SE524925C2 - Kolvpump innefattande vridbar uppbackningsring - Google Patents

Description

25 30 35 524 925 2 För dessa processer används förstärkare för att öka mat- ningsvattnets tryck till tryck överstigande 40 OOO psi.

Exempel på förstärkare med högt tryck för att producera en fluidstråleström med hög hastighet har visats och beskrivits i de amerikanska patenten nr 3 811 795 och 5 092 744, till vilka patent det härmed hänvisas. Vatten med högt tryck avges från en förstärkare till skärhuvudet och utströmmar genom munstycken som vattenstrålar, vilka skär arbetsstycket.

Vid alstrandet av de höga tryck som erfordras för bearbetningsoperationer med vattenstråle påträffas emel- lertid ett mycket svårt tätningsproblem vid högtrycks- änden mellan den fram och tillbaka rörliga kolven eller plungen och tryckcylinderns vägg, speciellt då mycket höga tryck skall alstras. Typiskt används O-ringar för att åstadkomma denna tätning. Efter upprepade cykliska förlopp för kolven eller plungen i högtryckscylindern tenderar dessa emellertid att läcka. Läckageproblemet förvärras ytterligare genom problem med försämring av tätningarna, som påträffas på grund av den hydrauliska belastningen fràn pumpens högtrycksfluidände. Som ett resultat leder detta till frekventa reparationer av dessa komponentdetaljer, vilket är bàde dyrbart ur utbytesde- taljsynpunkt, arbetsintensivt underhåll och förlorad produktion på grund av maskinstillestànd.

Det ovanstående illustrerar de begränsningar som är kända att finnas i dagens hydraulanordningar med högt tryck. Det är sålunda uppenbart att det skulle vara till fördel att kunna åstadkomma ett alternativ, som är inrik- tat på att övervinna en eller flera av de begränsningar som angivits ovan. Sålunda har ett stöd för en tätning i en pump åstadkommits, innefattande de särdrag som närmare beskrivits nedan.

Summering av uppfinningen I enlighet med föreliggande uppfinning har ett för- bättrat stöd för en tätning àstadkommits i form av en uppbackningsring, som reducerar eller eliminerar de spal- 10 15 20 25 30 35 524 925 3 ter som skapas mellan en pumpplunge och en högtrycks- cylinder i en pump, när cylindern trycksättes. Kolvpumpen enligt föreliggande uppfinning kännetecknas av att upp- backningsringen är fysiskt vridbart positionerad mellan plungen och cylindern, att nämnda uppbackningsring har en tredje sida som sträcker sig mellan dess första och andra sidor och att nämnda uppbackningsring är anordnad att, när den ställs under tryck, vridas så att nämnda tredje sida bringas i kontakt antingen med plungen eller cylin- dern.

Den ovanstående och andra aspekter kommer att bli uppenbara av den följande, detaljerade beskrivningen av uppfinningen i samband med de bifogade ritningsfigurerna.

Beskrivning av ritningarna FIG l är en delsnittvy av en kolvpump i form av en konventionell tryckförstärkare; FIG 2 är en förstorad tvärsnittsvy som visar ett konventionellt packningstätningsarrangemang, som är anordnat mellan högtryckscylindern och plungen i tryckförstärkaren som visas på fig l; FIG 3 är en tvärsnittsvy av ett packningstätnings- arrangemang, som är anordnat mellan en högtryckscylinder och en plunge i en tryck- förstärkare med uppbackningsringar enligt före- liggande uppfinning; FIG 4 är en förstorad tvärsnittsvy som visar pack- ningstätningsarrangemanget enligt fig 3; FIG 5 är en förstorad tvärsnittsvy som visar pack- ningstätningsarrangemanget, som visas på fig 4, under ett pumpslag; och FIG 6 är en perspektivvy av en uppbackningsring en- ligt föreliggande uppfinning.

Detaljerad beskrivning av de föredragna utföringsformerna Uppfinningen förstås bäst med hänvisning till de bifogade ritningarna, på vilka samma hänvisningsbeteck- ningar hänför sig till samma detaljer. Det skall betonas att, i enlighet med gängse praxis, de olika dimensionerna 10 15 20 25 30 35 524 925 4 hos komponentdetaljerna som visats på ritningarna ej är i skala och har förstorats för tydlighets skull.

Med hänvisning nu till ritningarna visar fig 1 en delsnittvy av en förstärkare 38 för ett skärsystem med vattenstrále som har en central kraftcylinder 42, vilken innefattar en kolv 62 som är fäst vid plungar 68 och 79.

Kolven 62 är positionerad i en hydraulfluidkammare l27 som definieras av kraftcylinderns 42 inneryta, mot vilken kolven 62 glider.

