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 PDFInfo
- 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
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/04—Shafts or bearings, or assemblies thereof
- F04D29/046—Bearings
- F04D29/048—Bearings magnetic; electromagnetic
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B26—HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
- B26F—PERFORATING; PUNCHING; CUTTING-OUT; STAMPING-OUT; SEVERING BY MEANS OTHER THAN CUTTING
- B26F3/00—Severing by means other than cutting; Apparatus therefor
- B26F3/004—Severing by means other than cutting; Apparatus therefor by means of a fluid jet
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D1/00—Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps
- F04D1/06—Multi-stage pumps
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D13/00—Pumping installations or systems
- F04D13/02—Units comprising pumps and their driving means
- F04D13/04—Units 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)
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)
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)
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 |
-
1990
- 1990-05-08 FI FI902307A patent/FI88537C/en not_active IP Right Cessation
-
1991
- 1991-04-26 EP EP19910907912 patent/EP0482146A1/en not_active Withdrawn
- 1991-04-26 WO PCT/FI1991/000121 patent/WO1991017341A1/en not_active Application Discontinuation
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 |