CN106194631A - 一种适用于低温介质的双作用活塞泵 - Google Patents

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Abstract

本发明本设计了一种适用于低温介质的双作用活塞泵，属于流体输送设备技术领域。包括一个泵壳、设置于所述泵壳一端的总进液管路、以及设置在所述泵壳内的进液腔、气缸和活塞杆，所述活塞杆在所述气缸内做推进及拉回的往复运动；所述气缸上设置有至少两个进液阀和至少两个出液阀，所述进液阀和所述出液阀上设置有单向阀门，当所述活塞杆做推进运动时，一部分所述进液阀和所述出液阀处于流通状态，当所述活塞杆做拉回运动时，另一部分所述进液阀和所述出液阀处于流通状态。该活塞泵进液效率高且流态稳定，通流量需求下制造成本降低，并能有效减少泵和管路的损耗。

Description

一种适用于低温介质的双作用活塞泵
技术领域
本发明涉及流体输送设备技术领域，尤其涉及一种适用于低温介质的双作用活塞泵。
背景技术
在低温液体（液氧、液氮、液化天然气、液态二氧化碳等）的输送场合或者其他需要气液分离的介质输送、增压的场合，需要泵来驱动流体的流动。
目前在市场上输送低温介质通常采用往复泵，且为单作用泵，即配置一个进液，一个出液，此类泵存在如下缺陷：
①缸径或活塞杆径较大的情况下，活塞杆活塞在气缸中做往复运动的时候，活塞后部容积空间的变化会造成泵腔内部处于严重紊流及气液混合的状态，导致泵的进液效率降低；
②泵为单作用泵，仅在半个周期内进行做功，出口管路液体流量不均匀，即在一半周期时的流体流量几乎为零；
③在需要提高流量的时候，只有在提高转速、增大缸径、延长行程这三种方式中做出选择，而这些方式都会加剧泵腔内部紊流及气液混合的现象，进一步降低泵的进液效率；
④在配置为单列单作用泵（即只有一个冷端流体入口）的时候，会存在出口管路脉动大，所需的电机功率大的缺点；
⑤对于单作用泵，在同样的流量，转速，行程情况下，会造成缸径的必然较大，同时造成泵的负载和管路脉动的增加，增大泵和管路的损耗，减少寿命，增大设备运行成本。
申请公布号为CN 105041634 A的中国发明专利公开了一种超低温往复活塞泵，通过设有开口的小气缸来提高活塞泵的密闭性，进而延长其寿命，但其没有从根本上克服上述缺陷。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种双作用活塞泵，能够实现在低温泵的良好运行以及降低管路出口的流量和压力波动。
为实现上述目的，本发明设计了一种适用于低温介质的双作用活塞泵：包括一个泵壳、设置于所述泵壳一端的总进液管路、以及设置在所述泵壳内的进液腔、气缸和活塞杆，所述活塞杆在所述气缸内做推进及拉回的往复运动；所述气缸上设置有至少两个进液阀和至少两个出液阀，所述进液阀和所述出液阀上设置有单向阀门，当所述活塞杆做推进运动时，一部分所述进液阀和所述出液阀处于流通状态，当所述活塞杆做拉回运动时，另一部分所述进液阀和所述出液阀处于流通状态。
双作用活塞泵的出液流量和压力波动变小，实现大流量的下的小缸径设计，例如：气缸内径φ90mm，活塞杆直径φ40mm的双作用泵，相当于单作用泵气缸内径φ123.8mm的流量。故此时，连杆的受力，动力轴的弯曲载荷减少同比减少47.2%。在单个周期内皆有流量输出，在单列和多列的冷端组合情况下，均能有效降低泵输出流量波动。同比气缸内径φ90mm的单作用泵，则流量增加80.2%
在缸径/活塞杆径较大的情况下，缸径和活塞杆活塞在气缸中往复运动的时候，冷端内腔的液体不再产生往复的流体窜动，不再会产生快速流动液体产生的气穴，从而从液体的含气量角度提高泵的容积效率。
本发明实现了同等流量下，设备的制造成本有所降低，并扩展了现有产品系列（动力端）的流量覆盖范围。
所述进液阀和所述出液阀要尽可能满足泵入口的高度。
作为上述技术方案的优选，所述进液阀的数量为两个，即设置在所述气缸上的第一进液阀和第二进液阀；其中所述第一进液阀位于所述活塞杆推进方向所对应的面上；所述活塞杆拉回至最大程度时，所述活塞杆拉回方向的表面仍与所述气缸的内表面存在进液空隙，所述第二进液阀位于所述进液空隙所对应的气缸表面上。
作为上述技术方案的优选，所述出液阀的数量为两个，即设置在所述气缸上的第一出液阀和第二出液阀；所述活塞杆拉回至最大程度时，所述活塞杆推进方向的表面与所述气缸的内表面存在第一出液空隙，所述第一出液阀位于所述第一出液空隙所对应的气缸表面上，且伸出所述泵壳外；所述活塞杆拉回至最大程度时，所述活塞杆拉回方向的表面仍与所述气缸的内表面存在第二出液空隙，所述第二出液阀位于所述第二出液空隙所对应的气缸表面上，且伸出所述泵壳外。
作为上述技术方案的优选，所述活塞杆与电机通过卡套相连接，所述卡套外设置有支撑隔离部，所述支撑隔离部与伸出所述泵壳的气缸的连接端相连接。
