DK165063B - Aksialstempelpumpe - Google Patents

Description

i

DK 165063B

Den foreliggende opfindelse omhandler en aksialstempelpum-pe, som omfatter en fast cylinderblok med cylindriske bo-5 ringer, der glidbart optager pumpestempler, som hver ved hjælp af en stang er forbundet til en i forhold til cylinderblokkens akse skråtstillet plade, der har en svingende bevægelse og hvis bagside har et centralt leje orienteret om en akse vinkelret på pladens forreste stødflade, som i 10 sit centrum har et kugleformet leje, hvis meridiane, cirkulære tværsnit har en centervinkel større end 180°, mens der inden i det kugleformede leje er et fast, centralt kugle-hovedled sammenhængende med en første halvaksel, som er ak-sialt forankret i centrum af cylinderblokken, så stød fra 15 pladen under pumpens brug overføres direkte til cylinderblokken gennem det under trækpåvirkning værende kugleformede led uden at involvere styrken af pumpehusets vægge, især i dets bageste del.

20 Det er kendt, at pumper af denne type er almindeligt brugt i mine- eller olieindustrien til at pumpe tunge væsker såsom olie, flydende slam, fraktioneringsvæsker og lignende væsker. Pumper af denne type er som regel store af omfang og beregnet til at afgive væsker med høj gennemstrømnings-25 hastighed og under højt tryk, sædvanligvis mere end 200 bar.

I særlige tilfælde med olieoperationer er det også nødvendigt for en pumpe af denne type at være så relativt lille 30 af omfang, at den kan lastes og transporteres på en lastvogn sammen med dens drivmotor. Med henblik på dette forsøger man at formindske vægten og den samlede størrelse af pumpen og samtidig forøge dens pumpetryk. Fra FR offentliggørelsesskrift nr. 2 572 774 kendes en aksialstempelpumpe 35 af den indledningsvist angivne art. I den kendte pumpe har man klaret at øge leveringstrykket, samtidig med at den to-

DK 165063 B

2 tale vægt er formindsket.

I praksis har det vist sig, at den kendte teknik har alvorlige ulemper. Det er således pumpens ydre hus, der trans-5 mitterer stødkræfterne mellem den roterende skråtstillede plades bageste tryklejer og cylinderblokken, i hvis cylindre væsken fortrænges af stemplerne. Med andre ord: Jo mere pumpetrykket sættes i vejret, des større bliver de kræfter, der skal transmitteres af cylinderblokken, og jo kraftigere 10 dimensioneret og tungt må den være. De i øjeblikket kendte pumper har således nået en grænse, ud over hvilken det er umuligt at forøge væsketrykket, uden at forøge vægten og omfanget af enheden, som så bliver umulig at transportere på en lastvogn.

15

Fra FR patentskrift nr. 2 251 220 kendes en tilsvarende ak-sialstempelpumpe med de samme ulemper.

Formålet med opfindelsen er at tilvejebringe en pumpe af 20 den angivne type, hvormed det er muligt at undgå disse u-lemper og at forøge pumpetrykket, samtidig med at enhedens samlede vægt formindskes.

Dette formål opnås ved en aksialstempelpumpe af den i ind-25 ledningen angivne art, hvilken pumpe ifølge opfindelsen er særegen ved, at det faste, centrale kuglehovedled er stift forbundet med en anden fast halvaksel, som er placeret modstående den første halvaksel og på linie med denne langs cylinderblokkens akse og med den modstående ende fast for-30 ankret til en bageste del af pumpehuset.

Den anden halvaksel bidrager til at afstive huset på en sådan måde, at dette kan dimensioneres betydeligt lettere, og alligevel optage reaktionskræfterne fra den skråtstillede 35 plade. Endvidere bidrager den anden halvaksel til at reducere belastningen, som kuglehovedleddet udøver mod den før-

DK 165063 B

3 ste halvaksel, så der ikke så let opstår træthedsbrud i denne på grund af store roterende belastninger.

Yderligere fordelagtige træk ved pumpen ifølge opfindelsen 5 vil fremgå af de uselvstændige krav og den efterfølgende detaljerede beskrivelse under henvisning til tegningen, hvor:

Fig. 1 er et aksialt snit af en hydraulisk aksialstem-10 pelpumpe ifølge opfindelsen, fig. 2 er et aksialt snit i lighed med fig. 1, og viser et parti af en alternativ udførelsesform for pumpen ifølge opfindelsen med variabel kapacitet, i 15 hvilken de to skråtstillede halvplader er samlet i en position, der giver den maksimale stempelslaglængde, fig. 3 viser på samme måde de to halvplader samlet i en 20 stilling, der giver en stempelslaglængde på nul, og fig. 4 viser et aksialsnit gennem en udførelsesform for opfindelsen, i hvilken en ringformet, hydraulisk 25 donkraft er installeret ved husets bagvæg for at forbelaste den anden halvaksel, som bærer den centrale drejetap.

