EP0043412A1 - Single-acting piston pump for liquid helium - Google Patents

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Publication number
EP0043412A1
EP0043412A1 EP81103077A EP81103077A EP0043412A1 EP 0043412 A1 EP0043412 A1 EP 0043412A1 EP 81103077 A EP81103077 A EP 81103077A EP 81103077 A EP81103077 A EP 81103077A EP 0043412 A1 EP0043412 A1 EP 0043412A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
piston
valve
cover
cylinder
sealing ring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP81103077A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Jörg Hübener
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Forschungszentrum Karlsruhe GmbH
Original Assignee
Kernforschungszentrum Karlsruhe GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Kernforschungszentrum Karlsruhe GmbH filed Critical Kernforschungszentrum Karlsruhe GmbH
Publication of EP0043412A1 publication Critical patent/EP0043412A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B15/00—Pumps adapted to handle specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts
    • F04B15/06—Pumps adapted to handle specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts for liquids near their boiling point, e.g. under subnormal pressure
    • F04B15/08—Pumps adapted to handle specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts for liquids near their boiling point, e.g. under subnormal pressure the liquids having low boiling points

Definitions

  • the invention relates to a single-acting piston pump for helium according to the preamble of claim 1.
  • the disadvantages of this pump are in particular that the piston rod must absorb tensile and compressive loads and a strong spring is required to limit the cross-section of the piston rod, that the piston is provided with a variety of seals that generate undesirable frictional heat that the arrangement the valves and the shape of the piston large dead spaces mean that the design of the valves causes a high flow resistance, and that a large volume is required for a certain mass flow at a low differential pressure between the inlet and outlet valves.
  • the object of the invention is to develop a helium pump which, with a compact design and simple construction, enables high operational reliability and an increase in the mass flow at high differential pressures.
  • the advantages achieved with the proposed single-acting piston pump are, in particular, that the cross-section of the piston rod can be small, because only a tensile stress occurs and therefore a spring is not necessary, that the piston is short and therefore its weight is low, that for changing the Piston seals of the pistons are easily accessible from below after removing the bottom, that the harmful space is reduced to a minimum by the arrangement of the valves at a predetermined angle to the axis of the 5th cylinder and the shape of the piston, so that the design of the valves is a Reduction of the flow resistance enables, and that with the proposed measures, a substantial increase in mass flow and differential pressure can be achieved with less effort.
  • a vertically arranged cylinder 1 is provided on its outside with cooling fins 2 and closed at its upper end with a cover 3, which is made in one piece with the cylinder 1, so that cylinder 1 and cover 3 form a unit.
  • the lower end of the cylinder 1 is closed with a cover 4, which has a connector 5 for connecting a pressure compensation line.
  • the cylinder 1 and the base 4 are connected by a flange connection with screws 6, which are each secured by a spring ring 7.
  • a first indium wire 9 is inserted as a seal in a first annular groove 8 in the flange of the base 4.
  • the cover 3 is conical on its side delimiting the piston space lo at the top with the tip pointing upwards.
  • An inlet valve 11 and an outlet valve 12 are arranged vertically on the surface of the cone.
  • a piston 13 is conical on its side facing the cover 3. The cone angle ⁇ of the cover 3 and the cone angle ⁇ of the piston 13 are the same size and amount to 90 degrees.
  • the piston 13 is stepped on its outside.
  • a clamping ring 14 is placed against the piston 13 from below and held by Allen screws 15.
  • a Clamped ring 16 Between the piston 13 and the clamping ring 14 is a Clamped ring 16, which is sealed on its top and bottom by a second indium wire 18 arranged in a second ring groove 17 and a third indium wire 20 arranged in a third ring groove 19.
  • the clamping ring 14, the piston 13 and the ring 16 form a fourth ring groove 21 above the ring 16 and a fifth ring groove 22 below the ring 16.
  • a first sealing ring 23 In the fourth ring groove 21 is a first sealing ring 23 and in the fifth ring groove 22 is a second sealing ring 24 with a U-cross section and a spring insert made of corrosion-resistant steel so that the open side of the U-cross section at the first sealing ring 23 upwards and faces downward at the second sealing ring 24.
  • the piston 13 is connected to a piston rod tube 27 via a bolt thread 25 of a rod head 26.
  • the rod head 26 is secured against rotation in the piston 13 by a feather key 28.
  • the inlet valve 11 and the outlet valve 12 is designed as a poppet valve.
  • annular lock nut 3o is provided in a first bore 29 of the cover 3 for receiving a guide disk 31, the cone on its side pointing in the direction of flow is shaped.
  • the guide disc 31 is provided with three webs 32 distributed around the circumference, the ends of which rest in grooves of the lock nut 3o.
  • a central bore 34 in the guide disk 31 receives a central guide mandrel 35 of a spherical valve plate 36, which is pressed with a valve spring 37 against the spherical valve seat 38 of a first valve ring 39.
  • the guide disk 31 has a plurality of openings 31a arranged in the axial direction.
  • the valve ring 39 is held by a flange 4o which is connected to the cover 3 by screws 41.
  • the valve ring 39 has on its top and bottom sides a fourth ring groove 42, in which a fourth indium wire 43 is inserted.
  • a second valve ring 45 is inserted into a stepped second bore 44 in the cover 3, which has a spherical valve seat 38 on its side facing away from the piston chamber 10. having.
  • the valve plate 36 with the guide pin 35 and the valve spring 37 are held by the lock nut 3o, which is screwed into a bore thread 46 of the second valve ring 45.
  • the second valve ring 45 is held by a second flange 47 screwed to the cover 3.
  • the second valve ring 45 has a fifth annular groove 48 with a fifth indium wire 49 as a seal on its top and bottom.
  • the K olbenstangenrohr 27 is passed through a central third bore 5o of the lid 3 and is sealed by a cover arranged at the upper edge of the lid third sealing ring 51 with U-shaped cross-section and a spring insert of corrosion-resistant steel, whose open side faces downward.
  • a third flange 52 is connected by screws 53 to the cover 3, which has a sixth annular groove 54 coaxial with the third bore 50 for receiving a fourth indium wire 55.

