FI88537C - Anordning och foerfarande Foer att aostadkomma hoegtrycksvaetska som skall anvaendas vid spritsvattenskaerning - Google Patents

Anordning och foerfarande Foer att aostadkomma hoegtrycksvaetska som skall anvaendas vid spritsvattenskaerning Download PDF

Info

Publication number
FI88537C
FI88537C FI902307A FI902307A FI88537C FI 88537 C FI88537 C FI 88537C FI 902307 A FI902307 A FI 902307A FI 902307 A FI902307 A FI 902307A FI 88537 C FI88537 C FI 88537C
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
shaft
liquid
pump unit
pressure
pump
Prior art date
Application number
FI902307A
Other languages
Finnish (fi)
Swedish (sv)
Other versions
FI902307A (en
FI88537B (en
FI902307A0 (en
Inventor
Jaakko Larjola
Kauko Helevirta
Original Assignee
High Speed Tech Ltd Oy
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by High Speed Tech Ltd Oy filed Critical High Speed Tech Ltd Oy
Priority to FI902307A priority Critical patent/FI88537C/en
Publication of FI902307A0 publication Critical patent/FI902307A0/en
Priority to EP19910907912 priority patent/EP0482146A1/en
Priority to PCT/FI1991/000121 priority patent/WO1991017341A1/en
Publication of FI902307A publication Critical patent/FI902307A/en
Publication of FI88537B publication Critical patent/FI88537B/en
Application granted granted Critical
Publication of FI88537C publication Critical patent/FI88537C/en

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/04Shafts or bearings, or assemblies thereof
    • F04D29/046Bearings
    • F04D29/048Bearings magnetic; electromagnetic
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B26HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
    • B26FPERFORATING; PUNCHING; CUTTING-OUT; STAMPING-OUT; SEVERING BY MEANS OTHER THAN CUTTING
    • B26F3/00Severing by means other than cutting; Apparatus therefor
    • B26F3/004Severing by means other than cutting; Apparatus therefor by means of a fluid jet
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D1/00Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps
    • F04D1/06Multi-stage pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D13/00Pumping installations or systems
    • F04D13/02Units comprising pumps and their driving means
    • F04D13/04Units comprising pumps and their driving means the pump being fluid driven

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Forests & Forestry (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Description

8 8 52 78 8 52 7

Laitteisto ja menetelmä nestesuihkuleikkaukseen käytettävän korkeapaineisen nesteen aikaansaamiseksiApparatus and method for providing a high pressure fluid for liquid jet cutting

Keksinnön kohteena on laitteisto nestesuihkuleikkauk-5 seen käytettävän korkeapaineisen nesteen aikaansaa miseksi.The invention relates to an apparatus for providing a high-pressure fluid for use in liquid jet cutting.

Aiemmin tunnetut nestesuihkuleikkauksessa käytettävät nestesuihkun synnyttävät laitekonstruktiot ovat 10 yleisemmin perustuneet ns. Intesifier -periaatteen sovellutuksiin. Tällöin hydraulinen paine kehitetään syr jäytyspumppuperiaatteella käyttäen mäntäjärjestelyä, jota ohjataan venttiileillä. Mäntäjärjestely saa tavallisimmin energiansa sähkömoottorilta hydrauli-15 välitteisesti. Mäntäjärjestelyä käyttäen synnytettävä hydraulinen paine on luonteeltaan sykkivää, joten laitteistossa tarvitaan paineakku nesteen paineen tasaamiseksi ennen sen käyttämistä varsinaisessa nestesuihkuleikkauksessa. Kuten edellisestä selviää, 20 konstruktio on kokonaisuudessaan suhteellisen monimut kainen useine liikkuvine osineen sekä laitekokonaisuuk-sineen. Toisaalta tunnetuissa laitteistoissa on ehkä tärkeimpänä epäkohtana se, että niiden huoltoväli erityisesti kosketuksellisten mäntäjär jestelyn tiivis- 25 tepintojen osalta on suhteellisen lyhyt, eli jo n.Previously known liquid jet generating device constructions used in liquid jet surgery are 10 more generally based on the so-called Intesifier principle applications. In this case, the hydraulic pressure is generated by the freeze pump principle using a piston arrangement controlled by valves. The piston arrangement usually receives its energy from the electric motor via a hydraulic-15. The hydraulic pressure generated by the piston arrangement is pulsating in nature, so a pressure accumulator is required in the equipment to equalize the pressure of the fluid before it is used in the actual fluid jet cutting. As can be seen from the foregoing, the construction as a whole is relatively complex with a number of moving parts as well as a set of devices. On the other hand, perhaps the most important drawback of the known devices is that their service interval, especially with respect to the contact sealing surfaces of the piston arrangement, is relatively short, i.e. already approx.

200 tunnin käyttö vaatii laitteiston kokonaishuoltoa. Myöskin laitteiston kokonaiskäyttöikä on lyhyt, alle 10.000 tuntia. On myös selvää, että laitteiston ollessa suuresta korkeapaineenalaisesta tilavuudesta johtuen 30 paineastiamääräysten alainen, jolloin laitteisto on kallis, suurikokoinen ja vaatii suuressa määrin työturvallisuuden huomioimista suunnittelussa.200 hours of operation requires total maintenance of the equipment. The total service life of the equipment is also short, less than 10,000 hours. It is also clear that when the equipment is subject to 30 pressure vessel regulations due to the large volume under high pressure, the equipment is expensive, large in size and requires a great deal of occupational safety in the design.