På tegningen er vist en aksialstempelpumpe, der omfatter en 30 fast cylinderblok 61, som har boringer 62, hvori der er lejret forbindelsesstænger eller stempler 64 for glidende hen- og tilbagegående bevægelse, en skråtstillet plade 67, hvis geometriske akse 82 danner en spids vinkel 83 med den geometriske akse 7 for cylinderblokken 61, stænger 65 med 35 sfæriske ender 9 og 10 til at danne forbindelse mellem forbindelsesstængerne eller stemplerne 64 og den skråtstillede

DK 165063B

4 plade 61, et centralt tandhjul 90, som er centreret og kan rotere om den geometriske akse 7 for cylinderblokken 61, og et lateralt tandhjul 91, hvis tænder er i indgreb med tænderne på det centrale tandhjul 90, hvilket laterale tand-5 hjul 91 har en drivaksel 92, der kan drives af en på tegningen ikke vist drivmotor. De anførte dele er anbragt i et pumpehus 30.

Opfindelsen er særligt anvendelig til kompressorer, pumper 10 eller hydrauliske motorer med aksiale stempler til tunge væsker.

Ifølge fig. 1 er pumpehuset 30 delt i to dele: Den første del 57 er udstyret med en flange 58, og den anden del 59 15 med en samvirkende flange 60, så de to dele 57, 58 kan forbindes med hinanden; de to flanger er cirkulære og centreret omkring pumpens akse 7, hvilket gør det muligt at ændre deres relative vinkelposition trinvis. Drivakslens 92 vinkelposition omkring maskinens geometriske akse 7 kan såle-20 des vælges efter ønske.

Boringerne 62 i cylinderblokken 61 er parallelle og er jævnt fordelt omkring enhedens geometriske akse 7. I hver boring 62 glider et stempel 64, hvis stang 65 bæres af et 25 leje 66 på en skråtstillet plade 67. Pladen har et kugleformet leje i sit centrum, som omslutter en kugle på et fast anbragt kuglehovedled 70. Det kugleformede leje er sammensat af to halvlejer 67, 68, der tilsammen kan omslutte kuglen.

30

Det faste kuglehovedled 70 er ifølge opfindelsen sammenhængende med en første halvaksel 71 og en anden halvaksel 72, imellem hvilke det er anbragt. De to halvaksler 71 og 72 ligger på linie med hinanden på hver sin side af kugle-35 hovedleddet 70, og er begge centreret omkring pumpens på langs gående centerlinie 7. De to halvaksler 71 og 72 kan

DK 165063 B

5 nogle gange danne en enkelt, stiv aksel i ét stykke.

Den første halvaksel 71 er fastgjort i cylinderblokkens 61 centrale del.

5

Den anden halvaksel 72 er sammenhængende med den anden eller bageste del 59 af pumpens faste hus 30.

Mere udførligt strækker den anden halvaksel 72 sig til 10 enden af en gevindskåret tap 74, som frit passerer gennem en central åbning 76 i et dæksel 75. En møtrik 77, som er skruet på den gevindskårne tap 74 på ydersiden af dækslet 75, gør det muligt at fastgøre den anden halvaksel 72 for at afstive huset 30.

15 På lignende måde har den første halvaksel 71 nær det faste kuglehovedled 70 en skulder 78, der ligger an mod den indre overflade af cylinderblokken 61, mens halvakslen 71 i cylinderblokkens forende ender i en gevindskåret tap 79, på 20 hvilken en møtrik 80 kan skrues i den ønskede udstrækning.

Det er indlysende, at de trækbelastninger, som halvakslen 71 udsættes for, kan optages ved virkning på møtrikken 80, idet kanten af møtrikken hviler på forsiden af cylinderblokken 61.

25

Den centrale del af halvakslen 71 er anbragt i en central boring 81 i cylinderblokken 61, hvor den frit kan glide i langsgående retning.

30 Pladens 67 forreste stødflade er vinkelret på en geometrisk akse 82, der danner en spids vinkel 83 med den geometriske akse 7. De to geometriske akser 7 og 82 mødes i det faste kuglehovedleds 70 centrum 90. Pladen 67 kan svinge eller vippe i forhold til den geometriske akse 82, og til opnåel-35 se af dette hviler bagsiden af pladen 67 på et konisk rulleleje 84 på en bevægelsesoverfører 85. Denne hviler igen

DK 165063B

6 på et rulletrykleje 86 og på husets 30 bageste dæksel 75. Husets 30 bageste dasksel 75 er skruet på huset 30 med indskydelse af en ringformet skive 87, hvis tykkelse 88 kan vælges efter ønske på grundlag af den ønskede forbelast-5 ning.

