HINTERGRUNDBACKGROUND
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Hochdruckdichtungsanordnung für eine Ultrahochdruckfluidpumpe, und im Spezielleren auf eine Hochdruckdichtungsanordnung zur Verwendung beim Abdichten einer Kolbenstößelpumpe in einem Hochdruckzylinder einer Druckerhöherpumpe, die zum Pumpen von Fluiden genutzt wird.The present invention relates to a high pressure seal assembly for an ultrahigh pressure fluid pump, and more particularly to a high pressure seal assembly for use in sealing a piston ram pump in a high pressure cylinder of a pressurized pump used to pump fluids.
Präzisionsschneiden für industrielle und kommerzielle Zwecke wird oftmals durch den Einsatz eines Wasserstrahlsystems bewerkstelligt, das einen Hochgeschwindigkeitswasserstrahl auf eine zu schneidende Materialfläche lenkt. Wasserstrahlsysteme bringen Wasser auf einen Druck von 15.000 psi oder mehr und setzen diesen Druck in einen Fluidstrahl um, der sich mit Geschwindigkeiten von über Mach 2 fortbewegt. Dieser hochschnelle Strahl, der oftmals mit einem Abrasionsmittel gemischt ist, ist in der Lage, harte Werkstoffe wie etwa Metall und Granit mit Dicken von mehr als einem Fuß durchzuschneiden.Precision cutting for industrial and commercial purposes is often accomplished through the use of a water jet system which directs a high velocity water jet at a material surface to be cut. Water jet systems bring water to a pressure of 15,000 psi or more and convert that pressure into a fluid jet that travels at speeds above Mach 2. This high-speed jet, which is often mixed with an abrasive, is able to cut through hard materials such as metal and granite with thicknesses greater than one foot.
Die Pumpen, die in einem Wasserstrahlsystem arbeiten, benötigen Dichtungsanordnungen, welche die erzeugten hohen Drücke eindämmen können. Dies umfasst Dichtungsanordnungen, die zwischen den sich vor und zurück bewegenden Stößeln und der Wand der Zylinderbehälter angeordnet sind, in denen sich die Stößel vor und zurück bewegen. Die Dichtflächen derartiger Dichtungen sind typischerweise aus einem weicheren Material aufgebaut als die umgebenden Komponenten und neigen dazu, schnell zu versagen. Es kann auch vorkommen, dass die weicheren Dichtungskomponenten in Zwischenräume verdrängt werden, die während eines Hochdruckbetriebs entstehen. Der sich ergebende Verschleiß und Zerfall macht einen häufigen Dichtungsaustausch erforderlich.The pumps operating in a water jet system require sealing arrangements which can contain the high pressures generated. This includes sealing arrangements disposed between the reciprocating rams and the wall of the cylindrical containers in which the rams move back and forth. The sealing surfaces of such seals are typically constructed of a softer material than the surrounding components and tend to fail quickly. It may also happen that the softer seal components are displaced into spaces created during a high pressure operation. The resulting wear and decay requires frequent replacement of seals.
ZUSAMMENFASSUNGSUMMARY
In einem Aspekt stellt die Erfindung ein Dichtungssystem zum Abdichten eines Zwischenraums zwischen einem Pumpenstößel und einem Hochdruckzylinder einer Pumpe bereit. Das Dichtungssystem umfasst einen ersten Dichtungsring mit einer Bohrung, durch die sich der Stößel erstrecken kann, einem vorderen axialen Ende und einem hinteren axialen Ende. Das hintere axiale Ende weist eine Rückseite auf, die einen Unterschnitt definiert. Das System umfasst darüber hinaus einen O-Ring, der auf dem ersten Dichtungsring zwischen dem vorderen und hinteren axialen Ende des ersten Dichtungsrings angeordnet ist. Das System umfasst darüber hinaus einen zweiten Dichtungsring mit einer Bohrung, durch die sich der Stößel erstrecken kann, einem vorderen axialen Ende und einem hinteren axialen Ende. Ein Abschnitt des vorderen axialen Endes erstreckt sich in den durch die Rückseite des ersten Dichtungsrings definierten Unterschnitt, so dass ein axialer Druck, der auf den ersten Dichtungsring in einer Richtung zum zweiten Dichtungsring ausgeübt wird, das vordere axiale Ende des zweiten Rings radial nach innen ablenkt, um einen abdichtenden Eingriff mit dem Stößel zu ermöglichen. Das System umfasst auch einen O-Ring, der am zweiten Dichtungsring zwischen dem vorderen und hinteren axiale Ende des zweiten Dichtungsrings angeordnet ist.In one aspect, the invention provides a sealing system for sealing a clearance between a pump plunger and a high pressure cylinder of a pump. The sealing system includes a first sealing ring having a bore through which the plunger may extend, a front axial end, and a rear axial end. The rear axial end has a backside defining an undercut. The system further includes an O-ring disposed on the first seal ring between the front and rear axial ends of the first seal ring. The system further includes a second sealing ring having a bore through which the plunger may extend, a forward axial end, and a rearward axial end. A portion of the forward axial end extends into the undercut defined by the back of the first seal ring such that axial pressure applied to the first seal ring in a direction toward the second seal ring deflects the forward axial end of the second ring radially inwardly to allow a sealing engagement with the plunger. The system also includes an O-ring disposed on the second seal ring between the front and rear axial ends of the second seal ring.
In einem anderen Aspekt stellt die Erfindung ein Dichtungssystem zum Abdichten eines Zwischenraums zwischen einem Pumpenstößel und einem Hochdruckzylinder einer Pumpe bereit. Das Dichtungssystem umfasst einen ersten Dichtungsring mit einer Bohrung, durch die sich der Stößel erstrecken kann, einem vorderen axialen Ende und einem hinteren axialen Ende. Ein O-Ring ist am Dichtungsring zwischen dem vorderen und hinteren axialen Ende angeordnet. Das System umfasst darüber hinaus einen Packungsring mit einer Bohrung, durch die sich der Stößel erstrecken kann, einem vorderen axialen Ende, das am hinteren axialen Ende des Dichtungsrings anstößt, und einem hinteren axialen Ende. Das System umfasst auch einen nicht aus Metall bestehenden Packungsdrücker mit einer Bohrung, durch die sich der Stößel erstrecken kann, einem vorderen axialen Ende, das am hinteren axialen Ende des Packungsrings anstößt, und einem hinteren axialen Ende. Der nicht aus Metall bestehende Packungsdrücker kann aus Keramik (z. B. Carbid) oder ähnlichen harten, verschleißfesten Materialien bestehen.In another aspect, the invention provides a sealing system for sealing a clearance between a pump plunger and a high pressure cylinder of a pump. The sealing system includes a first sealing ring having a bore through which the plunger may extend, a front axial end, and a rear axial end. An O-ring is disposed on the seal ring between the front and rear axial ends. The system further includes a packing ring having a bore through which the plunger may extend, a front axial end abutting the rear axial end of the sealing ring, and a rear axial end. The system also includes a non-metal package pusher having a bore through which the plunger may extend, a front axial end abutting the rear axial end of the packing ring, and a rear axial end. The non-metal package pusher may be made of ceramic (eg, carbide) or similar hard, wear-resistant materials.
Andere Aspekte der Erfindung werden durch Berücksichtigung der ausführlichen Beschreibung und der begleitenden Zeichnungen offensichtlich.Other aspects of the invention will become apparent upon consideration of the detailed description and the accompanying drawings.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
1 ist eine perspektivische Ansicht, die ein abrasives Wasserstrahlschneidsystem zeigt. 1 Fig. 10 is a perspective view showing an abrasive water jet cutting system.
2 ist eine perspektivische Ansicht einer Druckerhöherpumpe des abrasiven Wasserstrahlschneidsystems von 1. 2 FIG. 15 is a perspective view of a pressurizing pump of the abrasive water jet cutting system of FIG 1 ,
3 ist eine Querschnittsansicht der Druckerhöherpumpe von 2 entlang der Linie 3-3. 3 is a cross-sectional view of the booster pump of 2 along the line 3-3.
4 ist ein Teilquerschnitt eines Endabschnitts der Druckerhöherpumpe von 3. 4 is a partial cross section of an end portion of the booster pump of 3 ,
5 ist eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht einer Dichtungsanordnung zur Verwendung in der Druckerhöherpumpe von 3, und welche die Erfindung verkörpert. 5 FIG. 10 is an enlarged partial cross-sectional view of a seal assembly for use in the booster pump of FIG 3 , and which embodies the invention.
6 ist eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht der Dichtungsanordnung von 5. 6 is an enlarged partial cross-sectional view of the seal assembly of 5 ,
6a ist eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht der Dichtungsanordnung von 5 in ihrem Abdichtungszustand unter Hochdruck gezeigt. 6a is an enlarged partial cross-sectional view of the seal assembly of 5 shown in their state of sealing under high pressure.
7 ist eine teilweise auseinandergezogene Schnittansicht, welche den vorderen und hinteren Dichtungsring der Dichtungsanordnung von 5 zeigt. 7 is a partially exploded sectional view showing the front and rear sealing ring of the seal assembly of 5 shows.
8 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht einer die Erfindung verkörpernden alternativen Dichtungsanordnung. 8th Figure 3 is an enlarged cross-sectional view of an alternative seal assembly embodying the invention.
9 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht noch einer anderen die Erfindung verkörpernden alternativen Dichtungsanordnung. 9 Figure 4 is an enlarged cross-sectional view of yet another alternative seal assembly embodying the invention.
10a ist eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht, die eine alternative Keilringauslegung darstellt. 10a is an enlarged partial cross-sectional view illustrating an alternative wedge ring design.
10b ist eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht, die eine andere alternative Keilringauslegung darstellt. 10b is an enlarged partial cross-sectional view illustrating another alternative Keilringauslegung.
11 ist eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht, die eine alternative Packungsdrückerauslegung darstellt. 11 FIG. 10 is an enlarged partial cross-sectional view illustrating an alternative pack pusher design. FIG.
