RU2684739C2 - Поршневой криогенный насос - Google Patents
Поршневой криогенный насос Download PDFInfo
- Publication number
- RU2684739C2 RU2684739C2 RU2017108687A RU2017108687A RU2684739C2 RU 2684739 C2 RU2684739 C2 RU 2684739C2 RU 2017108687 A RU2017108687 A RU 2017108687A RU 2017108687 A RU2017108687 A RU 2017108687A RU 2684739 C2 RU2684739 C2 RU 2684739C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- seal
- piston
- ring
- seals
- sealing
- Prior art date
Links
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract description 26
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 4
- 239000011324 bead Substances 0.000 claims 1
- 210000004907 gland Anatomy 0.000 claims 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 14
- 238000005086 pumping Methods 0.000 abstract description 5
- 238000009434 installation Methods 0.000 abstract description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 abstract 1
- -1 medical equipment Substances 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 11
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 229910001369 Brass Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003831 antifriction material Substances 0.000 description 2
- 239000010951 brass Substances 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 description 2
- 241001135249 Salmonella enterica subsp. enterica serovar Moscow Species 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000013013 elastic material Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B15/00—Pumps adapted to handle specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts
- F04B15/06—Pumps adapted to handle specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts for liquids near their boiling point, e.g. under subnormal pressure
- F04B15/08—Pumps adapted to handle specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts for liquids near their boiling point, e.g. under subnormal pressure the liquids having low boiling points
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J15/00—Sealings
- F16J15/56—Other sealings for reciprocating rods
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Compressor (AREA)
- Sealing With Elastic Sealing Lips (AREA)
- Details Of Reciprocating Pumps (AREA)
Abstract
Изобретение относится к технике откачивания сжиженных газов из емкостей с последующим их сжатием и может найти применение в установках для заправки баллонов газом, медицинской технике, нефтяной промышленности, системах пожаротушения. В криогенном насосе используется уплотнение, имеющее по существу Г-образную форму, причем внутренняя и внешняя поверхности уплотнительной губки параллельны друг другу, а на окончании имеется и фаска, и плоская поверхность. Кольцо, поджимающее уплотнение к штоку, имеет в сечении форму прямоугольника со скосом. Кольцо содержит выемку на периферии, в которой размещен уплотнитель квадратного сечения. Уменьшаются затраты на обслуживание насоса, увеличивается ресурс. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к технике для откачивания криогенных жидкостей (сжиженных газов) из емкостей с последующим их сжатием и может найти применение в установках для заправки баллонов газом, медицинской технике, нефтяной промышленности, системах пожаротушения.
Известен криогенный насос сверхвысокого давления [US 2003080512], содержащий цилиндровую группу, в которой утечки перекачиваемой жидкости вблизи штока цилиндра предотвращаются сальниковой группой уплотнений, расположенных в корпусе цилиндра.
Кроме того, известен насос для перекачки криогенной жидкости [СН 695462], в корпусе которого расположена вставка, содержащая сальниковую группу уплотнений для герметизации поршневого штока, причем таковая группа может быть собрана во вставке вне насоса, после чего размещена в нем отдельным модулем с внутренней стороны. Недостатком предложенной конструкции является необходимость разборки всей цилиндровой группы при замене уплотнений сальниковой группы.
Известно уплотнение штока высокого давления [RU 2187728], согласно которому в зазоре между цилиндром и штоком установлены неподвижные направляющие, между которыми размещен пакет кольцевых обойм, в которых выполнены камеры, с размещенными в них уплотнительными элементами, беззазорно контактирующими со штоком, при этом как минимум первый со стороны рабочего давления жидкости уплотнительный элемент содержит непрерывную витую хаотично переплетенную прессованную проволоку из высокоэнтальпийного металла. Такое уплотнение способно работать при давлении до 800 МПа.
