CH304491A - High pressure piston pump. - Google Patents

High pressure piston pump.

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CH304491A
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CH
Switzerland
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cylinder
piston
piston pump
high pressure
uniform thickness
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German (de)
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Limited Imperial Ch Industries
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Ici Ltd
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    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B29/00Other pumps with movable, e.g. rotatable cylinders
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04B19/022Machines or pumps having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B17/00 having movable cylinders reciprocating cylinders
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    • F04B39/00Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04B53/10Valves; Arrangement of valves
    • F04B53/12Valves; Arrangement of valves arranged in or on pistons

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Details Of Reciprocating Pumps (AREA)

Description

  

      Hochdruck-Kolbenpumpe.       Die Erfindung betrifft     13ochdruck-Kolben     pumpen     (Flüssigkeitspumpen    oder Kompres  soren), welche z. B. fähig sind, Drücke über  1000 Atmosphären zu erzeugen.  



  Solche Pumpen werden bei chemischen  Verfahren     verwendet,    wo flüssiges     Material     hohen     Drücken    unterworfen wird, wie z. B.  bei der     Polymerisation    von Äthylen.  



  Bei Flüssigkeitspumpen oder Kompresso  ren, wie sie bis jetzt zur     Druckerzeugung    von  1000 Atmosphären oder darüber     Verwendung     fanden, hat sich ein grosses     Risiko    eines Ver  sagens infolge     Überbeanspruchung    des Werk  stoffes herausgestellt. Solches Versagen pflegt  für gewöhnlich an Stellen unregelmässigen       Querschnittes    aufzutreten, wie z. B. an den  Durchgangsstellen der Ventile im Zylinder  kopf, oder an den     Befestigungsstellen    des  Kopfes :an dem Zylinder.

   Das Eintreten eines  Bruches kann bei solch hohen Drücken leicht  ernste Konsequenzen nach sich ziehen, und  ein Notbehelf, der zur Vermeidung eines sol  chen Bruches gebraucht worden ist, besteht  in dem     Auswechseln    des Zylinderkopfes nach  einer vorbestimmten     Anzahl    von     Kolbenhüben..     



  Die     Erfindung    ermöglicht,     eine    solche Ge  fahr     weitgehendst    zu     vermindern.     



  Die vorliegende     Erfindung    betrifft eine       Hochdruck-Kolbenpumpe    mit einem Zylinder  und besteht darin, dass der Zylinder eine ein  zige Kammer enthält und     bezüglich    eines sta  tionären., in dieser Kammer angeordneten Kol  bens hin und her beweglich ist, dass die Saug-    und     Druckleitungen    durch -den Kolben ver  laufen     und    die Ventile dieser Leitungen am  freien Ende des Kolbens angeordnet     sind,

      wo  bei der     Mantel    des Zylinders gleichmässige  Dicke     aufweist    und der Zylinder     durch        ein     halbkugeliges Ende von gleichmässiger Dicke  abgeschlossen ist.  



       Wenn    das zur     Veif'ügung    stehende Mate  rial stark genug ist und wenn die     erlaubbaren     Ausmasse genügen, -am dem     verlangten    Druck       standzuhalten,        ohne    Zugbeanspruchungen (wie  nach der     Lame-Hypothese    berechnet), welche  die     Ermüdungsgrenze    überschreiten, zu er  zeugen, dann kann ein aus einem     einzigen     Stück angefertigter     Zylinder    mit Sicherheit       verwendet    werden.

   Für höhere     Drücke    mag es  notwendig sein, sich einiger Verstärkungs  methoden, wie die Anfertigung des     Zylinders     aus     zueinander    konzentrischen Teilen     und     deren Zusammenschrumpfung, oder die Um  wicklung eines Zylinderkernes mit     Draht,    zu  bedienen.

   Es muss jedoch bei beiden Methoden  darauf acht gegeben werden,     d,ass    man das  Material während seiner     Bearbeitung        nicht     übermässig     beansprucht.    Bei Anwendung der       erstgenannten    Methode ist das wirtschaftlich  ste     Konstruktionsverfahren    in      Engineering ,          Vol.    163, Nr. 4240, S. 349, 2. Mai 1947, be  schrieben. Es muss jedoch Vorsorge getroffen  werden,     da.ss        die;    zurückbleibenden Spannun  gen keine zu hohen sind.

