CH703376B1

CH703376B1 - Reciprocating piston pump for cryogenic fluids.

Info

Publication number: CH703376B1
Application number: CH9882010A
Authority: CH
Inventors: Philippe Drouvot
Original assignee: Fives Cryomec Ag
Priority date: 2010-06-21
Filing date: 2010-06-21
Publication date: 2014-05-15
Also published as: JP5774384B2; JP2012002224A; CH703376A1; FR2961560B3; ITUD20110007U1; FR2961560A3; DE202011004320U1; CN202176479U

Abstract

Eine Hubkolbenpumpe für kryogene Flüssigkeiten hat eine Zylinderkopfkammer (1) und eine Zylinderbüchse (2) in einem Pumpenzylinder (3). Ein Pumpenkolben (4) ist in der Zylinderbüchse (2) geführt. Ein Ventilkopf (5) ist in der Zylinderkopfkammer (1) angeordnet und ein Zylinderkopf (6) ist auf den Pumpenzylinder (3) aufsetzbar. Dabei ist die Zylinderkopfkammer (1) im Pumpenzylinder (3) zwischen der Zylinderbüchse (2) und dem Zylinderkopf (6) ausgebildet und der Pumpenkolben (4) ist dazu ausgebildet, sich in der Zylinderbüchse (2) zwecks Bewirkung des Pumpvorganges hin- und herzubewegen. Der Pumpenkolben (4) weist eine Kolbenspitze (40) von kegelstumpfartiger Ausformung auf, der Ventilkopf (5) hat eine der Kolbenspitze (40) entsprechende Kavität (50) mit einer Ausgangsöffnung (56), und ein Auslassventil (23) ist angrenzend an die Ausgangsöffnung (56) versenkt im Zylinderkopf (6) angeordnet. Dabei ist die Kolbenspitze (40) dazu ausgebildet, das Volumen der Kavität (50) bei maximalem Kolbenpumpenhub zu durchdringen.A reciprocating pump for cryogenic liquids has a cylinder head chamber (1) and a cylinder liner (2) in a pump cylinder (3). A pump piston (4) is guided in the cylinder liner (2). A valve head (5) is arranged in the cylinder head chamber (1) and a cylinder head (6) can be placed on the pump cylinder (3). Here, the cylinder head chamber (1) is formed in the pump cylinder (3) between the cylinder liner (2) and the cylinder head (6) and the pump piston (4) is adapted to reciprocate in the cylinder liner (2) for effecting the pumping operation , The pump piston (4) has a piston tip (40) of frusto-conical shape, the valve head (5) has a piston tip (40) corresponding cavity (50) with an outlet opening (56), and an outlet valve (23) is adjacent to the Outlet opening (56) sunk in the cylinder head (6) arranged. In this case, the piston tip (40) is designed to penetrate the volume of the cavity (50) at maximum Kolbenpumpenhub.

Description

[0001] Die Erfindung betrifft eine Hubkolbenpumpe für kryogene Flüssigkeiten nach Patentanspruch 1. The invention relates to a reciprocating pump for cryogenic liquids according to claim 1.

[0002] Die Erfindung betrifft eine Hubkolbenpumpe für kryogene Flüssigkeiten mit – einer Zylinderkopfkammer und einer Zylinderbüchse in einem Pumpenzylinder, – einem Pumpenkolben, der in der Zylinderbüchse geführt ist, – einem Ventilkopf, der in der Zylinderkopfkammer angeordnet ist, und – einem Zylinderkopf, der auf den Pumpenzylinder aufsetzbar ist, wobei die Zylinderkopfkammer im Pumpenzylinder zwischen der Zylinderbüchse und dem Zylinderkopf ausgebildet ist und wobei der Pumpenkolben dazu ausgebildet ist, sich in der Zylinderbüchse zwecks Bewirkung des Pumpvorganges hin- und herzubewegen. The invention relates to a reciprocating pump for cryogenic liquids A cylinder head chamber and a cylinder liner in a pump cylinder, A pump piston guided in the cylinder liner, A valve head disposed in the cylinder head chamber, and - A cylinder head which is placed on the pump cylinder, wherein the cylinder head chamber is formed in the pump cylinder between the cylinder liner and the cylinder head and wherein the pump piston is adapted to reciprocate in the cylinder liner for effecting the pumping operation.

