DE1016129B

DE1016129B - Hochdruckpumpe

Info

Publication number: DE1016129B
Application number: DEI5444A
Authority: DE
Inventors: William Reginald Dermo Manning
Original assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Current assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Priority date: 1951-01-31
Filing date: 1952-01-25
Publication date: 1957-09-19

Description

Hochdruckpumpe Die Erfindung bezieht sich auf Pumpen oder Kompressoren, welche geeignet sind, Drücke von über 1000 at zu erzeugen.
Derartige Pumpen oder Kompressoren werden bei der Durchführung von chemischen Verfahren verwendet, wo flüssige Stoffe hohen Drücken ausgesetzt werden, wie beispielsweise bei der Polymerisierung von Äthylen.
Bei Pumpen oder Kompressoren, die bisher zur Erzeugung von Drücken der Größenordnung von 1000 at oder mehr verwendet Würden; -hat es sich gezeigt, daß bei ihnen eine ernsthafte Gefahr des Versagens durch Ermüdung des Materials eintritt.
Es hat sich gezeigt, daß derartige Versager bei gewissen Unregelmäßigkeiten des Querschnittes eintreten, wie beispielsweise bei den Ventildurchgängen im Zylinderkopf oder bei der Befestigung des Kopfes an den entsprechenden parallelen Teilen des Zylinders. Das Auftreten derartiger Versager bei so hohen Drükken hat leicht ernsthafte Folgen, und ein Ausweg, der gewählt wurde, um dies zu vermeiden, ist, daß der Zylinderkopf nach einer bestimmten Anzahl von Hüben ausgewechselt wurde.
Zweck der Erfindung ist nunmehr, diese Gefahr wesentlich zu verringern, indem Druckspannungen von praktisch gleicher Größe in allen Richtungen an all den Punkten übergelagert werden, bei denen örtliche, hohe und unbestimmte Zugkräfte auftreten können, welche zu Versagern durch Ermüdungserscheinungen führen können.
Wenn das zur Verfügung stehende Material kräftig genug ist und die zulässigen Abmessungen ausreichend sind, um dem erforderlichen Druck ohne Erzeugung von Spannungen (errechnet nach dem Lame-Lehrsatz), die die Ermüdungsgrenze überschreiten, standzuhalten, können mit guter Sicherheit einfache, aus einem Block bestehende Zylinder verwendet werden. Bei höheren Drücken mag es notwendig sein, eine Verstärkung für sowohl die End- und Seitenwandungen der Kammer oder Kammern vorzusehen und beispielsweise die Zylinder aus konzentrischen Teilen aufzubauen, die zusammengeschrumpft werden, oder die Kernrohre durch Aufwickeln von Draht herzustellen, jedoch muß bei beiden Verfahren darauf geachtet werden, daß während der Herstellung der Zylinder das Material nicht überspannt wird. Für die erstgenannte Art ist die in der Zeitschrift »Engineering«, Bd.163, Nr. 4240. S. 349, vom 2. Mai 1947, beschriebene Arbeitsweise besonders wirtschaftlich, jedoch muß dafür Sorge getragen werden, daß die Restspannungen nicht zu hoch sind, und dies kann durch Anwendung des in dem in der Zeitschrift »Engineering« vom B. Dezember 1950 enthaltenen Aufsatz »Residual contact stresses in built-up cylinders« beschriebenen Verfahrens erfolgen. Eine Ausführungsform der Pumpe oder des Kompressors gemäß der Erfindung ist in der Zeichnung ini Schnitt dargestellt. Diese zeigt eine zweistufige Pumpe oder einen Kompressor, bei der der sich hin-und herbewegende Zylinder aus zwei axialen symmetrischen Teilen aufgebaut ist. Bei dieser Art von Pumpe oder Kompressor wird vorzugsweise ein zusammengesetzter Zylinder angewandt. um die Zugbeanspruchungen zu verringern, die in der Nähe des zwischen den beiden Kammern vorhandenen Ventils auftreten. Das innere Element 11 dieses Zylinders ist mit zwei Kammern 19 und 20 versehen, welche durch eine Leitung verbunden sind, in der sich ein übliches Rückschlagventil 17 befindet. Die Kammer 20 besitzt einen größeren Durchmesser als die Kammer 19.
In der Kammer 19 befindet sich ein Kolben 14, der gegenüber dem Zylinder durch eine Stopfbuchsenpackung 13 abgedichtet ist. In der Kammer 20 befindet sich ein zweiter, ähnlicher Kolben 16. jeder Kolben ist mit einer zentralen Bohrung versehen, durch die das flüssige Material zugeführt wird, und mit einem Rückschlagventil 15 und 18 üblicher Bauart. Die beiden Kolben sind auf der gleichen Achse angeordnet, und der Zylinder bewegt sich in an sich bekannter Weise in bezug auf die feststehenden Kolben hin und her.
Wenn die Pumpe oder der Kompressor arbeitet, bewegen sich die Zylinder von dem rechten Ende ihres Hubes nach links, und dabei öffnet sich das Ventil 18, und das Fördermittel wird in die Kammer 20 eingesaugt. Gleichzeitig wird das in der Kammer 19 vorhandene Fördermittel komprimiert und durch das Ventil 15 an die Auslaßseite der Pumpe gefördert. Beim Rückwärtshub, wenn sich der Zylinder nach rechts bewegt, gelangt das Fördermittel aus der Kammer 20 durch das Ventil 17 in die Kammer 19. Da die Kammer 19 einen geringeren Durchmesser besitzt als die Kammer 20, wird hierdurch ein Druckanstieg in dem Fördermittel erzeugt.
Durch die in der Kammer 19 auftretende Kompression erfolgt ein Temperaturanstieg in diesem Teil der Pumpe, und es ist zweckmäßig, geeignete Kühlmittel vorzusehen, um ein übermäßiges Ansteigen der Temperatur zu verhindern. So kann beispielsweise um den sich hin- und herbewegenden Zylinder ein Kühlmantel vorgesehen sein, durch den kaltes Wasser geleitet wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Kolbenpumpe oder Kolbenkompressor zur Erzeugung von Drücken in der Größenordnung von 1000 at, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen sich mit Bezug auf zwei mit ihren Kopfenden aufeinander zu gerichtete feststehende, plungerartige, in ihren Köpfen mit Ventilen (15, 18) versehene und von Druck- bzw. Saugleitungen (22, 23) durchsetzte Kolben (14, 16) hin- und herbewegenden Zylinder (11) enthält, der an einer zwischen beiden Kolbenköpfen liegenden Stelle durch eine mit ihm aus einem Stück bestehende und mit einem Rückschlagventil (17) versehene Trennwand (21) in zwei gleichachsig liegende Kammern (19, 20) von verschiedenem Querschnitt unterteilt wird, _von denen jede eine gleichmäßige Wandstärke besitzt.
2. Pumpe oder Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (11) in an sich bekannter Weise durch einen oder mehrere aufgeschrumpfte konzentrische Außenteile (12) verstärkt ist.
3. Pumpe oder Kompressor nach Anspruch 1; dadurch gekennzeichnet, daß in dem der größeren Kammer (20) zugeordneten Kolben (16) die Saugleitung (23) sowie in dem der kleineren Kamr%er (19) zugeordneten Kolben (14) die Druckleitüri9' (22) angeordnet ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 509 293, 487 549, 476 088, 439 188, 192 745; französische Patentschrift Nr. 381977; USA.-Patentschrift Nr. 2 287 360. Entgegengehaltene ältere Rechte: Deutsches Patent Nr. 849 800.