CZ302763B6 - Usporádání cerpacího bloku - Google Patents

Abstract

V usporádání cerpacího bloku (4) má cerpací blok (4) množinu cerpacích ventilu (3), z nichž každý je spojený s válcem v pístovém cerpadlu (21), a vstupní trubku (1) spolecnou pro všechny cerpací ventily (3), s jednou prírubovou spojkou (2) ke každému cerpacímu ventilu (3). Jedna z prírubových spojek (9) mezi cerpacím blokem (4) a vstupní trubkou (1) je upevnena prostrednictvím príruby (10) spojené s cerpacím blokem (4), pricemž ostatní prírubové spojky (16) jsou pohyblivé v podélném smeru vstupní trubky (1) prostrednictvím predimenzovaných der (18) pro šrouby, do kterých jsou vloženy rozperky (19).

Description

Uspořádání Čerpacího bloku

Oblast techniky

Předkládaný vynález se týká uspořádání čerpacího bloku, přičemž tento čerpací blok zahrnuje množinu čerpacích ventilů, z nichž každý je spojen s válcem v pístovém čerpadlu, a vstupní trubku společnou pro všechny čerpací ventily, s jednou přírubovou spojkou ke každému čerpacímu ventilu.

Dosavadní stav techniky

Typ čerpacího bloku, se kterým může být použito uspořádání podle předkládaného vynálezu, existuje například ve vysokotlakém čerpadlu nebo homogenizéru. Vysokotlaké čerpadlo v podstatě sestává z výkonného elektrického motoru s převodovým mechanismem zahrnujícím hnací řemen, převodovou skříň a klikový mechanismus, uložený v klikové skříni. Vysokotlaké čerpadlo rovněž obsahuje čerpací úsek s čerpacím blokem, ventily a písty. Otočný pohyb elektrického motoru je převáděn prostřednictvím převodového mechanismu na přímočarý vratný pohyb pístů.

Homogenizér je v podstatě vysokotlaké čerpadlo, ve kterém byl čerpací blok doplněn jedním nebo více homogenizačnxmi zařízeními nebo protitlakovými zařízeními, ve kterých probíhá vlastní homogenizace. Vysokotlaké čerpadlo nebo homogenizér podle tohoto principu jsou popsány ve švédské patentové přihlášce SE 9800896—4.

Homogenizace je průmyslový proces, který je již dlouho využíván a jehož účelem je jemně distribuovat částice v různých typech kapalin, aby se tak například stabilizovaly emulze, podpořila chuť a aroma, zlepšilo prosycení barvou v nátěrech, a podobně. Velmi obvyklou oblastí využití je homogenizace mléka, jejímž účelem je střihem dělit největší tukové kuličky, vyskytující se v mléce, na menší tukové kuličky, a prostřednictvím toho stabilizovat tukovou emulzi, což pak brání usazování smetany. Větší část veškerého mléka, dodávaného spotřebiteli, je v současnosti homogenizována.

Homogenizace obvykle probíhá tak, že tuková emulze, která může sestávat z mléka, je vystavena vysokému vstupnímu tlaku, který pohání tuto emulzi vysokou rychlostí skrz velmi úzkou Štěrbinu, kde jsou tukové kuličky této tukové emulze střihány, kromě jiných okolností v důsledku turbulence, která nastává na náhlém tlakovém spádu za homogenizačním ventilem. Produkt, který má být homogenizován, je natlakován, často až na několik desítek MPa, prostřednictvím vysokotlakého čerpadla a je nucen, aby procházel skrz úzkou štěrbinu v protítlakovém zařízení.

Když produkt vstupuje do homogenizéru nebo vysokotlaké čerpadla, prochází dovnitř skrz vstupní trubku nebo vedení a je distribuován k různým ventilům v čerpacím bloku. Ve většině homogenizérů a vysokotlakých čerpadel v současnosti je vstupní vedení vyvrtáno v homogenním čerpacím bloku, cožje příčinou velkých výrobních nákladů. Rovněž to s sebou ale přináší to, že ne vždy je možné vyvrtat vstupní vedení s tak velkými průměry, jak by bylo žádoucí. Volbou velkého vstupního průměru se snižuje rychlost ve vstupní trubce a tím se snižuje nebezpečí kavitace, ke které může docházet v důsledku změn v rychlosti, které vznikají v důsledku pulzace čerpadla.

