專利名稱：用于低溫液體的往復(fù)活塞泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于低溫液體的往復(fù)活塞泵(HiAkolbenpumpe)。本實(shí)用新型特別涉及一種用于低溫液體的往復(fù)活塞泵，其具有位于泵缸中的氣缸蓋腔和氣缸套，在氣缸套中受到引導(dǎo)的泵活塞，設(shè)置在氣缸蓋腔中的閥頭(Ventilkopf)，以及安裝在泵缸上的氣缸蓋，其中，氣缸蓋腔設(shè)置在泵缸中、位于氣缸套和氣缸蓋之間，并且將泵活塞設(shè)置為， 在氣缸套中往復(fù)運(yùn)動(dòng)，以形成抽吸過程。
背景技術(shù)：
往復(fù)活塞泵(又稱為筒形活塞泵或柱塞泵)基本上以用途廣泛而聞名。然而，它們總是需要在泵工作腔中進(jìn)行軸向運(yùn)動(dòng)的擠壓體(VerdrangungskSrper)(活塞)。在這種情況下，泵活塞的擠壓體和泵工作腔位于閥頭和氣缸套中。軸向運(yùn)動(dòng)是指泵活塞在氣缸套中的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。上述類型的往復(fù)活塞泵特別應(yīng)用于那些涉及到極高壓力的低溫泵中。例如用于如液態(tài)氮或液態(tài)甲烷這樣的介質(zhì)的低溫泵，其工作壓力在從500bar到1500bar乃至更高的范圍內(nèi)。在專利文獻(xiàn)US2003/0080512中描述了這種泵的一個(gè)例子。該專利文獻(xiàn)示出了一種這種類型的用于極高壓力的低溫泵，其具有以上所述的結(jié)構(gòu)。在專利文獻(xiàn)US2003/0080512中，在位于氣缸套和最后的氣缸蓋之間的泵缸主體中設(shè)置環(huán)形腔，其中，氣缸蓋包括用于高壓下的低溫液體的輸出通道。閥頭插入環(huán)形腔中， 在此用于低壓下的低溫液體的輸入通道與環(huán)形腔相連接。閥頭具有傾斜設(shè)置的貫穿通道 (Durchfuhrungskanale)，通過該通道吸取低溫液體。閥頭在出口側(cè)具有軸向設(shè)置的凹部，安裝在最后的氣缸蓋上的出口閥門插入其中。在已組裝好的狀態(tài)下，出口閥門完全位于閥頭內(nèi)部。泵活塞包括活塞頭，其在底部具有較短的截頂圓錐體的形狀(Ausformimg)，以及模制在截頂圓錐體上的中間凸出的凸輪(Nocken)。在泵活塞的最大活塞行程中，凸輪進(jìn)入氣缸蓋的輕微的凹陷中，但活塞頭的截頂圓錐體狀的底座并沒有進(jìn)入。因此在該實(shí)施方案中，凹陷和出口閥門之間的出口通道沒有完全排出低溫介質(zhì)，因?yàn)樵谠搮^(qū)域內(nèi)沒有發(fā)生機(jī)械擠壓。此外，具有活塞頭的往復(fù)活塞泵在類似的實(shí)施方式中的缺點(diǎn)還在于，伴隨逐漸增加的工作壓力，在任何泵活塞行程中都會(huì)出現(xiàn)壓力峰值或壓力沖擊，這當(dāng)然也意味著對材料越來越高的交變負(fù)荷。長遠(yuǎn)來說，這可能導(dǎo)致材料疲勞與斷裂。

實(shí)用新型內(nèi)容因此，本實(shí)用新型的目的在于，提出一種用于低溫液體的往復(fù)活塞泵，該活塞本對于較高乃至極高的工作壓力，仍然可以可靠、無干擾地工作。[0013]根據(jù)本實(shí)用新型的用于低溫液體的往復(fù)活塞泵，具有位于泵缸中的氣缸蓋腔和氣缸套，在所述氣缸套中受到引導(dǎo)的泵活塞，設(shè)置在所述氣缸蓋腔中的閥頭，以及安裝在所述泵缸上的氣缸蓋，其中，所述氣缸蓋腔在所述泵缸中設(shè)置在所述氣缸套和所述氣缸蓋之間，并且所述泵活塞設(shè)計(jì)成在所述氣缸套中往復(fù)運(yùn)動(dòng)，以形成抽吸過程，其中，所述泵活塞具有截頂圓錐體形狀的活塞頭，所述閥頭具有與所述活塞頭相適應(yīng)且具有輸出口的空穴 (Kavitat)，以及出口閥門相鄰于輸出口下陷地設(shè)置在所述氣缸蓋中，其中，將所述活塞頭構(gòu)造為，在最大活塞泵行程時(shí)穿過所述空穴的空間(Volumen)。