid 2 dosiert einer Zudosierleitung 50 zugebbar
ist. Entlang dieser Zudosierleitung 50 fließt der entsprechende
Rohstoff, wie gefördertes
Rohöl oder
Erdgas.
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Entsprechende
Zuführleitungen
für das
Zugabefluid 2 sind zur Vereinfachung in den 1 und 4 nicht dargestellt. Die Dosierung des
Zugabefluids 2 erfolgt durch Verstellung eines Dosierkonus 9 in
axialer Richtung, wobei der Dosierkonus 9 Teil einer Schiebehülse 12 ist.
Zwischen Dosierkonus 9 und einem als Führungshülse 13 ausgebildeten
Gegenelement 10 ist ein entsprechender Dosierspalt 15 gebildet,
siehe auch 4, der je
nach Verstellung der Schiebehülse 12 in
axialer Richtung unterschiedliche Durchlassflächen 8 aufweist.
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Innerhalb
der Schiebehülse 12 ist
ein Betätigungsstößel 32 in
axialer Richtung verschiebbar gelagert. Dieser ist mit einem Ende
mit dem Zwischenglied 57 in Anlage oder bewegungsverbunden
und mit seinem gegenüberliegenden
Ende mit einem Ventilelement 24 einer Ventileinrichtung 7 in
Anlage. Die Ventileinrichtung 7 ist als Rückschlagventil 26 ausgebildet.
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Bezüglich der
weiteren Details der Zudosiervorrichtung wird auf die 4 verwiesen.
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2 zeigt einen Schnitt entlang
der Linie II – II,
wobei 1 einem Schnitt
entlang der Linie I – I aus 2 entspricht. In 2 ist insbesondere die Anordnung
von erstem und zweitem Stirnrad 53, 54 des schrägverzahnten
Stirnradgetriebes erkennbar. Mittig im ersten Stirnrad 53 ist
die Endhülse 56 angeordnet,
in der der Codierungsträger 46 in
Längsrichtung
verschieblich gelagert ist.
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In
Umfangsrichtung des ersten Stirnrades 53 ist einerseits
das zweite Stirnrad 54 als auch der Leerraum 55 zur
weiteren Anordnung eines zweiten Stirnrades angeordnet. Weitere
solcher Leerräume 55 mit
entsprechenden zweiten Stirnrädern,
Antriebswellen, Motoren und dergleichen, siehe 1, sind möglich.
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In 3 ist ein Diagramm dargestellt,
das die Abhängigkeit
einer Verschiebung des Zwischenglieds 57 bzw. der Gewindespindel 45 im
Bereich von 0 bis in etwa 100% und einer entsprechenden Menge des
zudosierten Zugabefluids zeigt, wobei die entsprechende Zudosiermenge
in Relation zu der Menge des Rohstoffes gesetzt ist, dem das Zugabefluid zudosiert
wird. Allgemein hat sich herausgestellt, dass in etwa 3% Zugabefluid
bzw. Inhibitor ausreichend sind, wobei gegebenenfalls die Menge
auf 4% erhöht
wird. Erfindungsgemäß besteht
die Möglichkeit,
mit nur einem äußerst geringen
Ver schiebungsweg (1 % bezogen auf den Gesamtverschiebungsweg) von
Gewindespindel 45 und entsprechend Zwischenglied 57 bereits
die 3%-Menge des Zugabefluids dem Rohstoff zuzusetzen, wobei dies
durch Verstellen des Ventilelements 24 durch den Betätigungsstößel 32 erfolgt.
Die 3%-Menge ist durch die Durchlassfläche des Dosierspaltes 5 festgelegt.
Erfolgt anschließend
eine weitere Verstellung (siehe den Bereich zwischen 1% und 100%
auf der horizontalen Achse in 3)
der Gewindespindel 45 in axialer Richtung, wird, siehe
die Ausführungen
zu 4, die Durchlassfläche 8 des
Dosierspaltes 5 allmählich vergrößert, wobei
entlang dieses relativ langen Verstellweges dann die zudosierte
Menge des Zugabefluids von 3% auf 4% erhöht wird.