Известен уплотнительный узел подвижного соединения [RU 2550369], который содержит, по меньшей мере, одну пару манжетных уплотнений с соответствующими проставками, каждое из которых выполнено в виде цилиндрической втулки с продольно выступающей уплотнительной губкой с последующей подпрессовкой в осевом направлении. Манжетные уплотнения каждой пары установлены на подвижном элементе и прилегают одно к другому большими торцами, а их уплотнительные губки направлены в противоположные стороны. Каждая из проставок выполнена в виде втулки, высота которой больше высоты уплотнительной губки соответствующего манжетного уплотнения, и установлена в углублении соответствующего манжетного уплотнения, образованного уплотнительной губкой и прилегающим к ней меньшим торцом соответствующего манжетного уплотнения, при этом указанные манжетные уплотнения с соответствующими проставками размещены в расточке корпуса и поджаты в осевом направлении нажимным элементом в осевом направлении. Образующие уплотнительной губки выполнены коническими таким образом, что губка сужается в направлении от цилиндрической втулки и имеет плоский торец.
Наиболее близким к предлагаемому является известный насос 2НСГ, выпускаемый предприятием ООО «Кислородмаш» [Руководство по эксплуатации КК 2367.00.000-01 РЭ], в состав которого входит съемная сальниковая группа, содержащая уплотнения, имеющие по существу П-образную форму сечения, причем уплотнительная губка, контактирующая со штоком имеет сужение, аналогичное с описанным выше, а на конце сужения имеется фаска для более плотного контакта со штоком. Уплотнительная губка поджимается к штоку кольцом (проставкой), причем сопрягаемые поверхности кольца и уплотнения параллельны. Подробнее такое уплотнение описано в [Детали машин. Сборник материалов по расчету и конструированию. Под ред. Н.С. Ачеркана. Изд. 2-е. Кн. 2. - 560 с. Москва: Машгиз. 1954. С. 398].
Недостатками известной конструкции являются низкий ресурс работы уплотнений из-за быстрой потери геометрической точности рабочей кромки в связи с ее износом, а также сложная форма, сказывающаяся на увеличении стоимости их изготовления и расходе материала.
Технической задачей, решаемой заявляемым изобретением, является повышение ресурса работы уплотнений и упрощение их конструкции с уменьшением расхода материалов.
Техническая задача достигается тем, что предлагается использование конструкции уплотнения, имеющей по существу Г-образную форму, причем внутренняя и внешняя поверхности уплотнительной губки параллельны друг другу, а на окончании имеется и фаска, и плоская поверхность. Кольцо, поджимающее такое уплотнение к штоку, имеет в сечении форму прямоугольника со скосом. Кроме того, кольцо может содержать выемку на периферии, в которой может быть размещен уплотнитель квадратного или круглого сечения. Сами уплотнения могут быть выполнены из прочного антифрикционного материала, способного работать в широком диапазоне температур, например из фторопластовой композиции Ф4К20, предназначенной для работы в условиях сухого трения в диапазоне температур от -250 до +260°С. Кольца между уплотнениями могут быть выполнены из латуни, например ЛС59.
На фиг. 1 изображен поршневой криогенный насос для откачивания сжиженного газа.
На фиг. 2 изображена группа уплотнений.
Поршневой криогенный насос состоит из цилиндра 1 и поршня 2 со штоком 3. По крайней мере, часть цилиндра 1 находится внутри корпуса рубашки охлаждения 4, большая часть которого, в свою очередь, находится внутри вакуумного кожуха 5. К свободному торцу корпуса рубашки охлаждения 4 подведен трубопровод подачи 6, через который осуществляется подача перекачиваемого сжиженного газа внутрь корпуса рубашки охлаждения 4 и через впускной клапан 7 в рабочую полость цилиндра 1. Трубопровод нагнетания 8 подключен с использованием выпускного клапана 9 к боковой части цилиндра 1 в области рабочей полости. Трубопровод утечек 10 подключен к боковой части корпуса рубашки охлаждения 4. В боковой части цилиндра 1 имеются отверстия 11, сообщающие его штоковую полость с рубашкой охлаждения, с клапанами 12, нормально открытыми в сторону рубашки охлаждения. В боковой части вакуумного кожуха 5 имеется отверстие для откачки воздуха, закрытое пробкой 13. Вакуумный кожух 5 может иметь светоотражающую наружную поверхность (например, хромированную) для уменьшения его нагрева. В качестве пробки 13 может быть использован вакуумметр (например, емкостный).