采用卡套结构，并预留足够的活塞杆活动间隙，提供往复运动的连接。
作为上述技术方案的优选，所述活塞杆上设置有与所述气缸的储液腔室内壁相密封的第一密封部，以及与所述气缸的连接端相密封的第二密封部，所述第一密封部和所述第二密封部通过活塞环相密封。
作为上述技术方案的优选，所述第二密封部的中部开设有泄漏孔，所述泄漏孔与所述进液腔相连通。
所述泄漏孔使泵高压运行时候泄漏的高压介质减压至进液腔，从而不影响活塞杆密封。
作为上述技术方案的优选，所述泵壳和所述进液腔之间设置有真空绝热层。
作为上述技术方案的优选，所述真空绝热层所在的泵壳的表面上设置有真空阀。
作为上述技术方案的优选，所述进液腔所在的泵壳表面上设置有回气管。
回气管满足低温液体预冷及工作时候有效回气并回到储槽,可根据需要可放置在总进液管路、泵壳前部或后部的上方
作为上述技术方案的优选，所述活塞杆为一体结构，且内部中空。
该设计能够降低活塞杆的自重，避免的应力集中，使活塞杆能较好的承受拉压应力。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
（1）本发明所述的适用于低温介质的双作用活塞泵运行效果良好并能降低管路出口的流量和压力波动，流量同比现有单作用缸有所增加；
（2）本发明所述的适用于低温介质的双作用活塞泵在同等流量下，设备的制造成本有所降低，并扩展了现有产品系列的流量覆盖范围；
（3）本发明所述的适用于低温介质的双作用活塞泵今夜效率高，并减少了泵和管路的损耗；
（4）本发明所述的适用于低温介质的双作用活塞泵在气缸内径/活塞杆径较大的情况下，活塞杆在气缸中往复运动的时候，内腔的液体不再产生往复的流体窜动，不再会产生快速流动液体产生的气穴，从而从液体的含气量角度提高泵的容积效率。
附图说明
图1为一种适用于低温介质的双作用活塞泵剖面结构示意图。
图中：泵壳1、总进液管路2、气缸3、连接端3-1、储液腔室3-2、活塞杆4、第一密封部4-1、第二密封部4-2、泄漏孔4-21、第一进液阀5、第二进液阀6、第一出液阀7、第二出液阀8、卡套9、支撑隔离部10、真空绝热层11、真空阀12、回气管13。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述：
实施例1：参考图1，一种适用于低温介质的双作用活塞泵，包括一个泵壳1、设置于所述泵壳1一端的总进液管路2、以及设置在所述泵壳1内的进液腔、气缸3和活塞杆4，所述活塞杆4在所述气缸3内做推进及拉回的往复运动；
所述泵壳1和所述进液腔之间设置有真空绝热层11，所述真空绝热层11所在的泵壳1的表面上设置有真空阀12。
所述进液腔所在的泵壳1表面上设置有回气管13。
所述气缸3上设置有进液阀和出液阀，所述进液阀和所述出液阀上设置有单向阀门，所述进液阀的数量为两个，即设置在所述气缸3上的第一进液阀5和第二进液阀6；所述出液阀的数量为两个，即设置在所述气缸3上的第一出液阀7和第二出液阀8，所述第一出液阀7和第二出液阀8所泵出的料液汇总流出。
所述活塞杆4为一体结构且内部中空，其上设置有与所述气缸3的储液腔室3-2内壁相密封的第一密封部4-1，以及与所述气缸3的连接端3-1相密封的第二密封部4-2，所述第一密封部4-1和所述第二密封部4-2通过活塞环相密封；所述第二密封部4-2的中部开设有泄漏孔4-21，所述泄漏孔4-21与所述进液腔相连通。
所述活塞杆4与电机通过卡套9相连接，所述卡套9外设置有支撑隔离部10，所述支撑隔离部10与伸出所述泵壳1的气缸3的连接端3-1相连接。
第一进液阀5和第二出液阀8在活塞杆4向后移动的时候打开(此时，第一出液阀7，第二进液阀6关闭)，完成第一组的进液和第二组的出液；在活塞杆4向前移动的时候, 第一出液阀7，第二进液阀6打开(此时第一进液阀5和第二出液阀8关闭)，完成第一组的出液和第二组的进液，如此循环往复，第一出液阀7和第二出液阀8汇总后，流量在一个周期内皆有。同时总进液管路2在管路上表现为持续性进液,进液腔内部无扰流。
微量泄漏的高压液体通过泄漏孔4-21泄漏到进液腔,此时第二密封部4-2所密封的压力为冷端的进液压力而非冷端的工作压力,故可延长第二密封部4-2的密封寿命。
真空绝热层11通过真空阀12抽取夹层空间形成，目的是隔离低温液体直接与外部进行热交换造成低温液体严重气化，防止造成液体含气量增大从而使冷端吸入液体少，造成严重的震动，噪音，电流激增甚至是无法工作。
支撑隔离部10为连接冷端和动力端的连接件，目的是隔离冷端传过来的冷量，卡套9连接活塞杆4和动力端，在往复运动做功时候提供相应的动力。
实施例2：参考图1，与实施例1的不同之处在于，所述进液阀的数目不只局限于两个，相应地，所述出液阀的数目亦不止为两个。