Byly již učiněny pokusy o nahrazení vstupních vedení, vyvrtaných v čerpacím bloku, prostřed50 nictvím samostatné vstupní trubky. Protože ale je produkt často zahříván, mohou vznikat velmi velká tepelná napětí, protože vstupní trubka se zahřívá tychle a čerpací blok v důsledku své velké hmotnosti se zahřívá mnohem pomaleji. Pokud se týká homogenizace, produkt má často teplotu 75 °C a tepelné napětí, které může vzniknout na vstupu do homogenizéru, překračuje úroveň vzniku poruchy materiálu trubky. Vysoké teploty se mohou rovněž vyskytovat při sterilizaci trubky nebo trubicového systému předtím, než začne výroba. Přirozeně, že svary, které musí naprosto nutně existovat ve vstupní trubce, budou praskat již při podstatně nižších tepelných napětích. Čím větší homogenizér je, to jest čím větší má počet čerpacích ventilů v čerpacím bloku, tím větší bude tepelné napětí, která vzniká mezi čerpacím blokem a vstupní trubkou.

Vyřešení tohoto problému použitím expanzních skříní nebo jiných expanzních trubicových uspořádání je nevhodné, protože v tomto případě zde není prostor pro tato často objemná zařízení, která jsou navíc nevhodná z hlediska hygieny.

Jedním cílem předkládaného vynálezu je vytvořit vstupní trubku pro čerpací blok, která může být ío vytvořenajako samostatný díl bez tepelných napětí, způsobujících prasknutí trubky.

Dalším cílem předkládaného vynálezu je, prostřednictvím využití uspořádání podle předkládaného vynálezu, vytvořit podstatně ekonomičtější vstup do čerpacího bloku, který navíc poskytne možnost volné volby průměru vstupu.

Podstata vynálezu

Výše uvedené a další cíle byly dosaženy podle předkládaného vynálezu tím, že uspořádání typu, popisovaného v úvodu, bylo vytvořeno s tím charakteristickým znakem, že jedna z přírubových spojek mezi čerpacím blokem a vstupní trubkou je upevněna prostřednictvím příruby spojené s čerpacím blokem a že ostatní přírubové spojky jsou pohyblivé v podélném směru vstupní trubky prostřednictvím předimenzovaných děr pro šrouby, do kterých jsou vloženy rozpěrky.

Výhodně předimenzované díry pro šrouby poskytují vůli mezi vnějším průměrem rozpěrek a průměrem předimenzovaných děr pro šrouby.

Výhodně rozpěrky mají délku, která poskytuje vůli mezi přírubou a čerpacím blokem.

Výhodně jsou vůle vytvořeny pro umožnění posunutí, které nastane v důsledku tepelného napětí vznikajícího mezi vstupní trubkou a čerpacím blokem.

V následujícím popisu bude nyní podrobněji popsáno jedno výhodné provedení předkládaného vynálezu ve spojení s odkazy na připojené výkresy.

Přehled obrázků na výkresech

Obr. 1 znázorňuje část uspořádání podle předkládaného vynálezu;

Obr. 2 znázorňuje, částečně v řezu, detail uspořádání podle vynálezu; a

Obr. 3 znázorňuje homogenizér, ve kterém může být použito uspořádání podle předkládaného vynálezu.

Příklady provedení vynálezu

Obr. 1 znázorňuje část uspořádání podle předkládaného vynálezu, přesněji tedy vstupní trubku I s množinou přírubových spojek 2, určených k připojení k různým čerpacím ventilům 3, kteréjsou uzavřeny v čerpacím bloku 4. Vstupní trubka I může sestávat ze standardní ocelové nerezové so trubky 5 o průměru, který je zvolen s ohledem na kapacitu homogenizéru 6 nebo vysokotlakého čerpadla, se kterým je uspořádání podle předkládaného vynálezu použito. Vstupní trubka i jako taková tvoří samostatný díl, přičemž projeden a ten samý čerpací blok 4 mohou být zvoleny různé vstupní trubky 1 s různými průměry.