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Abstract

The frictional heat occurring at the pump piston of a single-action liquid-helium pump, the flow resistances in the area of the valves (11, 12) and the dead spaces of the piston (13) must be kept as small as possible. The liquid-helium pump proposed is of compact construction and allows an increased mass flow with high differential pressures. The cylinder is constructed to be conical at its end accommodating the inlet and the outlet valve (11, 12), like the piston (13) exhibiting a mechanical seal (23, 24). This makes it possible to dimension the cross-section of the piston rod (27), which is exclusively subject to tensile stress, to be smaller and completely to omit a spring required for supporting the thrust movement in known pumps. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine einfach wirkende Kolbenpumpe für Helium nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a single-acting piston pump for helium according to the preamble of claim 1.

Zum Betreiben von mit flüssigem Helium als Kühlmittel arbeitenden Kühlanlagen sind Pumpen zum Umwälzen des Flüssigheliums erforderlich.Pumps for circulating the liquid helium are required to operate cooling systems using liquid helium as the coolant.

Bei derartigen Flüssigheliumpumpen ist es notwendig, die an bewegten Pumpenkolben durch Reibung entstehhende Wärmemenge, die Strömungswiderstände insbesondere im Bereich der Ventile und die Toträume des Kolbens möglichst klein zu halten.With such liquid helium pumps, it is necessary to keep the amount of heat generated by friction on moving pump pistons, the flow resistances, in particular in the area of the valves, and the dead spaces of the pistons as small as possible.

Es ist eine doppelt wirkende Kolbenpumpe für Helium bekannt (DE-PS 21 55 624), deren Kolben von einem senkrecht angeordneten Zylinder aufgenommen wird, dessen Boden und Deckel jeweils ein Einlaß- und ein Auslaßventil aufweisen und durch dessen Boden oder Deckel die Antriebsstange für den Kolben geführt ist.There is a double-acting piston pump for helium known (DE-PS 21 55 624), the piston of which is received by a vertically arranged cylinder, the bottom and cover of which each have an inlet and an outlet valve and through the bottom or cover of which the drive rod for the Piston is guided.