Claims (10)

1.一种适用于低温介质的双作用活塞泵，其特征在于：包括一个泵壳（1）、设置于所述泵壳（1）一端的总进液管路（2）、以及设置在所述泵壳（1）内的进液腔、气缸（3）和活塞杆（4），所述活塞杆（4）在所述气缸（3）内做推进及拉回的往复运动；所述气缸（3）上设置有至少两个进液阀和至少两个出液阀，所述进液阀和所述出液阀上设置有单向阀门，当所述活塞杆（4）做推进运动时，一部分所述进液阀和所述出液阀处于流通状态，当所述活塞杆（4）做拉回运动时，另一部分所述进液阀和所述出液阀处于流通状态。
2.根据权利要求1所述一种适用于低温介质的双作用活塞泵，其特征在于：所述进液阀的数量为两个，即设置在所述气缸（3）上的第一进液阀（5）和第二进液阀（6）；其中所述第一进液阀（5）位于所述活塞杆（4）推进方向所对应的面上；所述活塞杆（4）拉回至最大程度时，所述活塞杆（4）拉回方向的表面仍与所述气缸（3）的内表面存在进液空隙，所述第二进液阀（6）位于所述进液空隙所对应的气缸（3）表面上。
3.根据权利要求1或2所述一种适用于低温介质的双作用活塞泵，其特征在于：所述出液阀的数量为两个，即设置在所述气缸（3）上的第一出液阀（7）和第二出液阀（8）；所述活塞杆（4）拉回至最大程度时，所述活塞杆（4）推进方向的表面与所述气缸（3）的内表面存在第一出液空隙，所述第一出液阀（7）位于所述第一出液空隙所对应的气缸（3）表面上，且伸出所述泵壳（1）外；所述活塞杆（4）拉回至最大程度时，所述活塞杆（4）拉回方向的表面仍与所述气缸（3）的内表面存在第二出液空隙，所述第二出液阀（8）位于所述第二出液空隙所对应的气缸（3）表面上，且伸出所述泵壳（1）外。
4.根据权利要求1所述一种适用于低温介质的双作用活塞泵，其特征在于：所述活塞杆（4）与电机通过卡套（9）相连接，所述卡套（9）外设置有支撑隔离部（10），所述支撑隔离部（10）与伸出所述泵壳（1）的气缸（3）的连接端（3-1）相连接。
5.根据权利要求4所述一种适用于低温介质的双作用活塞泵，其特征在于：所述活塞杆（4）上设置有与所述气缸（3）的储液腔室（3-2）内壁相密封的第一密封部（4-1），以及与所述气缸（3）的连接端（3-1）相密封的第二密封部（4-2），所述第一密封部（4-1）和所述第二密封部（4-2）通过活塞环相密封。
6.根据权利要求5所述一种适用于低温介质的双作用活塞泵，其特征在于：所述第二密封部（4-2）的中部开设有泄漏孔（4-21），所述泄漏孔（4-21）与所述进液腔相连通。
7.根据权利要求1所述一种适用于低温介质的双作用活塞泵，其特征在于：所述泵壳（1）和所述进液腔之间设置有真空绝热层（11）。
8.根据权利要求7所述一种适用于低温介质的双作用活塞泵，其特征在于：所述真空绝热层（11）所在的泵壳（1）的表面上设置有真空阀（12）。
9.根据权利要求1所述一种适用于低温介质的双作用活塞泵，其特征在于：所述进液腔所在的泵壳（1）表面上设置有回气管（13）。
10.根据权利要求1-9中任一条所述一种适用于低温介质的双作用活塞泵，其特征在于：所述活塞杆（4）为一体结构，且内部中空。
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