在根據(jù)本實(shí)用新型的往復(fù)活塞泵中，所述截頂圓錐體形狀的活塞頭構(gòu)造成使截頂圓錐體的高度大于截頂圓錐體底面的直徑。此外，將所述出口閥門構(gòu)造為錐閥形。所述閥頭在支承面上具有在氣缸套側(cè)以及氣缸蓋側(cè)的密封功能并且具有以研磨工藝較容易進(jìn)行加工的表面。如果活塞頭形狀準(zhǔn)確地與閥頭的空穴相匹配，并在最大活塞行程時(shí)完全穿過空穴的空間，則低溫介質(zhì)在每個(gè)活塞泵行程中實(shí)際上總是機(jī)械地完全從閥頭排出。此外，由于出口閥門也可以直接毗鄰閥頭的輸出口下陷地設(shè)置在隨后的壓力套管(Druckstutzen)中， 因此實(shí)際上在泵工作腔中沒有低溫介質(zhì)可能殘留在其中的空腔，并由此極大地減少了由于介質(zhì)殘留物造成的功能干擾。利用活塞頭的截頂圓錐體形狀可以極大地減輕壓力沖擊并因此提高往復(fù)活塞泵的壽命和可靠性。如果將活塞頭的截頂圓錐體形狀構(gòu)造為，使截頂圓錐體的高度大于截頂圓錐體底面的直徑，則會(huì)使通過淺錐角產(chǎn)生的壓力沖擊很不明顯。簡單的閥頭造型可以帶來更多的優(yōu)點(diǎn)。如果出口閥門不再設(shè)置于閥頭的區(qū)域內(nèi)， 則會(huì)使閥頭表面的后處理變得更加簡單。閥頭表面(包括閥頭與氣缸蓋和氣缸套的接觸面)要求以例如研磨這樣的精加工工藝制作的平滑表面，這就是為什么優(yōu)選要避免下陷的加工面。

接下來根據(jù)附圖對本實(shí)用新型的實(shí)施例進(jìn)行說明。圖1示出了根據(jù)本實(shí)用新型的往復(fù)活塞泵的縱截面圖。
具體實(shí)施方式
圖1示出了用于低溫液體的往復(fù)活塞泵，其具有位于泵缸3中的氣缸蓋腔1和氣缸套2，在氣缸套2中受到引導(dǎo)的泵活塞4，設(shè)置在氣缸蓋腔1中的閥頭5，以及可安裝在泵缸3上的氣缸蓋6，其中，氣缸蓋腔1在泵缸3中設(shè)置在氣缸套2和氣缸蓋6之間，并且泵活塞4設(shè)置為，在氣缸套2中往復(fù)運(yùn)動(dòng)，以形成抽吸過程。在該圖中，泵活塞4處于最大泵活塞行程上。泵缸3包括具有入口法蘭11的入口 10，入口法蘭11通入氣缸蓋腔1的區(qū)域內(nèi)， 并由此到達(dá)氣缸蓋腔1中處于低壓下的待抽取的低溫介質(zhì)。另外，泵缸3還具有排氣出口 12，其同樣與氣缸蓋腔1相連接，通過該排氣出口可以使蒸發(fā)的低溫介質(zhì)排出。此外，泵缸3還具有泄露液體出口 13，該出口與位于泵缸3和氣缸套2之間的圓柱殼體狀的間隙14相連接，并可以由此將可能積聚在這里的泄漏液體排出。在此不對泵缸3的其他結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)加以說明，因?yàn)樗鼈兣c本實(shí)用新型的功能無關(guān)。利用密封且擰緊地安裝在泵缸3上的氣缸蓋6來封閉泵缸3。氣缸蓋6具有在出口法蘭21上的出口 20，該出口法蘭在其一側(cè)同樣密封并擰緊地安裝在氣缸蓋6上。通過出口 20可以將處于高壓下的低溫介質(zhì)排出。氣缸蓋6具有軸向設(shè)置的出口通道22，其中，在氣缸蓋腔一側(cè)深深嵌入地設(shè)置錐閥(Ventilpilz)形的出口閥門23。氣缸蓋6在氣缸蓋腔一側(cè)具有平的支承面24。氣缸套2基本上具有空心圓柱的形狀，并在泵缸3中軸向?qū)R地設(shè)置為，在氣缸套 2的外表面和泵缸的內(nèi)表面之間保留前面述及的窄圓柱殼體形的間隙14。