På langs igennem den centrale del af bevægelsesoverføreren 85 er der en boring 89, inden i hvilken den anden halvaksel 72 glider frit.

10 På kanten af bevægelsesoverføreren 85 er anbragt det tidligere anførte centrale tandhjul 90 centreret omkring den geometriske akse 7. Det centrale tandhjul 90 er, som anført ovenfor, i indgreb med det af diameter mindre laterale 15 tandhjul 91, som er anbragt i siden af huset 30 og er sammenhængende med den roterbare drivakse 92, som befinder sig udenfor. Denne drivaksels 92 geometriske akse 93 er parallel med den geometriske akse 7. En balanceblok 94 er fastgjort til tandhjulet 90 ved hjælp af skruer 95.

20

Endelig har en forbindelsesstang 96, som er sammenhængende med pladen 67, i den anden ende et kugleled 97 (fig. 1) anbragt i et leje 98, og hindrer således pladen 67 i at rotere, når bevægelsesoverføreren 85 roteres af det centrale 25 tandhjul 90.

Det ses, at den således beskrevne stang og især bevægelsesoverførerens 85 konstruktion udmærker sig ved at muliggøre den aksiale sammenpresning af rulletryklejerne 84 og 86 ved 30 hjælp af skiven 87, som sammenpresses af det bageste dæksel 75, der igen er fastgjort til husets 30 bund ved hjælp af skruer 99 og møtrikken 77. Især er tykkelsen 88 af skiven 87 nøje udvalgt for at udvirke en forbelastning på tryklejerne 84 og 86, hvilken forbelastning optages af den del 35 af halvlejerne 68 og 69, som er anbragt til venstre for et teoretisk tværsnitsplan 100, defineret af det faste kugle-

DK 165063 B

7 hovedled 70. Forbelastningen vil således aflaste den anden del af halvlejerne 68 og 69, som er anbragt til højre for det teoretiske plan 100, og modtage de trykkræfter, som udøves af stemplerne 64. Således bliver de enkelte beiast-5 ninger, som fremkommer under maskinens funktion, passende fordelt hele vejen rundt om halvlejernes 68 og 69 kugleformede dække. Et fornuftigt valg ville være at udregne skivens 87 tykkelse 88 således, at belastningerne til højre og til venstre for tværsnitsplanet 100 skaber en ensartet 10 trykfordeling på det centrale lejes 68, 69 kugleformede dække. Hvis denne betingelse imødekommes, kan man sige, at maskinen har et "flydende trykleje" i sit centrum, idet det kugleformede trykleje (leje 68, 69 på drejetap 70) i denne ligevægtsposition ikke er under noget aksialtryk.

15 I udførelsen på fig. 4 opnås den aksiale forspænding af tryklejerne 84 og 86 ikke ved hjælp af skiven 87 og det bageste dæksel 75 (fig. 1), men ved brug af en lejeholder 101 fastgjort til huset 30 med skruer 99, inden i hvilken 20 et ringformet, hydraulisk stempel 102 kan glide. Dette stempel 102 er udstyret med to ringformede pakninger, det vil sige en glidende indre ring 103 og en ydre ring 104, som også glider. Rummet 105, som står tilbage mellem det ringformede stempel 102 og enden af lejeholderen 101, mod-25 tager en hydraulisk væske under tryk, som angivet med pilen 107, gennem en indføringsåbning 106. Enheden er fremstillet således, at det mindste udslag af donkraften 101, 105 svarer til en konstant mindste mekanisk spænding på drejetap-pen fra tryklejet 86.

30

Denne variation gør det muligt at forbinde driftstrykket af den pumpe eller kompressor, som aksialstempelpumpen udgør, til det tryk, som udøves af rummet 105 på stemplet 102. Et fornuftigt valg af det nyttige areal af dette stempel 102 35 vil gøre det muligt at styre det tryk, som påføres tryklejerne 84 og 86 og således de kugleformede lejer 68, 69,

DK 165063B

8 for permanent at opnå: Enten den føromtalte "flydende trykleje" -tilstand for det faste kuglehovedled 70; eller et hvilket som helst ønsket forhold mellem de tryk, som udøves på det faste kuglehovedled 70 på begge sider af det teore-5 tiske plan 100.