12 ist eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht einer Dichtungsanordnung aus dem Stand der Technik. 12 FIG. 10 is an enlarged partial cross-sectional view of a prior art seal assembly. FIG.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION
Bevor irgendwelche Ausführungsformen der Erfindung im Detail beschrieben werden, sollte klar sein, dass die Erfindung in ihrer Anwendung nicht auf die Ausführungsdetails und die Anordnung von Komponenten beschränkt ist, die in der folgenden Beschreibung dargelegt oder in den folgenden Zeichnungen dargestellt sind. Die Erfindung ist zu anderen Ausführungsformen in der Lage und kann auf verschiedene Weise in die Praxis umgesetzt oder ausgeführt werden. Auch sollte klar sein, dass die hier verwendete Phraseologie und Terminologie dem Zweck der Beschreibung dient und nicht als einschränkend angesehen werden sollte. Die hiesige Verwendung von „enthaltend”, „umfassend” oder „aufweisend” und Varianten davon soll danach aufgelistete Elemente und Äquivalente von diesen sowie zusätzliche Elemente bedeuten. So wie die Begriffe „oberer/obere/oberes”, „unterer/untere/unters”, „innerer/innere/inneres”, „äußerer/äußere/äußeres”, „Oberseite”, „Unterseite”, „Vorderseite”, Rückseite”, „hinten” und andere Richtungsbegriffe hier und in den beigefügten Ansprüchen verwendet werden, sollen keine besondere Ausrichtung erfordern, sondern werden stattdessen nur zu Beschreibungszwecken verwendet.Before any embodiments of the invention are described in detail, it should be understood that the invention is not limited in its application to the detailed embodiments and arrangement of components set forth in the following description or illustrated in the following drawings. The invention is capable of other embodiments and can be practiced or carried out in various ways. It should also be understood that the phraseology and terminology used herein are for the purpose of description and should not be considered as limiting. The use herein of "containing," "comprising," or "having" and variants thereof is intended to mean thereafter listed elements and equivalents thereof as well as additional elements. As the terms "upper / upper / upper", "lower / lower / unders", "inner / inner / inner", "outer / outer / outer", "upper side", "lower side", "front", back " , "Rear" and other directional terms used herein and in the appended claims are not intended to require particular orientation, but are instead used for descriptive purposes only.
Es sollte klar sein, das „ultrahoch” und „Hochdruck”, so wie hier verwendet, sich auf einen Fluiddruck von über 15.000 psi und allgemeiner über 60.000 psi bezieht. Ein durchschnittlicher Fachmann auf dem Gebiet wird erkennen, dass eindeutige Probleme bei diesen hohen Drücken auftreten. Somit lassen sich Lösungen, die Pumpen für niedrigere Drücke gemein haben, nicht unbedingt auf Systeme anwenden, die bei Drücken von über 15.000 psi arbeiten, und können in der Tat Ergebnisse hervorbringen, die im Gegensatz zu denjenigen stehen, die im Niederdruckbetrieb zu sehen sind.It should be understood that the "ultra high" and "high pressure" as used herein refers to a fluid pressure of over 15,000 psi and more generally over 60,000 psi. One of ordinary skill in the art will recognize that there are clear problems with these high pressures. Thus, solutions that share lower pressure pumps are not necessarily applicable to systems operating at pressures in excess of 15,000 psi, and indeed can produce results that are unlike those seen in low pressure operation.
1 stellt ein Abrasiv-Wasserstrahlschneidsystem 10 zum Schneiden eines besonderen Materials mit einem Hochdruckstrahl von Wasser dar, das mit einem Abrasionsmittel gemischt ist. Das Schneidsystem 10 umfasst einen Schneidtisch 10 mit einer Materialauflagefläche 22 und einem Schneidkopfsystem 30, das einen Schneidkopf 40 umfasst. Das Schneidkopfsystem 30 wird durch einen Computer 50 gesteuert und ist funktional über die Arme 24, 26 auf eine den Fachleuten auf dem Gebiet bekannte Weise beweglich, um einen Schneidevorgang an irgendeiner erforderlichen bearbeitbaren Stelle auf der Fläche 22 bereitzustellen. Ein Pumpsystem 60 erzeugt Hochdruckfluid, typischerweise Wasser, für den Schneidprozess und stellt dieses Wasser durch ein (nicht gezeigtes) Hochdruckrohr dem Schneidkopfsystem 30 bereit. Ein Zuführsystem 70 führt ein abrasives Material wie etwa Granat zu, das am Schneidkopf 40 mit dem Wasserstrahl kombiniert wird. Ein Abrasionsmittelentfernungssystem 80 filtert das im Prozess erzeugte Abwasser, um das Abrasionsmittel zur weiteren Verwendung rückzugewinnen. Das Abwasser kann entweder durch einen Abfluss entsorgt oder recycelt werden, um den Gesamtwasserverbrauch zu minimieren. 1 provides an abrasive waterjet cutting system 10 for cutting a particular material with a high pressure jet of water mixed with an abrasive. The cutting system 10 includes a cutting table 10 with a material support surface 22 and a cutting head system 30 that has a cutting head 40 includes. The cutting head system 30 is through a computer 50 controlled and is functional over the arms 24 . 26 in a manner known to those skilled in the art to perform a cutting operation at any required workable location on the surface 22 provide. A pumping system 60 generates high pressure fluid, typically water, for the cutting process and places this water through a high pressure tube (not shown) to the cutting head system 30 ready. A feeding system 70 introduces an abrasive material, such as garnet, to the cutting head 40 combined with the water jet. An abrasive removal system 80 filters wastewater generated in the process to recover the abrasive for further use. The wastewater can either be disposed of through a drain or recycled to minimize total water consumption.
2 und 3 stellen eine doppeltwirkende Hochdruckpumpe 100 des Pumpsystems 60 dar. Wie den Fachleuten auf dem Gebiet wohlbekannt ist, umfasst diese Pumpe, die auch als Druckerhöherpumpe bezeichnet wird, einen Kraftzylinder 110, der eine Hydraulikflüssigkeitskammer 114 definiert. Ein doppelseitiger Kolben 118, der an zwei entgegengesetzte Stößel 122 angeschlossen ist, bewegt sich in der Kammer 114 im Ansprechen auf druckbeaufschlagte Hydraulikflüssigkeit abwechselnd vor und zurück, die in die und aus der Kammer 114 geleitet wird. Ein oder mehrere Näherungsschalter 126 erfasst bzw. erfassen den Kolben 118 und sendet bzw. senden bei einer Erfassung ein Signal an eine Steuereinheit wie etwa einen PLC, um ein 4-Weg-Ventil an der Hydraulikpumpe zu schalten, wodurch Hydrauliköl durch die Öffnungen 128 an der Unterseite des Kraftzylinders 110 zur anderen Seite des Kolbens 118 geleitet wird. Das System Kolben/Stößel wirkt als Druckmultiplikator zum Erhöhen des Drucks eines Fluids wie etwa Wasser, das in die Bohrungen 130 von zwei entgegengesetzten zylindrischen Behältern 134 gesaugt wird. Die Behälter 134 sind über Hydraulikzylinderköpfe 138 an den Kraftzylinder 110 angeschlossen. Ein Pumpenkopf 140 ist jeweils an den Enden 142, 144 jedes zylindrischen Behälters 134 angeordnet. Der Pumpenkopf 140 umfasst einen Dichtungskopf 146, der teilweise im Inneren einer Endkappe 150 angeordnet ist. Jedes Ende 142, 144 ist im Wesentlichen identisch und in der Lage, Hochdruckfluid an das Wasserstrahlschneidsystem zu liefern. 2 and 3 make a double-acting high-pressure pump 100 of the pumping system 60 As is well known to those skilled in the art, this pump, also referred to as a booster pump, includes a power cylinder 110 , which is a hydraulic fluid chamber 114 Are defined. A double-sided piston 118 , which is connected to two opposing pestles 122 connected, moves in the chamber 114 in response to pressurized hydraulic fluid alternately back and forth, in and out of the chamber 114 is directed. One or more proximity switches 126 capture or detect the piston 118 and upon detection sends a signal to a control unit, such as a PLC, to switch a 4-way valve on the hydraulic pump, whereby hydraulic oil passes through the openings 128 at the bottom of the power cylinder 110 to the other side of the piston 118 is directed. The piston / plunger system acts as a pressure multiplier for increasing the pressure of a fluid, such as water, entering the bores 130 of two opposite cylindrical containers 134 is sucked. The containers 134 are about hydraulic cylinder heads 138 to the power cylinder 110 connected. A pump head 140 is always at the ends 142 . 144 each cylindrical container 134 arranged. The pump head 140 includes a sealing head 146 partially inside an end cap 150 is arranged. Every end 142 . 144 is essentially identical and capable of delivering high pressure fluid to the waterjet cutting system.