Koska otsikkohakemuksen mukaiseen keksintöön liittyy M 35 läheisesti korkeapaineisen (n. 3000-3500 bar) nesteen ;* aikaansaaminen korkeilla pyörimisnopeuksilla, voidaan ·.· j tässä yhteydessä viitata ensinnäkin julkaisuun K.Since the invention according to the title application closely involves the provision of a high pressure (about 3000-3500 bar) liquid; M at high rotational speeds, reference may first be made in this connection to K.

Kamijo, K. Hirata: Performance of small high speed cryogenic pumps. Journal of fluids engineering, June 8 3 53 7 2 1985, Voi. 107, pp. 197-204. Tästä julkaisusta on tunnettu rakettimoottorin polttoainepumppu, jolla kehitetään huomattavan korkeita paineita. Rakettimoot-toreiden nestehappipumput ovat yleensä yksiportaisia 5 keskipakoispumppuja tyypillisen paineennoston ollessa 120-250 bar. Sen sijaan nestevetypumppujen nostokorkeus voidaan nostaa arvoihin, jotka vastaavat vedellä 1830 bar paineen nousua. Toisaalta korkeiden pyörimisnopeuksien suhteen voidaan viitata julkaisuun J.E. Boretz et 10 ai: Turbine organic rankine engine system for artificial heat application, 749120, pp. 813-823, josta tunnetaan keskipakoispumppu, jonka pyörimisnopeus on 200.000 kierrosta minuutissa. Yleisesti tiedetään, että esim. rakettimoottoreiden polttoainepumppujen 15 pyörimisnopeudet ylittävät harvoin 80.000 kierrosta minuutissa. Käytännössä keksinnön mukaisella laitteistolla ja menetelmällä pyritään aikaansaamaan ainakin 3000 bar'in suuruusluokkaa oleva paineennousu nesteessä. Toisaalta laitteiston kokonaismitoituksen 20 kannalta erityisesti laitteiston toimivuuden takaa miseksi käytetään pyörimisnopeuksia, jotka ovat suurempia kuin 5xl04.Kamijo, K. Hirata: Performance of small high speed cryogenic pumps. Journal of fluids engineering, June 8 3 53 7 2 1985, Vol. 107, p. 197-204. A rocket engine fuel pump is known from this publication for generating remarkably high pressures. Liquid oxygen pumps for rocket engines are generally single-stage 5 centrifugal pumps with a typical pressure rise of 120-250 bar. Instead, the head of the liquid hydrogen pumps can be raised to values corresponding to a pressure rise of 1830 bar with water. On the other hand, with regard to high rotational speeds, reference may be made to J.E. Boretz et 10 ai: Turbine organic Rankine engine system for artificial heat application, 749120, pp. 813-823, which discloses a centrifugal pump having a rotational speed of 200,000 rpm. It is generally known, for example, that the speeds of the fuel pumps 15 of rocket engines rarely exceed 80,000 rpm. In practice, the apparatus and method according to the invention aim to achieve a pressure rise in the liquid of at least on the order of 3000 bar. On the other hand, in terms of the overall dimensioning of the equipment 20, in particular to ensure the functionality of the equipment, rotational speeds higher than 5x10 4 are used.

Nyt esillä olevan keksinnön tarkoituksena on edellä 25 esitettyjen tunnettuun tekniikkaan nestesuihku leikkauk sessa liittyvien epäkohtien poistaminen mitä suurimmassa määrin ja siten alalla vallitsevan tekniikan tason kohottaminen. Keksintö tarjoaa mahdollisuuden toteuttaa laitteisto siten, että se on pitkäikäinen ja oleelli-30 sesti vähemmän huoltoa vaativa kuin tunnetut laitteis tot. Lisäksi laitteisto voidaan konstruoida erittäin pienikokoiseksi, jolloin nestesuihkuleikkauksen teknisten käyttösovellutusten aluetta on mahdollista laajentaa.The object of the present invention is to eliminate as far as possible the disadvantages associated with the prior art liquid jet surgery described above and thus to increase the state of the art in the art. The invention makes it possible to implement the device in such a way that it is long-lasting and substantially less maintenance-intensive than known devices. In addition, the equipment can be constructed to a very small size, making it possible to expand the range of technical applications for liquid jet cutting.

35 3 <357735 3 <3577

Edellä esitettyjen tarkoitusten saavuttamiseksi keksinnön mukaiselle laitteistolle on pääasiassa tunnusomaista se, että nestesuihkuleikkaukseen käytettävän korkeapaineisen nesteen aikaansaamiseksi lait-5 teisto on varustettu suutinrakenteella, joka on yhteydessä runkoon ja että kanavisto on yhdistetty suutinrakenteeseen.In order to achieve the above objects, the apparatus according to the invention is mainly characterized in that in order to provide a high-pressure fluid for liquid jet cutting, the apparatus is provided with a nozzle structure connected to the body and connected to the nozzle structure.