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In 4 ist ein Längsschnitt
entsprechend zu 1 dargestellt,
ohne entsprechendes Vorrichtungsgehäuse 48 und Verstelleinrichtung 3.
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Die
Schiebehülse 12 weist
neben dem Endabschnitt 11, in dem der Dosierkonus 9 gebildet
ist, zumindest einen weiteren Führungsabschnitt 14 auf, entlang
welchem die Schiebehülse 12 in
einer Lagerhülse 15 in
axialer Richtung verschieblich gelagert ist. Die verschiebliche
Lagerung erfolgt zwischen einer Ausschubstellung 16, siehe
die gestrichelte Darstellung eines Abstützrings 21, und einer
in 4 dargestellten Einschubstellung 17,
siehe hierzu ebenfalls die entsprechende Anordnung des Abstützrings 21.
Zur Festlegung der Einschubstellung 17 weist die Schiebehülse 12 auf
ihrer Außenseite
einen ringförmigen
Anschlag 18 auf, der mit der Lagerhülse 15 in Einschubstellung 17 in
Anlage ist.
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Zwischen
Lagerhülse 15 und
dem an einem ersten Hülsenende 19 der
Schiebehülse 12 angeordneten
Abstützring 21 ist
eine Druckfeder 20 gelagert, die die Schiebehülse 12 in
Richtung Einschubstellung 17 kraftbeaufschlagt. Zwischen
dem Dosierkonus 9 und der im Wesentlichen zylindrischen
Führungshülse 13 als
Gegenelement 10 ist der Dosierspalt 5 gebildet,
der an seinem in Fluidströmungsrichtung 6 stromabwärts liegenden
Auslassende eine definierte Durchlassfläche 8 in Einschubstellung 17 aufweist.
Diese Durchlassfläche 8 dient
zur Festlegung der 3%-Menge nach 3.
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Die
Führungshülse 13 ist
in einer entsprechenden Ausnehmung der Lagerhülse 15 gelagert und
zwischen der Führungshülse 13 und
einer Ventilsitzhülse 22 ist
eine Abstandshülse 28 angeordnet. Sowohl
die Abstandshülse 28 als
auch die Ventilsitzhülse 22 begrenzen
in ihrem Inneren einen entsprechenden Durchflusskanal 23 für Zugabefluid 2.
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An
ihrem der Ventileinrichtung 4 zugewandten Ende weist die
Ventilsitzhülse 22 eine
kreisförmige Öffnung mit
einem Öffnungsrand 27 auf,
mit dem das im Wesentlichen kugelförmige Ventilelement 24 in
Ventilschließstellung 25 nach 4 in dichtender Anlage ist.
Das Ventilelement 54 ist in einer Elementaufnahme 29 des
Rückschlagsventils 26 angeordnet, wobei
diese Elementaufnahme 29 an ihrem der Abgabeöffnung 63 zugewandten
Ende durch eine Druckfeder 64 in Richtung Ventilschließstellung 25 kraftbeaufschlagt
ist.
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Zwischen
der Elementaufnahme 29 und einer Innenseite 30 einer
entsprechenden Gehäusebohrung 31,
in der das Rückschlagventil 26 angeordnet
ist, ist zumindest ein Fluiddurchlass 51 gebildet, durch
den bei geöffnetem
Rückschlagventil
Zugabefluid 2 in Richtung Abgabeöffnung 63 strömt.
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Es
besteht die Möglichkeit,
mehrere oder eine Vielzahl solcher Fluiddurchlässe 51 anzuordnen.
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Innerhalb
der Ventilsitzhülse 22,
der Abstandshülse 28 und
der Schiebehülse 12 ist
der Betätigungsstößel 32 in
axialer Richtung verschieblich gelagert. Mit seinem dem Rückschlagventil 26 zugeordneten
Anlageende 33 ist er mit dem Ventilelement 24 in
Anlage. Mit seinem anderen Bewegungsende 34 ist er mit
dem Zwischenglied 57 in Anlage oder bewegungsverbunden.