В цилиндр 1 установлен стакан 14, содержащий сальниковую группу, состоящую из уплотнений 15 и колец 16, установленных поочередно. Уплотнение 15 имеет основание 17 и уплотнительную губку 18, на торце которой имеется фаска 19. Наружная и внутренняя поверхности уплотнительной губки 18 являются конусами, образующие которых параллельны. Торец уплотнительной губки 18 параллелен основанию 17. Кольцо 16 имеет скос 20, образующая которого так же параллельна образующим наружной и внутренней поверхностей уплотнительной губки 18. При сопряжении уплотнения 15 и кольца 16 большая часть уплотнительной губки 18 сопрягается со скосом 20, а торцевая (меньшая) часть не контактирует с кольцом 16 без внешнего воздействия. Диаметр наружной поверхности основания 17 равен (или больше) диаметру наружной поверхности кольца 16, за счет чего при сборке сальниковой группы затягиванием гайки происходит пластическая деформация основания 17, ведущая к увеличению диаметра его внешней поверхности и, как следствие, уплотнению пространства между стаканом 14 и кольцом 16.
Под рабочей полостью цилиндра 1 подразумевается его внутренний объем, ограниченный боковыми стенками, поршнем 2 и торцевой стенкой с впускным клапаном 7.
Под штоковой полостью цилиндра 1 подразумевается его внутренний объем, ограниченный боковыми стенками, поршнем 2 и торцевой стенкой, содержащей отверстие для штока 3.
Объемы рабочей и штоковой полостей изменяются в зависимости от положения поршня 2.
Уплотнения 15 могут быть выполнены из прочного антифрикционного материала, способного работать в широком диапазоне температур, например из фторопластовой композиции Ф4К20, предназначенной для работы в условиях сухого трения в диапазоне температур от -250 до +260°С. Кольца 16 между уплотнениями могут быть выполнены из латуни, например ЛС59.
Предлагаемый поршневой криогенный насос работает следующим образом. Криогенная жидкость (сжиженный газ) направляется по трубопроводу подачи 6 в корпус рубашки охлаждения 4 и при всасывающем движении поршня 2 попадает в рабочую полость цилиндра 1 через впускной клапан 7. При нагнетательном движении поршня 2 сжиженный газ попадает через выпускной клапан 9 в трубопровод нагнетания 8. Утечки сжиженного газа попадают в штоковую полость цилиндра 1, откуда удаляются в рубашку охлаждения через отверстия 11 с клапанами 12, после чего соединяются с объемом сжиженного газа в рубашке охлаждения и отводятся через трубопровод утечек 10. Вакуумный кожух 5 почти полностью предотвращает теплообмен между корпусом рубашки охлаждения 4 и окружающей средой, что способствует более качественному охлаждению цилиндра 1. При использовании в качестве пробки 13 вакуумметра можно непрерывно оценивать давление внутри вакуумного кожуха 5.
Предварительный контакт между торцевой частью уплотнительной губки 18 и поверхностью штока 3 обеспечивается за счет разности диаметров (диаметр штока чуть больше диаметра отверстия). При этом торцевая часть уплотнительной губки 18 за счет своей эластичности может расшириться вплоть до внутренней поверхности кольца 16. При нагнетательном движении поршня 2 сжиженный газ попадает через выпускной клапан 9 в трубопровод нагнетания 8. Утечки сжиженного газа попадают в штоковую полость цилиндра 1, и при всасывающем движении поршня 2 создают там повышенное давление, которое, воздействуя на эластичный материал уплотнения 15, прижимает торцевую часть его уплотнительной губки 18 к поверхности штока 3 и способствует непрерывному контакту между ними. Наличие фаски 19 обеспечивает повышение эластичности торцевой части уплотнительной губки 18.