Ratkaisulla voidaan siis voimalaitteistoa käyttäen 10 akselia pyörittämällä saada akselin pyörimisenergia siirrettyä tietyllä hyötysuhteella nesteen paineen nousuksi vaiheittain painetta kussakin perättäisessä pumppuyksikössä nostamalla aina loppupaineeseen asti. Laitteistossa kunkin pumppuyksikön yli vaikuttaa vain 15 mainitun paineennostovaiheen synnyttämän paineelisäyk- sen suuruinen paine-ero. On selvää, että akselilta vaaditaan suhteellisen korkeaa pyörimisnopeutta, esim. n. 2 x 105 kierrosta minuutissa, jotta konstruk-tiivisesti laitteisto voidaan suunnitella suhteellisen 20 pienikokoiseksi.Thus, by rotating 10 shafts using a power plant, the solution can be used to transfer the rotational energy of the shaft with a certain efficiency to the pressure increase of the liquid in stages by increasing the pressure in each successive pump unit up to the final pressure. In the apparatus, only the pressure difference of the pressure increase generated by said booster stage is affected over each pump unit. It is clear that a relatively high rotational speed is required for the shaft, e.g. about 2 x 10 5 revolutions per minute, in order to constructively design the apparatus to be relatively small in size.

Keksinnön mukaisen laitteiston muita edullisia sovellu-: * tusmuotoja on esitetty oheisissa epäitsenäisissä patenttivaatimuksissa.Other preferred embodiments of the apparatus according to the invention are set out in the appended dependent claims.

2525

Keksinnön kohteena on myös menetelmä nestesuihkuleik-kaukseen käytettävän korkeapaineisen nesteen aikaan-saamiseksi. Tälle menetelmälle tunnusomaiset piirteet käyvät ilmi oheisen, menetelmään kohdistuvan riippumat-30 toman patenttivaatimuksen tunnusmerkkiosasta.The invention also relates to a method for providing a high-pressure fluid for liquid jet cutting. The characteristic features of this method appear from the characterizing part of the appended independent method claim.

* ' Keksintö on myös määritelty oheisella käyttövaatimukin : sella.The invention is also defined by the appended claims.

. 35 Keksintöä havainnollistetaan lähemmin seuraavassa selityksessä, jossa viitataan oheiseen, kaaviolliseen ’···' keksinnön mukaisen laitteiston erästä sovellutusta 4 88537 pitkittäispoikkileikkauksena akselin pituussuunnassa kuvaavaan esimerkkiin.. The invention is illustrated in more detail in the following description, which refers to the accompanying schematic example illustrating an embodiment 4,88537 in longitudinal section in the longitudinal direction of an apparatus according to the invention.

Piirustuksessa on viitenumerolla 3 kuvattu laitteiston 5 runko, joka on sopivimmin valmistettu metallista sopivia työstötekniikoita hyväksi käyttäen. Runko 3 on konstruoitu koottavaksi siten, että sen sisään sijoitettavat laitteiston muut elimet voidaan asentaa rungon koonnin yhteydessä. Tämäntapaiset konstruk-10 tiiviset yksityiskohdat ovat alan ammattimiehelle siinä määrin tunnettuja, että niitä ei tässä yhteydessä lähemmin selvitetä.In the drawing, reference numeral 3 shows the body of the apparatus 5, which is preferably made of metal using suitable machining techniques. The frame 3 is designed to be assembled so that other elements of the equipment to be placed inside it can be installed in connection with the assembly of the frame. Such constructive details are known to the person skilled in the art to such an extent that they will not be explained in more detail in this connection.

Rungon 3 sisään on laakeroitu akseli 10. Akselin 15 ensimmäiseen päähän on sijoitettu voimalaitteisto 1, 2 akselin pyörittämiseksi. Voimalaitteistona 1, 2 on esitetyssä sovellutuksessa ilmaturbiini, jonka roottori 1 on kiinnitetty akselin 10 ensimmäiseen päähän. Turbiinin staattori on esitetty viitenumerolla 2 ja 20 kirjaimella A on esitetty paineilman syöttö staat- toriin, jolloin ilman virtaus staattorista roottoriin on esitetty virtaussuuntanuolilla. Myös ilmaturbiini-tekniikka samoin kuin voimalaitteen konstruktiiviset vaihtoehdot ovat alan ammattimiehelle siinä määrin 25 selviä, että niitä ei lähemmin tässä yhteydessä selvitetä. Akselin 10 toiseen päähän, joka on voima-laitteiston 1, 2 sijoituskohtaan nähden vastakkainen, on sijoitettu suutinrakenne 11, joka piirustuksen esittämässä sovellutuksessa on kiinnitetty runkoon 3. 30A shaft 10 is mounted inside the frame 3. A power device 1, 2 is arranged at the first end of the shaft 15 for rotating the shaft. In the embodiment shown, the power plant 1, 2 is an air turbine, the rotor 1 of which is attached to the first end of the shaft 10. The turbine stator is indicated by reference numerals 2 and 20, the letter A shows the supply of compressed air to the stator, the air flow from the stator to the rotor being indicated by the flow direction arrows. The air turbine technology as well as the structural alternatives of the power plant are also obvious to a person skilled in the art to such an extent that they will not be explained in more detail in this connection. At one end of the shaft 10, which is opposite to the location of the power plant 1, 2, is placed a nozzle structure 11, which in the embodiment shown in the drawing is fixed to the body 3. 30

Akselille 10 on sijoitettu peräkkäin piirustuksen esittämässä sovellutuksessa neljä pumppuyksikköä 7. Puroppuyksiköt on sijoitettu määrävälein akselille, jolloin jokaisen perättäisen pumppuyksikköparin väliin 35 on sijoitettu rungon 3 ja akselin 10 välinen tiivistys, erityisesti labyrinttitiiviste 4. Vastaava tiivistys, erityisesti labyrinttitiiviste on myös ensimmäisen pumppuyksikön ja ensimmäisen laakerointiyksikön 5a, 5 -8577 5b, 6a välissä sekä viimeisen pumppuyksikön ja toisen laakerointiyksikön 6b välissä samoin kuin rungossa 3 akselin ensimmäisen pään läheisyydessä.Four pump units 7 are arranged in succession on the shaft 10 in the embodiment shown in the drawing. 5a, 5 -8577 5b, 6a and between the last pump unit and the second bearing unit 6b as well as in the body 3 in the vicinity of the first end of the shaft.