I variationen vist på fig. 2 og 3 er bevægelsesoverføreren 85 på fig. 1 dannet af to halvoverførere 108 og 109, hver med et kileformet profil. Med andre ord er den plane bære-10 flade 110, langs hvilken de to er i kontakt, vinkelret på en teoretisk akse 111, som går gennem det faste kuglehoved-leds 70 geometriske centrum 112. Denne akse 111 danner en vinkel 113 med den geometriske akse 7, som er lig med det halve af den førnævnte vinkel 23 for aksen 22. De to halv-15 overførere 108 og 109 samles ved hjælp af skruer 114, som er jævnt fordelt i en cirkel rundt om aksen 111.

Det ses, at man ved at udvælge deres vinkelpositioner rundt om aksen 111, før man fastgør dem med skruerne 114, kan be-20 stemme længden af det slag, som således tildeles stemplerne 64, til en hvilken som helst værdi, som ligger imellem: Det maksimale slag, som svarer til den på fig. 2 viste position (den tyndeste del 115 af halvoverføreren 109 hviler da på den del af halvoverføreren 108, som befinder sig længst 25 tilbage på aksen 7); og nul-slag positionen, som er opnået ved en drejning på 180° i forhold til positionen på fig. 2, for at orientere trykpladens forside 116 vinkelret på den langsgående akse 7.

30 I en mere vidtgående udførelsesform styrer et udefra manøvreret, kontinuert middel de to halve bevægelsesoverføreres 108 og 109 position.

Claims (8)

1. Aksialstempelpumpe, som omfatter en fast cylinderblok (61) med cylindriske boringer (62), der glidbart optager 5 pumpestempler (64), som hver ved hjælp af en stang (65) er forbundet til en i forhold til cylinderblokkens (61) akse (7) skråtstillet plade (67), der har en svingende bevægelse og hvis bagside har et centralt leje (84) orienteret om en akse vinkelret på pladens (67) forreste stødflade, som i 10 sit centrum har et kugleformet leje (68, 69), hvis meridia-ne, cirkulære tværsnit har en centervinkel større end 180°, mens der inden i det kugleformede leje (68, 69) er et fast, centralt kuglehovedled (70) sammenhængende med en første halvaksel (71), som er aksialt forankret i centrum af cy- 15 linderblokken (61), så stød fra pladen (67) under pumpens brug overføres direkte til cylinderblokken (61) gennem det under trækpåvirkning værende kugleformede led (68, 69) uden at involvere styrken af pumpehusets (30) vægge, især i dets bageste del, kendetegnet ved, at det faste . 20 centrale kuglehovedled (70) er stift forbundet med en anden fast halvaksel (72), som er placeret modstående den første halvaksel (71) og på linie med denne langs cylinderblokkens (61) akse (7) og med den modstående ende fast forankret til en bageste del af pumpehuset (30). 25

2. Pumpe ifølge krav 1, kendetegnet ved, at pumpen har organer (87, 88, 99, 102) til forbelastning af det kugleformede leje (68, 69), hvilke organer er anbragt mellem en bagvæg af huset (30) og rulletryklejer (84, 86), 30 som understøtter det kugleformede leje (68, 69) via en bevægelsesoverfører (85).

3. Pumpe ifølge ethvert af kravene 1 og 2, kendetegnet ved, at den første halvaksel (71) frit passe- 35 rer gennem en langsgående, aksial boring (81) i cylinderblokken (61) og understøttes af en indre skulder (78), og DK 165063 B 10 at de to halvaksler (71, 72) har gevindtappe (79, 74), som ved samvirke med møtrikker (80, 77) gør det muligt at optage trækspændingen på cylinderblokkens (61) forreste flade. 5

4. Pumpe ifølge ethvert af kravene 1 og 3, kendetegnet ved, at organerne til forbelastning af det kugleformede leje (68, 69) består i en skive (87) med en udvalgt tykkelse (88) mellem et aftageligt dæksel (75) og 10 bagvæggen af huset (30).

5. Pumpe ifølge ethvert af kravene 1-4, kendetegnet ved, at organerne til forbelastning af det kugleformede leje (68, 69) består i en ringformet, 15 hydraulisk cylinder (101, 105) mellem husets (30) faste bagvæg og rulletryklejeme (84, 86), som understøtter det kugleformede leje (68, 69) via bevægelsesoverføreren (85).

6. Pumpe ifølge krav 5, kendetegnet ved, at 20 den hydrauliske cylinder (101, 105) forsynes med væske under tryk (107) gennem en ledning (106), som forbinder den til trykket, som er frembragt af pumpen.

7. Pumpe ifølge ethvert af kravene 1-6, 25 kendetegnet ved, at de to halvaksler (71, 72) er fremstillet hver for sig og derefter samlet.

8. Pumpe ifølge ethvert af kravene 1-6, kendetegnet ved, at de to halvaksler (71, 72) er 30 fremstillet i et enkelt stykke.