УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАСОСНОГО БЛОКА Российский патент 2004 года по МПК F04B53/16 F16L27/53 

Область техники.

Настоящее изобретение касается устройства для насосного блока, включающего множество насосных клапанов, каждый из которых соединен с поршнем в поршневом насосе, и впускную трубу, общую для всех насосных клапанов, с одной соединительной деталью к каждому насосному клапану.

Предшествующий уровень техники.

Насосный блок, в котором может быть использовано устройство согласно настоящему изобретению находится, например, в насосе высокого давления или гомогенизаторе. Насос высокого давления по существу состоит из мощного электрического двигателя с механизмом передачи, содержащим реечно-ременную передачу, коробку передач и кривошипно-шатунный механизм, заключенный в корпусе кривошипа. Насос высокого давления также включает насосную секцию с насосным блоком, клапаны и поршни. Вращательное движение от электрического двигателя преобразуется с помощью механизма передачи в возвратно-поступательное движение поршней.

Гомогенизатор по существу является насосом высокого давления, в котором насосный блок снабжен одним или более гомогенизирующим устройством или средствами противодавления, в которых осуществляется гомогенизация. Насос высокого давления или гомогенизатор согласно этому принципу описан в патентной заявке Швеции SE 9800896-4.

Гомогенизация является промышленным процессом, который давно используется и назначением которого является тонкое разделение частиц в различных типах жидкостей, например, чтобы стабилизировать эмульсии, для развития привкуса и аромата, для улучшения насыщения цвета в красках и т.д. Самой обычной областью применения является гомогенизация молока, назначением которой является приложение усилия сдвига к наиболее крупным сферическим частицам жира, образующимся в молоке, для преобразования их в более мелкие сферические частицы, чтобы таким образом стабилизировать жировую эмульсию, что предотвращает осаждение сливок. Большая часть всего потребляемого молока в настоящее время гомогенизируется.

Гомогенизация обычно заключается в том, например, что жировая эмульсия, которая может состоять из молока, подвергается воздействию высокого давления, которое проталкивает эмульсию с высокой скоростью через очень узкую щель, где жировые сферические частицы жировой эмульсии сдвигаются, помимо прочего, в результате турбулентности, которая вызывается резким падением давления после клапана гомогенизации. Продукт гомогенизации подвергают воздействию высокого давления, часто доходящего до нескольких сот бар, с помощью насоса высокого давления и заставляют проходить через узкую щель в устройстве противодавления.

Когда продукт входит в гомогенизатор или насос высокого давления, он проходит через впускную трубу или канал и распределяется по различным клапанам в насосном блоке. В настоящее время в большинстве гомогенизаторов и насосов высокого давления впускная труба просверливается в насосном блоке гомогенизации, что значительно увеличивает стоимость производства. Кроме того, необходимо отметить, что не всегда возможно просверливать впускной канал до достаточно больших размеров. При выборе большого впускного диаметра снижается скорость во впускной трубе и таким образом возникает опасность возникновения образования кавитации вследствие изменения скорости при пульсации насоса.

Были предприняты попытки заменить впускные каналы, просверливаемые в насосном блоке, отдельной впускной трубой. Но вследствие того, что продукт часто нагревают, могут возникать очень большие тепловые напряжения, поскольку труба нагревается быстро, а насосный блок из-за его большой массы нагревается гораздо медленнее. Что касается гомогенизации, продукт часто имеет температуру 75°С и тепловое напряжение, которое может возникнуть при запуске гомогенизатора, превышает уровень точки, когда происходит разрушение материала трубы. Высокие температуры также могут возникать при стерилизации трубы или системы труб перед началом производства. Естественно, швы, которые присутствуют во впускной трубе, будут трескаться при значительно более низком тепловом напряжении. Чем крупнее гомогенизатор, т.е. чем больше количество насосных клапанов в насосном блоке, тем больше будет тепловое напряжение, возникающее между насосным блоком и впускной трубой.

Решение этой проблемы посредством использования расширительных блоков или других расширяющих трубы устройств является неприемлемым, поскольку для этих часто громоздких устройств нет места и, кроме того, они неприемлемы с точки зрения гигиены.

Задачи изобретения.

Задачей настоящего изобретения является создание впускной трубы для насосного блока, которая может быть изготовлена в виде отдельной детали, не имеющей тепловых напряжений, являющихся причиной образования трещин в трубе.

Дополнительной задачей настоящего изобретения является выполнение значительно более экономичного входного отверстия в насосный блок, обеспечивающего возможность свободного выбора диаметра входного отверстия.

Эти и другие задачи осуществляются посредством создания устройства такого типа, которое было описано во вступительной части, отличающегося тем, что одна из соединительных деталей между насосным блоком и впускной трубой установлена неподвижно, а другие соединительные детали выполнены с возможностью перемещения в продольном направлении впускной трубы.