5 Laitteistoon kuuluu lisäksi kanavisto 8, 9, jota käyttäen neste johdetaan rungon sisään (kuvattu kirjaimella B piirustuksessa) ja kaikkien pumppuyksi-köiden 7 kautta suutinrakenteelle 11. Kanavisto on järjestetty kulkemaan ensimmäisen laakerointiyksikön 10 5a, 5b, 6a samoin kuin toisen laakerointiyksikön 6b kautta, jolloin molemmat laakerointiyksiköt on järjestetty toimimaan nestevoiteluperiaatteella. Jokaisessa pumppuyksikössä nesteen paine on järjestetty nostettavaksi akselin 10 pyörimisenergialla vaiheittain 15 siten, että kanavistoa pitkin neste ohjataan aina edellisen pumppuyksikön tulopuolelle, jolloin edellinen pumppuyksikkö on aina lähempänä akselin 10 toista päätä kuin seuraava pumppuyksikkö.The apparatus further comprises a duct system 8, 9, through which the liquid is introduced into the body (illustrated by the letter B in the drawing) and through all the pump units 7 to the nozzle structure 11. The duct system is arranged to pass through the first bearing unit 10a, 5b, 6a and the second bearing unit 6b, wherein both bearing units are arranged to operate on the principle of fluid lubrication. In each pump unit, the pressure of the liquid is arranged to be increased by the rotational energy of the shaft 10 in stages 15 so that the liquid is always directed along the duct to the inlet side of the previous pump unit, the previous pump unit always being closer to the other end of the shaft 10 than the next pump unit.

20 Kukin pumppuyksikkö on sijoitettu akselille 10 siten, että yksikön tulopuoli on lähempänä akselin toista päätä kuin pumppuyksikön poistopuoli. Tulopuolen ja ^ ’’ poistopuolen välissä on ko. pumppuyksikön ja rungon 3 ·-·- välillä vaikuttava tiivistys, kuten labyrinttitiiviste.Each pump unit is positioned on the shaft 10 so that the inlet side of the unit is closer to the other end of the shaft than the outlet side of the pump unit. Upstream ^ '' between the discharge side is in question. a seal acting between the pump unit and the body 3 · - · -, such as a labyrinth seal.

: 25 Tällöin suutinrakenteen 11 painekammion 11a tai vastaavan kohdalla vaikuttava korkeampi paine, joka : aiheuttaa akseliin 10 aksiaalisen voiman, joka pyrkii siirtämään sitä kohti voimalaitteistoa 1, 2, voidaan ainakin osittain kompensoida, koska pumppuyksikössä .·. : 30 syntyvä paine-ero aiheuttaa edellä mainittuun ak- siaaliseen voimaan nähden vastakkaissuuntaisen ak-siaalisuuntaisen voiman jokaisessa pumppuyksikössä.In this case, the higher pressure acting at the pressure chamber 11a or the like of the nozzle structure 11, which: causes an axial force on the shaft 10 which tends to transfer towards it to the power plant 1, 2, can be at least partially compensated because in the pump unit. The resulting pressure difference causes an axial force in each pump unit opposite to the above-mentioned axial force.

Ensimmäinen laakerointiyksikkö 5a, 5b, 6a käsittää : .·. 35 sekä keskeisen radiaalisen 6a laakeri järjestelyn että "i/ radiaalisen laakerijärjestelyn 6a molemmin puolin aksiaalisuunnassa sijaitsevan aksiaalisen 5a, 5b laakerijärjestelyn. Aksiaalista laakerijärjestelyä 6 0357.7 varten ensimmäisen laakeriyksikön laakeripesään 13, joka muodostaa kanaviston osan (alkuosan), on sijoitettu akseliin 10 kiinnitetyt radiaalilaipat akselin 10 aksiaalisuunnassa mahdollisesti vaikuttavia molempia 5 aksiaalisuuntaisia voimia varten.The first bearing unit 5a, 5b, 6a comprises:. 35 both the central radial bearing arrangement 6a and the axial bearing arrangement 5a, 5b on both sides of the radial bearing arrangement 6a. For the axial bearing arrangement 6 0357.7, for both axial forces possibly acting in the axial direction.

Toinen laakerointiyksikkö 6b, joka on akselin 10 toisessa päässä, käsittää ainoastaan radiaalisen nestevoidellun laakerin.The second bearing unit 6b at the other end of the shaft 10 comprises only a radially fluid-lubricated bearing.

1010

Kanavisto on pääosin muodostettu toisaalta rungon sisään muodostetuista porauksista 9 sekä toisaalta pumppuyksiköiden johtolaitteista 8, jotka on yhdistetty toisiinsa.The ductwork is mainly formed on the one hand by bores 9 formed inside the body and on the other hand by the guide devices 8 of the pump units, which are connected to each other.

1515

Pumppuyksiköt 7 voivat olla rakenteeltaan esim. keskipakois- tai pitotperiaatteella toimivia. Piirustuksessa on esitetty keskipakoisperiaatteella toimivan pumppuyksikön juoksupyörä kaaviollisesti.The pump units 7 can be designed, for example, to operate on the centrifugal or holding principle. The drawing schematically shows the impeller of a centrifugal pump unit.