Kraftcylindern 42 är fäst vid en första högtrycks- cylinder 49 med hjälp av ett huvud 43, som tillsluter den ena änden av kraftcylindern 42, och en fästfläns 44, som är införd i högtryckscylinderns 49 ena ände. För att reglera vattnet med lågt tryck som strömmar in i, och vattnet med högt tryck som strömmar ut från, förstärkaren 38 är en backventilkroppsanordning 50 införd i högtrycks- cylinderns 49 ände och hålles på plats med hjälp av en hatt 52 för att definiera en pumpkammare 149. En likadan, andra högtryckspumpcylinder (ej visad) är positionerad intill utsidan av ett andra huvud (ej visat), som är fäst vid kraftcylinderns motsatta ände.

Vid användning matas hydraulfluid alternerande under tryck till de motsatta ändarna av kraftcylinderns 42 hydraulfluidkammare 127, för att därigenom bringa kolven 62 att röra sig fram och tillbaka i denna. Kolven 62, som är förbunden med plungarna 68 och 79, bringar i sin tur plungarna 68 och 79 att röra sig fram och tillbaka. När plungen 68 rör sig àt vänster i högtryckscylindern 49 strömmar vatten, som med lågt tryck matas från en vatten- inloppskanal 142 till pumpkammaren 149, ut ur ett inlopp 51 med högt tryck, sàsom är väl känt inom teknikområdet.

I en förstorad vy på fig 2 visas ett konventionellt packningstätningsarrangemang, som är anordnat mellan högtryckscylindern 49 och plungen 68 för att förhindra läckage från pumpkammaren 149. När en kolv rör sig fram och tillbaka i en högtryckscylinder måste spalterna mel- lan plungen 68 och tätningen 7 samt mellan cylinderns 49 10 15 20 25 30 35 524 925 5 borrning och tätningen 7 vara effektivt tätade när pumpen arbetar. Det konventionella packningstätningsarrangemang- et innefattar, i följd efter fästflänsen 44, en pack- ningsmedbringare 2, en uppbackningsring 3 och en tät- ningskropp 6 med en tätning 7. Packningsmedbringaren 2 är en ring med snäv tolerans, som vanligtvis är tillverkad av mässing. Såsom visats glider packningsmedbringaren 2 över plungen 68 samt mellan plungen 68 och högtrycks- cylinderns 49 borrning och utgör ett stöd för packnings- tätningsarrangemanget. Vid packningstätningsarrangemang- ets motsatta ände, sett från packningsmedbringaren 2, finns tätningskroppen 6 med tätningen 7. Typiskt är tät- ningskroppen 6 av ett plastmaterial, varvid tätningen 7 har formen av en O-gummiring. Mellan tätningskroppen 7 och packningsmedbringaren 2 finns en konventionell upp- backningsring 3 med kvadratiskt tvärsnitt och som typiskt är tillverkat av en acetalsampolymer. En exemplifierande sampolymer som används för uppbackningsringen 3 är Cel- con®-acetalsampolymer, vilken är en polyoximetylen (POM), som är tillgänglig från Ticona Engineering Polymers (Ce- NJ 07901.

Med ett konventionellt packningstätningsarrangemang, lanese AG) Summit, såsom det som visas på fig 1 och 2, har det emellertid av föreliggande uppfinnare upptäckts, att problem vanligtvis uppstår vid höga tryck vid användning av uppbacknings- ringar med kvadratiska tvärsnitt. Fastän dessa uppback- ningsringar kan vara anordnade med snäva toleranser för att mekaniskt fylla de statiska spalterna mellan plungen 68 och tätningen 7 samt mellan cylinderns 49 borrning och tätningen 7 är detta ej inriktat på behovet att täta en ytterligare spalt, som skapas genom en ökning av cylin- derns 49 borrningsdiameter, som kan uppträda vid anbring- andet av högt tryck under pumpning. Konventionella upp- backningsringar kan sålunda medge uttryckning av tät- ningsmaterial och att läckage uppträder, när dessa expo- neras för höga tryck. 10 15 20 25 30 35 524 925 6 I enlighet med föreliggande uppfinning har ett för- bättrat stöd för en tätning åstadkommits i form av en uppbackningsring, som reducerar eller minskar spalterna mellan en pumpplunge och en högtryckscylinder i en pump.

En packningsanordning och en kolvpump, som innefattar den åtminstone ena uppbackningsringen, har också åstadkom- mits. På fig 3-6 har ett stöd enligt föreliggande uppfin- ning visats i form av en uppbackningsring 4, som har en första sida ll med en stympat konisk konkav yta, och en andra sida 12, som har en stympat konisk konvex yta. De första och andra sidorna är anordnade motsatt varandra och definierar en väggtjocklek mellan sidorna.