Wie in 3 und 4 gezeigt ist, umfasst das Dichtungskopfsystem 146 ein Einlassrückschlagventil 154, das dazu ausgelegt ist, Niederdruckwasser in die Bohrung 130 eintreten zu lassen, wenn der Stößel 122 eingefahren wird, und ein Auslassrückschlagventil 158, um Hochdruckfluid zum Auslass 162 zu leiten, wenn der Stößel 122 in der Bohrung 130 einen Vorwärtshub macht. Mit Bezug auf 4 umfasst die Endkappe 150 in der dargestellten Ausführungsform Innengewindegänge 166 zum Passeingriff mit Außengewindegängen 170 an einer Außenfläche eines Hohlzapfens 174. In anderen Ausführungsformen kann die Endkappe 150 mit einer alternativen lösbaren Verbindung am Hohlzapfen 174 befestigt werden. Beispielsweise können sich (nicht gezeigte) Zuganker über die Länge des Behälters 134 erstrecken und den Hydraulikzylinderkopf 138 mit der Endkappe 150 verbinden. Mehrere Abdrückschrauben 180, die in Öffnungen 184 der Endkappe 150 eingedreht sind, umfassen jeweils Endflächen 190, die an der Schulter 194 des Dichtungskopfes 146 angreifen und eine Kompressionskraft bereitstellen, um den Dichtungskopf 146 in abdichtendes Verhältnis mit einem Endabschnitt 200 des zylindrischen Behälters 134 zu drücken. Der gesicherte zylindrische Behälter 134, der Dichtungskopf 146 und die Endkappe 150 sind allesamt mit einer Längsachse 215 durch die Mitte der Bohrung 130 konzentrisch.As in 3 and 4 is shown includes the sealing head system 146 an inlet check valve 154 , which is designed to low pressure water into the hole 130 to let in when the plunger 122 is retracted, and an outlet check valve 158 to high pressure fluid to the outlet 162 to guide when the plunger 122 in the hole 130 makes a forward stroke. Regarding 4 includes the end cap 150 internal threads in the illustrated embodiment 166 for mating engagement with external threads 170 on an outer surface of a hollow pin 174 , In other embodiments, the end cap 150 with an alternative releasable connection on the hollow pin 174 be attached. For example, tie rods (not shown) may extend the length of the container 134 extend and the hydraulic cylinder head 138 with the end cap 150 connect. Several jacking screws 180 in openings 184 the end cap 150 are screwed in, each include end surfaces 190 at the shoulder 194 of the sealing head 146 attack and provide a compression force to the seal head 146 in sealing relationship with an end portion 200 of the cylindrical container 134 to press. The secured cylindrical container 134 , the sealing head 146 and the endcap 150 are all with a longitudinal axis 215 through the middle of the hole 130 concentric.
Nun umfasst mit Bezug auf 5 die Druckerhöherpumpe 100 ein Paar Dichtungssysteme 220 (nur eines ist in 5 gezeigt), eines auf jeder Seite des Kolbens 118 der Pumpe 100, und zueinander in einem Spiegelverhältnis ausgerichtet. Wie in 5 gezeigt ist, ist jedes Dichtungssystem 220 zwischen dem Stößel 122 und dem zylindrischen Hochdruckbehälter 134 angeordnet, um den Zwischenraum zwischen dem ein- und ausfahrenden Stößel 122 und der Bohrung 130 des Hochdruckzylinders 134 abzudichten. Ein Halter 224, der sandwichartig zwischen dem Zylinder 134 und dem Zylinderkopf 138 eingeschlossen ist, positioniert die Dichtung axial in der Bohrung 130.Now includes with respect to 5 the booster pump 100 a pair of sealing systems 220 (only one is in 5 shown), one on each side of the piston 118 the pump 100 , and aligned with each other in a mirror relationship. As in 5 is shown is every sealing system 220 between the plunger 122 and the cylindrical high pressure container 134 arranged to the space between the retracting and extending plunger 122 and the hole 130 of the high-pressure cylinder 134 seal. A holder 224 that sandwiched between the cylinder 134 and the cylinder head 138 is trapped, positions the seal axially in the bore 130 ,
Bevor das Dichtungssystem 220 der vorliegenden Erfindung weiter beschrieben wird, wird zuerst Bezug auf 12 genommen, die ein Dichtungssystem 228 aus dem Stand der Technik darstellt. Das Dichtungssystem 228 aus dem Stand der Technik umfasst einen Dichtungsring 232, worauf ein O-Ring 236 gelagert ist. Der Dichtungsring 232 weist ein hinteres axiales Ende 240 (wobei „hinten” die Richtung zum Kolben 118 hin ist) auf, das an einem vorderen axialen Ende 244 eines Packungsrings 248 anstößt. Ein hinteres axiales Ende 252 des Packungsrings 248 stößt an einem vorderen axialen Ende 256 eines Packungsdrückers 260 an. Ein Keilring 264 ist einer äußeren (z. B. radial äußeren) Fläche jeweils des Packungsrings 248 und des Packungsdrückers 260 gelagert. Der Keilring 264 ist im Querschnitt trapezförmig, wobei in entgegengesetzte Richtungen gewandte, geneigte Flächen 268 an abgeschrägte Flächen 272, 276 anstoßen, die am Packungsring 248 bzw. Packungsdrücker 260 ausgebildet sind. Der Dichtungsring 232, der Packungsring 248 und der Packungsdrücker 260 definieren jeweils jeweilige Bohrungen 280, 284 und 288, durch welche sich der Stößel 122 erstrecken und sich vor und zurück bewegen kann. Die Bohrung 288 des Packungsdrückers 260 umfasst zwei Stege oder Auflageflächen 292, die axial voneinander beabstandet und durch eine Entlastungsfläche 296 mit einem größeren Durchmesser getrennt sind. Diese zwei Auflageflächen 292 können denselben Durchmesser haben, oder eine der zwei Auflageflächen 292 kann einen etwas (z. B. um ca. 0,004 Zoll (0,102 mm)) größeren Durchmesser haben als sie andere.Before the sealing system 220 of the present invention, reference will first be made to FIG 12 taken that a sealing system 228 from the prior art. The sealing system 228 From the prior art comprises a sealing ring 232 , whereupon an O-ring 236 is stored. The sealing ring 232 has a rear axial end 240 (where "back" is the direction to the piston 118 towards), at a front axial end 244 a packing ring 248 abuts. A rear axial end 252 of the packing ring 248 abuts a front axial end 256 a pack pusher 260 at. A wedged ring 264 is an outer (eg, radially outer) surface of each packing ring 248 and the pack pusher 260 stored. The wedge ring 264 is trapezoidal in cross section, facing in opposite directions, inclined surfaces 268 on beveled surfaces 272 . 276 butt on the packing ring 248 or pack pusher 260 are formed. The sealing ring 232 , the packing ring 248 and the pack pusher 260 each define respective holes 280 . 284 and 288 through which the pestle 122 extend and move back and forth. The hole 288 of the pack pusher 260 includes two webs or bearing surfaces 292 axially spaced apart and through a relief surface 296 separated with a larger diameter. These two bearing surfaces 292 may have the same diameter, or one of the two bearing surfaces 292 may have a slightly larger diameter (eg, about 0.004 inches (0.102 mm)) than others.
Der Dichtungsring 232 und der Packungsring 248 sind als „Weichdichtungselemente” bekannt, weil sie typischerweise aus Kunststoffmaterialien mit geringer Festigkeit wie Polyethylen mit ultrahohem Molekulargewicht (UHMW) bestehen. Der Packungsdrücker 260 besteht typischerweise aus einem Metall mit höherer Festigkeit (z. B. Kupfer, Messing, Bronze usw.), das eine spaltdichte Unterstützung für die Weichdichtungselemente bildet. Besondere Sorgfalt muss ma bei der Dichtungskonzeption walten lassen, um einen minimalen „Verdrängungsspalt” sowohl an der Grenzfläche zwischen dem Dichtungssystem 228 und dem Stößel 122 als auch der Grenzfläche zwischen dem Dichtungssystem 228 und der Zylinderbohrung 130 sicherzustellen. Die Formulierung „Verdrängungsspalt” ist auf dem Gebiet als der Zwischenraum an diesen Grenzflächen bekannt, durch welchen die Weichdichtungselemente aufgrund der in der Pumpe 100 ausgeübten ultrahohen Drücke möglicherweise verdrängt oder hindurchtreten könnten. Gegenwärtige Dichtungssysteme sind dazu konzipiert, die Verdrängungszwischenräume zu minimieren, während gleichzeitig auch die Lebenserwartung des Dichtungssystems verlängert und ein Schaden am Stößel 122 oder eine Behinderung des Stößels 122 minimiert wird.The sealing ring 232 and the packing ring 248 are known as "soft seal members" because they are typically made of low-strength plastic materials such as ultra-high molecular weight polyethylene (UHMW). The pack pusher 260 typically consists of a higher strength metal (eg, copper, brass, bronze, etc.) which provides a gap-tight support for the soft seal elements. Particular care must be taken in the sealing design to ensure a minimum "displacement gap" at both the interface between the sealing system 228 and the pestle 122 as well as the interface between the sealing system 228 and the cylinder bore 130 sure. The phrase "displacement gap" is known in the art as the clearance at these interfaces through which the soft seal elements due to the in-pump 100 exerted ultra-high pressures could possibly displaced or pass through. Current sealing systems are designed to minimize the displacement gaps while at the same time extending the life expectancy of the sealing system and damaging the plunger 122 or a disability of the ram 122 is minimized.
Während des Betriebs der Pumpe erfährt die Dichtung 228 aus dem Stand der Technik einen hohen Druck, der sich axial in der durch den Pfeil 300 gezeigten Richtung auswirkt. Diese Druckbelastung wird axial durch den O-Ring 236 und den Dichtungsring 232 auf den Packungsring 248 übertragen. Diese Belastung bewirkt eine Kompression des Packungsrings 248 in der Richtung des Pfeils 300, die wiederum bewirkt, dass der Keilring 264 zum Teil aufgrund der Grenzfläche zwischen der geneigten Fläche 268 und der mit dieser in Passeingriff stehenden abgeschrägten Fläche 272 ablenkt oder sich radial nach außen zur Zylinderbohrung 130 hin ausdehnt, wodurch jeder Verdrängungsspalt zwischen dem Dichtungssystem 228 und der Zylinderbohrung 130 geschlossen oder verkleinert wird, der durch eine radiale, während Druckbeaufschlagung verursachte Ausdehnung des Zylinders 134 hervorgerufen wird. Die Ausdehnung des Keilrings 264 bewirkt zusätzlich zu seiner axialen Bewegung in der Richtung des Pfeils 300 auch, dass der Packungsdrücker 260 sich radial nach innen zum Stößel 122 hin zum Teil aufgrund der Grenzfläche zwischen der geneigten Fläche 268 und der mit dieser in Passeingriff stehenden abgeschrägten Fläche 276 zusammenzieht oder einsinkt, um jeden Verdrängungsspalt zwischen dem Dichtungssystem 228 und dem Stößel 122 zu schließen oder zu verkleinern. Indem der Verdrängungsspalt auf diese Weise geschlossen oder verkleinert wird, wird der Polymerpackungsring 248 besser daran gehindert, verdängt zu werden und auszufallen. During operation of the pump, the seal undergoes 228 From the prior art, a high pressure, axially in the direction indicated by the arrow 300 direction shown. This pressure load is axially through the O-ring 236 and the sealing ring 232 on the packing ring 248 transfer. This load causes compression of the packing ring 248 in the direction of the arrow 300 , which in turn causes the wedge ring 264 partly due to the interface between the inclined surface 268 and the tapered surface in register with this 272 deflects or extends radially outward to the cylinder bore 130 expands, causing each displacement gap between the sealing system 228 and the cylinder bore 130 closed or reduced by a radial, caused by pressurization expansion of the cylinder 134 is caused. The extension of the wedge ring 264 causes in addition to its axial movement in the direction of the arrow 300 also that the pack pusher 260 radially inward to the plunger 122 partly due to the interface between the inclined surface 268 and the tapered surface in register with this 276 contracts or sinks to any displacement gap between the sealing system 228 and the pestle 122 to close or reduce. By closing or reducing the displacement gap in this way, the polymer packing ring becomes 248 better prevented from being repressed and failing.
