NO329833B1

NO329833B1 - Pump piston device

Info

Publication number: NO329833B1
Application number: NO20091872A
Authority: NO
Inventors: Per Olav Haughom
Original assignee: Olav Haughom As
Priority date: 2009-05-13
Filing date: 2009-05-13
Publication date: 2011-01-03
Also published as: CA2756658A1; BRPI1010928A2; US20120042773A1; NO20091872L; EP2430311A1; WO2010131976A1; RU2011146473A

Abstract

Anordning ved pumpestempel (12) for resiprokerende forskyvning i en pumpesylinder (4) hvor det mellom pumpestemplet (12) og pumpesylinderen (4) er tildannet et ringrom (26) som avgrenses av en første tetning (20) og en andre tetning (24), idet ringrommet (26) er trykksatt, og hvor den første tetning (20) og den andre tetning (24) befinner seg i et felles aterialstykke som utgjør pumpestemplet (12).Device at pump piston (12) for reciprocating displacement in a pump cylinder (4) where an annulus (26) is formed between the pump piston (12) and the pump cylinder (4) which is delimited by a first seal (20) and a second seal (24). , the annulus (26) being pressurized, and wherein the first seal (20) and the second seal (24) are located in a common piece of material which constitutes the pump piston (12).

Description

ANORDNING VED PUMPESTEMPEL DEVICE AT PUMP PISTON

Denne oppfinnelse vedrører et pumpestempel. Nærmere bestemt dreier det seg om et pumpestempel for resiprokerende forskyvning i en pumpesylinder hvor det mellom pumpestemplet og pumpesylinderen er tildannet et ringrom som avgrenses av en første tetning og en andre tetning, idet ringrommet er trykksatt. This invention relates to a pump piston. More specifically, it concerns a pump piston for reciprocating displacement in a pump cylinder where an annular space is formed between the pump piston and the pump cylinder which is delimited by a first seal and a second seal, the annular space being pressurized.

I stempelpumper som arbeider med partikkelholdig eller ikkesmørende væske kan pakningsslitasje være et betydelig problem, særlig når det er tale om relativt høye trykk. In piston pumps that work with particulate or non-lubricating liquid, gasket wear can be a significant problem, especially when relatively high pressures are involved.

Ifølge kjent teknikk er problemet søkt avhjulpet ved å anordne for eksempel av-skrapere eller flere påfølgende tetninger omkring stemplet. According to known technology, the problem has been remedied by arranging, for example, scrapers or several successive seals around the piston.

WO-dokument 2005/080836 beskriver en pumpe hvor stemplet er forsynt med to pakninger med et mellomliggende ringrom. WO document 2005/080836 describes a pump where the piston is provided with two seals with an intermediate annulus.

US-patent 5701797 og EP-patentsøknad 1975409 omhandler pumper hvor de er anordnet to pakninger i sylinderrøret. US patent 5701797 and EP patent application 1975409 deal with pumps where two gaskets are arranged in the cylinder tube.

NO-patent 321183 beskriver et stempel hvor det på en andel av stemplets utvendige mantelflate som vender mot stemplets trykkside, er utformet med en mot stemplet tettende aksialforskyvbar hylse. Stemplet og hylsen er utvendig forsynt med hver sin pakning som tetter mot sylinderveggen. Området mellom stemplets og hylsens utvendige pakninger er trykksatt ved hjelp av en væske. Under pumpeslaget forskyves stemplet og hylsen mot det fluid som skal pumpes. Derved forskyves hylsen noe innover stemplet slik at trykk bygges opp mellom de to pakninger. Hylsen er utformet slik at trykket er tilnærmet likt på begge sider av pakningen som omslutter hylsen. Hylsens forskyvning på stemplet samt hylsens relativt store tverrsnittsareal reduserer pumpens volumetnske virkningsgrad. NO-patent 321183 describes a piston where, on a part of the piston's outer mantle surface that faces the pressure side of the piston, an axially displaceable sleeve sealing against the piston is designed. The piston and the sleeve are each provided with a separate gasket on the outside that seals against the cylinder wall. The area between the outer seals of the piston and the sleeve is pressurized by means of a liquid. During the pumping stroke, the piston and sleeve are displaced towards the fluid to be pumped. Thereby, the sleeve is displaced somewhat inwards into the piston so that pressure builds up between the two seals. The sleeve is designed so that the pressure is approximately the same on both sides of the gasket that surrounds the sleeve. The displacement of the sleeve on the piston as well as the relatively large cross-sectional area of the sleeve reduces the volumetric efficiency of the pump.

