УСТРОЙСТВО ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ ДЛЯ ЖИДКИХ СРЕД Российский патент 2014 года по МПК F04B53/16 

Изобретение касается устройства высокого давления для жидких сред.

В сущности изобретение относится к блоку цилиндра насоса высокого давления для текучей среды с давлением более 2000 бар, включающему цилиндр, образованный методом горячего прессового соединения по меньшей мере двух концентричных трубчатых компонентов, который с одной стороны соединен с фланцевой частью с системой уплотнения, в которой возвратно-поступательно подвижен в осевом направлении плунжер, и с другой стороны разъемно соединен с клапанным корпусом.

Компоненты устройств высокого давления, в частности, стенка цилиндра насосов высокого давления, подвержены при эксплуатации, по причине внутреннего давления более чем 2000 бар, значительным напряжениям растяжения, которые, в некоторых случаях, имеют нестационарную природу или пульсируют.

При этом напряжения растяжения могут приближаться на участках стенок цилиндра к пределу прочности материалов, что, однако, влияет на долговременную текучесть материала, которая, при заданном напряжении, постоянно уменьшается в логарифмической зависимости от времени.

Специалисту известно, что трубчатые конструктивные элементы для высокого внутреннего давления снабжают концентричными, запрессованными в горячем состоянии элементами или усиливают проводящие текучие среды трубы напрессованными в горячем состоянии наружными компонентами или наружными трубчатыми кожухами.

Посредством такого трубного элемента, образованного из нескольких концентричных компонентов методом горячего прессового соединения, возможно распределить напряжения на участках стенки трубы для эксплуатации под высоким давлением так, что в поперечном сечении появляются, по возможности, одинаковые нагрузки материала, или что избегают пиков напряжений растяжения в части, которая могла бы вызвать пластическую деформацию материала.

Блоки цилиндров или трубные элементы, выполненные по меньшей мере из двух систем, образованных посредством термоусадки внешней детали, имеют, тем не менее, среди прочего тот недостаток, что внутренний компонент в трубной системе при пульсирующей или, по обстоятельствам, переменной нагрузке может быть смещен по оси и/или растянут. Это может привести к проблемам в системе уплотнения текучих сред под высоким давлением в области фланца плунжерного устройства и/или в области присоединения корпуса клапанов.

Перед изобретением стоит задача устранить недостаток в состоянии техники и создать типовой блок цилиндра насоса высокого давления, упомянутого в начале вида, который обеспечивает в тяжелом продолжительном режиме работы герметичность соединения цилиндра с фланцевой частью в области плунжера и соединения в области клапанного корпуса.

Задача достигается в соответствии с изобретением за счет блока цилиндра, по существу, включающим в себя цилиндр, образованный методом горячего прессового соединения, по меньшей мере двух концентричных трубчатых компонентов с канавками в соединительных поверхностях, который с одной стороны соединен с фланцевой частью с системой уплотнения, в которой плунжер возвратно-поступательно подвижен в осевом направлении, а с другой стороны разъемно соединен с клапанным корпусом, причем в блоке цилиндра опорная втулка системы уплотнения и радиально наружный компонент цилиндра примыкают к фланцевой части и образуют в промежутке зазор, в котором установлена напряженная тарельчатая пружина, опирающаяся дистально на наружный компонент трубы и проксимально на наружную сторону опорной втулки с направлением к фланцу, и, противоположно по оси, в области поверхности с клапанным корпусом клапанов трубчатые компоненты цилиндра имеют металлическое соединение, в частности, сварное соединение.

В предпочтительном варианте выполнения изобретения канавки в соединительных поверхностях трубчатых компонентов сформованы в поперечном сечении по существу полукруглыми с глубиной до 2 мм.

В дальнейшем инновация должна быть подробнее разъяснена посредством чертежа, который представляет по крайней мере только один вариант изготовления изобретения.

На чертеже показан блок цилиндра насоса высокого давления.

Следующий список обозначений должен послужить для более легкого соотнесения частей и компонентов на чертеже соответствующего изобретению блока цилиндра:

Z - блок цилиндра;

1 - цилиндр;

11 - наружный компонент цилиндра;

12 - внутренний компонент цилиндра;

14 - поверхность контакта с клапанным корпусом;

15 - канавки в соединительных поверхностях компонентов цилиндра;

2 - фланцевая часть;

3 - система уплотнения плунжера;

31 - опорная втулка;

4 - зазор;

5 - пружина;

6 клапанный корпус

7 - металлическое (сварное) соединение;

На чертеже принципиально можно увидеть блок Z цилиндра насоса высокого давления, который имеет в осевом направлении с одной стороны систему уплотнения 3 поршня Р плунжера согласно EP 0505352 B1 и/или EP 1845290 B1, и с другой стороны разъемно присоединен клапанный корпус 6.