Wenn sich der Stößel 122 während des Pumpvorgangs vor und zurück bewegt, greift er dabei an den Auflageflächen 292 des Packungsdrückers 260 an, die so wirken, dass sie den Stößel 122 im Zylinder 134 führen. Die Reibung zwischen den Gleitflächen trägt die Auflageflächen 292 des Packungsdrückers 260 durch Verschleiß ab. Dies ist eine beabsichtigte Konsequenz des Dichtungssystems 228 aus dem Stand der Technik, bei dem der Packungsdrücker 260 absichtlich eine Opferelement ist, das weicher und weniger verschleißfest ist als der Stößel 122, der typischerweise aus einem harten Keramikmaterial besteht. Über die Zeit kann der Packungsdrücker 260, selbst wenn die Auflageflächen 292 durch Verschleiß abgetragen werden, weiterhin radial nach innen ablenken, um den Verdrängungsspalt geschlossen zu halten und den Verschleiß auszugleichen. Jedoch besteht schließlich eine physische Grenze für den Betrag, um den der Packungsdrücker 260 bei einer bestimmten Belastung radial nach innen ablenken oder einsinken kann. Diese Grenze hängt vom Elastizitätsmodul des Materials des Packungsdrückers 260 ab. Sobald diese Ablenkungsgrenze erreicht ist, nutzt der sich vor und zurück bewegende Stößel 122 weiterhin den Packungsdrücker 260 ab und in der Folge öffnet sich der Verdrängungsspalt zwischen dem Stößel 122 und dem Packungsdrücker 260. Das weiche Polymerdichtungsmaterial des Packungsrings 240 beginnt aufgrund der enormen Belastungen, die sich bei Betriebsdruck entfalten, durch den Zwischenraum auszutreten, und ein Dichtungsausfall wird beschleunigt und steht bevor.When the pestle 122 moved back and forth during the pumping process, he attacks while the bearing surfaces 292 of the pack pusher 260 on, which act to push the pestle 122 in the cylinder 134 to lead. The friction between the sliding surfaces carries the bearing surfaces 292 of the pack pusher 260 due to wear. This is an intentional consequence of the sealing system 228 from the prior art, in which the Packdrückdrücker 260 intentionally a sacrificial element that is softer and less resistant to wear than the plunger 122 which is typically made of a hard ceramic material. Over time, the pack pusher can 260 even if the bearing surfaces 292 be removed by wear, continue to deflect radially inward to keep the displacement gap closed and compensate for wear. However, there is finally a physical limit to the amount that the pack breaker 260 can deflect radially inward or sink in at a certain load. This limit depends on the modulus of elasticity of the material of the package pusher 260 from. Once this deflection limit is reached, the moving back and forth ram uses 122 Continue to use the pack pusher 260 From and in the sequence, the displacement gap between the plunger opens 122 and the pack pusher 260 , The soft polymer gasket material of the packing ring 240 It starts to leak through the gap due to the enormous stresses that develop at operating pressure, and a seal failure is accelerated and imminent.
Der Opfermetallpackungsdrücker 260 bietet eine relativ geringe Gleitreibung und widersteht Toleranzveränderungen und einer Fehlausrichtung des Stößels 122 und des Zylinders 134. Dies macht es unwahrscheinlicher, dass der Packungsdrücker 260 den teuren Keramikstößel 122 zerkratzt oder anderweitig beschädigt. Dieser Vorteil geht allerdings mit dem Preis eines schnelleren Verschleißes der Bohrung 288 (d. h. der Auflageflächen 292) des Packungsdrückers 260 und somit einer schnelleren Dichtungsverdrängung und eines schnelleren Ausfalls einher.The victim metal pack pusher 260 provides a relatively low sliding friction and resists tolerance changes and misalignment of the plunger 122 and the cylinder 134 , This makes it less likely that the pack presser 260 the expensive ceramic pestle 122 scratched or otherwise damaged. This advantage, however, goes with the price of a faster wear of the bore 288 (ie the bearing surfaces 292 ) of the pack pusher 260 and thus a faster seal displacement and a faster failure.
Nun ist mit Bezug auf 5 bis 7 das Dichtungssystem 220 der vorliegenden Erfindung gegenüber dem Dichtungssystem 228 aus dem Stand der Technik verbessert, um eine länger haltende Dichtung bereitzustellen. Wie in 5 und 6 gezeigt ist, umfasst das Dichtungssystem 220 einen ersten oder vorderen Dichtungsring 304 mit einer Bohrung 308, durch die sich der Stößel 122 erstrecken und sich vor und zurück bewegen kann. Der vordere Dichtungsring 304 umfasst auch ein vorderes axiales Ende 312 und ein hinteres axiales Ende 316 (siehe 7). Ein O-Ring 320 ist in einer Nut mit J-Profil angeordnet, die an der Außenfläche des vorderen Dichtungsrings 304 zwischen dem vorderen und hinteren axialen Ende 312, 316 ausgebildet ist. Der Dichtungsring 304 besteht aus einem Polyethylenmaterial (z. B. UHMW).Now, with respect to 5 to 7 the sealing system 220 the present invention over the sealing system 228 improved from the prior art to provide a longer lasting seal. As in 5 and 6 is shown, includes the sealing system 220 a first or front sealing ring 304 with a hole 308 through which the pestle 122 extend and move back and forth. The front sealing ring 304 also includes a front axial end 312 and a rear axial end 316 (please refer 7 ). An O-ring 320 is arranged in a groove with J-profile, which is on the outer surface of the front seal ring 304 between the front and rear axial ends 312 . 316 is trained. The sealing ring 304 consists of a polyethylene material (eg UHMW).
Nun definiert mit Bezug auf 7 das hintere axiale Ende 316 des vorderen Dichtungsrings 304 einen Unterschnitt 324, der auf einer Rückseite 328 des vorderen Dichtungsrings 304 ausgebildet ist. Der Unterschnitt 324 ist durch einen ersten Abschnitt 332 der Rückseite 328, der sich im Wesentlichen senkrecht zur Bohrung 308 erstreckt, einen zweiten Abschnitt 336 der Rückseite 328, der sich im Wesentlichen senkrecht zur Bohrung 308 erstreckt und axial vom ersten Abschnitt 332 versetzt ist, und einen dritten Abschnitt 340 der Rückseite 328 definiert, der sich schräg zum ersten Abschnitt 332, zum zweiten Abschnitt 336 und zur Bohrung 308 erstreckt. Der Zweck des Unterschnitts 324 wird nachstehend im Detail beschrieben.Well defined with reference to 7 the rear axial end 316 the front seal ring 304 an undercut 324 standing on a back 328 the front seal ring 304 is trained. The undercut 324 is through a first section 332 the back 328 which is substantially perpendicular to the bore 308 extends a second section 336 the back 328 which is substantially perpendicular to the bore 308 extends and axially from the first section 332 is offset, and a third section 340 the back 328 defined, sloping to the first section 332 , to the second section 336 and to the hole 308 extends. The purpose of the undercut 324 will be described in detail below.
Nun umfasst mit Bezug auf 5 und 6 das Dichtungssystem 220 darüber hinaus einen zweiten oder hinteren Dichtungsring 344 mit einer Bohrung 348, durch die sich der Stößel 122 erstrecken und sich vor und zurück bewegen kann. Der hintere Dichtungsring 344 umfasst auch ein vorderes axiales Ende 352 und ein hinteres axiales Ende 356 (siehe 7). Ein Abschnitt des vorderen axialen Endes 352 erstreckt sich in den durch die Rückseite 328 des ersten Dichtungsrings 304 definierten Unterschnitt 324, so dass ein axialer Druck, der auf den ersten Dichtungsring 304 in einer Richtung zum zweiten Dichtungsring 344 hin ausgeübt wird, das vordere axiale Ende 352 des zweiten Dichtungsrings 344 radial nach innen ablenkt, um einen abdichtenden Eingriff mit dem Stößel 122 zu ermöglichen (siehe 6a). In der dargestellten Ausführungsform füllt der sich in den Unterschnitt 324 erstreckende Abschnitt des vorderen axialen Endes 352 im Wesentlichen den gesamten Unterschnitt 324 aus. Ein O-Ring 360 ist in einer Nut mit J-Profil angeordnet, die an der Außenfläche des hinteren Dichtungsrings 344 zwischen dem vorderen und hinteren axialen Ende 352, 356 ausgebildet ist. Der Dichtungsring 344 besteht auch aus einem Polyethylenmaterial (z. B. UHMW).Now includes with respect to 5 and 6 the sealing system 220 In addition, a second or rear sealing ring 344 with a hole 348 through which the pestle 122 extend and move back and forth. The rear sealing ring 344 also includes a front axial end 352 and a rear axial end 356 (please refer 7 ). A section of the front axial end 352 extends through the back 328 of the first seal ring 304 defined undercut 324 , so that an axial pressure acting on the first sealing ring 304 in a direction to the second sealing ring 344 is exerted, the front axial end 352 of the second seal ring 344 deflects radially inwardly to a sealing engagement with the plunger 122 to enable (see 6a ). In the illustrated embodiment, it fills in the undercut 324 extending portion of the front axial end 352 essentially the entire undercut 324 out. An O-ring 360 is arranged in a groove with J-profile, which is on the outer surface of the rear seal ring 344 between the front and rear axial ends 352 . 356 is trained. The sealing ring 344 It also consists of a polyethylene material (eg UHMW).