[0003] Hubkolbenpumpen (auch Tauchkolbenpumpen oder Plungerpumpen genannt) sind grundsätzlich in einer Vielzahl von Anwendungen bekannt. Sie besitzen jedoch immer einen Verdrängungskörper (Kolben), der in einem Pumpenarbeitsraum eine Achsialbewegung durchführt. Im vorliegenden Fall ist der Verdrängungskörper der Pumpenkolben und der Pumpenarbeitsraum befindet sich im Ventilkopf und in der Zylinderbüchse. Die Achsialbewegung ist die hin- und hergehende Bewegung des Pumpenkolbens in der Zylinderbüchse. Reciprocating pumps (also called plunger pumps or plunger pumps) are basically known in a variety of applications. However, they always have a displacement body (piston), which performs an axial movement in a pump working space. In the present case, the displacement body of the pump piston and the pump chamber is located in the valve head and in the cylinder liner. The axial movement is the reciprocating movement of the pump piston in the cylinder liner.

[0004] Hubkolbenpumpen der vorstehend erwähnten Art werden insbesondere in kryogenen Pumpen verwendet, die für sehr hohe Drücke ausgelegt sind. Dies sind beispielsweise kryogene Pumpen für Medien wie flüssiger Stickstoff oder flüssiges Methan mit Betriebsdrücken im Bereich von 500 bar bis 1500 bar und mehr. Reciprocating pumps of the type mentioned above are used in particular in cryogenic pumps, which are designed for very high pressures. These are, for example, cryogenic pumps for media such as liquid nitrogen or liquid methane with operating pressures in the range of 500 bar to 1500 bar and more.

[0005] Ein Beispiel einer solchen Pumpe ist in der US-2003/0 080 512 beschrieben. Die Schrift zeigt eine gattungsgemässe kryogene Pumpe für sehr hohe Drücke mit dem eingangs genannten Aufbau. An example of such a pump is described in US-2003/0 080 512. The document shows a generic cryogenic pump for very high pressures with the structure mentioned above.

[0006] Bei der US-2003/0 080 512 ist eine ringförmige Kammer im Körper des Pumpenzylinders zwischen der Zylinderbüchse und dem abschliessenden Zylinderkopf ausgebildet, wobei der Zylinderkopf den Ausgangskanal für die unter Hochdruck stehende kryogene Flüssigkeit umfasst. In die ringförmigen Kammer ist ein Ventilkopf eingesetzt, wobei ein Eingangskanal für die unter niedrigem Druck stehende kryogene Flüssigkeit mit der ringförmigen Kammer in Verbindung steht. Der Ventilkopf hat schräg angeordnete Durchführungskanäle, durch die kryogene Flüssigkeit angesaugt wird. Der Ventilkopf hat auslassseitig eine achsial angeordnete Ausnehmung, in die ein am abschliessenden Zylinderkopf angebrachtes Auslassventil hineinragt. Das Auslassventil befindet sich im zusammengebauten Zustand vollständig innerhalb des Ventilkopfes. Der Pumpenkolben hat eine Kolbenspitze mit einer kurzen kegelstumpfförmigen Ausformung an der Basis und einem auf dem Kegelstumpf angeformten zentral vorstehenden Nocken. Bei maximalem Kolbenhub des Pumpenkolbens dringt der Nocken in eine leichte Vertiefung des Zylinderkopfs ein, die kegelstumpfartige Basis der Kolbenspitze jedoch nicht. Der Auslasskanal zwischen der Vertiefung und dem Auslassventil wird bei dieser Lösung deshalb nie ganz von dem kryogenen Medium befreit, da in diesem Bereich keine mechanische Verdrängung stattfindet. Hubkolbenpumpen mit Kolbenspitzen in vergleichbarer Ausführung haben zudem den Nachteil, dass bei jedem Pumpenkolbenhub Druckspitzen bzw. Druckstösse auftreten, die mit zunehmenden Betriebsdrücken natürlich auch eine immer höhere Wechselbelastung des Materials bedeuten. Das kann auf die Dauer zu Materialermüdungen und Brüchen führen. In US-2003/0 080 512 an annular chamber in the body of the pump cylinder between the cylinder liner and the final cylinder head is formed, wherein the cylinder head comprises the output channel for the high-pressure cryogenic liquid. A valve head is inserted into the annular chamber with an inlet channel for the low pressure cryogenic liquid communicating with the annular chamber. The valve head has obliquely arranged passageways through which the cryogenic liquid is sucked. On the outlet side, the valve head has an axially arranged recess, into which an exhaust valve attached to the closing cylinder head protrudes. The exhaust valve is fully assembled within the valve head. The pump piston has a piston tip with a short frusto-conical shape at the base and a centrally projecting cam formed on the truncated cone. At maximum piston stroke of the pump piston, the cam penetrates into a slight depression of the cylinder head, but not the frustoconical base of the piston tip. The outlet channel between the recess and the outlet valve is therefore never completely freed from the cryogenic medium in this solution, since there is no mechanical displacement in this area. Piston pumps with piston tips in a comparable design also have the disadvantage that at each Pumpenkolbenhub pressure peaks or pressure surges occur, of course, with increasing operating pressures mean an ever higher alternating load of the material. This can lead to material fatigue and fractures in the long run.