Die Nachteile dieser Pumpe bestehen insbesondere darin, daß die Kolbenstange Zug- und auch Druckbelastungen aufnehmen muß und für die Begrenzung des Querschnittes der Kolbenstange eine starke Feder erfoderlich ist, daß der Kolben mit einer Vielzahl von Dichtungen verist, die unerwünschte Reibungswärme erzeugen, daß die Anordnung der Ventile und die Form des Kolbens große Toträume bedingen, daß die konstruktive Ausbildung der Ventile einen hohe Strömungswiderstand bewirkt, und daß ein großes Bauvolumen für einen bestimmten Massenstrom bei einem geringen Differenzdruck zwischen Ein- und Auslaßventil erforderlich ist.The disadvantages of this pump are in particular that the piston rod must absorb tensile and compressive loads and a strong spring is required to limit the cross-section of the piston rod, that the piston is provided with a variety of seals that generate undesirable frictional heat that the arrangement the valves and the shape of the piston large dead spaces mean that the design of the valves causes a high flow resistance, and that a large volume is required for a certain mass flow at a low differential pressure between the inlet and outlet valves.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Heliumpumpe zu entwickeln, die bei kompakter Bauweise und einfacher Konstruktion eine hohe Betriebssicherheit und bei hohen Differenzdrücken eine Vergrößerung des Massenstromes ermöglicht.The object of the invention is to develop a helium pump which, with a compact design and simple construction, enables high operational reliability and an increase in the mass flow at high differential pressures.

Diese Aufgabe wird bei einer einfach wirkenden Kolbenpumpe für Helium nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 durch die in dessen Kennzeichen genannten Merkmale gelöst.This object is achieved in a single-acting piston pump for helium according to the preamble of claim 1 by the features mentioned in its characteristics.

Die mit der vorgeschlagenen einfach wirkenden Kolbenpumpe erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß der Querschnitt der Kolbenstange klein sein kann, weil ausschließlich eine Zugbeanspruchung auftritt und deshalb eine Feder nicht erforderlich ist, daß der Kolben kurz und deshalb sein Gewicht gering ist, daß zum Auswechseln der Kolbendichtungen der Kolben nach Entfernen des Bodens von unten leicht zugänglich ist, daß der schädliche Raum durch die Anordnung der Ventile unter einem vorbestimmten Winkel zu der Achse de5.Zylinders und die Form des Kolbens auf ein Minimum reduziert wird,daß die konstruktive Ausbildung der Ventile eine Herabsetzung der Strömungswiderstände ermöglicht, und daß mit den vorgeschlagenen Maßnahmen eine wesentliche Erhöhung des Massenstromes und des Differenzdruckes mit geringerem Aufwand erzielt wird.The advantages achieved with the proposed single-acting piston pump are, in particular, that the cross-section of the piston rod can be small, because only a tensile stress occurs and therefore a spring is not necessary, that the piston is short and therefore its weight is low, that for changing the Piston seals of the pistons are easily accessible from below after removing the bottom, that the harmful space is reduced to a minimum by the arrangement of the valves at a predetermined angle to the axis of the 5th cylinder and the shape of the piston, so that the design of the valves is a Reduction of the flow resistance enables, and that with the proposed measures, a substantial increase in mass flow and differential pressure can be achieved with less effort.

Ein Ausführungsbeispiel einer einfach wirkenden Kolbenpumpe für Helium mit den Merkmalen der Ansprüche 1 bis 4 ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.An embodiment of a single-acting piston pump for helium with the features of claims 1 to 4 is shown in the drawing and is described in more detail below.

Ein senkrecht angeordneter Zylinder 1, ist an seiner Außenseite mit Kühlrippen 2 versehen und an seinem oberen Ende mit einem Deckel 3 abgeschlossen, der mit dem Zylinder 1 in einem Stück gefertigt ist, so daß Zylinder 1 und Deckel 3 eine Einheit bilden. Das untere Ende des Zylinders 1 ist mit einem Deckel 4 abgeschlossen, der einen Stutzen 5 zum Anschließen einer Druckausgleichsleitung aufweist. Die Verbindung des Zylinders 1 und des Bodens 4 erfolgt durch eine Flanschverbindung mit Schrauben 6, die jeweils durch einen Federring 7 gesichert sind. In eine erste Ringnut 8 in dem Flansch des Bodens 4 ist ein erster Indiumdraht 9 als Dichtung eingelegt.A vertically arranged cylinder 1 is provided on its outside with cooling fins 2 and closed at its upper end with a cover 3, which is made in one piece with the cylinder 1, so that cylinder 1 and cover 3 form a unit. The lower end of the cylinder 1 is closed with a cover 4, which has a connector 5 for connecting a pressure compensation line. The cylinder 1 and the base 4 are connected by a flange connection with screws 6, which are each secured by a spring ring 7. A first indium wire 9 is inserted as a seal in a first annular groove 8 in the flange of the base 4.