Wieder mit Bezug auf 7 ist der Abschnitt des vorderen axialen Endes 352 des zweiten Dichtungsrings 344, der sich in den Unterschnitt 324 erstreckt, durch eine Fläche mit einem ersten Abschnitt 364, der an den ersten Abschnitt 332 der Rückseiten 328 des vorderen Dichtungsrings 304 anstößt und diesem längenmäßig entspricht, und einem zweiten Abschnitt 368 definiert, der an den dritten Abschnitt 340 der Rückseite 328 des vorderen Dichtungsrings 304 anstößt und diesem längenmäßig entspricht. Der zweite Abschnitt 368 des hinteren Dichtungsrings 344 teilt denselben schrägen Winkel wie der dritte Abschnitt 340 des vorderen Dichtungsrings 304, welcher Stoßwinkel die Ablenkung des vorderen axialen Endes 352 des zweiten Dichtungsrings 344 radial nach innen ermöglicht, um den abdichtenden Eingriff mit dem Stößel 122 zu ermöglichen (siehe 6a). In der dargestellten Ausführungsform sind der dritte Abschnitt 340 und der zweite Abschnitt 368 um ca. fünfundvierzig Grad in Bezug auf die Bohrungen 308, 348 der Dichungsringe 304, 344 gewinkelt. In anderen Ausführungsformen können die Winkel wunschgemäß optimiert sein.Again with respect to 7 is the portion of the front axial end 352 of the second seal ring 344 that is in the undercut 324 extends through an area with a first section 364 that's the first section 332 the backs 328 the front seal ring 304 abuts and corresponds in length, and a second section 368 defined to the third section 340 the back 328 the front seal ring 304 abuts and this corresponds in length. The second section 368 the rear sealing ring 344 shares the same oblique angle as the third section 340 the front seal ring 304 , which impact angle the deflection of the front axial end 352 of the second seal ring 344 radially inward allows the sealing engagement with the plunger 122 to enable (see 6a ). In the illustrated embodiment, the third section 340 and the second section 368 by about forty-five degrees with respect to the holes 308 . 348 the sealing rings 304 . 344 angulated. In other embodiments, the angles may be optimized as desired.
Mit Bezug auf 5 und 6 umfasst das Dichtungssystem 220 darüber hinaus einen Packungsring 372, der aus einem Polymermaterial besteht. Zusammen bilden die Dichtungsringe 304, 344 und der Packungsring 372 die Weichdichtungselemente des Dichtungssystems. Die sind axial kompressibel und werden dadurch als „Energie verleihende Komponenten” des Dichtungssystems erachtet. Der Packungsring 372 umfasst eine Bohrung 376, durch die sich der Stößel 122 erstrecken und sich vor und zurück bewegen kann, ein vorderes axiales Ende 380, das am hinteren axialen Ende 356 des hinteren Dichtungsrings 344 anstößt, und ein hinteres axiales Ende 384. Eine Außenfläche des Packungsrings 372 weist eine abgeschrägte Fläche 388 und eine vertiefte Fläche 392 auf, deren Zweck nachstehend beschrieben wird.Regarding 5 and 6 includes the sealing system 220 In addition, a packing ring 372 which consists of a polymeric material. Together, the sealing rings form 304 . 344 and the packing ring 372 the soft sealing elements of the sealing system. They are axially compressible and are therefore considered as "energy-conferring components" of the sealing system. The packing ring 372 includes a hole 376 through which the pestle 122 extend and can move back and forth, a front axial end 380 at the rear axial end 356 the rear sealing ring 344 abuts, and a rear axial end 384 , An outer surface of the packing ring 372 has a bevelled surface 388 and a recessed area 392 whose purpose is described below.
Das Dichtungssystem 220 umfasst darüber hinaus einen Packungsdrücker 396 mit einer Bohrung 400, durch welche der Stößel 122 ausfährt und sich vor und zurück bewegt. Ein vorderes axiales Ende 404 stößt am hinteren axialen Ende 384 des Packungsrings 372 an. Der Packungsdrücker 396 weist darüber hinaus ein hinteres axiales Ende 408 auf, das am Halter 224 anstößt. Der dargestellte Packungsdrücker 396 weist eine abgeschrägte Fläche 412 angrenzend an das vordere axiale Ende 404 auf und verjüngt sich radial nach außen angrenzend an das hintere axiale Ende 408, um eine Schulter oder einen Flansch 416 zu bilden, die bzw. der an einer entsprechenden abgeschrägten Fläche 420 (siehe 5) des Zylinders 134 anstößt, um eine axiale Bewegung des Packungsdrückers 396 vom Halter 224 weg einzuschränken.The sealing system 220 also includes a pack pusher 396 with a hole 400 through which the plunger 122 extends and moves back and forth. A front axial end 404 abuts the rear axial end 384 of the packing ring 372 at. The pack pusher 396 also has a rear axial end 408 on, on the holder 224 abuts. The illustrated pack pusher 396 has a bevelled surface 412 adjacent to the front axial end 404 and tapers radially outwardly adjacent to the rear axial end 408 to a shoulder or a flange 416 to form, on a corresponding beveled surface 420 (please refer 5 ) of the cylinder 134 abuts an axial movement of the package pusher 396 from the holder 224 to restrict away.
Die Bohrung 400 des Packungsdrückers 396 weist eine erste Fläche oder Auflagefläche 424 (d. h. einen Steg), die einen einzelnen, radial am weitesten innen liegenden Durchmesser der Bohrung 400 bildet, der für einen möglichen Gleiteingriff mit dem Stößel 122 ausgelegt ist, und eine zweite Fläche 428 mit einem Durchmesser auf, der größer ist als die Auflagefläche 424, um eine gestufte Bohrung 400 zu bilden. In der dargestellten Ausführungsform ist die zweite Fläche 428 parallel zur ersten Fläche 424 und ist von der Auflagefläche 424 durch eine abgeschrägte Übergangsfläche 432 getrennt. Die Auflagefläche 424 ist so hergestellt, dass sie nahezu einen Gleitsitz Linie an Linie mit dem Stößel 122 hat. Das maximal hergestellte durchmesserbezogene Spiel zwischen der Auflagefläche 424 und dem Stößel 122 kann in manchen Fällen bis zu 0,0015 Zoll (0,0381 mm) betragen, ist aber in den meisten Fällen kleiner oder gleich 0,0002 Zoll (0,005 mm). Die zweite Fläche 428 berührt den Stößel 122 nicht, und es ist keine andere Auflagefläche zum Angriff am Stößel 122 vorgesehen.The hole 400 of the pack pusher 396 has a first surface or bearing surface 424 (ie, a web) having a single, radially innermost diameter of the bore 400 forms, for a possible sliding engagement with the pestle 122 is designed, and a second surface 428 with a diameter larger than the support surface 424 to a stepped bore 400 to build. In the illustrated embodiment, the second surface is 428 parallel to the first surface 424 and is from the bearing surface 424 through a beveled transition surface 432 separated. The bearing surface 424 is made to fit almost a sliding line to line with the pestle 122 Has. The maximum diameter-related clearance between the bearing surface 424 and the pestle 122 may be up to 0.0015 inches (0.0381 mm) in some cases, but is less than or equal to 0.0002 inches (0.005 mm) in most cases. The second area 428 touches the pestle 122 not, and there is no other bearing surface to attack the ram 122 intended.
Die einzige Auflagefläche 424 grenzt unmittelbar an das vordere axiale Ende 404 des Packungsdrückers 396 an und erstreckt sich vorzugsweise um einen Abstand von ca. 0,010 Zoll (0,254 mm) bis ca. 0,30 Zoll (7,62 mm) axial zum hinteren axialen Ende 408, um Reibung zu minimieren, Wahrscheinlichkeit einer Stößelbeschädigung zu minimieren, und die Dichtungsnutzdauer zu verlängern. In einigen Ausführungsformen kann die axiale Länge der Auflagefläche 424 bis auf 0,5 Zoll (12,7 mm) verlängert werden, dies geht aber mit dem Risiko erhöhter Reibung und erhöhter Stößelbeschädigung einher. In noch anderen Ausführungsformen kann die axiale Länge der Auflagefläche 424 so kurz wie eine scharfe „Messerschneide” sein, allerdings vermag eine solche kurze Auflagefläche nicht soviel Führung für den Stößel 122 bereitzustellen. Über nur die einzige Auflagefläche 424 angrenzend an das vordere axiale Ende 404 zu verfügen, minimiert das Risiko, dass sich kleine verdrängte Dichtungsstückchen in einer Entlastungsnut oder einem Sammelbereich verfangen, die bzw. der zwischen zwei Auflageflächen gebildet ist. Stattdessen können sich jegliche Abriebteile angrenzend an die zweite Fläche 428 frei ansammeln und werden nicht (über Druck) in einen Zwischenraum zwischen einer anschließenden Auflagefläche und dem Stößel 122 gedrängt.The only support surface 424 immediately adjacent to the front axial end 404 of the pack pusher 396 and preferably extends a distance of about 0.010 inches (0.254 mm) to about 0.30 inches (7.62 mm) axially of the rear axial end 408 To minimize friction, minimize likelihood of plunger damage, and extend seal life. In some embodiments, the axial length of the support surface 424 can be extended to 0.5 inches (12.7 mm), but this is associated with the risk of increased friction and increased ram damage. In still other embodiments, the axial length of the support surface 424 as short as a sharp "knife edge" be, however, such a short support surface is not so much leadership for the plunger 122 provide. About only the single bearing surface 424 adjacent to the front axial end 404 Disposing minimizes the risk of being small displaced seal pieces caught in a relief groove or a collecting area, which is formed between two bearing surfaces. Instead, any debris may be adjacent to the second surface 428 freely accumulate and will not (over pressure) into a space between a subsequent bearing surface and the plunger 122 crowded.