[0007] Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Hubkolbenpumpe für kryogene Flüssigkeiten anzugeben, die für hohe bis sehr hohe Betriebsdrücke ausgelegt ist, jedoch zuverlässiger und störungsfreier arbeitet. It is therefore an object of the invention to provide a reciprocating pump for cryogenic liquids, which is designed for high to very high operating pressures, but works more reliable and trouble-free.

[0008] Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. This object is solved by the features of patent claim 1.

[0009] Im Wesentlichen wird dabei bei einer gattungsgemässen Hubkolbenpumpe für kryogene Flüssigkeiten – ein Pumpenkolben verwendet, der eine Kolbenspitze von kegelstumpfartiger Ausformung aufweist, wobei – der Ventilkopf eine der Kolbenspitze entsprechende Kavität mit einer Ausgangsöffnung aufweist, und – ein Auslassventil angrenzend an die Ausgangsöffnung versenkt im Zylinderkopf angeordnet ist, und wobei die Kolbenspitze dazu ausgebildet ist, das Volumen der Kavität bei maximalem Kolbenpumpenhub zu durchdringen. Essentially, this is in a generic reciprocating pump for cryogenic liquids - Uses a pump piston having a piston tip of frusto-conical shape, wherein - The valve head has a piston tip corresponding cavity with an outlet opening, and - An exhaust valve adjacent to the outlet opening recessed in the cylinder head is arranged, and wherein the piston tip is adapted to penetrate the volume of the cavity at maximum Kolbenpumpenhub.

[0010] Indem die Kolbenspitze formgenau in die Kavität des Ventilkopfes passt und bei maximalem Kolbenhub das Volumen der Kavität auch vollständig durchdringt, wird das kryogene Medium bei jedem Kolbenpumpenhub mechanisch stets praktisch vollständig aus dem Ventilkopf verdrängt. Da zudem auch das Auslassventil unmittelbar angrenzend an die Ausgangsöffnung des Ventilkopfes versenkt im anschliessenden Druckstutzen angeordnet ist, gibt es praktisch keine Hohlräume im Pumpenarbeitsraum, in denen das kryogene Medium zurückbleiben kann, und dadurch werden Funktionsstörungen durch Mediumsrückstände stark vermindert. By the piston tip fits exactly into the cavity of the valve head and at maximum piston stroke, the volume of the cavity also completely penetrates, the cryogenic medium is mechanically almost always completely displaced from the valve head at each Kolbenpumpenhub. In addition, since the exhaust valve is located immediately adjacent to the outlet opening of the valve head sunk in the subsequent discharge nozzle, there are virtually no voids in the pump working space in which the cryogenic medium can remain behind, and thus malfunctions are greatly reduced by media residues.

[0011] Mit der kegelstumpfartigen Ausformung der Kolbenspitze wird erreicht, dass Druckstösse stark gemildert und so die Lebensdauer und Zuverlässigkeit der Hubkolbenpumpe erhöht wird. Indem die kegelstumpfartige Ausformung der Kolbenspitze so ausgebildet ist, dass die Höhe des Kegelstumpfes grösser ist als der Durchmesser der Kegelstumpfgrundfläche, ergeben sich durch die flacheren Kegelwinkel weniger ausgeprägte Druckstösse. With the frusto-conical shape of the piston tip is achieved that pressure surges greatly mitigated and so the life and reliability of the reciprocating pump is increased. By the truncated cone-like shape of the piston tip is formed so that the height of the truncated cone is greater than the diameter of the truncated cone base, resulting from the flatter cone angle less pronounced pressure surges.

