<Desc/Clms Page number 1>
Pumpe mit hin-und hergehendem Kolben zum Pumpen verflüssigter Gase
Die Erfindung betrifft die weitere Ausgestaltung der bekannten Bauart einer Pumpe mit hin- und her- gehendem Kolben zum Pumpen verflüssigter Gase, die einen normalen Siedepunkt unter 00 C aufweisen, bei extrem hohem Druck.
Die Erfindung kennzeichnet sich durch die Kombination der an sich bekannten Merkmale, dass die Pumpe aus einem verlängerten Pumpenkörper mit einer Pumpenkammer an einem Ende und einem als Kugelventil ausgebildeten Einlassventil besteht, das in die Pumpenkammer hineinragt und eine Öffnung nahe dem Ende der Pumpenkammer steuert, mit einem von einem Kugelventil gesteuerten Auslasskanal aus der Pumpenkammer, einem hin-und hergehenden Kolben im Pumpenkörper mit einem inneren pumpenden Endteil, der einen Hohlraum aufweist, welcher am Ende des Ausstosshubes mindestens den grössten Teil des Einlassventiles abdeckt und über demselben einen schädlichenR.
1um von weniger als 6% ergibt, einer Führungshülse aus einem das Schmiermittel enthaltenden Metall, welches einen Reibungsfaktor zwischen Kolben und Hülse von weniger als 0, 35 ergibt, wobei das diametrale Spiel zwischen dem Kolben und der Hülse 0, 05-0, 09 mm beträgt.
Die erfindungsgemässe Ausgestaltung der Pumpenkammer gewährleistet gegenüber bisher bekannten Pumpen dieser Art bei einfacher und gedrängte Bauart eine wesentliche Herabsetzung der Wärmeverluste und durch die weitgehende Herabsetzung des schädlichen Raumes einen hohen, volumetrischen Wirkunggrad.
Die Zeichnung stellt in den Fig. 1- 3 mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung dar. Es zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Immersionspumpe gemäss der Erfindung, Fig. 2 den Längsschnitt durch das Ventilende einer Immersiouspumpe gemäss einem andern Ausführungsbeispiel der Erfindung, Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine Anordnung zum Einbau einer Immersionspumpe in die Wand eines Behälters für verflüssigte Gase.
Die Pumpe gemäss Fig. Ibesteht aus einem Zylinder C, dessen Oberteil 10 mit dem unteren Tell 0a verschraubt ist. Der Kopf 12 hat eine zentrale Öffnung 13, die sich in den Teildurchgängen 14 im Ven- t11sitz-Glied 14a fortsetzt. Die inneren Enden der Durchgangswege 14 weisen Einlassventilsitze 15 und Öffnungen 15a auf. Der Käfig 16 des Einlassventiles wird durch den Fortsatz 17 gehalten, mit welchem er z. B. durch eine Schraubenverbindung am inneren Teil des Sitzgliedes 14a befestigt ist. Die Einlass-Ven- tilkugeln 18 sitzen in der Sperrstellung auf den Sitzen 15 auf und sind in der Offenstellung durch den K1i-- fig 16 gehalten.
Der Auslasskanal 19 wird durch ein Auslass-KuAlventil 20 gesteuert, das durch denEnt- ladungsdruck und durch die Feder 22, innerhalb einer Kappe 23, gegen seinen Sitz 21 gedrückt wird. Von der Seite des Auslassventiles 20 führt eine Auslassleitung 24 das gepumpte flüssige Gas über einen Kanal 25 in den unteren Flansch 16, welcher mit der Leitung 27 verbunden ist. Letztere durchdringt die Deckplatte 27a, und führt das gepumpte flüssige Gas einer weiteren Behandlung zu.
Die Pumpe ist mit einem hin-und hergehenden Pumpenelement ausgestattet, das als Ganzes mit P bezeichnet ist und dessen innerer Arbeitsteil, ein Kolben 28, in die Pumpenkammer 11 eintritt, die dem Kopf 12 gegenüberliegt. Am inneren Ende des Kolbens 28 ist ein Hohlraum 28a ausgebildet, der in der unteren Endlage des Kolbens den Käfig 16 und die Einlassventilkugeln 18 überdeckt, so dass der schädliche Raum in der Pumpenkammer ein Minimum wird. Er besteht im wesentlichen nur aus jenem Teil der Ausnehmung 28a, der nicht durch die EinIass-Ventilkugeln 18 und den Käfig 16 ausgefüllt ist.