Stödets väggtjocklek har ett vinklat tvärsnitt, som företrädesvis är trapetsformat. Såsom bäst visats på fig 4 och 6 definierar det stympat koniska konkava och kon- vexa ytorna det trapetsformade tvärsnittets parallella sidor. Företrädesvis har den första sidan ll en längd som är åtminstone så lång som en spalt (visad på fig 5 med hänvisningsbeteckningen "a"), som definieras mellan pumpplungen och högtryckscylindern 49 i en pump, när denna står under tryck. Såsom visas på fig 5 bringar det under pumpning anbringade trycket på uppbackningsringen 4 denna att bli platt, varvid all ökning av spelrummet som kan uppträda under en expansion i cylinderns 49 borr- ningsdiameter tas upp. Såsom visas på fig 3-5 är det till fördel att uppbackningsringens 4 konkava sida är positio- nerad intill packningsanordningens tätning 7.

Fastän en uppbackningsring kan användas i en pack- ningsanordning föredrages det för en ännu större tät- ningsförmåga att en packningsanordning som innefattar två uppbackningsringar 4 används, såsom visats, för att täta spalten mellan en pumpplunge och en högtryckscylinder.

Med avseende på materialval för uppbackningsringarna enligt föreliggande uppfinning kan dessa vara tillverkade av ett flexibelt material, som kommer att tillåta upp- backningsringen att bli platt när den exponeras för ett anbringat tryck, såsom en acetalsampolymer. En exemplifi- 10 15 20 25 30 524 925 7 erande sampolymer som används för uppbackningsringen 3 är Celcon®-acetalsampolymer, som är en polyoximetylen (POM) som är tillgänglig från Ticona Engineering Polymers (Ce- Summit, NJ 07901.

Mest företrädesvis innefattar en packningsanordning, lanese AG) som innefattar åtminstone en uppbackningsring 4 enligt föreliggande uppfinning, vidare en tätningskropp 6, som ingriper med tätningen 7, och en packningsmedbringare 2 med den åtminstone ena uppbackningsringen 4 positionerad mellan tätningskroppen 6 och packningsmedbringaren 2.

Sålunda har uppbackningsringar enligt föreliggande uppfinning åstadkommits som blir platta vid anbringandet av tryck och som därigenom tar upp ökade spalter som kan uppträda runt en pumpplunge på grund av de höga tryck som uppträder under pumpning. Genom att reducera eller elimi- nera dessa spalter räcker tätningarna längre.

Fastän utföringsformer och tillämpningar av förelig- gande uppfinning har visats och beskrivits kommer det att förstàs av fackmannen på området att många fler modifika- tioner är möjliga utan att man gör avsteg från uppfin- ningens koncept, som beskrivits här. Fastän komponentde- taljerna har visats och beskrivits såsom uppvisande exem- pelvis föredragna dimensioner och är tillverkade med användning av specifika material i vissa föredragna utfö- ringsformer är det emellertid tänkt, att dessa val kan modifieras. Det skall därför förstås att uppfinningen kan modifieras och därför ej är begränsad till de exakta, angivna detaljerna. Istället kan olika modifikationer utföras av detaljerna inom patentkravens skyddsomfång och ekvivalentområde, utan att man gör avsteg från uppfin- ningens anda.

Claims (5)

10 15 20 25 524 925 PATENTKRAV

1. l. Kolvpump, innefattande: en cylinder (49) och en fram och tillbaka rörlig plunge (68), som är positionerad i längdled i denna och avgränsande en spalt mellan plungen (68) och cylindern (49): en tätning (7) som är koncentriskt positionerad i (49), som har motsatta spalten mellan plungen (68) och cylindern och åtminstone (ll) mellan sidorna, en uppbackningsring (4) första och andra (12) sidor med en väggtjocklek vilken uppbackningsring (4) har en (11) och (12) att nämnda stympat konisk, konkav yta på den första sidan en stympat konisk, konvex yta på den andra sidan när den ej står under tryck, kännetecknad av uppbackningsring (4) är fysiskt vridbart positionerad mellan plungen (68) och cylindern (49), att nämnda uppbackningsring (4) har en tredje sida (l3,l3') som sträcker sig mellan dess första (ll) och andra (12) sidor och att nämnda uppbackningsring (4) är anordnad att, när den ställs under tryck, vridas så att nämnda tredje sida (l3,l3') bringas i kontakt antingen med plungen (68) (49).

2. Kolvpump enligt patentkravet 1, i vilken de eller cylindern stympat koniska konkava och konvexa ytorna är parallella.

3. Kolvpump enligt patentkravet 1, i vilken väggtjockleken har ett vinkelformat tvärsnitt.

4. Kolvpump enligt patentkravet 1, i vilken väggtjockleken har ett trapetsformat tvärsnitt.

5. Kolvpump enligt patentkravet 1, i vilken den konkava ytan är positionerad intill tätningen (7).