[0012] Die einfachere Formgebung des Ventilkopfes bringt weitere Vorteile. Indem das Auslassventil nicht mehr im Bereich des Ventilkopfes angeordnet ist, ergibt sich eine einfachere Nachbearbeitbarkeit der Ventilkopfoberflächen. Die Ventilkopfoberflächen, unter anderem die Kontaktflächen des Ventilkopfs mit dem Zylinderkopf und der Zylinderbüchse, erfordern eine Glättung der Oberflächen mit einem Feinbearbeitungsverfahren wie beispielsweise Läppen, weshalb die Vermeidung versenkter Bearbeitungsflächen natürlich bevorzugt ist. The simpler shape of the valve head brings more advantages. By the exhaust valve is no longer located in the region of the valve head, there is a simpler reworkability of the valve head surfaces. The valve head surfaces, including the contact surfaces of the valve head with the cylinder head and the cylinder liner, require smoothing of the surfaces with a refining process such as lapping, which is why the avoidance of countersunk working surfaces is of course preferred.

[0013] Im Weiteren wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung erläutert. Die <tb>Fig. 1<SEP>zeigt einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemässe Hubkolbenpumpe.In the following, an embodiment of the invention will be explained with reference to a drawing. The <Tb> FIG. 1 <SEP> shows a longitudinal section through a piston pump according to the invention.

[0014] Die Fig. 1 zeigt eine Hubkolbenpumpe für kryogene Flüssigkeiten mit – einer Zylinderkopfkammer 1 und einer Zylinderbüchse 2 in einem Pumpenzylinder 3, – einem Pumpenkolben 4, der in der Zylinderbüchse 2 geführt ist, – einem Ventilkopf 5, der in der Zylinderkopfkammer 1 angeordnet ist, und – einem Zylinderkopf 6, der auf den Pumpenzylinder 3 aufsetzbar ist, wobei die Zylinderkopfkammer 1 im Pumpenzylinder 3 zwischen der Zylinderbüchse 2 und dem Zylinderkopf 6 ausgebildet ist und wobei der Pumpenkolben 4 dazu ausgebildet ist, sich in der Zylinderbüchse 2 zwecks Bewirkung des Pumpvorganges hin- und herzubewegen. Der Pumpenkolben 4 befindet sich in dieser Darstellung in der Stellung des maximalen Pumpenkolbenhubs. Fig. 1 shows a reciprocating pump for cryogenic liquids A cylinder head chamber 1 and a cylinder liner 2 in a pump cylinder 3, A pump piston 4 guided in the cylinder liner 2, A valve head 5, which is arranged in the cylinder head chamber 1, and A cylinder head 6, which can be placed on the pump cylinder 3, wherein the cylinder head chamber 1 is formed in the pump cylinder 3 between the cylinder liner 2 and the cylinder head 6 and wherein the pump piston 4 is adapted to engage in the cylinder liner 2 in order to effect the pumping operation. and move. The pump piston 4 is in this representation in the position of the maximum pump piston stroke.