Oppfinnelsen har til formål å avhjelpe eller redusere i det minste én av ulempene ved kjent teknikk. The purpose of the invention is to remedy or reduce at least one of the disadvantages of known technology.

Formålet oppnås i henhold til oppfinnelsen ved de trekk som er angitt i nedenstående beskrivelse og i de etterfølgende patentkrav. The purpose is achieved according to the invention by the features indicated in the description below and in the subsequent patent claims.

Det er frembrakt et pumpestempel for resiprokerende forskyvning i en pumpesylinder hvor det mellom pumpestemplet og pumpesylinderen er tildannet et ringrom som avgrenses av en første tetning og en andre tetning, idet ringrommet er trykksatt, og hvor den første tetning og den andre tetning befinner seg i et felles materiaIstykke som utgjør pumpestemplet. Pumpestemplet kjennetegnes ved at et kompenseringsstempel er forskyvbart i en kompenseringssylinder i pumpestemplet, idet kompense-nngsstemplet ved sitt første endeparti kommuniserer med pumpestemplets trykkside, og i sitt andre endeparti kommuniserer med ringrommet via en stempelkanal. A pump piston has been developed for reciprocating displacement in a pump cylinder where an annular space is formed between the pump piston and the pump cylinder which is delimited by a first seal and a second seal, the annular space being pressurized, and where the first seal and the second seal are located in a common piece of material that makes up the pump piston. The pump piston is characterized by the fact that a compensating piston is displaceable in a compensating cylinder in the pump piston, as the compensating piston at its first end part communicates with the pressure side of the pump piston, and at its second end part communicates with the annulus via a piston channel.

Det er således mulig å utforme stemplet på en enkel måte, idet den første tetning og den andre tetning kan anordnes i et felles materialstykke. It is thus possible to design the piston in a simple way, as the first seal and the second seal can be arranged in a common piece of material.

Pumpestemplet kan være veivdrevet eller forskyves på andre kjente måter, for eksempel hydraulisk eller pneumatisk. The pump piston can be crank-driven or displaced in other known ways, for example hydraulically or pneumatically.

En brystning kan forhindre kompenseringsstemplet fra å kunne forskyves ut av kom-pensermgssylinderen. A parapet can prevent the compensating piston from being displaced out of the compensating cylinder.

Ringrommet kan være tilført trykkfluid via en enveisventil og en syhnderkanal. Trykk-fluidet kan derved tilføres til ringrommet ved et betydelig lavere trykk enn stempelpumpens arbeidstrykk, idet enveisventilen vil stenge for tilbakestrømning av trykkfluid under stempelpumpens arbeidsslag. The annulus can be supplied with pressure fluid via a one-way valve and a syhnder channel. The pressure fluid can thereby be supplied to the annulus at a significantly lower pressure than the piston pump's working pressure, as the one-way valve will close for backflow of pressure fluid during the piston pump's working stroke.

Pumpestemplets virkemåte beskrives i søknadens spesielle del. The operation of the pump piston is described in the special part of the application.

Et pumpestempel i henhold til oppfinnelsen oppviser de fordelaktige trekk fra NO 321183 med hensyn til pakningslevetid ved bare en ubetydelig reduksjon av den volumetriske virkningsgrad. A pump piston according to the invention exhibits the advantageous features of NO 321183 with regard to packing life with only an insignificant reduction of the volumetric efficiency.

I det etterfølgende beskrives et eksempel på en foretrukket utførelsesform som er anskueliggjort på medfølgende tegninger, hvor: Fig. 1 viser skjematisk en stempelpumpe som er forsynt med et pumpestempel i henhold til oppfinnelsen, og hvor stemplet er under forskyving i sitt sugeslag; og Fig. 2 viser skjematisk det samme som i fig. 1, men under stempelpumpens arbeidsslag. In what follows, an example of a preferred embodiment is described which is visualized in the accompanying drawings, where: Fig. 1 schematically shows a piston pump which is provided with a pump piston according to the invention, and where the piston is being displaced in its suction stroke; and Fig. 2 schematically shows the same as in fig. 1, but during the working stroke of the piston pump.