2020

On selvää, että keksinnön mukaista laitteistoa voidaan muunnella huomattavasti keksinnön perusajatuksen puitteissa. Esimerkiksi laakerointi voidaan toteuttaa mm. magneettilaakerisovellutuksena, jolloin kanaviston 25 konstruktio on riippumaton laakereiden voitelusta.It is clear that the apparatus according to the invention can be considerably modified within the framework of the basic idea of the invention. For example, the bearing can be implemented e.g. as a magnetic bearing application, wherein the construction of the duct system 25 is independent of the lubrication of the bearings.

On luonnollisesti selvää, että nestevoidellut laakeri-konstruktiot voidaan toteuttaa siten, että nestevoitelu tapahtuu erillisellä nesteellä.It is, of course, clear that liquid-lubricated bearing constructions can be implemented in such a way that liquid lubrication takes place with a separate liquid.

30 ESIMERKKI30 EXAMPLE

Seuraavassa on esimerkillä havainnollistettu erästä keksinnön sovellutusta esimerkkilaskelman avulla. Nestesuihkuleikkauslaitteiston mitoituksen lähtöarvoik-35 si valitaan seuraavat: virtaus 2 1/min, pumppuyksi köiden lukumäärä 10 kappaletta ja akselin pyörimisnopeus 200.000 kierrosta minuutissa. Tällöin akselin ominaispyörimisnopeudeksi tulee 0.05 rad. Valitaan 7 : S 5 7 7 lisäksi pumppuyksikössä käytettävän juoksupyörän kiek-kohäviöiden minimoimiseksi virtaussuunnassa eteenpäin käyrät siivet. Edellä esitetyillä tiedoilla laskien juoksupyörien halkaisijaksi D (ks. piirustus) tulee 5 20 mm. Akselin halkaisijaksi d valitaan 10 mm, jolloin vesivoidellun laakerin, joka kestää 200 000 kierrosta minuutissa, on valmistusteknisestä yksinkertainen toteuttaa. Hyötysuhteen maksimoimiseksi käytetään siivekkeellisiä johtopyöriä, jolloin rungon 3 läpimi-10 taksi D2 tulee n. 60 mm. Rungon 3 pituudeksi akselin pituussuunnassa tulee n. 190 mm. Kavitaation välttämiseksi laitteistoon syötettävän nesteen paineen on oltava vähintään 40 bar (käytettävänä nesteenä vesi).The following example illustrates an embodiment of the invention by means of an example calculation. The following values are selected for the dimensioning starting values of the liquid jet cutting equipment: flow 2 1 / min, number of pump units 10 and shaft rotation speed 200,000 rpm. In this case, the specific rotational speed of the shaft becomes 0.05 rad. In addition to 7: S 5 7 7, curved blades of the forward impeller of the impeller used in the pump unit are selected. Using the above data, the diameter D of the impellers (see drawing) becomes 5 20 mm. The shaft diameter d is chosen to be 10 mm, which makes it easy to implement a water-lubricated bearing that lasts 200,000 rpm. In order to maximize the efficiency, winged guide wheels are used, in which case the taxi D2 through the hull 3 comes about 60 mm. The length of the body 3 in the longitudinal direction of the shaft becomes approx. 190 mm. To avoid cavitation, the pressure of the liquid fed to the equipment must be at least 40 bar (water as the liquid to be used).

15 Suurimpana yksittäisenä häviönä on juoksupyörien kiekkokitka suuruudeltaan n. 26 kW. Tällöin laitteiston kokona i st ehon tarve on n. 40 kW ja hyötysuhde 3 0%. Tarvittava teho voidaan tuottaa esim. piirustuksessa esitetyllä yksiportaisella impulssiturbiinilla (reikä-20 halkaisija 31 mm) , jota syötetään kolmen bar' in paineisella paineilmalla.15 The largest single loss is the impeller friction of the impellers, which is about 26 kW. In this case, the total power requirement of the equipment is about 40 kW and the efficiency is 3 0%. The required power can be produced, for example, by a single-stage impulse turbine (hole-20 diameter 31 mm) shown in the drawing, which is supplied with compressed air at a pressure of three bar.

Edellä mainitun laitteiston hyötysuhde voidaan nostaa n. 50%, jos se suunnitellaan pyörimisnopeudelle 400 000 25 kierrosta minuutissa siten, että virtaus on 2 1/min tai nostamalla virtaus arvoon 8 1/min akselin pyörimisnopeudella 200 000 kierrosta minuutissa. Vastaavasti akselin pyörimisnopeuksia voidaan laskea esim. juuri menetelmävaatimuksessa esitetylle alarajalle, mikäli • · 30 vaatimukset esim. nestevirtauksen tilavuusvirran ja/tai laitteiston koon suhteen mahdollistavat tämän mitoitusperusteen. Edellä esitetyllä esimerkkilaskelmalla on ainoastaan esimerkinomaisesti osoitettu, että laitteiston rakentaminen on teknisesti toteutet-: 3 5 tavissa.The efficiency of the above equipment can be increased by about 50% if it is designed for a rotational speed of 400,000 rpm with a flow rate of 2 1 / min or by increasing the flow to 8 1 / min at a shaft speed of 200,000 rpm. Correspondingly, the rotational speeds of the shaft can be reduced, for example, to the lower limit specified in the method requirement, if • · 30 the requirements, e.g. for the volume flow of the liquid flow and / or the size of the equipment, enable this dimensioning criterion. The example calculation presented above has only shown by way of example that the construction of the equipment is technically feasible.