Предпочтительные варианты реализации настоящего изобретения изложены в зависимых пунктах формулы изобретения.

Краткое описание чертежей.

Один предпочтительный вариант реализации настоящего изобретения будет затем описан более подробно ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых

на фиг.1 показана часть устройства согласно настоящему изобретению;

на фиг.2 показана в частичном разрезе деталь устройства согласно изобретению;

на фиг.3 показан гомогенизатор, в котором может быть использовано устройство согласно настоящему изобретению.

Описание предпочтительного варианта реализации изобретения.

На фиг.1 показана часть устройства согласно настоящему изобретению, более точно, впускная труба 1 с несколькими соединительными деталями 2, предназначенными для соединения с различными насосными клапанами 3, которые заключены в насосном блоке 4. Впускная труба 1 может состоять из стандартной трубы 5 из нержавеющей стали, имеющей диаметр, который выбирается из расчета мощности гомогенизатора 6 или насоса высокого давления, в котором используется устройство согласно изобретению. Поскольку впускная труба 1 образует по существу отдельную деталь, для одного и того же насосного блока 4 могут подбираться различные впускные трубы 1 различных диаметров.

На одном конце 7 впускная труба 1 открыта и в этом месте соединена с трубопроводом (не показан), который подводит продукт к гомогенизатору 6 или насосу высокого давления. На другом конце 8 впускная труба 1 закрыта.

На фиг.1 впускная труба 1 имеет пять соединительных деталей 2. Количество может изменяться в зависимости от мощности гомогенизатора 6 или насоса высокого давления. Из соединительных деталей 2 одна соединительная деталь 9 закреплена неподвижно. В предпочтительном варианте реализации эта соединительная деталь 9 расположена на том конце 8 впускной трубы 1, который закрыт. В качестве альтернативы неподвижно закрепленной соединительной деталью 9 может быть любая из других соединительных деталей, но наиболее целесообразно, если неподвижно закрепленная соединительная деталь 9 расположена на одном из концов 7 или 8 впускной трубы.

Неподвижно закрепленная соединительная деталь 9 имеет фланец 10, который жестко приварен на манжете 11 вокруг отверстия 12 в трубе 5. Фланец 10 имеет по меньшей мере два отверстия 13 для винтового или болтового соединения. Болтовые отверстия 13 имеют нормальный размер относительно используемых винтов или болтов 14. В фланце 10 расположено уплотнительное кольцо или уплотнение 15, которое герметично уплотняет соединительную деталь 9, когда она ввинчивается на место в насосном блоке 4.

Остальные соединительные детали 16 выполнены с возможностью перемещения в продольном направлении трубы 5. Подвижная соединительная деталь 16 показана подробно на фиг.2. Подвижная соединительная деталь 16 имеет фланец 17, который жестко приварен на манжете 11 вокруг отверстия 12 в трубе 5 подобно неподвижной соединительной детали 9. Фланец 17 имеет по меньшей мере два отверстия 18 для соединения винтами или болтами. Болтовые отверстия 18 превышают размер используемых винтов или болтов 14.

В каждом из болтовых отверстий 18, превышающих размер болтов или винтов, расположена прокладка 19. Прокладки 19 имеют такую длину, которая позволяет им выступать над фланцем 17 с той стороны этого фланца 17, которая обращена в направлении насосного блока 4. Прокладки 19 имеют внутренний диаметр, который составляет стандартный размер болтового отверстия для используемых винтов или болтов 14. Между наружным диаметром проставки и болтовым отверстием 18 превышающего размера образуется зазор А. Подвижная соединительная деталь 16 также имеет уплотнительное кольцо или уплотнение 15, которое герметично уплотняет соединительную деталь 16, когда она ввинчивается на место в насосном блоке 4. После полной затяжки, когда фланец 17 ввинчен в насосный блок, уплотнительное кольцо сжимается на 20% своей возможной способности к сжатию. Такое сжатие уплотнительного кольца на 20% является необходимым для надежного уплотнения.

Подвижная соединительная деталь 16 ввинчивается в насосный блок 4. Длина прокладки 19 выбирается такой, что когда винты или болты 14 полностью затянуты, уплотнительное кольцо обеспечивает достаточное уплотнение относительно насосного блока 4 и между фланцем 17 и насосным блоком 4 образуется зазор В.

Нержавеющая сталь, из которой предпочтительно выполнена впускная труба, при использовании для гомогенизаторов 6 в молочной промышленности имеет тепловое расширение, составляющее 1,65 мм на метр при температуре 100°С. При использовании отверстий 18 превышающего размера образуется зазор А, который может поглощать возникающее тепловое расширение. Превышающие размер болтовые отверстия 18 могут быть выполнены с тем же зазором А для всех подвижных соединительных деталей 16. В качестве альтернативы зазор А может адаптироваться к расстоянию от неподвижной соединительной детали 9, так что чем дальше подвижная соединительная деталь 16 находится от неподвижной соединительной детали 9, тем больше будет зазор А. В результате наличия зазора В между фланцами 17 и насосным блоком впускная труба 1 может беспрепятственно перемещаться относительно насосного блока 4.