Der Packungsdrücker 396 ist nichtmetallisch und vorzugsweise keramisch (z. B. Oxide, Nichtoxide, Keramikverbundstoffe wie etwa Aluminiumoxid, Zirkoniumoxid, Carbid, Siliciumnitrid, Wolframcarbid u. dgl.) und ist nicht wie der Metallpackungsdrücker 260 aus dem Stand der Technik als ein Opferelement konzipiert. Stattdessen ist der Packungsdrücker 396 vorzugsweise keramisch und viel härter, stärker und verschleißfester hergestellt als Weichmetallpackungsdrücker aus dem Stand der Technik. Obwohl die herkömmliche Praxis und Auffassung darin bestand, dass ein kleinstmöglicher Verdrängungsspalt (von möglichst Null) zu einer länger Dichtungsnutzdauer führt, hat die Verwendung des harten, vorzugsweise keramischen Packungsdrückers 396 überraschenderweise das Gegenteil bewiesen. Speziell haben, selbst bei dem Packungsdrücker 396 mit einem durchmesserbezogenen Spiel von bis zu 0,0015 Zoll (0,0381 mm), und bei der reduzierten radial nach innen gerichteten Ablenkung aufgrund des harten Keramikmaterials, Dichtungssysteme, die sich des keramischen Packungsdrückers 396 bedienen, im Test eine längere Dichtungsnutzdauer als Dichtungen aus dem Stand der Technik mit Metallpackungsdrückern mit kleinerem durchmesserbezogenen Spiel (z. B. 0,0002 Zoll (0,005 mm)) ergeben. Mit anderen Worten wurde, auch wenn keramische Packungsdrücker 396 über sehr geringe oder keine radial nach innen gerichtete Ablenkung verfügen, so dass der Verdrängungsspalt nicht geschlossen ist und die Bohrung des Packungsdrückers 396 den Stößel 122 während des Betriebs der Pumpe 100 umfänglich nicht vollständig berührt, eine längere Dichtungsnutzdauer erzielt. Und zwar deswegen, weil der Mangel an radial nach innen gerichteter Ablenkung des Packungsdrückers 396 das zyklische Abklemmen oder „Anknabbern” des Packungsrings 372 minimiert oder abschafft, das bei Metallpackungsdrückern aus dem Stand der Technik auftritt.The pack pusher 396 is non-metallic and preferably ceramic (eg oxides, non-oxides, ceramic composites such as alumina, zirconia, carbide, silicon nitride, tungsten carbide and the like) and is not like the metal pack depressant 260 from the prior art designed as a sacrificial element. Instead, the pack trigger 396 preferably ceramic and much harder, stronger and more wear resistant than prior art soft metal package pushers. Although the conventional practice and belief has been that the smallest possible displacement gap (zero if possible) results in a longer seal life, the use of the hard, preferably ceramic, package pusher has 396 Surprisingly proved the opposite. Especially, even with the pack pusher 396 with a diameter-related clearance of up to 0.0015 inches (0.0381 mm), and with the reduced radially inward deflection due to the hard ceramic material, seal systems similar to the ceramic packing pusher 396 Tested to provide longer seal life than prior art gaskets with smaller diameter clearance (e.g., 0.0002 inch (0.005 mm) metal pack pushers). In other words, even though ceramic pack presser was used 396 have very little or no radially inward deflection, so that the displacement gap is not closed and the bore of the packing pusher 396 the pestle 122 during operation of the pump 100 circumferentially not completely touched, achieved a longer seal life. This is because of the lack of radially inward deflection of the package pusher 396 the cyclic clamping or "nibbling" of the packing ring 372 minimized or eliminated, which occurs in prior art metal pack pushers.
Wenn Metallpackungsdrücker aus dem Stand der Technik mit engem durchmesserbezogenem Spiel während des Betriebs der Pumpe zyklisch radial nach innen und dann nach außen ablenken, klemmen und brechen (d. h. „knabbern”) die Packungsdrücker langsam den Packungsring ab, der in den Verdrängungsspalt austritt. Der Packungsring wird wiederholt zwischen dem Packungsdrücker und dem Stößel eingeklemmt. Kleine Stücke des Packungsrings brechen während des Betriebs ab, bis der Packungsring schließlich versagt und nicht mehr in der Lage ist, den vor ihm liegenden weicheren Dichtungsring zu stützen, was auch zu einem Ausfall des Dichtungsrings führt. Weil die Bohrung des Metallpackungsdrückers verschleißt, wird das durchmesserbezogene Spiel größer, wodurch eine Verdrängung des Packungsrings mehr und mehr zugelassen wird und das Anknabbern aufgrund der wiederholten radialen Einwärtsablenkung weitergeht. Der keramische Packungsdrücker 396 der vorliegenden Erfindung lenkt viel weniger radial nach innen ab (z. B. ca. 3 bis 5 Mal weniger) als herkömmliche Metallpackungsdrücker. Diese kleinere Ablenkung reduziert oder eliminiert in Kombination mit einem größeren durchmesserbezogenen Spiel ein Einklemmen des Packungsrings zwischen dem Packungsdrücker 396 und dem Stößel 122, wodurch ein „Anknabbern” des Packungsrings reduziert wird. Dies führt zu einer längeren Dichtungsnutzdauer.When prior art metal pack pushers with narrow diameter related play cyclically deflect radially inwardly and then outwardly during operation of the pump, the pack pushers slowly pinch off ("nibble") the packing ring that exits into the pusher nip. The packing ring is repeatedly pinched between the pack pusher and the plunger. Small pieces of the packing ring break off during operation until the packing ring finally fails and is unable to support the softer packing ring in front of it, which also results in failure of the packing ring. As the bore of the metal pack pusher wears, the diameter-related clearance becomes larger, thereby more and more permitting displacement of the packing ring and nibbling continues due to repeated radial inward deflection. The ceramic packing pusher 396 The present invention deflects much less radially inwardly (eg, about 3 to 5 times less) than conventional metal pack depressors. This smaller deflection reduces or eliminates jamming of the packing ring between the pack pusher in combination with a larger diameter related clearance 396 and the pestle 122 , whereby a "nibbling" of the packing ring is reduced. This leads to a longer seal life.
Der Packungsdrücker 396 kann aus Keramik (z. B. Zirkoniumoxid, Carbid, Siliciumnitrid, Wolframcarbid u. dgl.) oder ähnlichen harten, verschleißfesten Materialien bestehen. Der Packungsdrücker 396 hat eine größere Härte als herkömmliche Metallpackungsdrücker. Beispielsweise hat ein herkömmlicher Metallpackungsdrücker typischerweise eine Härte im Bereich von ca. 57 bis 65 HRA, während der Packungsdrücker 396 eine Härte von mindestens 74 HRA hat, wobei die dargestellte Ausführungsform je nach Klasse und Typ der verwendeten Keramik eine Härte von ca. 75 HRA bis ca. 93 HRA hat. Der Packungsdrücker 396 hat auch einen größeren Elastizitätsmodul als herkömmliche Metallpackungsdrücker. Beispielsweise hat ein herkömmlicher Metallpackungsdrücker typischerweise einen Elastizitätsmodul zwischen 16 × 106 psi und 21 × 106 psi, während der Packungsdrücker 396 einen Elastizitätsmodul von mindestens 29 × 106 psi hat, wobei die dargestellte Ausführungsform je nach Klasse und Typ der verwendeten Keramik einen Elastizitätsmodul zwischen ca. 60 × 106 psi und ca. 95 × 106 psi hat. Der Packungsdrücker 396 hat darüber hinaus einen Abriebfestigkeitsfaktor (1/Volumenverlust (mm3)) von mehr als 35, wobei die dargestellte Ausführungsform je nach Klasse und Typ der verwendeten Keramik bei ca. 65 bis ca. 165 liegt.The pack pusher 396 may consist of ceramics (eg zirconium oxide, carbide, silicon nitride, tungsten carbide and the like) or similar hard, wear-resistant materials. The pack pusher 396 has a greater hardness than conventional metal pack pushers. For example, a conventional metal pack depressor typically has a hardness in the range of about 57-65 HRA during the pack depressor 396 has a hardness of at least 74 HRA, the illustrated embodiment depending on the class and type of ceramic used has a hardness of about 75 HRA to about 93 HRA. The pack pusher 396 also has a greater modulus of elasticity than conventional metal pack pushers. For example, a conventional metal pack pusher typically has a modulus of elasticity between 16 × 10 6 psi and 21 × 10 6 psi during the package pusher 396 has a modulus of elasticity of at least 29 × 10 6 psi, and the illustrated embodiment has a modulus of elasticity between about 60 × 10 6 psi and about 95 × 10 6 psi, depending on the class and type of ceramic used. The pack pusher 396 moreover has an abrasion resistance factor (1 / volume loss (mm 3)) of more than 35, wherein the illustrated embodiment, depending on the class and type of ceramic used in about 65 to about 165th
Ein Keilring 436 ist an einer äußeren (z. B. radial äußeren) Fläche jeweils des Packungsrings 372 und Packungsdrückers 396 gelagert. Der Keilring 436 ist im Querschnitt trapezförmig, wobei jeweils in entgegengesetzte Richtungen gewandte, geneigte Flächen 440 an abgeschrägten Flächen 388, 412 anstoßen, die am Packungsring 372 bzw. Packungsdrücker 396 ausgebildet sind. Der Keilring 436 besteht aus Weichmetall (z. B. Kupfer, Messing, Bronze). Zusammen handelt es sich bei dem Keilring 436 und dem Packungsdrücker 396 um die Zwischenraumsteuerungselemente höherer Festigkeit, die dazu konzipiert sind, die Zwischenräume zu verkleinern oder abzuschaffen, um ein Verdrängen der Weichdichtungskomponenten durch diese hindurch zu reduzieren oder zu verhindern. Sie unterstützen die Weichdichtungskomponenten, indem sie Veränderungen beim Durchmesser der Zylinderbohrung 130 auffangen, die beim Pumpen auftreten. Selbst wenn der Verdrängungsspalt nicht vollständig reduziert wird, schützt die Fähigkeit des Packungsdrückers 396, die radiale Einwärtsablenkung zu minimieren und von daher ein Anknabbern des Dichtungsrings 372 zu minimieren oder abzuschaffen, den weicheren Dichtungsring 372 und erhöht die Nutzdauer der Dichtung.A wedged ring 436 is on an outer (eg, radially outer) surface of each of the packing ring 372 and pack presser 396 stored. The wedge ring 436 is trapezoidal in cross-section, each facing in opposite directions, inclined surfaces 440 on beveled surfaces 388 . 412 butt on the packing ring 372 or pack pusher 396 are formed. The wedge ring 436 consists of soft metal (eg copper, brass, bronze). Together, it is the wedge ring 436 and the pack pusher 396 around the higher strength clearance control elements designed to accommodate the clearances reduce or eliminate, in order to reduce or prevent displacement of the soft seal components therethrough. They support the soft seal components by changing the diameter of the cylinder bore 130 catch that occur during pumping. Even if the displacement gap is not completely reduced, the ability of the pack pusher to protect 396 to minimize the radial inward deflection and therefore nibbling of the seal ring 372 to minimize or eliminate the softer seal ring 372 and increases the useful life of the seal.