При длительной работе насоса предлагаемая сальниковая группа будет вырабатывать свой ресурс следующим образом. Ввиду того, что утечки газа создают повышенное давление и прижимают к штоку уплотнение 17, наиболее близко расположенное к поршню 2, весь износ приходится на торцевую часть уплотнительной губки 18 этого уплотнения. Остальные уплотнения 17 не испытывают нагрузок и не подвергаются износу. После того как ближайшее к поршню 2 уплотнение 17 начинает пропускать повышенное давление среды штоковой полости, в работу вступает следующее за ним уплотнение и так до последнего уплотнения. Ввиду наличия торца у губки 18 износ каждого уплотнения 17 будет происходить гораздо медленнее, чем в случае, если бы там была только фаска.
Техническим результатом заявляемого изобретения является уменьшение затрат на обслуживание насоса, увеличение его ресурса.
Claims (5)
1. Поршневой криогенный насос, имеющий сальниковую группу, включающую в себя кольца и уплотнения, содержащие уплотнительную губку с фаской, отличающийся тем, что уплотнения имеют по существу Г-образную форму сечения, причем внутренняя и внешняя поверхности уплотнительной губки параллельны друг другу, а на окончании имеется плоская торцевая поверхность, кольцо, поджимающее такое уплотнение к штоку, имеет в сечении форму прямоугольника со скосом на внутренней поверхности.
2. Поршневой криогенный насос по п. 1, отличающийся тем, что наружная поверхность уплотнительной губки имеет в сечении длину, большую, чем скос кольца.
3. Поршневой криогенный насос по п. 2, отличающийся тем, что кольцо может содержать выемку на периферии, в которой может быть размещено уплотнение прямоугольного сечения.
4. Поршневой криогенный насос по п. 2, отличающийся тем, что кольцо может содержать выемку на периферии, в которой может быть размещено уплотнение круглого сечения.
5. Поршневой криогенный насос по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что уплотнения изготовлены из материала Ф4К20, а кольца - из ЛС59.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017108687A RU2684739C2 (ru) | 2017-03-16 | 2017-03-16 | Поршневой криогенный насос |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017108687A RU2684739C2 (ru) | 2017-03-16 | 2017-03-16 | Поршневой криогенный насос |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2017108687A3 RU2017108687A3 (ru) | 2018-09-17 |
RU2017108687A RU2017108687A (ru) | 2018-09-17 |
RU2684739C2 true RU2684739C2 (ru) | 2019-04-12 |
Family
ID=63639492
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017108687A RU2684739C2 (ru) | 2017-03-16 | 2017-03-16 | Поршневой криогенный насос |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2684739C2 (ru) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2736116C1 (ru) * | 2020-06-08 | 2020-11-11 | Юрий Иванович Духанин | Поршневой насос |
RU2752331C1 (ru) * | 2021-01-13 | 2021-07-26 | Юрий Иванович Духанин | Криогенный поршневой насос |
RU2755207C1 (ru) * | 2021-02-09 | 2021-09-14 | Юрий Иванович Духанин | Криогенный поршневой насос |
RU2756830C2 (ru) * | 2020-03-17 | 2021-10-06 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Криогенный насос |
RU2770352C2 (ru) * | 2020-03-17 | 2022-04-15 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Криогенный насос |
RU219899U1 (ru) * | 2023-06-27 | 2023-08-11 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Газтехснаб" (Ооо "Гтс") | Погружной криогенный насос |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4396362A (en) * | 1980-10-31 | 1983-08-02 | Union Carbide Corporation | Cryogenic reciprocating pump |
SU1513270A1 (ru) * | 1987-11-30 | 1989-10-07 | Предприятие П/Я Р-6956 | Уплотнение штока |