[0015] Der Pumpenzylinder 3 hat einen Einlass 10 mit einem Einlassflansch 11, der im Bereich der Zylinderkopfkammer 1 mündet und durch den das zu pumpende kryogene Medium unter niedrigem Druck in die Zylinderkopfkammer 1 gelangt. Der Pumpenzylinder 3 hat ferner einen Entgasungsauslass 12, der ebenfalls mit der Zylinderkopfkammer 1 verbunden ist und durch den verdampftes kryogenes Medium austreten kann. Der Pumpenzylinder 3 hat ferner einen Leckfluidauslass 13, der mit einem zylindermantelförmigen Zwischenraum 14 zwischen dem Pumpenzylinder 3 und der Zylinderbüchse 2 in Verbindung steht und durch den Leckfluid, das sich hier ansammeln kann, austreten kann. Weitere konstruktive Details des Pumpenzylinders 3 sind hier nicht beschrieben, weil sie für die Funktion der vorliegenden Erfindung nicht von Belang sind. The pump cylinder 3 has an inlet 10 with an inlet flange 11, which opens in the region of the cylinder head chamber 1 and through which the cryogenic medium to be pumped passes under low pressure into the cylinder head chamber 1. The pump cylinder 3 further has a degassing outlet 12, which is also connected to the cylinder head chamber 1 and can escape through the evaporated cryogenic medium. The pump cylinder 3 further has a leakage fluid outlet 13, which communicates with a cylinder jacket-shaped gap 14 between the pump cylinder 3 and the cylinder liner 2 and can escape through the leakage fluid which may accumulate here. Further structural details of the pump cylinder 3 are not described here because they are not relevant to the function of the present invention.

[0016] Abgeschlossen wird der Pumpenzylinder 3 vom Zylinderkopf 6, der dichtend und verschraubt auf dem Pumpenzylinder 3 aufgesetzt ist. Der Zylinderkopf 6 hat einen Auslass 20 an einem Auslassflansch 21, der seinerseits ebenfalls dichtend und verschraubt auf dem Zylinderkopf 6 angebracht ist. Durch den Auslass kann das kryogene Medium unter hohem Druck austreten. Der Zylinderkopf 6 hat einen achsial angeordneten Auslasskanal 22, in dem zylinderkopfkammerseitig vertieft eingelassen ein Auslassventil 23 in der Form eines Ventilpilzes angeordnet ist. Der Zylinderkopf 6 hat zylinderkopfkammerseitig eine ebene Auflagefläche 24. Completed is the pump cylinder 3 from the cylinder head 6, which is sealingly and bolted to the pump cylinder 3 is placed. The cylinder head 6 has an outlet 20 on an outlet flange 21, which in turn is also sealingly and screwed on the cylinder head 6 is mounted. Through the outlet, the cryogenic medium can escape under high pressure. The cylinder head 6 has an axially arranged outlet channel 22, in which recessed cylinder head chamber side admitted an exhaust valve 23 is arranged in the form of a valve mushroom. The cylinder head 6 has a flat bearing surface 24 on the cylinder head chamber side.

[0017] Die Zylinderbüchse 2 hat im Wesentlichen die Form eines Hohlzylinders und ist im Pumpenzylinder 3 achsial ausgerichtet in einer Weise angeordnet, dass zwischen einer Aussenfläche der Zylinderbüchse 2 und einer Innenfläche des Pumpenzylinders der früher erwähnte schmale zylindermantelförmige Zwischenraum 14 verbleibt. Die Zylinderbüchse 2 hat zylinderkopfkammerseitig eine ebene Auflagefläche 30 und eine Einsatzvertiefung 31. In der Einsatzvertiefung sind eine Druckfeder 32 und eine Ventilplatte 33 angeordnet, die zusammen das Einlassventil bilden. The cylinder liner 2 has substantially the shape of a hollow cylinder and is arranged axially aligned in the pump cylinder 3 in a manner that remains between an outer surface of the cylinder liner 2 and an inner surface of the pump cylinder of the previously mentioned narrow cylinder jacket-shaped gap 14. The cylinder liner 2 has a flat bearing surface 30 and an insertion recess 31 in the cylinder head chamber side. A compression spring 32 and a valve plate 33 are arranged in the insertion recess, which together form the inlet valve.

[0018] Der Pumpenkolben 4 ist in der Zylinderbüchse 2 achsial gleitend geführt und hat eine kegelstumpfartig ausgeformte Kolbenspitze 40. Die Kegelstumpfausformung der Kolbenspitze ist dabei so, dass die Höhe des Kegelstumpfes grösser ist als der Durchmesser der Kegelstumpfgrundfläche, wobei die Letztere im Wesentlichen der Querschnittsfläche des Pumpenkolbens 4 entspricht und in einem Übergangsbereich am Fuss des Kegelstumpfes an die Ausformung der Ventilplatte 33 angepasst ist. The truncated cone shape of the piston tip is such that the height of the truncated cone is greater than the diameter of the truncated cone base, the latter substantially the cross-sectional area corresponds to the pump piston 4 and is adapted in a transition region at the foot of the truncated cone to the shape of the valve plate 33.