8 885Z78 885Z7

On selvää, että pumppuyksikkönä voidaan käyttää keskipakoispumppua (Partial Emission tai Full Emission) . Esitetyllä ominaispyörimisnopeudella 0.05 rad antaisi pitotpumppu paremman hyötysuhteen, mutta sen 5 pyörivää kammiota on todennäköisesti vaikea saada kestämään suuren keskipakoisvoiman ja painevoiman yhteisrasitusta. On selvää, että edellä mainittu pitotpumppu voidaan saada kestämään pyörimisnopeuksilla, jotka ovat alhaisemmat kuin edellä mainittu 10 ominaispyörimisnopeus.It is clear that a centrifugal pump (Partial Emission or Full Emission) can be used as the pump unit. At the indicated specific rotational speed of 0.05 rad, the holding pump would provide better efficiency, but its 5 rotating chambers are likely to be difficult to withstand the combined stress of high centrifugal force and compressive force. It is clear that the above-mentioned holding pump can be made to withstand rotational speeds lower than the above-mentioned specific rotational speed.

Piirustuksen mukaisessa laitteistossa on aksiaalivoima-kompensointi toteutettu käyttämällä pumppuyksiköiden juoksupyörien takaosien sisäkehää vastamäntinä kompen-15 soimaan akselin päähän kohdistuva suuri painevoima. Käytetyt tiivisteet ovat kosketusvapaita labyrintti-tiivisteitä, jotka on valmistettu pienellä välyksellä. Tällaisista labyrinttitiivisteitä on käytännössä kokeiltu ja ne ovat hyvin kestäneet pyörimisnopeudet, 20 jotka ovat olleen n. 300.000 kierrosta minuutissa.In the apparatus according to the drawing, the axial force compensation is implemented by using the inner circumference of the rear parts of the impellers of the pump units as a counter-piston to compensate for the high compressive force applied to the end of the shaft. The seals used are non-contact labyrinth seals made with a small clearance. Such labyrinth seals have been tried in practice and have withstood rotational speeds of about 300,000 rpm.

Esimerkkilaskelman laitteiston hyötysuhteen ollessa 30% on nesteen loppulämpötila n. 200°C. On selvää, että korkea paine estää veden höyrystymisen ja useim-25 missä käytännön sovellutuksissa tästä lämpötilasta ei ole haittaa varsinaisessa nestesuihkuleikkaustyöstössä.When the efficiency of the equipment in the example calculation is 30%, the final temperature of the liquid is about 200 ° C. It is clear that the high pressure prevents the water from evaporating and in most practical applications this temperature is not a disadvantage in the actual liquid jet cutting process.

ii

Claims (15)