Pa tegningene betegner henvisningstallet 1 en stempelpumpe som omfatter et pum-pehus 2 med en pumpesylinder 4, et veivhus 6 samt en ventilblokk 8 for det medium som skal pumpes. In the drawings, reference number 1 denotes a piston pump which comprises a pump housing 2 with a pump cylinder 4, a crank housing 6 and a valve block 8 for the medium to be pumped.

En drevet veiv 10 er opplagret i veivhuset 6 og på i og for seg kjent måte koplet til et pumpestempel 12 ved hjelp av en veivstang 14. Pumpestemplet 12 er resiprokerende forskyvbart i pumpesylinderen 4. A driven crank 10 is stored in the crankcase 6 and in a known manner connected to a pump piston 12 by means of a crank rod 14. The pump piston 12 is reciprocatingly displaceable in the pump cylinder 4.

Ventilblokken 8 er utformet med en innløpsventil 16 og en utløpsventil 18. The valve block 8 is designed with an inlet valve 16 and an outlet valve 18.

Pumpestemplet 12 er forsynt med en første omkransende tetning 20 som befinner seg relativt nær sin trykkside 22, og en andre omkransende tetning 24 på veivsiden av den første tetning 20. The pump piston 12 is provided with a first encircling seal 20 which is located relatively close to its pressure side 22, and a second encircling seal 24 on the crank side of the first seal 20.

Et ringrom 26 avgrenses av pumpesylinderen 4, pumpestemplet 12 og tetningene 20, 24. An annular space 26 is defined by the pump cylinder 4, the pump piston 12 and the seals 20, 24.

En kompenseringssylinder 28 er boret inn i pumpestemplet 12 fra pumpestemplets 12 trykkside 22. Et kompenseringsstempel 30 er tettende og forskyvbart anbrakt i kom-penseringssylinderen 28, idet et kompenseringsstempelkammer 32 avgrenses av kompensenngssylinderen 28 og kompenseringsstemplet 30. Kompenseringsstempelkammeret 32 kommuniserer med ringrommet 26 via en stempelkanal 34. A compensating cylinder 28 is drilled into the pump piston 12 from the pressure side 22 of the pump piston 12. A compensating piston 30 is sealingly and displaceably placed in the compensating cylinder 28, a compensating piston chamber 32 being delimited by the compensating cylinder 28 and the compensating piston 30. The compensating piston chamber 32 communicates with the annulus 26 via a piston channel 34.

En brystning 36 forhindrer kompenseringsstemplet 30 fra å kunne forskyves ut av kompensenngssylinderen 28. En støttefjær 38 kan være anordnet i kompenseringsstempel kammeret 32 og være innrettet til å kunne forskyve kompenseringsstemplet 30 i retning mot brystningen 36. A parapet 36 prevents the compensating piston 30 from being displaced out of the compensating cylinder 28. A support spring 38 can be arranged in the compensating piston chamber 32 and be arranged to be able to displace the compensating piston 30 in the direction towards the parapet 36.

En matepumpe 40 forsyner ringrommet 26 med trykkvæske via et rør 42, en enveisventil 44 og en sylinderkanal 46. Trykket fra matepumpen 40 begrenses av en over-trykksventil 48. A feed pump 40 supplies the annulus 26 with pressure fluid via a pipe 42, a one-way valve 44 and a cylinder channel 46. The pressure from the feed pump 40 is limited by an over-pressure valve 48.

Under drift fylles ringrommet 26 med en fortrinnsvis smørende trykkvæske av matepumpen 40 via røret 42, enveisventilen 44 og sylinderkanalen 46. Et hensiktsmessig maksimaltrykk, som kan være relativt lavt i forhold til stempelpumpens 1 maksimaltrykk, er innstilt på overtrykksventilen 48. During operation, the annulus 26 is filled with a preferably lubricating pressurized liquid by the feed pump 40 via the pipe 42, the one-way valve 44 and the cylinder channel 46. An appropriate maximum pressure, which can be relatively low in relation to the maximum pressure of the piston pump 1, is set on the overpressure valve 48.