[0019] Der Pumpenkolben 4 hat in einem kolbenspitzennahen Bereich eine Dichtungsregion 41 mit einer labyrinthartigen Anordnung von Ringnuten 42 und PTFE/Bronzeringen 43, 44, 45 und einem Führungsring 46. Die PTFE/Bronzeringe 43, 44, 45 sind in Aufbau und Funktion grundsätzlich bekannt und beispielsweise auch in der eingangs erwähnten US-2003/0 080 512 beschrieben. Sie dienen dazu, eine selbst unter sehr hohen Drücken wirksame Abdichtung zwischen dem Antriebsbereich des Pumpenkolbens 4 und dem Pumpenarbeitsraum zu schaffen. The pump piston 4 has a sealing region 41 in a region close to the piston tip with a labyrinth-like arrangement of annular grooves 42 and PTFE / bronze rings 43, 44, 45 and a guide ring 46. The PTFE / bronze rings 43, 44, 45 are basically in construction and function known and described for example in the aforementioned US-2003/0 080 512. They serve to create a seal effective even under very high pressures between the drive region of the pump piston 4 and the pump working space.

[0020] Der Ventilkopf 5, der in der Zylinderkopfkammer 1 zwischen der Zylinderbüchse 2 und dem Zylinderkopf 6 eingesetzt ist, hat im Wesentlichen die Form eines Hohlzylinders mit einer ringnutartigen Ausseneinkerbung. Der Hohlzylinder wird durch eine achsial angeordnete durchgehende Kavität 50 gebildet, die in ihrer Ausformung der Kolbenspitze 40 des Pumpenkolbens 4 entspricht. Vom Bereich der Ausseneinkerbung führt eine Anzahl von Zuführungskanälen 51 zu einer zylinderbüchsenseitigen Innenfläche im Bereich der Ventilplatte 33, und zwar in einer Weise, dass die Ventilplatte 33 die Querschnitte der Zuführungskanäle 51 abdeckt, was ein wesentlicher Teil der Einlassventilfunktion ist. Der Ventilkopf 5 hat zudem zylinderbüchsenseitig eine Auflagefläche 52, die über eine Kupferdichtung 53 an der kammerseitigen Auflagefläche 30 der Zylinderbüchse 2 anliegt. Der Ventilkopf 5 hat weiterhin eine zylinderkopfseitige weitere Auflagefläche 54, die über eine weitere Kupferdichtung 55 an der kammerseitigen Auflagefläche 24 des Zylinderkopfes 6 anliegt. Damit erreicht man, dass der Einlassbereich (Zylinderkopfkammer 1) und der Auslassbereich (Auslasskanal 22) selbst unter hohen Betriebsdrücken gegenseitig abgedichtet bleiben. The valve head 5, which is inserted in the cylinder head chamber 1 between the cylinder liner 2 and the cylinder head 6, has substantially the shape of a hollow cylinder with a ringnutartigen Außeneinkerbung. The hollow cylinder is formed by an axially arranged continuous cavity 50, which corresponds in shape to the piston tip 40 of the pump piston 4. From the region of the outer notch, a number of supply passages 51 lead to a cylinder liner side inner surface in the region of the valve plate 33 in such a manner that the valve plate 33 covers the cross sections of the supply passages 51, which is an essential part of the intake valve function. The valve head 5 also has a cylinder liner side bearing surface 52 which abuts a copper seal 53 on the chamber-side bearing surface 30 of the cylinder liner 2. The valve head 5 further has a cylinder head side further bearing surface 54, which rests on a further copper seal 55 on the chamber-side bearing surface 24 of the cylinder head 6. This ensures that the inlet area (cylinder head chamber 1) and the outlet area (outlet channel 22) remain mutually sealed even under high operating pressures.