-2CZ 302763 B6

V jejím jednom konci 7 je vstupní trubka I otevřená aje zde spojena s vedením (není znázorněno), které vede produkt do homogenizéru 6 nebo vysokotlakého čerpadla. Vstupní trubka ije na svém druhém konci 8 uzavřena.

s Na obr. 1 má vstupní trubka 1 pět přírubových spojek 2. Tento počet se může měnit v závislosti na kapacitě homogenizéru 6 nebo vysokotlakého čerpadla. Z přírubových spojek 2 je jedna přírubová spojka 9 pevná. Ve výhodném provedení je tato pevná přírubová spojka 9 umístěna na tom konci 8 vstupní trubky 1, kterýje uzavřený. Alternativně může být pevnou přírubovou spojkou 9 kterákoliv z ostatních přírubových spojek, ale naprosto nej praktičtější je, pokud pevná přírubová io spojka 9 je umístěna v jednom z konců ]_ nebo 8 vstupní trubky J_.

Pevná přírubová spojka 9 má přírubu 10, která je pevně přivařena na límci 11 kolem otvoru 12 v trubce 5. Příruba 10 má alespoň dvě díry J3. pro šrouby nebo šroubové spojky. Díry J_3 pro šrouby mají obvyklou velikost vzhledem k šroubům 14 nebo svorníkům, které jsou použity.

V přírubě 10 je umístěn O-kroužek nebo ploché těsnění 15, které těsní přírubovou spojku 9, když je přišroubována na místě v čerpacím bloku 4.

Zbývající přírubové spojky 16 jsou pohyblivé v podélném směru trubky 5. Pohyblivá přírubová spojka 16 je v detailu znázorněna na obr. 2. Pohyblivá přírubová spojka 16 má přírubu 17, která je pevně přivařena na límci 11 kolem otvoru 12 v trubce 5 způsobem, který odpovídá připevnění pevné přírubové spojky 9. Příruba 17 má alespoň dvě díry 18 pro šrouby nebo šroubové spojky. Díry 18 pro šrouby jsou předimenzovány vzhledem ke Šroubům 14 nebo svorníkům, které jsou v nich použity.

V každé takové předimenzované díře 18 pro šroub je uložena rozpěrka 19. Rozpěrky 19 mají délku, díky které vyčnívají nahoru nad přírubu 17 na té straně příruby 17. která je otočena čelem směrem k čerpacímu bloku 4. Rozpěrky 19 mají vnitřní průměr, který představuje standardně velikou díru pro šroub 14 nebo svorník, který bude použit. Mezi vnějším průměrem rozpěrky 19 a předimenzované díry 18 pro šroub je vůle A. Pohyblivá přírubová spojka J6 má rovněž 030 kroužek nebo ploché těsnění 15, které těsní přírubovou spojku 16, když je přišroubována na místo v čerpacím bloku 4. Při úplném utažení, když je příruba 17 našroubována na místo v čerpacím bloku 4, je O-kroužek 15 stlačen na 20 procent své možné stlač itel nosti. Stlačení na 20 procent je takové, které je požadováno k tomu, aby O-kroužek 15 spolehlivě těsnil.

Pohyblivá přírubová spojka 16 je našroubována na místo v čerpacím bloku 4. Délka rozpěrek 19 je upravena tak, že při úplném utažení šroubů 14 nebo svorníků O-kroužek j_5 dostatečně těsní proti čerpacímu bloku 4 a mezi přírubou T7 a čerpacím blokem 4 vzniká vůle B.

Materiál nerezová ocel, ze kterého je vstupní trubka výhodně vyrobena, pokud se týká využití pro homogenizéry 6 používané v mléčném průmyslu, má teplotní roztažnost 1,65 mm na metr při teplotě 100 °C. Prostřednictvím vytvoření předimenzovaných děr J_8 pro šrouby může být dosažena vůle A, která může absorbovat očekávanou teplotní roztažnost. Předimenzované díry 18 pro šrouby mohou být vyrobeny se stejnou vůlí A pro všechna pohyblivá spojení 16. Alternativně může být vůle A upravena na vzdálenost od pevné přírubové spojky 9, takže tím větší vůle A bude vytvořena, čím dále je pohyblivá přírubová spojka 16 umístěna od pevné přírubové spojky 9. V důsledku vůle B mezi přírubami 17 a čerpacím blokem 4 se vstupní trubka 1 může bez překážky pohybovat vzhledem k tomuto čerpacímu bloku 4.