Der Deckel 3 ist auf seiner den Kolbenraum lo nach oben begrenzenden Seite kegelförmig mit nach oben weisender Spitze ausgebildet. Ein Einlaßventil 11 und ein Auslaßventil 12 sind auf der Kegelmantelfläche senkrecht angeordnet. Ein Kolben 13 ist auf seiner dem Deckel 3 zugewandten Seite kegelförmig ausgebildet. Der Kegelwinkel α des Deckels 3 und der Kegelwinkel β des Kolbens 13 sind gleich groß und betragen 9o Grad.The cover 3 is conical on its side delimiting the piston space lo at the top with the tip pointing upwards. An inlet valve 11 and an outlet valve 12 are arranged vertically on the surface of the cone. A piston 13 is conical on its side facing the cover 3. The cone angle α of the cover 3 and the cone angle β of the piston 13 are the same size and amount to 90 degrees.

Der Kolben 13 ist an seiner Außenseite treppenförmig abgesetzt. Ein Klemmring 14 ist von unten gegen den Kolben 13 gesetzt und durch Imbusschrauben 15 gehalten. Zwischen dem Kolben 13 und dem Klemmring 14 ist ein Ring 16 eingeklemmt, der an seiner Ober- und Unterseite durch einen in einer zweiten Ringnut 17 angeordneten zweiten Indiumdraht 18 und einen in einer dritten Ringnut 19-angeordneten dritten Indiumdraht 2o heliumdicht abgedichtet ist. Der Klemmring 14, der Kolben 13 und der Ring 16 bilden oberhalb von dem Ring 16 eine vierte Ringnut 21 und unterhalb von dem Ring 16 eine fünfte Ringnut 22.The piston 13 is stepped on its outside. A clamping ring 14 is placed against the piston 13 from below and held by Allen screws 15. Between the piston 13 and the clamping ring 14 is a Clamped ring 16, which is sealed on its top and bottom by a second indium wire 18 arranged in a second ring groove 17 and a third indium wire 20 arranged in a third ring groove 19. The clamping ring 14, the piston 13 and the ring 16 form a fourth ring groove 21 above the ring 16 and a fifth ring groove 22 below the ring 16.

In der vierten Ringnut 21 ist ein erster Dichtring 23 und in der fünften Ringnut 22 ist ein zweiter Dichtring 24 mit U-Querschnitt und einer Federeinlage aus korrosionsfestem Stahl so angeordnet , daß die offene Seite des U-Querschnittes bei dem ersten Dichtring 23 nach oben und bei dem zweiten Dichtring 24 nach unten weist.In the fourth ring groove 21 is a first sealing ring 23 and in the fifth ring groove 22 is a second sealing ring 24 with a U-cross section and a spring insert made of corrosion-resistant steel so that the open side of the U-cross section at the first sealing ring 23 upwards and faces downward at the second sealing ring 24.

Der Kolben 13 ist über ein Bolzengewinde 25 eines Stangenkopfes 26 an ein Kolbenstangenrohr 27 angeschlossen, Der Stangenkopf 26 ist durch eine Paßfeder 28 gegen Verdrehen in dem Kolben 13 gesichert. Zum Auswechseln der Gleitringdichtung 23, 24 oder des Kolbens 13 ist es lediglich notwendig, den Boden 4 nach Lösen der Schrauben 6 abzunehmen.The piston 13 is connected to a piston rod tube 27 via a bolt thread 25 of a rod head 26. The rod head 26 is secured against rotation in the piston 13 by a feather key 28. To replace the mechanical seal 23, 24 or the piston 13, it is only necessary to remove the base 4 after loosening the screws 6.

Das Einlaßventil 11 und das Auslaßventil 12 ist als Tellerventil ausgebildet.The inlet valve 11 and the outlet valve 12 is designed as a poppet valve.