Der Betätigungsstößel 32 steht an
seinem Endabschnitt im Bereich des Bewegungsendes 34 in
Ventilschließstellung 25 um
eine bestimmte Verzögerungslänge 35 aus
dem ersten Hülsenende 19 der
Schiebehülse 12 vor.
Bei Verschieben des Zwischengliedes 57 durch entsprechende Verschiebung
der Gewindespindel 45 in axialer Richtung wird zuerst der
Betätigungsstößel 32 verschoben,
ohne dass aufgrund der entsprechenden Verzögerungslänge 35 auch die Schiebehülse 12 verschoben
wird. Durch diese erste Verschiebung des Bestätigungsstößels 32 wird mittels
des Anlageendes 33 das Ventilelement 24 aus der
Ventilschließstellung 25 fortbewegt,
so dass es nicht mehr in dichtender Anlage am Öffnungsrand 27 ist.
Durch diese Bewegung des Ventilelements 24 wird das Rückschlagventil 26 geöffnet und
die durch die Durchlassfläche 8 des
Dosierkonus 9 in Einschubstellung 17 der Schiebehülse 12 be stimmte
Menge des Zugabefluids 2 fließt durch die Ventilsitzhülse 22 und
Fluiddurchlass 51 in Richtung Abgabeöffnung 63 und schließlich in
Zudosierleitung 50. Dort erfolgt die Vermischung mit dem
geförderten
Rohstoff.
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Bei
Weiterbewegung des Zwischenglieds 57 durch weitere Betätigung der
Verstelleinrichtung 3, siehe auch 1, erfolgt schließlich ein Kontakt mit dem ersten
Hülsenende 19 der
Schiebehülse 12 und deren
entsprechende Verschiebung in axialer Richtung in Richtung Abgabeöffnung 63.
Dadurch verschiebt sich ebenfalls der Dosierkonus 9 relativ
zur Führungshülse 13,
wodurch die Durchlassfläche 8 vergrößert wird.
Ist die Schiebehülse 12 in
Ausschubstellung 16 angeordnet, ist die Durchlassfläche 8 des Dosierspaltes 5 soweit
vergrößert, dass
die 4%-Menge nach 3 des
Zugabefluids 2 über
Abgabeöffnung 63 in
die Zudosierleitung 50 gelangt. Allerdings erfolgt diese
Erhöhung
der Zugabefluidmenge nur, falls erforderlich und falls die 3%-Menge
nicht ausreichend ist.
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Bei
Ausfall der Verstelleinrichtung 3 erfolgt ein automatisches
Schließen
der Zudosiervorrichtung 1 aufgrund der Federbeaufschlagung
der Schiebehülse 12 in
Richtung Einschubstellung 17 sowie der Federbeaufschlagung
des Rückschlagventils 26 in
Richtung Ventilschließstellung 25.
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Erfindungsgemäß bilden
Rückschlagventil 26 als
Ventileinrichtung 7, Ventilsitzhülse 22 sowie Schiebehülse 12 mit
Dosierkonus 9 und entsprechendem Dosierspalt 5 ein
Dosierelement 4.
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Die
Zufuhr des Zugabefluids 2 zur Zudosiervorrichtung 1 erfolgt
in einem entsprechendem Ringraum 37 zwischen Führungshülse 13 und
Lagerhülse 15,
wobei entsprechende Zuführbohrungen
oder Zugabefluidzuführungen 36 sich
radial nach außen vom
Ringraum an mehreren Stellen erstrecken können. Um Zugabefluid aus dem
Ringraum 37 auch in Richtung erstes Hülsenende 19 mit Druckfeder 20 zuführen zu
können,
weist die Lagerhülse 15 wenigstens
eine Verbindungsbohrung 38 auf.
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Bezüglich des
Ausführungsbeispiels
nach 1 sei nochmals
darauf hingewiesen, dass die Funktionsweise der Zudosiervorrichtung
entsprechend zu dem Ausführungs beispiel
nach 4 ist, wobei analog
die Verstelleinrichtung 3 nach 1 bei dem Ausführungsbeispiel nach 4 eingesetzt wird.