1. Anordning för ästadkommande av högtrycksvätska omfattande: 5. en stomme (3), - en in 1 etominen (3) lagrad (5a, 5b, 6a, 6b) axel (10), - en kraftanordning (1, 2) för vridning av axeln (10), - minst tvä pä axeln befintliga successlva, genom 10 kinetisk princip fungerande pumpenheter (7), och - ett kanalsystem (8, 9) för att leda vätskan in i stommen (3) och genom pumpenheterna, varvid i varje pumpenhet (7) är vätsketrycket anordnat att stegvis höjas genom axelns (10) rotationsenergi sä att 15 vätskan leds genom kanalsystemet (8, 9) frän avloppssidan av den föregäende pumpenheten eller dylikt tili inloppssidan av den därpäföljande pumpenheten (7) eller dylikt, kännetecknad därav, att för ästadkommande av hög-20 trycksvätskan som skall användas för spritsvattenskär- ning är anordningen försedd med en munstyckskonstruk-tion (11), som stär i förbindelse med stommen (3) och att kanalsystemet (8, 9) är förbundet med munstycks-konstruktionen (11). : \:25An apparatus for producing high pressure fluid comprising: 5. a body (3), - a shaft (10), a (1, 2) shaft (1) stored in the etomine (3), - a rotary force device (1, 2) - at least two successive pumps (7) acting on the shaft, successively located on the shaft, and - a duct system (8, 9) for passing the liquid into the body (3) and through the pump units, pump unit (7), the liquid pressure is arranged to be incrementally increased by the rotational energy of the shaft (10) so that the liquid is conducted through the duct system (8, 9) from the drain side of the preceding pump unit or similar to the inlet side of the subsequent pump unit (7) or the like, , that for providing the high-pressure liquid to be used for injection water cutting, the device is provided with a nozzle structure (11) which interferes with the body (3) and that the duct system (8, 9) is connected to the nozzle. the structure (11). : \: 25 2. Anordning enligt patentkrav 1, kännetecknad därav, att kraftanordningen (l, 2) är förbunden med - ‘f*: axelns (10) ena ände och att munstyckskonstruktionen (11) är förbunden med tryckkammaren eller dylikt i .·. :30 närheten av axelns andra ände, tili vilken tryckkammare vätskan leds genom kanalsystemet (8, 9) frän trycksidan av den sista pumpenheten.2. Device according to claim 1, characterized in that the force device (1,2) is connected to one end of the shaft (10) and that the nozzle structure (11) is connected to the pressure chamber or the like. : The proximity of the other end of the shaft into which the pressure chamber the liquid is conducted through the duct system (8, 9) from the pressure side of the last pump unit. 3. Anordning enligt ett av patentkraven 1 eller 2, :.-.35 kännetecknad därav, att axeln (10) är lagrad tili y..' stommen (3) med vätskesmorda lager. 14 «85 VIDevice according to one of Claims 1 or 2, characterized in that the shaft (10) is supported on the body (3) with liquid lubricated bearings. 14 «85 VI 4. Anordning enligt patentkrav 3, kännetecknad därav, att smörjvätskan utgörs av vätska, vars tryck höjs med anordningen. 54. Device according to claim 3, characterized in that the lubricating fluid is a liquid whose pressure is increased with the device. 5 5. Anordning enligt nägot av patentkraven 1-4, kännetecknad därav, att lagerhuset (13) för den första lagringsenheten (5a, 5b, 6a) närä ätminstone den ena änden av axeln (10) är utformat som en del av 10 kanalsystemet (8, 9).Device according to any one of claims 1-4, characterized in that the bearing housing (13) for the first storage unit (5a, 5b, 6a) is formed at least one end of the shaft (10) as part of the duct system (8). , 9). 6. Anordning enligt nägot av patentkraven 1-5, kännetecknad därav, att lagerhuset (13) närä ätminst-one den ena änden av axeln (10), som är är utformat 15 som en del av kanalsystemet, omfattar minst en bäde axial (5a, 5b) och radial (6a) vätskesmord lageranord-ning.Device according to any one of claims 1-5, characterized in that the bearing housing (13) at least one end of the shaft (10), which is formed as part of the duct system, comprises at least one bed axially (5a). , 5b) and radial (6a) fluid lubrication bearing device. 7. Anordning enligt patentkrav 1, kännetecknad 20 därav, att mellan pumpenheterna (7) finns en mellan axeln (10) och stommen (3) fungerande tätning, företrä-desvis en labyrinttätning (4).7. Device according to claim 1, characterized in that between the pump units (7) there is a seal operating between the shaft (10) and the body (3), preferably a labyrinth seal (4). 8. Anordning enligt patentkrav 1, kännetecknad 25 därav, att pumpenheten (7) och/eller stommen (3) uppvisar mellan inlopps- och avloppssidan en mellan sagda pumpenheten (7) och stommen (3) fungerande tätning, företrädesvis en labyrinttätning. .308. Apparatus according to claim 1, characterized in that the pump unit (7) and / or the body (3) have a seal operating between said pump unit (7) and the body (3), preferably a labyrinth seal. .30 9. Anordning enligt patentkrav 1, kännetecknad därav, att i varje pumpenhet (7) är vätskans inlopp anordnad i förhällande tili vätskans utlopp sä, att den axiala kraftkomponenten som förorsakas av tryck-skillnaden i den sagda pumpenheten och som är inriktad 35 pk axeln (10), riktar sig mot axelns (10) andra ände, ; som befinner sig närmare munstyckskonstruktionen (li) . is 885379. Device according to claim 1, characterized in that in each pump unit (7) the inlet of the liquid is arranged relative to the outlet of the liquid, such that the axial force component caused by the pressure difference in said pump unit and which is aligned with the 35 hp shaft ( 10), faces the other end of the shaft (10); which is closer to the nozzle structure (l1). is 88537 10. Anordning enligt patentkrav 1, kännetecknad därav, att pumpenheterna (7) fungerar med centrifugal-och/eller pitotprincipen.10. Device according to claim 1, characterized in that the pump units (7) operate with the centrifugal and / or pitot principle. 11. Anordning enligt patentkrav 1-4, kännetecknad därav, att lagerhuset (14) för den andra lagringsen-heten (6a) närä ätminstone den ena änden av axeln (10) är utformat som en del av kanalsystemet (8, 9), och att lagringsenheten omfattar en radial lagringsan- 10 ordning.Device according to claims 1-4, characterized in that the bearing housing (14) for the second storage unit (6a) is formed at least one end of the shaft (10) as part of the duct system (8, 9), and that the storage unit comprises a radial storage device. 12. Förfarande för ästadkommande av högtrycksvätska omfattande följande skeden: 15. man placerar i samband med axeln (1) som är lagrad in i stommen (3) och vriden av kraftanordningen (1, 2) successivt ätminstone tvä, med kinetisk princip fungerande pumpenheter (7), 20. vätskan leds genom sagda pumpenheter (7), varvid i varje pumpenhet (7) vätsketrycket höjs stegvis genom axelns (10) rotationsenergi sk att vätskan .···. leds fr&n avloppssidan av den föreg&ende pumpenheten eller dylikt tili inloppssidan av den därpäföljande *j25 pumpenheten (7) eller dylikt, kännetecknat av ett skede, där - vätskan leds efter pumpenheterna för ästadkommande *.30 av högtrycksvätskan som skall användas för sprits- vattenskärning tili munstyckskonstruktionen (11) .A method for producing high pressure fluid comprising the following stages: 15. placing in connection with the shaft (1) stored in the body (3) and rotating the power device (1, 2) successively at least two pumping units operating with kinetic principle ( 7), 20. the liquid is passed through said pump units (7), whereby in each pump unit (7) the liquid pressure is gradually increased by the rotational energy of the shaft (10) so that the liquid. is conducted from the discharge side of the preceding pump unit or the like to the inlet side of the subsequent pump unit (7) or the like, characterized by a stage, where - the liquid is passed to the pumping units for auxiliary * 30 of the high pressure liquid to be used for the spray-water spraying liquid. (11). 13. Förfarande enligt patentkrav 12, kännetecknat därav, att axelns (10) rotationshastighet är vald : 35 till minst 5 x 104 omlopp/min. « · • · 16 b 8 5~7Method according to claim 12, characterized in that the rotational speed of the shaft (10) is selected: 35 to at least 5 x 10 4 revolutions per minute. «· • · 16 b 8 5 ~ 7 14. Förfarande enligt patentkrav 12, kännetecknat därav, att vätsketrycket höjs med anordningen till minst 3 x 103 bar.Process according to claim 12, characterized in that the liquid pressure is increased by the device to at least 3 x 103 bar. 15. Användning av minst tvä successiva, med kinetisk princip fungerande, in i stommen (3) lagrade pumpen-heter för ästadkommande av högtrycksvätskan som skall användas för spritsvattenskärning.Use of at least two successive kinetic principle operating pump units stored in the body (3) for producing the high pressure liquid to be used for injection water cutting.
FI902307A 1990-05-08 1990-05-08 Anordning och foerfarande Foer att aostadkomma hoegtrycksvaetska som skall anvaendas vid spritsvattenskaerning FI88537C (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI902307A FI88537C (en) 1990-05-08 1990-05-08 Anordning och foerfarande Foer att aostadkomma hoegtrycksvaetska som skall anvaendas vid spritsvattenskaerning
EP19910907912 EP0482146A1 (en) 1990-05-08 1991-04-26 Apparatus and method for producing a high-pressure fluid used for fluid-jet cutting
PCT/FI1991/000121 WO1991017341A1 (en) 1990-05-08 1991-04-26 Apparatus and method for producing a high-pressure fluid used for fluid-jet cutting