   Dies     kann    am besten  erreicht werden, wenn man die Methode be  nutzt, wie sie in dem Artikel      Residual        cori              taet    Stresses in     built-up        cylinders     auf Seite       -164    in  Engineering    vom B. Dezember 1950  beschrieben ist.  



  Die     Zeichnung    zeigt ein Ausführungsbei  spiel der     erfindungsgemässen    Pumpe im  Längsschnitt in einstufiger Bauart, wobei die  selbe aus einem Kolben     -und    einem Zylinder  besteht. Die Vorrichtungen zum Halten     und     zur     Betätigung    der Pumpe sind nicht gezeigt.  



  Der hin und her gehende Zylinder besteht.  aus drei     zueinander    konzentrischen Teilen 1,       \?    und 3, von denen jeder zentral     symmetrisch          und    am einen Ende     durch    eine Halbkugel ab  geschlossen ist. Der Teil 2 ist auf den. Teil 1       Lind    der Teil 3 auf den Teil 2     aufgeschriunpft.     Man     erkennt,    ;dass einerseits der     Zylinderman-          l.el,    anderseits das halbkugelige Ende des Zy  linders gleichmässige Dicke     aufweisen.     



  Der in einer einzigen     Kammer    des Zylin  ders angeordnete feststehende Kolben 5 ent  hält Einlass-     und        Auslassleitimgen    6 und 7  sowie in diesen Leitungen an seinem freien  Ende den Ein- und     Auslass    steuernde Rück       Schlagventile    8 und 9, welche die gebräuch  liche     Kegelform        aufweisen    können.  



       Eine        Stopfbüchse    .mit     Dichtung    4 ist vor  gesehen, um eine     Abdichtung    zwischen Kol  ben und Zylinder herzustellen.  



  Es ist selbstverständlich, dass der genaue  Typ der     zu        verwendenden        Stopfbüchsen    oder  Ventile sieh nach dem jeweils gewählten Ma  terial und     nanh    den Arbeitsverhältnissen, wie  z. B. vorhandener Druck, Temperatur und       Zylindergeschwindigkeit,    richtet. Die An  Sprüche, welche an die Stopfbüchse gestellt  werden, sind genau die gleichen, wie sie bei  den     gewöhnlichen    Flüssigkeitspumpen oder  Kompressoren gestellt werden.  



  Infolge der verhältnismässig einfachen       Form    des Zylinderkopfes können die im Zy-         linder    auftretenden     Beanspruchungen    mit  hoher     Genauigkeit        kalkuliert    werden.

   Die um  die     Ventilsitze        und    Leitungen herum auftre  tenden     Spannungen    können jedoch nur ange  nähert berechnet werden, da es sich aber hier  vorwiegend um eine     Druckbeanspruchung     handelt" so ist das Risiko eines Bruches an  diesen Stellen     infolge        überbeanspruchung    des       Haterials    sehr stark     herabgesetzt.  



      High pressure piston pump. The invention relates to pumps 13 high pressure piston (liquid pumps or compressors) which z. B. are able to generate pressures above 1000 atmospheres.



  Such pumps are used in chemical processes where liquid material is subjected to high pressures, e.g. B. in the polymerization of ethylene.



  In the case of liquid pumps or compressors, as they have been used up to now to generate pressure of 1000 atmospheres or more, there is a great risk of failure due to excessive stress on the material. Such failures usually occur in places with irregular cross-sections, such as B. at the passage points of the valves in the cylinder head, or at the attachment points of the head: on the cylinder.

   The occurrence of a break at such high pressures can easily have serious consequences, and a stopgap measure that has been used to avoid such a break is to replace the cylinder head after a predetermined number of piston strokes ..



  The invention makes it possible to largely reduce such a risk.



  The present invention relates to a high-pressure piston pump with a cylinder and consists in the fact that the cylinder contains a single chamber and is movable to and fro with respect to a stationary piston arranged in this chamber, that the suction and pressure lines are run the piston ver and the valves of these lines are arranged at the free end of the piston,

      where the jacket of the cylinder has a uniform thickness and the cylinder is closed by a hemispherical end of uniform thickness.