RU2187728C2 (ru) * | 2000-08-10 | 2002-08-20 | Российский Федеральный Ядерный Центр - Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Экспериментальной Физики | Уплотнение штока для высокого давления |
US20030080512A1 (en) * | 2000-02-11 | 2003-05-01 | Alain Colson | Very high-pressure cryogenic pump |
CH695462A5 (de) * | 2002-06-10 | 2006-05-31 | Vanzetti Engineering S R L | Pumpe für ein kryogenes Fluid. |
RU2550369C1 (ru) * | 2014-06-25 | 2015-05-10 | Закрытое акционерное общество научно-производственное объединение "УНИХИМТЕК" (ЗАО НПО "УНИХИМТЕК") | Уплотнительный узел подвижного соединения |
-
2017
- 2017-03-16 RU RU2017108687A patent/RU2684739C2/ru active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4396362A (en) * | 1980-10-31 | 1983-08-02 | Union Carbide Corporation | Cryogenic reciprocating pump |
SU1513270A1 (ru) * | 1987-11-30 | 1989-10-07 | Предприятие П/Я Р-6956 | Уплотнение штока |
US20030080512A1 (en) * | 2000-02-11 | 2003-05-01 | Alain Colson | Very high-pressure cryogenic pump |
RU2187728C2 (ru) * | 2000-08-10 | 2002-08-20 | Российский Федеральный Ядерный Центр - Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Экспериментальной Физики | Уплотнение штока для высокого давления |
CH695462A5 (de) * | 2002-06-10 | 2006-05-31 | Vanzetti Engineering S R L | Pumpe für ein kryogenes Fluid. |
RU2550369C1 (ru) * | 2014-06-25 | 2015-05-10 | Закрытое акционерное общество научно-производственное объединение "УНИХИМТЕК" (ЗАО НПО "УНИХИМТЕК") | Уплотнительный узел подвижного соединения |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2756830C2 (ru) * | 2020-03-17 | 2021-10-06 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Криогенный насос |
RU2770352C2 (ru) * | 2020-03-17 | 2022-04-15 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Криогенный насос |
RU2736116C1 (ru) * | 2020-06-08 | 2020-11-11 | Юрий Иванович Духанин | Поршневой насос |
RU2752331C1 (ru) * | 2021-01-13 | 2021-07-26 | Юрий Иванович Духанин | Криогенный поршневой насос |
RU2755207C1 (ru) * | 2021-02-09 | 2021-09-14 | Юрий Иванович Духанин | Криогенный поршневой насос |
RU219899U1 (ru) * | 2023-06-27 | 2023-08-11 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Газтехснаб" (Ооо "Гтс") | Погружной криогенный насос |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2017108687A3 (ru) | 2018-09-17 |
RU2017108687A (ru) | 2018-09-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2684739C2 (ru) | Поршневой криогенный насос | |
US10648490B2 (en) | Bellows system for fluid end | |
US8100407B2 (en) | Packing cartridges and pressure-dampening elements for plunger-type pumps | |
CA3015234C (en) | Packing for a well service pump | |
US20070273105A1 (en) | Packing cartridges and pressure-dampening and voc-absorbing elements for plunger-type pumps | |
US20180156208A1 (en) | Inflatable static seal for a reciprocating rods | |
JP5774384B2 (ja) | 低温の液体のためのピストンポンプ | |
US8888139B2 (en) | Metal hose end fitting | |
US3488763A (en) | Rolling seal pump | |
US20170051738A1 (en) | Packing stacks for piston pumps | |
US3362720A (en) | Annular seal assembly | |
KR102576271B1 (ko) | 유체 쿠션을 구비한 밀봉 디바이스 | |
JP6472523B2 (ja) | 内燃機関用のピストン燃料ポンプ | |
US2281933A (en) | Differential pump | |
JP6472522B2 (ja) | 内燃機関用のピストン燃料ポンプ | |
WO2015162581A1 (en) | A valve, and a method for effectively sealing an area between two surfaces in a valve and use thereof | |
WO2020107011A1 (en) | Seals and assemblies with seals | |
CN112963530B (zh) | 活塞密封件 | |
US3288473A (en) | Stuffing box | |
RU68084U1 (ru) | Механическое уплотнение плунжерного насоса | |
KR20130093240A (ko) | 공압식 자동 피스톤 펌프 | |
JP4939582B2 (ja) | 低温流体用昇圧ポンプ | |
RU200376U1 (ru) | Сальниковое уплотнение плунжерных насосов | |
CN103939447A (zh) | 一种双重密封螺栓 | |
US20240218865A1 (en) | Packing seal assembly |