氣缸套2在氣缸蓋腔一側(cè)具有平的支承面30和表面凹陷(EinsatzvertiefungMl。在該表面凹陷中設(shè)置壓力彈簧32和閥板33，它們共同構(gòu)成入口閥門。泵活塞4被軸向滑動(dòng)引導(dǎo)進(jìn)入氣缸套2，并具有截頂圓錐體形狀的活塞頭40。在此，活塞頭的截頂圓錐體形狀是這樣的截頂圓錐體的高度大于截頂圓錐體底面的直徑，其中，后者基本上與泵活塞4的截面相符，并在位于截頂圓錐體腳部的過渡區(qū)域中與閥板33 的形狀相適應(yīng)。泵活塞4在活塞頭附近的區(qū)域中具有密封區(qū)41，在該區(qū)域中迷宮似的設(shè)置有環(huán)形槽42、PTFE/青銅環(huán)43、44、45以及導(dǎo)向環(huán)46。PTFE/青銅環(huán)43、44、45的結(jié)構(gòu)和功能基本上是公知的，并且例如在上面所提到的專利文獻(xiàn)US2003/0080512中有所描述。它們用于在泵活塞4的推進(jìn)區(qū)域和泵工作腔之間建立本身在極高的壓力下的有效密封。安裝在氣缸套2和氣缸蓋6之間、在氣缸蓋腔1中的閥頭5基本上具有空心圓柱體的形狀，在該空心圓柱體上有環(huán)形槽狀的外部缺口。該空心圓柱體由軸向設(shè)置的連續(xù)的空穴50構(gòu)成，該空穴的形狀與泵活塞4的活塞頭40相匹配。多個(gè)供應(yīng)通道51從外部缺口的區(qū)域引導(dǎo)至位于閥板33的區(qū)域中的氣缸套側(cè)的內(nèi)表面，也就是說，閥板33蓋住了供應(yīng)通道51的橫截面，這是入口閥門功能的主要部分。另外，閥頭5在氣缸套一側(cè)具有支承面52， 其通過銅密封件53貼靠在氣缸套2的腔側(cè)的支承面30上。閥頭5還具有氣缸蓋側(cè)的另一個(gè)支承面M，該支承面通過另一個(gè)銅密封件55貼靠在氣缸蓋6的腔側(cè)的支承面M上。由此可以實(shí)現(xiàn)，使入口區(qū)(氣缸蓋腔1)和出口區(qū)(出口通道22)本身在較高的工作壓力保持相對密封。閥頭5在氣缸蓋側(cè)具有輸出口 56。在閥頭5已安裝好的狀態(tài)下，輸出口 56與出口閥門23相鄰。在此將泵活塞4的活塞頭40以及閥頭5的空穴50構(gòu)造為，使活塞頭40 在最大活塞泵行程時(shí)完全穿過并填滿空穴50的空間。通過這種方式，可以在最大活塞泵行程時(shí)在泵工作腔中僅留有少量微不足道的待抽取的低溫液體。根據(jù)本實(shí)用新型的往復(fù)活塞泵，其工作原理如下當(dāng)泵活塞4回抽時(shí)，在閥頭5的空穴50中以及在氣缸套2的表面凹陷31的區(qū)域內(nèi)會(huì)出現(xiàn)空腔，該空腔被稱為泵工作腔，在此，通過伴隨而來的吸入效應(yīng)，將低溫介質(zhì)通過供應(yīng)通道51和閥板33吸到泵工作腔中。由此使泵工作腔在最小活塞泵行程時(shí)獲得最大程度的擴(kuò)張。當(dāng)泵活塞4隨后向前推進(jìn)時(shí)，閥板33關(guān)閉，而出口閥門23打開。當(dāng)達(dá)到最大活塞泵行程時(shí)(如圖1所示)，之前被吸入到泵工作腔中的全部數(shù)量的低溫液體由此通過出口通道22噴出。[0034] 由此可以得出以下結(jié)論利用所提出的活塞頭40的造型能夠極大地減少壓力沖擊，并因此提高往復(fù)活塞泵的壽命和可靠性。如果將活塞頭上的截頂圓錐體構(gòu)造為，使截頂圓錐體的高度大于截頂圓錐體底面的直徑，則從淺錐角產(chǎn)生的壓力沖擊很不明顯。原則上， 可以在很大程度上避免或盡量減小位于活塞頭上的壓力面，該壓力面基本上垂直于活塞軸