<Desc/Clms Page number 2>
EMI2.1
: beitskammer inFührungshülse 29 ist zwischen dem Oberteil 10 und dem Kolben 28 angeordnet, deren innerer Durchmesser dem der Pumpenkammer 11 entspricht.
Ein diametrales Spiel zwischen dem Kolben 28 und der Führunghülse 29 von 0, 05 bis 0, 09 mm gestattet bei den niedrigen Arbeitstemperaturen die freie Bewegung des Kolbens bei gleichzeitig tragbaren niedrigen Verlusten. Selbstschmierendes Material, z. B. gebundener Graphit oder Kohle ist für die Hülse 29 bei Pumpen, die mit einem Entladungsdmck im Bereich von 200 atfi arbeiten geeignet, kann aber bei Höchstdruckpumpen wegen der grösseren Kräfte und Anforderungen an die Dehnbarkeit nicht verwendet werden. Es werden daher bei Pumpen gemäss der Erfindung für die Hülse Schmiermittel erhaltende Metalle verwendet, z.
B. gesinterte Bronze mit holiem Graphitgehalt, poröse Bronze, die mit Plastik, beispielsweise polymerisiertem Tetrafluoräthylen oder mit Chlortrifluoräthylen oder mit zähflüssige Öl imprägniert ist, dessen Eigenschaften sich mit denen der gepumpten Flüssigkeit vertragen. Diese Materialien ergeben einen niedrigeren Reibungsfaktor (ldeinex als zirka 0, 35) zwischen Kolben 28 und Hülse 29. In die Hälse 29 ist vorzugsweise nahe dem unteren Ende des Kolbens 28 ein Distanzring 30 eingesetzt, um den Wärmefluss, der Infolge der Kolbenbewegung durch Reibung erzeugt wird, zu unterbrechen.
Geeignete Materialien für den plastischen Distanzring 30 enthalten Polytetra- fluoräthylen, mit Glasstoff verstärktes Melaminharz oder stoff-oder faserverstärktes Phenol-FormaldehydHarz. Um die Wärmeableitung vom Arbeitsende der Pumpe auf ein Minimum zu bringen, wird der Oberteil 10 aus Wärme schlecht leitendem Material und so lange und dünnwandig ausgeführt, als es sich mit der Festigkeit verträgt.
Zur Ableitung des verflüssigten, längs des Kolbens 28 fliessenden Leck-Gases in den (nicht dargestellten) Behälter dienen Bohrungen 31, die im unteren Teil des Oberteiles 10 möglichstnahe dem warmen Ende der Pumpe vorgesehen sind, um den längstmöglichen Verlustweg zu erhalten, der die Menge der Leckflüssigkeit vermindert. Die Bohrungen 31 werden zwar durch den Kolben 28 ständig abgeschlossen, da aber eine leichte Arbeitsweise ein gewisses Spiel bedingt, entweicht etwas Flüssigkeit aus der Pumpenkammer 11 durch die Öffnungen 31 zurück in den Behälter. Dieser "Nebenschluss" bedeutet keinen Verlust an die Atmosphäre, sondern gelangt durch Rückpumpen wieder in den Kreislauf.
Das warme Ende der Hülse 29 wird durch einen Gewindering 32 niedergehalten, der den unteren Abschluss einer Stopfbüchse bildet, derenPackungsringe 33 von der Hülse 34 niedergehalten sind, die ihrerseits von der Schraubkappe 35 gegen die Packung gepresst wird. Das obere Ende des Kolbens 28 wird von einem nicht dargestellten Antrieb in hin-und hergehende Bewegung versetzt.
Beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 2 wird in der zentralen Öffnung 113 ein einziges Einlass-Kugelventil 118 verwendet, dessen Sitzring 136, in einer Ausnehmung des Pumpenkörpers 110a angeordnet ist.