       If the available material is strong enough and if the permissible dimensions are sufficient to withstand the required pressure without generating tensile loads (as calculated according to the Lame hypothesis) that exceed the fatigue limit, then one can cylinders made from a single piece can be used with certainty.

   For higher pressures it may be necessary to use some reinforcement methods, such as making the cylinder from concentric parts and shrinking them together, or wrapping a cylinder core with wire.

   With both methods, however, care must be taken to ensure that the material is not subjected to excessive stress during processing. When using the former method, the most economical construction method is in Engineering, Vol. 163, No. 4240, p. 349, May 2, 1947, be written. However, precautions must be taken that the; remaining voltages are not too high.

   This can best be achieved by using the method described in the article Residual cori taet Stresses in built-up cylinders on page -164 in Engineering of December 8, 1950.



  The drawing shows an exemplary embodiment of the pump according to the invention in longitudinal section in a single-stage design, the same consisting of a piston and a cylinder. The devices for holding and actuating the pump are not shown.



  The reciprocating cylinder consists. from three concentric parts 1, \? and 3, each of which is centrally symmetrical and closed at one end by a hemisphere. Part 2 is on the. Part 1 and part 3 scratched onto part 2. It can be seen that on the one hand the cylinder man- ual and on the other hand the hemispherical end of the cylinder have a uniform thickness.



  The fixed piston 5 arranged in a single chamber of the cylinder contains inlet and outlet ducts 6 and 7 and in these lines at its free end the inlet and outlet control valves 8 and 9, which can have the usual cone shape.



       A stuffing box .mit seal 4 is seen before to produce a seal between the piston and cylinder.



  It goes without saying that the exact type of stuffing boxes or valves to be used depends on the chosen material and the working conditions, such as B. existing pressure, temperature and cylinder speed. The sayings that are placed on the stuffing box are exactly the same as those placed on ordinary liquid pumps or compressors.



  As a result of the relatively simple shape of the cylinder head, the stresses occurring in the cylinder can be calculated with high accuracy.

   The stresses occurring around the valve seats and lines can only be calculated approximately, however, since this is primarily a matter of compressive stress "the risk of breakage at these points due to excessive stress on the material is greatly reduced.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Hochdruck-Kolbenpumpe mit. einem Zylin der, dadurch gekennzeichnet, dass der Zjin- der eine einzige Kammer enthält und bezüg lich eines stationären, in dieser Kammer an geordneten Kolbens hin- und her beweglich ist, dass die Saug- und Druckleitungen durch den Kolben verlaufen und die Ventile dieser Lei tungen am freien Ende des Kolbens angeord net sind, wobei der Mantel des Zylinders gleichmässige Dicke aufweist und der Zylinder dirrich ein hal'bkugellges Ende von gleichmässi ger Dicke abgeschlossen ist. PATENT CLAIM: High pressure piston pump with. a cylinder, characterized in that the cylinder contains a single chamber and is movable to and fro with respect to a stationary piston arranged in this chamber, that the suction and pressure lines run through the piston and the valves of this Lei lines are angeord net at the free end of the piston, wherein the jacket of the cylinder has a uniform thickness and the cylinder is finished with a half-ball end of uniform thickness. UNTERAN SPRL CHE 1. Kolbenpumpe nach Patentanspruch, ge kennzeichnet durch einen aus einem einzigen Teil bestehenden Zylinder. 2. Kolbenpumpe nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass der Zylinder einen Kernteil besitzt, der von einem Verstärkungs teil umgeben ist, um dem verlangten Druck, ohne die Ermüdungsgrenze zu überschreiten, standzuhalten. 3. Kolbenpiunpe nach Unteranspruch 2; UNTERAN SPRL CHE 1. Piston pump according to claim, characterized by a cylinder consisting of a single part. 2. Piston pump according to claim, characterized in that the cylinder has a core part which is surrounded by a reinforcement part in order to withstand the required pressure without exceeding the fatigue limit. 3. Kolbenpiunpe according to dependent claim 2; dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder aus einer Anzahl zueinander konzentrischer Teile besteht, wobei je der äussere Teil auf den benachbarten innern Teil aufgeschrumpft ist. characterized in that the cylinder consists of a number of mutually concentric parts, each outer part being shrunk onto the adjacent inner part.
CH304491D 1951-01-31 1952-01-30 High pressure piston pump. CH304491A (en)

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