В том конце 7 впускной трубы 1, который соединен с поступающим продуктом, впускная труба 1 надлежащим образом закреплена скользящим анкерным креплением или скользящим зажимом (не показан). Скользящее крепление обеспечивает движение в продольном направлении трубы 5 и удерживает трубу в неподвижном положении в радиальном направлении.

На фиг.3 показано устройство согласно настоящему изобретению, используемое в гомогенизаторе 6. Продукт поступает в гомогенизатор 6 по трубопроводу, который не показан на фиг.3. Трубопровод соединен с впускной трубой 1 на ее открытом конце 7. Впускная труба 1 закреплена в насосном блоке 4 с помощью одной неподвижно закрепленной соединительной детали 9 и остальными подвижными соединительными деталями 16. Количество соединительных деталей соответствует количеству насосных клапанов 3 в насосном блоке 4. Каждый из насосных клапанов 3 соединен с поршнем 20 в поршневом насосе 21. Поршневой насос 21 преобразует вращательное движение от электрического двигателя 22 в возвратно-поступательное движение. Гомогенизатор 6 также имеет устройство гомогенизации 23 или устройство противодавления.

Когда продукт входит в насосный блок 4 с насосными клапанами 3, он подвергается воздействию высокого давления посредством поршневого насоса 21. Продукт (подвергшийся давлению до нескольких сот бар) проходит с высокой скоростью через узкую щель в устройстве гомогенизации 23. Продукт может состоять из эмульсии, которую необходимо стабилизировать. Если продуктом является молоко, он состоит из жировой эмульсии с жировыми сферическими частицами различных размеров. В узкой щели устройства гомогенизации жировые сферические частицы подвергаются усилию сдвига для образования более мелких сферических частиц и получается стабильная эмульсия, в которой не происходит осаждения сливок. Продукт выходит из гомогенизатора 6 через выпускную трубу 24.

Как очевидно из приведенного выше описания, настоящее изобретение относится к устройству, которое состоит из впускной трубы, проходящей в насосный блок, который способен компенсировать тепловые напряжения, возникающие при разных температурах во впускной трубе и в насосном блоке. Устройство согласно настоящему изобретению обеспечивает использование отдельных впускных труб с насосным блоком без риска образования трещин в трубах из-за больших тепловых напряжений. Настоящее изобретение также обеспечивает возможность свободного выбора диаметра впускной трубы, что может снизить опасность образования кавитации в трубе из-за пульсации насоса.

Изобретение относится к устройству для насосного блока. Насосный блок включает множество насосных клапанов, каждый из которых соединен с поршнем в поршневом насосе. Насосный блок также включает впускную трубу, общую для всех насосных клапанов. Впускная труба имеет соединительную деталь к каждому насосному клапану. Одна соединительная деталь между впускной трубой и насосным блоком неподвижно закреплена и включает фланец, жестко приваренный к манжете, причем остальные соединительные детали выполнены с возможностью перемещения в продольном направлении впускной трубы. Каждая из имеющих возможность перемещения соединительных деталей включает фланец с болтовыми отверстиями превышающего размера, в которых расположена прокладка. Повышается надежность. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство для насосного блока (4), включающего множество насосных клапанов (3), каждый из которых соединен с поршнем (20) в поршневом насосе (21), и впускную трубу (1), общую для всех насосных клапанов (3) с несколькими соединительными деталями (2,9,16), предназначенными для соединения с насосными клапанами (3), отличающееся тем, что одна из соединительных деталей (9) между насосным блоком (4) и впускной трубой (1) неподвижно закреплена, а другие соединительные детали (16) выполнены с возможностью перемещения в продольном направлении впускной трубы (1).2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что неподвижно закрепленная соединительная деталь (9) включает фланец (10), жестко соединенный с насосным блоком (4), а каждая из имеющих возможность перемещения соединительных деталей (16) включает фланец (17) с болтовыми отверстиями (18) превышающего размера, в которых расположена прокладка (19).3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что болтовые отверстия (18) превышающего размера образуют зазор (А) между наружным диаметром прокладок (19) и диаметром болтовых отверстий (18) превышающего размера.4. Устройство по п. 2 или 3, отличающееся тем, что прокладки (19) имеют длину, обеспечивающую зазор (В) между фланцем (17) и насосным блоком (4).5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что зазоры (А и В) образованы для обеспечения возможности перемещения, возникающего из-за теплового напряжения между впускной трубой (1) и насосным блоком(4).