線A。[0035]附圖標(biāo)記列表[0036]1氣缸蓋腔[0037]2氣缸套[0038]3泵缸[0039]4泵活塞[0040]5閥頭[0041]6氣缸蓋[0042]10入口[0043]11入口法蘭[0044]12排氣出口[0045]13泄露液體出口[0046]14間隙[0047]20出口[0048]21出口法蘭[0049]22出口通道[0050]23出口閥門[0051]24支承面[0052]30支承面[0053]31 表面凹陷(Einsatzvertiefung)[0054]32壓力彈簧[0055]33閥板[0056]40活塞頭[0057]41密封區(qū)[0058]42環(huán)形槽[0059]43PTFE/青銅環(huán)[0060]44PTFE/青銅環(huán)[0061]45PTFE/青銅環(huán)[0062]46導(dǎo)環(huán)[0063]50空穴[0064]51供應(yīng)通道[0065]52支承面(氣缸套側(cè))[0066]53銅密封件[0067]討另一個(gè)支承面(氣缸蓋側(cè))[0068]55另一個(gè)銅密封件[0069]56 輸出口A活塞軸線。
權(quán)利要求1.一種用于低溫液體的往復(fù)活塞泵，具有位于泵缸(3)中的氣缸蓋腔(1)和氣缸套0)， 在所述氣缸套O)中受到引導(dǎo)的泵活塞G)， 設(shè)置在所述氣缸蓋腔(1)中的閥頭(5)，以及安裝在所述泵缸C3)上的氣缸蓋(6)，其中，所述氣缸蓋腔(1)在所述泵缸(3)中設(shè)置在所述氣缸套( 和所述氣缸蓋(6) 之間，并且所述泵活塞(4)設(shè)計(jì)成在所述氣缸套O)中往復(fù)運(yùn)動(dòng)，以形成抽吸過程， 其特征在于，所述泵活塞(4)具有截頂圓錐體形狀的活塞頭00)，所述閥頭( 具有與所述活塞頭GO)相適應(yīng)且具有輸出口(56)的空穴(50)，以及出口閥門03)相鄰于輸出口(56)下陷地設(shè)置在所述氣缸蓋(6)中，其中，將所述活塞頭GO)構(gòu)造為，在最大活塞泵行程時(shí)穿過所述空穴(50)的空間。
2.如權(quán)利要求1所述的往復(fù)活塞泵，其特征在于，所述截頂圓錐體形狀的活塞頭GO) 構(gòu)造成，使所述截頂圓錐體的高度大于該截頂圓錐體底面的直徑。
3.如權(quán)利要求1所述的往復(fù)活塞泵，其特征在于，將所述出口閥門03)構(gòu)造為錐閥形。
4.如權(quán)利要求1所述的往復(fù)活塞泵，其特征在于，所述閥頭(5)在支承面(52，54)上具有在氣缸套側(cè)以及氣缸蓋側(cè)的密封功能并且具有以研磨工藝較容易進(jìn)行加工的表面。
專利摘要一種用于低溫液體的往復(fù)活塞泵，其具有位于泵缸(3)中的氣缸蓋腔(1)和氣缸套(2)。泵活塞(4)在氣缸套(2)中被引導(dǎo)。閥頭(5)設(shè)置在氣缸蓋腔(1)中，在泵缸(3)上安裝有氣缸蓋(6)。在此，氣缸蓋腔(1)在泵缸(3)中設(shè)置在氣缸套(2)和氣缸蓋(6)之間，并且泵活塞(4)設(shè)計(jì)成在氣缸套(2)中進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，以形成抽吸過程。泵活塞(4)具有截頂圓錐體形狀的活塞頭(40)，閥頭(5)具有與活塞頭(40)相匹配且具有輸出口(56)的空穴(50)，并且出口閥門(23)相鄰于輸出口(56)下陷地設(shè)置在氣缸蓋(6)中。在此，活塞頭(40)構(gòu)造為，在最大活塞泵行程時(shí)穿過空穴(50)的空間。
文檔編號(hào)F04B37/08GK202176479SQ201120152490
公開日2012年3月28日 申請日期2011年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月21日
發(fā)明者菲利普·德魯特 申請人:法伍克賴奧邁科股份有限公司