Trykkvæske strømmer fra ringrommet 26 via stempelkanalen 34 og til kompenseringsstempelkammeret 32, hvorved kompenseringsstemplet 30 forskyves inntil det kommer til anslag mot brystningen 36. Pressurized fluid flows from the annulus 26 via the piston channel 34 and to the compensating piston chamber 32, whereby the compensating piston 30 is displaced until it abuts against the parapet 36.

Under stempelpumpens 1 sugeslag, se fig. 1, forskyves pumpestemplet 12 i retning mot veiven 10, innløpsventilen 16 åpner og pumpevæske strømmer mn i stempelpumpen 1. Kompenseringsstemplet 30 forblir i sin posisjon med anslag mot brystningen 36 grunnet trykket i kompenseringsstempelkammeret 32 og et eventuelt under-trykk i stempelpumpen 1. During the piston pump's 1 suction stroke, see fig. 1, the pump piston 12 is displaced in the direction towards the crank 10, the inlet valve 16 opens and pump fluid flows mn into the piston pump 1. The compensating piston 30 remains in its position against the parapet 36 due to the pressure in the compensating piston chamber 32 and any underpressure in the piston pump 1.

Når stempelpumpen 1 starter sitt pumpeslag, se fig. 2, stenger innløpsventilen 16, hvorved trykket i stempelpumpen 1 øker inntil utløpsventilen 18 åpner. Det økte trykket i stempelpumpen 1 virker mot kompenseringsstemplet 30 som forskyves innover i kompensenngssylinderen 28. Trykket i kompenseringsstempelkammeret 32 øker ved at enveisventilen 44 stenger. Ringrommet 26 får derved det samme trykk som i stempelpumpen 1. When the piston pump 1 starts its pumping stroke, see fig. 2, the inlet valve 16 closes, whereby the pressure in the piston pump 1 increases until the outlet valve 18 opens. The increased pressure in the piston pump 1 acts against the compensating piston 30 which is displaced inwards in the compensating cylinder 28. The pressure in the compensating piston chamber 32 increases when the one-way valve 44 closes. The annular space 26 thereby receives the same pressure as in the piston pump 1.

Under stempelpumpens 1 trykkslag er det således tilnærmet likt trykk på begge sider av den første tetning 20, noe som i vesentlig grad reduserer tetningsslitasje selv ved pumping av partikkelfylt væske. During the pressure stroke of the piston pump 1, there is thus approximately equal pressure on both sides of the first seal 20, which significantly reduces seal wear even when pumping particle-filled liquid.

Den andre tetning 24, som tetter mot en ren smørende væske, opptar fullt pumpe-trykk. The second seal 24, which seals against a pure lubricating fluid, takes up full pump pressure.

Claims

1. Anordning ved pumpestempel (12) for frem- og tilbakeforskyvning i en pumpesylinder (4) hvor det mellom pumpestemplet (12) og pumpesylinderen (4) er tildannet et ringrom (26) som avgrenses av en første tetning (20) og en andre tetning (24), idet ringrommet (26) er trykksatt, og hvor den første tetning (20) og den andre tetning (24) befinner seg i et felles materialstykke som utgjør pumpestemplet (12),karakterisert vedat et kompenseringsstempel (30) er forskyvbart i en kompenseringssylinder (28) i pumpestemplet (12), idet kompenseringsstemplet (30) ved sitt første endeparti kommuniserer med pumpestemplets (12) trykkside (22), og i sitt andre endeparti kommuniserer med ringrommet (26) via en stempelkanal (34).1. Device with pump piston (12) for forward and backward displacement in a pump cylinder (4) where an annular space (26) is formed between the pump piston (12) and the pump cylinder (4) which is delimited by a first seal (20) and a second seal (24), the annulus (26) being pressurized, and where the first seal (20) and the second seal (24) are located in a common piece of material that makes up the pump piston (12), characterized in that a compensating piston (30) is displaceable in a compensating cylinder (28) in the pump piston (12), as the compensating piston (30) at its first end part communicates with the pressure side (22) of the pump piston (12), and in its second end part communicates with the annulus (26) via a piston channel (34).

2. Anordning i henhold til krav 1,karakterisert vedat ringrommet (26) er tilført trykkvæske via en enveisventil (44) og en sylinderkanal (46).2. Device according to claim 1, characterized in that the annular space (26) is supplied with pressure fluid via a one-way valve (44) and a cylinder channel (46).