[0021] Der Ventilkopf 5 hat zylinderkopfseitig eine Ausgangsöffnung 56. Im eingebauten Zustand des Ventilkopfes 5 grenzt die Ausgangsöffnung 56 an das Auslassventil 23. Die Kolbenspitze 40 des Pumpenkolbens 4 und die Kavität 50 des Ventilkopfes 5 sind dabei so ausgebildet, dass das Volumen der Kavität 50 bei maximalem Kolbenpumpenhub vollständig von der Kolbenspitze 40 durchdrungen und ausgefüllt ist. Auf diese Weise verbleibt bei maximalem Kolbenpumpenhub im Pumpenarbeitsraum nur noch eine vernachlässigbar kleine Menge des zu pumpenden kryogenen Mediums. The valve head 5 has an outlet opening 56 on the cylinder head side. In the installed state of the valve head 5, the outlet opening 56 adjoins the outlet valve 23. The piston tip 40 of the pump piston 4 and the cavity 50 of the valve head 5 are designed such that the volume of the cavity 50 is fully penetrated at maximum Kolbenpumpenhub of the piston tip 40 and filled. In this way remains at maximum Kolbenpumpenhub in the pump working space only a negligible amount of the cryogenic medium to be pumped.

[0022] Die erfindungsgemässe Hubkolbenpumpe funktioniert wie folgt: Beim Zurückziehen des Pumpenkolbens 4 entsteht in der Kavität 50 des Ventilkopfes 5 sowie im Bereich der Einsatzvertiefung 31 der Zylinderbüchse 2 ein Hohlraum, der als Pumpenarbeitsraum bezeichnet wird, wobei über die damit einhergehende Saugwirkung kryogenes Medium über die Zuführungskanäle 51 und die Ventilplatte 33 in den Pumpenarbeitsraum angesaugt wird. Die maximale Ausdehnung erhält der Pumpenarbeitsraum somit bei minimalem Kolbenpumpenhub. Beim anschliessenden Vorstossen des Pumpenkolbens 4 schliesst sich die Ventilplatte 33, während sich das Auslassventil 23 öffnet. Bei maximalem Kolbenpumpenhub (wie in der Fig. 1 dargestellt) wird somit die gesamte zuvor in den Pumpenarbeitsraum eingesaugte Menge kryogenen Mediums durch den Auslasskanal 22 ausgestossen. The inventive reciprocating pump works as follows: Upon retraction of the pump piston 4 is formed in the cavity 50 of the valve head 5 and in the region of the insert recess 31 of the cylinder liner 2, a cavity which is referred to as a pump working space, via the concomitant suction cryogenic medium on the supply channels 51 and the valve plate 33 is sucked into the pump working space. The maximum expansion thus preserves the pump working space with a minimum piston pump stroke. During the subsequent abutment of the pump piston 4, the valve plate 33 closes, while the outlet valve 23 opens. At maximum piston pump stroke (as shown in FIG. 1), the entire volume of cryogenic medium previously drawn into the pump working space is thus expelled through the outlet channel 22.

[0023] Es wird davon ausgegangen, dass mit der vorgeschlagenen Formgebung der Kolbenspitze 40 erreicht wird, dass Druckstösse stark gemildert und so die Lebensdauer und Zuverlässigkeit der Hubkolbenpumpe erhöht werden können. Indem der Kegelstumpf an der Kolbenspitze so ausgebildet ist, dass die Höhe des Kegelstumpfes grösser ist als der Durchmesser der Kegelstumpfgrundfläche, ergeben sich durch die flacheren Kegelwinkel weniger ausgeprägte Druckstösse. Prinzipiell werden Druckflächen an der Kolbenspitze, die im Wesentlichen senkrecht zur Kolbenachse A orientiert sind, weitgehend vermieden oder zumindest minimiert. It is assumed that is achieved with the proposed shape of the piston tip 40 that pressure surges greatly mitigated and so the life and reliability of the reciprocating pump can be increased. By the truncated cone is formed at the piston tip so that the height of the truncated cone is greater than the diameter of the truncated cone base, resulting from the shallower cone angle less pronounced pressure surges. In principle, pressure surfaces on the piston tip, which are oriented substantially perpendicular to the piston axis A, largely avoided or at least minimized.