Bei dem Einlaßventil 11 ist in eine erste Bohrung 29 des Deckels 3 eine ringförmige Nutmutter 3o zum Aufnehmen einer Führungsscheibe 31 vorgesehen, die an ihrer in Strömungsrichtung weisenden Seite kegelförmig ausgebildet ist. Die Führungsscheibe 31 ist mit drei am Umfang verteilten Stegen 32 versehen, deren Enden in Nuten der Nutmutter 3o ruhen. Zwischen der Führungsscheibe 31 und der Nutmutter 3o besteht ein Ringspalt 33 für den Durchtritt des Flüssigheliums.In the inlet valve 11, an annular lock nut 3o is provided in a first bore 29 of the cover 3 for receiving a guide disk 31, the cone on its side pointing in the direction of flow is shaped. The guide disc 31 is provided with three webs 32 distributed around the circumference, the ends of which rest in grooves of the lock nut 3o. There is an annular gap 33 between the guide disk 31 and the lock nut 3o for the passage of the liquid helium.

Eine zentrale Bohrung 34 der Führungsscheibe 31 nimmt einen zentralen Führungsdorn 35 eines kugelabschnittförmigen Ventiltellers 36 auf, der mit einer Ventilfeder 37 gegen den kugelförmigen Ventilsitz 38 eines ersten Ventilringes 39 gedrückt wird. Die Führungsscheibe 31 weist mehrere in achsialer Richtung angeordnete Durchbrüche 31a auf.A central bore 34 in the guide disk 31 receives a central guide mandrel 35 of a spherical valve plate 36, which is pressed with a valve spring 37 against the spherical valve seat 38 of a first valve ring 39. The guide disk 31 has a plurality of openings 31a arranged in the axial direction.

Der Ventilring 39 wird durch einen Flansch 4o gehalten, der durch Schrauben 41 mit dem Deckel 3 verbunden ist. Der Ventilring 39 weist an seiner Ober- und Unterseite jeweils eine vierte Ringnut 42 auf, in welche ein vierter Indiumdraht 43 eingelegt ist.The valve ring 39 is held by a flange 4o which is connected to the cover 3 by screws 41. The valve ring 39 has on its top and bottom sides a fourth ring groove 42, in which a fourth indium wire 43 is inserted.

Bei dem Auslaßventil 12 ist.in eine abgesetzte zweite Bohrung 44 des Deckels 3 ein zweiter Ventilring 45 eingesetzt, der auf seiner von dem Kolbenraum lo abgewandten Seite einen kugelförmigen Ventilsitz 38 . aufweist. Der Ventilteller 36 mit dem Führungsdorn 35 und die Ventilfeder 37 werden von der Nutmutter 3o gehalten, die in ein Bohrungsgewinde 46 des zweiten Ventilringes 45 geschraubt ist.In the outlet valve 12, a second valve ring 45 is inserted into a stepped second bore 44 in the cover 3, which has a spherical valve seat 38 on its side facing away from the piston chamber 10. having. The valve plate 36 with the guide pin 35 and the valve spring 37 are held by the lock nut 3o, which is screwed into a bore thread 46 of the second valve ring 45.

Der zweite Ventilring 45 wird durch einen mit dem Deckel 3 verschraubten zweiten Flansch 47 gehalten. Der zweite Ventilring 45 weist an seiner Ober- und Unterseite je eine fünfte Ringnut 48 mit einem fünften Indiumdraht 49 als Dichtung auf.The second valve ring 45 is held by a second flange 47 screwed to the cover 3. The second valve ring 45 has a fifth annular groove 48 with a fifth indium wire 49 as a seal on its top and bottom.

Das Kolbenstangenrohr 27 ist durch eine zentrale dritte Bohrung 5o des Deckels 3 geführt und durch einen am oberen Deckelrand angeordneten dritten Dichtring 51 mit U-Querschnitt und einer Federeinlage aus korrosionsfestem Stahl, dessen offene Seite nach unten weist, abgedichtet.The K olbenstangenrohr 27 is passed through a central third bore 5o of the lid 3 and is sealed by a cover arranged at the upper edge of the lid third sealing ring 51 with U-shaped cross-section and a spring insert of corrosion-resistant steel, whose open side faces downward.

Ein dritter Flansch 52 ist durch Schrauben 53 mit dem Deckel 3 verbunden, der eine zu der dritten Bohrung 5o koaxiale sechste Ringnut 54 zum Aufnehmen eines vierten Indiumdrahtes 55 aufweist.A third flange 52 is connected by screws 53 to the cover 3, which has a sixth annular groove 54 coaxial with the third bore 50 for receiving a fourth indium wire 55.