Блок цилиндра 1 в соответствии с изобретением образован из внутреннего компонента 12 и по меньшей мере одного, установленного на него методом горячей прессовой посадки наружного компонента 11, причем на соединительной(-ых) поверхности(-тях) трубчатых компонентов 12, 11 образованы выемками из одного из компонентов канавки 15.

Система уплотнения 3 поршня плунжера P содержит известным образом опорную втулку 31, на которую в осевом направлении опирается фланцевая часть 2. Самый наружный компонент 11 цилиндра 1 также опирается наружной частью на фланцевую часть 2 и имеет в радиальном направлении выемку вплоть до опорной втулки 31.

Пружинное средство 5 в выемке, представленное согласно чертежу как тарельчатая пружина 5, опирается дистально на наружный компонент 11 цилиндра 1 и проксимально давит за счет предварительного напряжения на наружную сторону опорной втулки 31, которая со своей стороны удерживается от осевого смещения фланцевой частью 2.

Между пружиной 5 и внутренним(-ми) компонентом(-ами) 12 цилиндра 1 образован зазор 4, ориентированный к клапанному корпусу 6, который делает возможным его осевой сдвиг до 0,95 мм, и во всяком случае обеспечивает таким образом плотность соединения.

Противоположно системе уплотнения 3 плунжера P по оси цилиндра 1, а именно в области клапанного корпуса 6, его компоненты 11, 12 связаны друг с другом металлически или сварены и плотно прилегают своими обработанными торцевыми поверхностями 14 к ответной поверхности на клапанном корпусе 6.

Как было обнаружено, задержке или предотвращению сдвига компонентов 11, 12 цилиндра 1 насоса высокого давления способствует то, если канавки 15 сформованы в области соединительных поверхностей в поперечном сечении по существу полукруглыми с глубиной до 2 мм и проходят, при необходимости, спирально вдоль оси.

Изобретение относится к блоку (Z) цилиндра насоса высокого давления для текучей среды, в частности, для воды с максимальным давлением более 2000 бар. Состоит из цилиндра (1), образованного по меньшей мере из двух концентричных трубчатых компонентов (11, 12) с канавками в соединительной поверхности. Цилиндр с одной стороны соединен с фланцем (2) с системой уплотнения (3), а с другой стороны разъемно соединен с клапанным корпусом (6). В блоке (Z) цилиндра опорная втулка (31) системы уплотнения (3) и наружный компонент (11) цилиндра (1) примыкают к фланцевой части (2) и образуют в промежутке зазор (4), в котором установлена тарельчатая пружина (5). Пружина опирается дистально на наружный компонент (11) цилиндра (1) и проксимально на наружную сторону опорной втулки (31) с направлением к фланцевой части (2). С противоположной стороны трубчатые компоненты (11, 12) цилиндра (1) имеют металлическое соединение (7) в области поверхности (14) контакта с клапанным корпусом (6), в частности сварное соединение. Устраняется негативное смещение внутренней трубки при переменной, механической нагрузке в долговременной эксплуатации. Достигается оптимальное функционирование насоса. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Блок (Z) цилиндра насоса высокого давления для текучей среды, в частности, для воды с максимальным давлением более 2000 бар, включающий, по существу, цилиндр (1), образованный методом горячего прессового соединения по меньшей мере двух концентричных трубчатых компонентов (11, 12) с канавками (15) в соединительной поверхности, который с одной стороны соединен с фланцевой частью (2) с системой уплотнения (3), в которой плунжер (P) подвижен возвратно-поступательно в осевом направлении, и с другой стороны разъемно соединен с клапанным корпусом (6), причем в блоке (Z) цилиндра опорная втулка (31) системы уплотнения (3) и радиально наружный компонент (11) цилиндра (1) примыкают к фланцевой части (2) и образуют промежуточный зазор (4), в котором расположена напряженная тарельчатая пружина (5), опирающаяся дистально на наружный компонент (11) цилиндра (1) и проксимально на наружную сторону опорной втулки (31) с направлением к фланцевой части (2), и, противоположно по оси, трубчатые компоненты (11, 12) цилиндра (1) в области поверхности (14) контакта с клапанным корпусом (6) имеют металлическое соединение (7), в частности, сварное соединение.

2. Блок (Z) цилиндра по п.1, в котором канавки (15) в соединительной(-ых) поверхности(-ях) трубчатых компонентов (11, 12) сформованы в поперечном сечении по существу полукругло с глубиной до 2 мм.