Bezugsziffernliste:List of reference numerals:

[0024] <tb>1<SEP>Zylinderkopfkammer <tb>2<SEP>Zylinderbüchse <tb>3<SEP>Pumpenzylinder <tb>4<SEP>Pumpenkolben <tb>5<SEP>Ventilkopf <tb>6<SEP>Zylinderkopf <tb>10<SEP>Einlass <tb>11<SEP>Einlassflansch <tb>12<SEP>Entgasungsauslass <tb>13<SEP>Leckfluidauslass <tb>14<SEP>Zwischenraum <tb>20<SEP>Auslass <tb>21<SEP>Auslassflansch <tb>22<SEP>Auslasskanal <tb>23<SEP>Auslassventil <tb>24<SEP>Auflagefläche <tb>30<SEP>Auflagefläche <tb>31<SEP>Einsatzvertiefung <tb>32<SEP>Druckfeder <tb>33<SEP>Ventilplatte <tb>40<SEP>Kolbenspitze <tb>41<SEP>Dichtungsregion <tb>42<SEP>Ringnut <tb>43<SEP>PTFE/Bronzering <tb>44<SEP>PTFE/Bronzering <tb>45<SEP>PTFE/Bronzering <tb>46<SEP>Führungsring <tb>50<SEP>Kavität <tb>51<SEP>Zuführungskanal <tb>52<SEP>Auflagefläche (zylinderbüchsenseitig) <tb>53<SEP>CU-Dichtung <tb>54<SEP>weitere Auflagefläche (zylinderkopfseitig) <tb>55<SEP>weitere CU-Dichtung <tb>56<SEP>Ausgangsöffnung <tb>A<SEP>Kolbenachse[0024] <Tb> 1 <September> cylinder head chamber <Tb> 2 <September> cylinder liner <Tb> 3 <September> pump cylinder <Tb> 4 <September> piston pumps <Tb> 5 <September> valve head <Tb> 6 <September> Head <Tb> 10 <September> inlet <Tb> 11 <September> inlet flange <Tb> 12 <September> Entgasungsauslass <Tb> 13 <September> Leckfluidauslass <Tb> 14 <September> space <Tb> 20 <September> outlet <Tb> 21 <September> outlet flange <Tb> 22 <September> exhaust port <Tb> 23 <September> exhaust <Tb> 24 <September> bearing surface <Tb> 30 <September> bearing surface <Tb> 31 <September> insert pocket <Tb> 32 <September> spring <Tb> 33 <September> valve plate <Tb> 40 <September> plunger tip <Tb> 41 <September> seal region <Tb> 42 <September> groove <Tb> 43 <September> PTFE / bronze ring <Tb> 44 <September> PTFE / bronze ring <Tb> 45 <September> PTFE / bronze ring <Tb> 46 <September> guide ring <Tb> 50 <September> cavity <Tb> 51 <September> supply channel <tb> 52 <SEP> bearing surface (cylinder sleeve side) <Tb> 53 <September> CU-seal <tb> 54 <SEP> additional bearing surface (cylinder head side) <tb> 55 <SEP> more CU gasket <Tb> 56 <September> exit port <Tb> A <September> piston axis

Claims

1. Reciprocating pump for cryogenic liquids with A cylinder head chamber (1) and a cylinder liner (2) in a pump cylinder (3), A pump piston (4) guided in the cylinder liner (2), - A valve head (5) which is arranged in the cylinder head chamber (1), and - A cylinder head (6) which is placed on the pump cylinder (3), wherein the cylinder head chamber (1) in the pump cylinder (3) between the cylinder liner (2) and the cylinder head (6) is formed and wherein the pump piston (4) is adapted to reciprocate in the cylinder liner (2) to effect the pumping action, characterized in that - The pump piston (4) has a piston tip (40) of frusto-conical shape, - The valve head (5) has a piston tip (40) corresponding cavity (50) with an outlet opening (56), and - An exhaust valve (23) adjacent to the outlet opening (56) sunk in the cylinder head (6) is arranged, wherein the plunger tip (40) is adapted to penetrate the volume of the cavity (50) at maximum piston pump stroke.

2. Reciprocating pump according to claim 1, characterized in that the truncated cone-like shape of the piston tip (40) is formed so that the height of the truncated cone is greater than the diameter of the truncated cone base.

3. Reciprocating pump according to claim 1 or 2, characterized in that the outlet valve (23) is designed as a valve mushroom.

4. Reciprocating pump according to one of the claims 1 to 3, characterized in that the valve head (5) on bearing surfaces (52, 54) with sealing functions both cylinder liners side and cylinder head side has flat and machinable surfaces with a lapping.