Na tom konci 7 vstupní trubky 1, kterýje spojen s přicházejícím produktem, je vstupní trubka 1 vhodně zajištěna v kluzně posuvném ukotvení nebo v kluzně posuvné sponě (není znázorněno). Kluzně posuvné ukotvení umožňuje posouvání v podélném směru trubky 5 a přitom drží tuto trubku v radiálním směru.

Obr. 3 znázorňuje uspořádání podle předkládaného vynálezu, použité v homogenizéru 6. Produkt přichází do homogenizéru 6 ve vedení, které na obrázku není znázorněno. Toto vedení je spojeno se vstupní trubkou 1 v jejím otevřeném konci 7. Vstupní trubka 1 je zajištěna k čerpacímu bloku 4 prostřednictvím jedné pevné přírubové spojky 9 a zbývajících pohyblivých přírubových spojek 16 ze všech přírubových spojek 2. Počet přírubových spojek 2 odpovídá počtu čerpacích ventilu 3 v čerpacím bloku 4. Čerpací ventily 3 jsou každý spojen s pístem 20 v pístovém čerpadlu 21.

Pístové čerpadlo 21 mění otočný pohyb elektrického motoru 22 na přímočarý vratný pohyb. Homogenizér 6 rovněž obsahuje homogen izační zařízení 23 nebo protitlakové zařízení.

Když produkt vstupuje do čerpacího bloku 4 sjeho čerpacími ventily 3, je tento produkt natlakován prostřednictvím pístového čerpadla 21. Produkt (kterýje často natlakován na několik desítek io MPa) je tlačen vysokou rychlostí, aby prošel úzkou štěrbinou v homogen izačním zařízení 23.

Produkt může sestávat z emulze, která má být stabilizována. V případě, že produktem je mléko, sestává z tukové emulze štukovými kuličkami různých velikostí. V úzké štěrbině homogenizačního zařízení 23 jsou tyto tukové kuličky střihány na menší kuličky aje získána stabilní emulze, ve které je zabráněno usazování smetany. Produkt odchází z homogenizeru 6 skrz výstupní trub15 ku 24.

Jak by mělo být zcela zřejmé z předcházejícího popisu, předkládaný vynález realizuje uspořádání, které tvoří vstupní trubku do čerpacího bloku, přičemž toto uspořádání je schopné kompenzovat tepelná napětí, která vznikají při různých teplotách ve vstupní trubce a v čerpacím bloku.

Uspořádání podle předkládaného vynálezu umožňuje použití samostatných vstupních trubek pro čerpací blok bez nebezpečí, že trubka praskne v důsledku velkých tepelných napětí, která nastanou. Předkládaný vynález rovněž umožňuje volnou volbu průměru vstupní trubky, což může snížit nebezpečí kavitace v trubce v důsledku pulzace čerpadla.

Claims (4)

1. Uspořádání čerpacího bloku (4), přičemž tento čerpací blok (4) zahrnuje množinu čerpacích ventilů (3), z nichž každý je spojen s válcem v pístovém čerpadlu (21), a vstupní trubku (1) společnou pro všechny čerpací ventily (3), s jednou přírubovou spojkou (2) ke každému čerpacímu ventilu (3), vyznačující se tím, že jedna z přírubových spojek (9) mezi čerpacím blo35 kem (4) a vstupní trubkou (1) je upevněná prostřednictvím příruby (10) spojené s čerpacím blokem (4), a že ostatní přírubové spojky (16) jsou pohyblivé v podélném směru vstupní trubky (1) prostřednictvím předimenzovaných děr (18) pro šrouby, do kterých jsou vložené rozpěrky (19).

2. Uspořádání podle nároku 1, v y z n a č u j í c í se t í m , že předimenzované díry (18) pro

40 šrouby poskytují vůli (A) mezi vnějším průměrem rozpěrek (19) a průměrem předimenzovaných děr (18) pro šrouby.

3. Uspořádání podle nároků 1 a 2, v y z n a č uj í c í se t í m , že rozpěrky (19) mají délku, která poskytuje vůli (B) mezi přírubou (17) a čerpacím blokem (4).

4. Uspořádání podle nároku 3, vyznačující se tím, že vůle (A, B) jsou vytvořeny pro umožnění posunutí, které nastane v důsledku tepelného napětí vznikajícího mezi vstupní trubkou (1) a čerpacím blokem (4).