Bezugszeichenliste:Reference symbol list:

  • 1 Zylinder1 cylinder
  • 2 Kühlrippen2 cooling fins
  • 3 Deckel3 lids
  • 4 Boden4 floor
  • 5 Stutzen an 45 sockets on 4
  • 6 Schraube6 screw
  • 7 Federring7 spring washer
  • 8 1.Ringnut in 48 1st ring groove in 4th
  • 9 1.Indiumdraht9 1.Indium wire
  • .lo Kolbenraum.lo piston chamber
  • 11 Einlaßventil11 inlet valve
  • 12 Auslaßventil12 exhaust valve
  • 13 Kolben13 pistons
  • α Kegelwinkel von 3α cone angle of 3
  • β Kegelwinkel von 13β cone angle of 13
  • 14 Klemmring14 clamping ring
  • 15 Imbusschraube15 Allen screw
  • 16 Ring16 ring
  • 17 2.Ringnut17 2nd ring groove
  • 18 2.Indiumdraht18 2.Indium wire
  • 19 3.Ringnut19 3rd ring groove
  • 20 3.Indiumdraht2 0 3.Indium wire
  • 21 4.Ringnut in 1321 4th ring groove in 13
  • 22 5.Ringnut in 1422 5th ring groove in 14
  • 23 1.Dichtung in 2123 1st seal in 21
  • 24 2.Dichtung in 2224 2nd seal in 22
  • 25 Bolzengewinde an 2625 B to 26 olzengewinde
  • 26 Stangenkopf von 2726 rod head of 27
  • 27 Kolbenstangenrohr27 piston rod tube
  • 28 Paßfeder28 key
  • 29 1.Bohrung in 329 1st hole in 3
  • 3o Nutmutter3o locknut
  • 31 Führungsscheibe31 guide disc
  • 31a Durchbrüche in 3131a breakthroughs in 31
  • 32 Steg an 3132 bridge on 31
  • 33 Ringspalt33 annular gap
  • 34 zentrale Bohrung in 3134 central hole in 31
  • 35 Führungsdorn in 3635 guide mandrel in 36
  • 36 Ventilteller36 valve plate
  • 37 Ventilfeder37 valve spring
  • 38 Ventilsitz38 valve seat
  • 39 1. Ventilsitz39 1st valve seat
  • 4o 1. Flansch4o 1st flange
  • 41 Schraube41 screw
  • 42 3. Ringnut in 3942 3rd ring groove in 39
  • 43 4. Indiumdraht43 4. Indium wire
  • 44 2. Bohrung in 344 2nd hole in 3rd
  • 45 2. Ventilring45 2nd valve ring
  • 46 Bohrungsgewinde in 4546 bore threads in 45
  • 47 2. Flansch47 2nd flange
  • 48 5. Ringnut48 5. Ring groove
  • 49 5. Indiumdraht49 5. Indium wire
  • 5o 3. Bohrung in 35o 3rd hole in 3rd
  • 51 3. Dichtung in 351 3rd seal in 3
  • 52 3. Flansch52 3. Flange
  • 53 Schraube53 screw
  • 54 6. Ringnut in 354 6th ring groove in 3
  • 55 4.Indiumdraht in 5455 4.Indium wire in 54

Claims (4)