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI902307A FI88537C (en) 1990-05-08 1990-05-08 Anordning och foerfarande Foer att aostadkomma hoegtrycksvaetska som skall anvaendas vid spritsvattenskaerning
FI902307 1990-05-08

Publications (4)

Publication Number Publication Date
FI902307A0 FI902307A0 (en) 1990-05-08
FI902307A FI902307A (en) 1991-11-09
FI88537B FI88537B (en) 1993-02-15
FI88537C true FI88537C (en) 1993-05-25

Family

ID=8530407

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI902307A FI88537C (en) 1990-05-08 1990-05-08 Anordning och foerfarande Foer att aostadkomma hoegtrycksvaetska som skall anvaendas vid spritsvattenskaerning

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP0482146A1 (en)
FI (1) FI88537C (en)
WO (1) WO1991017341A1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6442914B2 (en) * 2014-08-15 2018-12-26 株式会社Ihi Turbo pump
CA2962461C (en) 2014-09-25 2022-06-21 Nuhn Industries Ltd. Fluid pump with multiple pump heads

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2668501A (en) * 1949-10-27 1954-02-09 Allis Chalmers Mfg Co Multiple stage centrifugal pump
GB1258896A (en) * 1968-01-31 1971-12-30
FR2433117A1 (en) * 1978-08-07 1980-03-07 Guinard Pompes TURBOPOMPE
WO1987005080A1 (en) * 1986-02-20 1987-08-27 Proizvodstvennoe Obiedinenie "Nevsky Zavod" Imeni Centrifugal compressor
GB2213513B (en) * 1987-12-10 1991-10-16 Coal Ind Improvements in or relating to mineral mining machines

Also Published As

Publication number Publication date
EP0482146A1 (en) 1992-04-29
WO1991017341A1 (en) 1991-11-14
FI902307A (en) 1991-11-09
FI88537B (en) 1993-02-15
FI902307A0 (en) 1990-05-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5713727A (en) Multi-stage pump powered by integral canned motors
US8172512B2 (en) Accessory gearbox system with compressor driven seal air supply
US10167874B2 (en) Centrifugal pump, in particular for supplying power to rocket engines
US2648491A (en) Gas turbine auxiliary power plant
CN111140509B (en) Coaxial turbine pump structure of liquid oxygen kerosene engine
US8177489B1 (en) Axial tip turbine driven pump
US2610786A (en) Axial flow compressor
US5697767A (en) Integrated turbine and pump assembly
AU2013302217A1 (en) Turbine assembly
FI88537C (en) Anordning och foerfarande Foer att aostadkomma hoegtrycksvaetska som skall anvaendas vid spritsvattenskaerning
EP3358146B1 (en) Turbomachine and method of operating a turbomachine
US5197851A (en) Axial flow turbopump with integrated boosting
US7931441B1 (en) Inducer with tip shroud and turbine blades
RU2323344C1 (en) Turbogenerator
CN108350743B (en) Device for obtaining mechanical work from a non-thermal energy source
US8590297B2 (en) Hydraulically-powered compressor
US5224817A (en) Shunt flow turbopump with integrated boosting
US3531223A (en) Turbo-feed pump assembly
EP0883749B1 (en) Compressor
CN105041463A (en) Power output device of screw tube rotor engine
RU2361117C1 (en) Multistage centrifugal pump
RU2134821C1 (en) Booster pumping unit
JP4879526B2 (en) pump
RU2418988C1 (en) Turbo-pump unit
KR102529655B1 (en) Ventilation system for bearing sump

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Owner name: OY HIGH SPEED TECH. LTD.

BB Publication of examined application
MM Patent lapsed
MM Patent lapsed

Owner name: OY HIGH SPEED TECH LTD