Mit Bezug auf 5 bis 6a erfährt das Dichtungssystem 220 während des Betriebs der Pumpe 100 einen hohen Druck, der axial in der durch den Pfeil 444 gezeigten Richtung ausgeübt wird. Diese Druckbelastung wird axial durch den O-Ring 320 und den vorderen Dichtungsring 304 auf den hinteren Dichtungsrings 344 übertragen Wie vorstehend beschrieben wurde und in 6a gezeigt ist, bewirkt die axiale Belastung kombiniert mit dem Abschnitt des axialen vorderen Endes 352 des hinteren Dichtungsrings 344, der in dem Unterschnitt 324 des vorderen Dichtungsrings 304 aufgenommen ist, dass das axiale vordere Ende 352 radial nach innen in abdichtenden Eingriff mit dem Stößel 122 ablenkt. Dies ist zum Teil auf die keilartige Grenzfläche zwischen dem geneigten dritten Abschnitt 340 und dem geneigten zweiten Abschnitt 368 der jeweiligen Dichtungsringe 304, 344 zurückzuführen. Der vordere Dichtungsring 304 und der Packungsring 372 werden auch radial nach innen in abdichtenden Eingriff mit dem Stößel 122 ablenken. Der wie vorstehend beschriebene Packungsdrücker 396 kann in Eingriff mit dem Stößel 122 ablenken oder auch nicht. Versuche haben gezeigt, dass diese duale Dichtungsringanordnung eine längere Dichtungsnutzdauer ergibt als eine einzelne Dichtungsringanordnung wie sie im Dichtungssystem 228 aus dem Stand der Technik verwendet wird.Regarding 5 to 6a experiences the sealing system 220 during operation of the pump 100 a high pressure, which is axial in the direction indicated by the arrow 444 direction shown is exercised. This pressure load is axially through the O-ring 320 and the front seal ring 304 on the rear seal ring 344 As described above and in 6a is shown causes the axial load combined with the portion of the axial front end 352 the rear sealing ring 344 that in the undercut 324 the front seal ring 304 recorded is that the axial front end 352 radially inwardly in sealing engagement with the plunger 122 distracting. This is partly due to the wedge-like interface between the inclined third section 340 and the inclined second section 368 the respective sealing rings 304 . 344 due. The front sealing ring 304 and the packing ring 372 will also be radially inward in sealing engagement with the plunger 122 distracted. The package pusher as described above 396 can engage the plunger 122 distract or not. Tests have shown that this dual seal ring assembly gives a longer seal life than a single seal ring assembly as in the seal system 228 is used in the prior art.
Die axiale Belastung des hinteren Dichtungsrings 344 wird auf den Packungsring 372 übertragen, wodurch eine Kompression des Packungsrings 372 in der Richtung des Pfeils 444 bewirkt wird. Diese Kompression des Packungsrings 372 und die Grenzfläche an der anstoßenden geneigten Fläche 440 und der abgeschrägten Fläche 388 bewirken, dass der Keilring 436 radial nach außen zur Zylinderbohrung 130 (siehe 67a) hin ablenkt oder expandiert, wodurch jeder Verdrängungsspalt zwischen dem Dichtungssystem 220 und der Zylinderbohrung 130, der durch die während einer Druckbeaufschlagung auftretende radiale Expansion des Zylinders 134 verursacht ist, geschlossen oder verkleinert wird.The axial load of the rear seal ring 344 gets on the packing ring 372 transferred, causing compression of the packing ring 372 in the direction of the arrow 444 is effected. This compression of the packing ring 372 and the interface at the abutting inclined surface 440 and the beveled surface 388 cause the wedge ring 436 radially outward to the cylinder bore 130 (please refer 67a ) deflects or expands, causing each displacement gap between the sealing system 220 and the cylinder bore 130 by the occurring during pressurization radial expansion of the cylinder 134 caused, closed or reduced.
Die Expansion des Keilrings 436 bewirkt auch, und zwar über die die Grenzfläche an der anstoßenden geneigten Fläche 440 und der abgeschrägten Fläche 412, dass sich der Packungsdrücker 396 radial nach innen zum Stößel 122 hin kontrahiert oder einsinkt (wenn auch weniger als der weichere Packungsdrücker 260 aus dem Stand der Technik), um jeden Verdrängungsspalt zwischen dem Dichtungssystem 220 und dem Stößel 122 zu schließen oder zu verkleinern. Allerdings hindert die hohe Festigkeit des Packungsdrückers 396 ihn substantiell daran, sich eng an den Stößel 122 festzuklemmen, wodurch ein erheblicher Schaden am Stößel 122 selbst bei ultrahohen Drücken verhindert wird. Mit dem Packungsdrücker 396, der die Verdrängungsspalte auf diese gesteuerte und konsistente Weise schließt oder verkleinert, ohne den Packungsring 372 wie vorstehend erörtert anzuknabbern, werden der Polymerpackungsring 372 und die Dichtungsringe 304, 344 besser daran gehindert, auszutreten, zu zerfallen und zu versagen. Die Hochfestigkeitseigenschaften des Packungsdrückers 396 und der sich ergebende Widerstand gegen Einwärtsablenkung ermöglichen es, den gewünschten Passsitz am Stößel 122 zu erzielen, und zwar sowohl wenn die Pumpe 100 unbelastet als auch wenn die Pumpe 100 unter ultrahohen Drücken belastet ist. Zusammen wirken der Keilring 436 und der Packungsdrücker 396 als Unterstützungselemente, die eine Verdrängung oder einen Zerfall der Weichdichtungselemente sowohl an den Innen- als auch Außendurchmessern des Dichtungssystems 220 verhindern oder einschränken.The expansion of the wedge ring 436 also causes, via the interface on the abutting inclined surface 440 and the beveled surface 412 that's the pack pusher 396 radially inward to the ram 122 contracted or sinks (albeit less than the softer pack pusher 260 from the prior art) to each displacement gap between the sealing system 220 and the pestle 122 to close or reduce. However, the high strength of the package pusher prevents it 396 put him down substantially, close to the pestle 122 clamp, causing considerable damage to the pestle 122 even at ultra-high pressures is prevented. With the pack pusher 396 that closes or reduces the displacement column in this controlled and consistent manner without the packing ring 372 As discussed above, the polymer packing ring becomes nibbling 372 and the sealing rings 304 . 344 better prevented from escaping, falling apart and failing. The high strength properties of the package pusher 396 and the resulting resistance to inward deflection allow the desired fit on the plunger 122 to achieve, both when the pump 100 unloaded as well as when the pump 100 loaded under ultra-high pressures. Together, the wedge ring 436 and the pack pusher 396 as support elements which suppress or disintegrate the soft seal elements on both the inner and outer diameters of the sealing system 220 prevent or limit.
8 stellt ein anderes Dichtungssystem 520 gemäß der vorliegenden Erfindung dar. Das Dichtungssystem 520 ist dem Dichtungssystem 220 ähnlich, und es wurden gleiche Bezugszahlen für gleiche Teile vergeben. Nur die Unterschiede werden nachstehend beschrieben. Das Dichtungssystem 520 umfasst einen modifizierten Packungsdrücker 396', bei dem die Bohrung 400' eine erste Fläche oder Auflagefläche 424' aufweist, bei der es sich um dieselbe wie die vorstehend im Hinblick auf den Packungsdrücker 396 beschriebene handelt, die aber eine andere Anordnung für die zweite Fläche 428' hat. Anstatt gestuft und parallel zu sein, ist die zweite Fläche 428' eine mit der Auflagefläche 424' konzentrische, kegelstumpfförmige Fläche und hat einen Durchmesser, der ab dem Durchmesser der Auflagefläche 424' in einer axialen Richtung zum axialen hinteren Ende 408' des Packungsdrückers 396' hin zunimmt. Diese Verjüngung der zweiten Fläche 428' bietet einen Entlastungsbereich, in dem sich Dichtungsabfall sammeln kann, so dass Abfall keine Bindung und Wärmeentwicklung am Stößel 122 verursacht. Außerdem ist der Packungsdrücker 396' ohne den Flansch 416 aufgebaut, der am Packungsdrücker 396 vorhanden ist. 8th represents another sealing system 520 according to the present invention. The sealing system 520 is the sealing system 220 similarly, and the same reference numerals have been given for the same parts. Only the differences are described below. The sealing system 520 includes a modified pack depressor 396 ' in which the hole 400 ' a first surface or bearing surface 424 ' which is the same as that described above with respect to the package pusher 396 described, but a different arrangement for the second surface 428 ' Has. Instead of being stepped and parallel, the second surface is 428 ' one with the support surface 424 ' concentric, frusto-conical surface and has a diameter from the diameter of the support surface 424 ' in an axial direction to the axial rear end 408 ' of the pack pusher 396 ' increases. This rejuvenation of the second area 428 ' provides a relief area in which seal waste can collect, so that waste does not bond and heat build up on the plunger 122 caused. In addition, the pack pusher 396 ' without the flange 416 built, the squeeze box 396 is available.