1. Einfach wirkende Kolbenpumpe für Helium mit einem den Kolben aufnehmenden, senkrecht angeordneten Zylinder (1), einem den Zylinder (1) an seinem oberen Ende abschließenden Deckel (3), einem Einlaßventil und einem Auslaßventil und einer durch den Deckel (3) geführten Kolbenstange, bei der Pumpenkolben und Kolbenstange in einem gemeinsamen Druckgehäuse angeordnet sind und der Ventilteller des Einlaßventiles annähernd gewichtslos ausgebildet und mit einer minimalen äußeren Kraft zu öffnen ist, wobei der Druckunterschied zu beiden Seiten des Einlaßventiles während des Einlaßvorganges des Heliums in den vom Kolben freigegebenen Pumpenraum sowie der Strömungswiderstand des Einlaßventiles annähernd Null sind, gekennzeichnet durch folgende Merkmale, a) der Zylinder (1) und der dessen oberes Ende abschließende Deckel (3) sind in einem Stück gefertigt, b) der Zylinder (1) ist an seinem unteren Ende mit einem Boden (4) abgeschlossen, der einen Stutzen (5) zum Anschließen einer Druckausgleichsleitung aufweist, c) der Deckel (3) ist auf seiner den Kolbenraum (lo) nach oben begrenzenden Seite kegelförmig mit nach oben weisender Spitze ausgebildet, d) das Einlaßventil (11) und das Auslaßventil (12) sind auf der Kegelmantelfläche senkrecht angeordnet, e) der Kolben (13) ist auf seiner dem Deckel (3) zugewandten Seite kegelförmig ausgebildet, f) der Kegelwinkel (α) des Deckels (3) und der Kegelwinkel (β) des Kolbens (13) sind gleich groß, g) der Kolben (13) weist eine Gleitringdichtung (23, 24) auf. 1. Single-acting piston pump for helium with a piston-receiving, vertically arranged cylinder (1), a cylinder (1) at its upper end closing cover (3), an inlet valve and an outlet valve and one through the cover (3) Piston rod, in which the pump piston and piston rod are arranged in a common pressure housing and the valve plate of the inlet valve is designed to be almost weightless and can be opened with a minimal external force, the pressure difference on both sides of the inlet valve during the inlet process of the helium into the pump chamber released by the piston and the flow resistance of the inlet valve are approximately zero, characterized by the following features, a) the cylinder (1) and the cover (3) closing its upper end are made in one piece, b) the cylinder (1) is closed at its lower end with a base (4) which has a connection piece (5) for connecting a pressure compensation line, c) the cover (3) is conical on its side delimiting the piston space (lo) upwards with the tip pointing upwards, d) the inlet valve (11) and the outlet valve (12) are arranged vertically on the surface of the cone, e) the piston (13) is on its the cover (3) facing side is conical, f) the cone angle (α) of the cover (3) and the cone angle (β) of the piston (13) are the same size, g) the piston (13) has a mechanical seal (23, 24). 2. Kolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kegelwinkel (β) des Kolbens (13) und der Kegelwinkel (α) des Deckels (3) 9o Grad beträgt.2. Piston pump according to claim 1, characterized in that the cone angle (β) of the piston (13) and the cone angle (α) of the cover (3) is 90 degrees. 3. Kolbenpumpe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitringdichtung (23, 24) des Kolbens (13) aus einem ersten Dichtring (23) und 15 einem zweiten Dichtring (24) mit U-Querschnitt besteht und die offene Seite des U-Querschnittes des ersten Dichtringes (23) nach oben und die des zweiten Dichtringes (24) nach unten weist, und daß jeder Dichtring (23, 24) eine Federeinlage aus korrosionsfestem Stahl aufweist.3. Piston pump according to claim 1 and 2, characterized in that the mechanical seal (23, 24) of the piston (13) consists of a first sealing ring (23) and 15 a second sealing ring (24) with a U-cross section and the open side of the U-cross section of the first sealing ring (23) upwards and that of the second sealing ring (24) downwards, and that each sealing ring (23, 24) has a spring insert made of corrosion-resistant steel. 4. Kolbenpumpe nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlaßventil (11) und das Auslaßventil (12) als Tellerventil mit einem kugel-. abschnittförmigen Ventilteller (36) und mit kugelförmigem Ventilsitz (38) ausgebildet ist, daß jeder Ventilteller (36) einen in einer zentralen Bohrung (34) einer Führungsscheibe (31) bewegbaren zentralen Führungsdorn (35) aufweist, daß die Führungsscheibe (31) an ihrer in Strömungsrichtung weisenden Seite kegelförmig ausgebildet und mit drei am Umfang angeordneten Stegen (32) mit einer Nutmutter (3o) arretierbar ist, und daß die Führungsscheibe (31) mehrere in achsialer Richtung angeordnete Durchbrüche (31a) aufweist.4. Piston pump according to claim 1 to 3, characterized in that the inlet valve (11) and the outlet valve (12) as a poppet valve with a ball. Sectional valve plate (36) and with a spherical valve seat (38) is designed so that each valve plate (36) has a central guide pin (35) movable in a central bore (34) of a guide disk (31), that the guide disk (31) on it in the direction of flow side conical and can be locked with three webs (32) arranged on the circumference with a locknut (3o), and that the guide disc (31) has a plurality of openings (31a) arranged in the axial direction.
EP81103077A 1980-07-05 1981-04-24 Single-acting piston pump for liquid helium Withdrawn EP0043412A1 (en)

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