Der einen zentralen Hohlraum 111 und Ausnehmungen 138 aufweisende Käfig 116 des Einlassventiles schliesst an den Sitzring 136 an und überdeckt ihn. Die Hülse 129 erstreckt sich bis nahe zum Boden des Einlassventilkäfigs und stutzt sich dort gegen den Ring 137 ab, der eine mit dem Kanal 119 konzidierende Ausnehmung 137a aufweist. Fig. 2 zeigt den Kolben 128 am Ende des Ausstosshubes. Die Ventilkugel 118 und ihr Käfig 116 sind von der Ausnehmung 128a des Kolbens 128 eng umschlossen, so dass der schädliche Raum einen Mindestwert erreicht. Mit 119 ist der Ausstosskanal bezeichnet, der durch ein Kugelventil gesteuert wird, dessen Kugel 120 vom Entladungsdruck und von der im Nippel 123 abgestützten Feder 122 gegen den Sitzring 121 gepresst wird. Das gepumpte und verflüssigte Gas wird über den Kanal 124 und die anschliessende Leitung 127 abgeführt.
Fig. 3 zeigt den Zusammenbau einer Immersionspumpe gemäss der Erfindung mit einem Flüssigkeits- gasbehälter, bei welchem Wärmeverluste weitgehend verringert sind. Gemäss Fig. 3 durchdringt der Oberteil 210a des Pumpenkörpers eine Öffnung 240 im doppelwandigen Behälter 241 für das flüssige Gas vor- zugsweise unter einem kleinen Winkel gegenüber der Horizontalen, z. B. unter 100. Der Obeneil 210a wird von einem Ringteil 242 aus einem Wärme schlecht leitenden Material, z.B. Plastikschaum, umgeben. Es ist empfehlenswert, eine Hülse 243 zum Umkleiden und zur Aufnahme des Wärmeisolator zu verwenden. Geeignet hiezu sind Metall- und Plastikfolien, die bei den niederen Temperaturen nicht allzu spröde sind.
An den Körper 242 aus Plastikschaum schliesst sich der zylindrische mit der Hülse 243 verbundene Halsteil 244 an, der mit dem oberen Teil des Oberteiles 210a verbunden ist. Eine Leitung 227 zur Förderung des gepumpten verflüssigten Gases nach aussen durchdringt die Teile 242 und 244. Gasver- luste an die Atmosphäre werden durch die aus dem Flansch 232, der Packung 245 und der Brille 245a bestehende Stopfbüchse vermieden.
Der Flansch 232 ist gasdicht mit der Aussenwand 245b des Behälters 241 durch ein konisches den Iso-
<Desc/Clms Page number 3>
lationsraum 248 abdichtendes Glied 246 verbunden. Ein dünnes Rohr 249 aus Metall umgibt den Oberteil 210a und den Ringteil 242. Das innere Ende des Rohres 249 ist mittels des konischen Gliedes 250 gasdicht mit der Innenwand 249a des Behälters 241 und ihr äusseres Ende ist mit der Innenseite des Flansches 232 verbunden.
Die Wärmeverluste der Metalleinführungsröhre 249 und der Pumpe selbst bilden genügend Dampf um kleine Kanäle im Plastikschaumkörper 242 zu verstopfen und so die Wärmeverluste der kalten Pumpenelemente an die Atmosphäre zu verringern.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Pumpe mit hin-und hergehendem Kolben zum Pumpen verflüssigter Gase, die einen normalen Siedepunkt unter 00 C aufweisen, bei extrem hohem Druck, gekennzeichnet durch die Kombination der an sich bekannten Merkmale, dass die Pumpe aus einem verlängerten Pumpenkörper mit einer Pumpenkammer an einem Ende und einem als Kugelventil ausgebildeten Einlassventil besteht, das in die Pumpenkammer hineinragt und eine Öffnung nahe dem Ende der Pumpenkammer steuert, mit einem von einem Kugelventil gesteuerten Auslasskanal aus der Pumpenkammer, einem hin-und hergehenden Kolben im Pumpenkörper mit einem inneren pumpenden Endteil, der einen Hohlraum aufweist, welcher am Ende des Ausstosshubes mindestens den grössten Teil des Einlassventiles abdeckt und über demselben einen schädlichen Raum von weniger als 6'10 ergibt,
einer Führungshülse aus einem das Schmiermittel enthaltenden Metall, welches einen Reibungsfaktor zwischen Kolben und Hülse von weniger als 0, 35 ergibt, wobei das diame- trale Spiel zwischen dem Kolben und der Hülse 0, 05 - 0, 09 mm beträgt.