9 stellt noch ein anderes Dichtungssystem 620 gemäß der vorliegenden Erfindung dar. Das Dichtungssystem 620 hat Ähnlichkeiten mit den beiden Dichtungssystemen 220 und 520, und es wurden gleiche Bezugszahlen für gleiche Teile vergeben. Nur die Unterschiede werden nachstehend beschrieben. Speziell fehlt dem Dichtungssystem 620 der vordere Dichtungsring 304 und der O-Ring 320. Obwohl die Verwendung von zwei Dichtungsringen als exzellente Ergebnisse bereitstellend befunden wurde, braucht in manchen Ausführungsformen nur ein Dichtungsring 344 verwendet zu werden. 9 represents another sealing system 620 according to the present invention. The sealing system 620 has similarities with the two sealing systems 220 and 520 , and the same reference numbers have been given for the same parts. Only the differences are described below. Specifically, the sealing system is missing 620 the front sealing ring 304 and the O-ring 320 , Although the use of two sealing rings has been found to provide excellent results, in some embodiments only one sealing ring is needed 344 to be used.
10a und 10b stellen alternative Keilringauslegungen dar, die mit jedem der vorstehend beschriebenen Dichtungssystemen 220, 520 und 620 verwendet werden können. Da die Packungsdrücker 396, 396' wie vorstehend beschrieben aus hochfesten, verschleißfesten Materialien bestehen und wie vorstehend beschrieben mit dem engen durchmesserbezogenen Spiel zum Stößel 122 hergestellt werden können, ist es möglicherweise nicht notwendig, sich auf den Keilring zu verlassen, dass er die Packungsdrücker 396, 396' wie vorstehend beschrieben radial nach innen einsinken lässt oder komprimiert. Die in 10a bzw. 10b gezeigten alternativen Keilringe 436', 436'' tragen dem Rechnung. 10a and 10b illustrate alternative tapered ring designs associated with any of the sealing systems described above 220 . 520 and 620 can be used. Because the pack presser 396 . 396 ' As described above, made of high strength, wear-resistant materials and as described above with the close diameter-related play to the ram 122 It may not be necessary to rely on the wedge ring for it to be the packing pusher 396 . 396 ' radially inwardly sinking or compressing as described above. In the 10a respectively. 10b shown alternative wedge rings 436 ' . 436 '' carry the bill.
Obwohl der in 10a dargestellte Keilring 436' immer noch einen trapezförmigen Querschnitt hat, besitzt er nur eine geneigte Fläche 440', die an der abgeschrägten Fläche 388 des Packungsrings 372 anstößt. Die der geneigten Fläche 440' entgegengesetzte Fläche 442' des Keilrings 436' ist allgemein vertikal und stößt an einem axialen vorderen Ende 404'' eines modifizierten Packungsdrückers 396'' an, der keine abgeschrägte Fläche angrenzend an sein axiales vorderes Ende 404'' besitzt. Diese Anordnung ermöglicht es immer noch, dass die Druckbelastung, die vom Packungsring 372 auf den Keilring 436' übertragen wird, den Keilring 436' radial nach außen ablenkt oder expandieren lässt, führt aber nicht dazu, dass der Packungsdrücker 396'' radial nach innen einsinkt.Although the in 10a illustrated wedge ring 436 ' still has a trapezoidal cross-section, it has only an inclined surface 440 ' at the beveled surface 388 of the packing ring 372 abuts. The inclined surface 440 ' opposite surface 442 ' of the wedge ring 436 ' is generally vertical and abuts an axial forward end 404 '' a modified packing pusher 396 '' no beveled surface adjacent to its axial forward end 404 '' has. This arrangement still allows for the pressure load coming from the packing ring 372 on the wedge ring 436 ' is transmitted, the wedge ring 436 ' deflects or expands radially outward, but does not cause the pack pusher 396 '' sinks radially inwards.
Der in 10b dargestellte Keilring 436'' hat einen dreieckigen Querschnitt und im Spezielleren einen Querschnitt eines rechtwinkligen Dreiecks. Er kann kleiner sein als der Keilring 436'. Er besitzt nur eine geneigte Fläche 440'', die an der abgeschrägten Fläche 388' des Packungsrings 372' anstößt, der nur insofern modifiziert ist, als er den Keilring 436'' an seiner Außenfläche aufnimmt (d. h. die Fläche 392 ist entfallen). Die der geneigten Fläche 440'' entgegengesetzte Fläche 442'' des Keilrings 436'' ist allgemein vertikal und stößt am axialen vorderen Ende 404'' des modifizierten Packungsdrückers 396'' an, der keine abgeschrägte Fläche angrenzend an sein axiales vorderes Ende 404'' besitzt. Diese Anordnung ermöglicht es immer noch, dass die Druckbelastung, die vom Packungsring 372' auf den Keilring 436'' übertragen wird, den Keilring 436'' radial nach außen ablenkt oder expandieren lässt, führt aber nicht dazu, dass der Packungsdrücker 396'' radial nach innen einsinkt.The in 10b illustrated wedge ring 436 '' has a triangular cross section, and more particularly, a cross section of a right triangle. It can be smaller than the wedge ring 436 ' , He has only an inclined surface 440 '' at the beveled surface 388 ' of the packing ring 372 ' which is modified only insofar as it is the wedge ring 436 '' on its outer surface (ie the surface 392 is omitted). The inclined surface 440 '' opposite surface 442 '' of the wedge ring 436 '' is generally vertical and abuts the axial forward end 404 '' of the modified package pusher 396 '' no beveled surface adjacent to its axial forward end 404 '' has. This arrangement still allows for the pressure load coming from the packing ring 372 ' on the wedge ring 436 '' is transmitted, the wedge ring 436 '' deflects or expands radially outward, but does not cause the pack pusher 396 '' sinks radially inwards.
11 stellt einen alternativen Packungsdrücker 796 dar, der mit jeder beliebigen der Dichtungsanordnungen 220, 520 und 620 verwendet werden könnte. Der Packungsdrücker 796 ist in dem Sinne dem Packungsdrücker 260 aus dem Stand der Technik ähnlich, als er erste und zweite voneinander beabstandete Stege oder Auflageflächen 800 aufweist, die zwei radial am weitesten innen liegende Durchmesser der Bohrung bilden, die dazu ausgelegt sind, den Stößel 122 in Eingriff zu nehmen, und die durch eine dazwischenliegende, dritte Entlastungsfläche 804 größeren Durchmesser getrennt sind. Die zwei Auflageflächen 800 können denselben Durchmesser haben, oder eine der zwei Auflageflächen 800 kann einen etwas größeren (z. B. um ca. 0,004 Zoll (0,102 mm) größeren) Durchmesser haben. Jedoch unterscheidet er sich vom Stand der Technik insofern, als er nicht aus Weichmetall besteht oder ein Opferelement sein soll. Stattdessen ist der Packungsdrücker 796 aus einem hochfesten, hoch verschleißfesten nichtmetallischen Material hergestellt, wie vorstehend im Hinblick auf den Packungsdrücker 396 beschrieben wurde. Beispielsweise kann der Packungsdrücker 796 aus Keramik (z. B. Zirkoniumoxid, Carbid, Siliciumnitrid, Wolframcarbid u. dgl.) bestehen. Zusätzlich sind die Auflageflächen 800, wie in 11 dargestellt, sowohl einzeln als auch in der kombinierten Länge kürzer als die Auflageflächen 292 des Packungsdrückers 260 aus dem Stand der Technik. 11 provides an alternative pack pusher 796 that is compatible with any of the sealing arrangements 220 . 520 and 620 could be used. The pack pusher 796 is in the sense of the pack pusher 260 similar to the prior art, as it first and second spaced webs or bearing surfaces 800 comprising two radially innermost diameters of the bore, which are adapted to the plunger 122 to be engaged, and by an intermediate, third relief surface 804 larger diameter are separated. The two bearing surfaces 800 may have the same diameter, or one of the two bearing surfaces 800 may have a slightly larger diameter (eg, about 0.004 inches (0.102 mm)). However, it differs from the prior art in that it is not made of soft metal or should be a sacrificial element. Instead, the pack trigger 796 made of a high strength, high wear resistant non-metallic material as described above with respect to the package pusher 396 has been described. For example, the pack pusher 796 ceramic (e.g., zirconia, carbide, silicon nitride, tungsten carbide and the like). In addition, the bearing surfaces 800 , as in 11 shown, both individually and in the combined length shorter than the bearing surfaces 292 of the pack pusher 260 from the prior art.
In manchen Fällen kann der Packungsdrücker 796 den vorstehend beschriebenen Einzelstegdrückern vorgezogen werden, weil er für den Stößel 122 eine bessere Führung bereitstellen kann. Obwohl der Packungsdrücker 796 mit einer Schräge wie der Schräge 268 gezeigt ist, kann die Schräge in anderen Ausführungsformen wie beim Drücker 396'' entfallen.In some cases, the pack pusher 796 the single bridge levers described above, because he for the plunger 122 can provide better leadership. Although the pack pusher 796 with a slope like the slope 268 is shown, the slope in other embodiments as the pusher 396 '' omitted.
Verschiedene Merkmale der Erfindung sind in den folgenden Ansprüchen dargelegt.Various features of the invention are set forth in the following claims.
