柱塞组件前段内置导热往复泵的往复柱塞组件制造技术

柱塞组件前段内置导热往复泵的往复柱塞组件，柱塞组件前段的柱塞与柱塞函之间有内置液腔FQ，往复运动通过FQ的柱塞段含有驱动导热液往复流动的辅泵腔塞QS，FQ腔壁也是导热液DL与柱塞函、柱塞之间的动态换热面，形成导热往复泵即辅泵；柱塞进程靠近主液缸时，辅泵前腔V6的DL自V6接口N6排出流向传热部件HX换热，HX内DL经辅泵内腔接口N1正向流返回辅泵内腔V1进行导热；柱塞返程远离主液缸时，V1的DL自N1排出流向HX，同时HX内DL经N6逆向流返回V6；可提高柱塞密封件与主液缸之间的操作温差而优化柱塞密封件温度，提高主液缸的操作温度范围和体积效率，降低冲洗油耗量，扩大柱塞往复泵应用范围。

【技术实现步骤摘要】
柱塞组件前段内置导热往复泵的往复柱塞组件
本专利技术涉及柱塞组件前段内置导热往复泵的往复柱塞组件，柱塞组件前段的柱塞与柱塞函之间有内置液腔FQ，往复运动通过FQ的柱塞段含有驱动导热液往复流动的辅泵腔塞QS，FQ腔壁也是导热液DL与柱塞函、柱塞之间的动态换热面，形成导热往复泵即辅泵；柱塞进程靠近主液缸时，辅泵前腔V6的DL自V6接口N6排出流向传热部件HX换热，HX内DL经辅泵内腔接口N1正向流返回辅泵内腔V1进行导热：柱塞返程远离主液缸时，V1的DL自N1排出流向HX，同时HX内DL经N6逆向流返回V6；可提高柱塞密封件与主液缸之间的操作温差而优化柱塞密封件温度，提高主液缸的操作温度范围和体积效率，降低冲洗油耗量，扩大柱塞往复泵应用范围。
技术介绍
本专利技术所述往复柱塞组件U100，指的是包括柱塞、柱塞函、安装在柱塞函内的柱塞密封件以及可能使用的其它部件的组件。柱塞函，也可称为填料函、填料密封函，多段式柱塞函的不接触柱塞密封填料的部分也可称为柱塞套。安装固定在柱塞函内的柱塞密封件接触柱塞表面，提供柱塞轴向运动时对柱塞的支撑，在柱塞函内的高压腔室与低压腔室的之间形成密封隔离以防液体泄漏，同时，密封材料与柱塞的接触面之间的滑动摩擦属于有润滑油的滑动摩擦，润滑油对滑动摩擦接触面进行润滑、冷却。本专利技术所述往复柱塞组件U100，正常工作状态时，柱塞U110在装有柱塞密封件U120的柱塞函U130内作往复运动，也就是柱塞U110相对于柱塞密封件U120的接触面作往复运动，柱塞密封件U120具有支撑柱塞U110的作用，同时用于防止或减少主液缸内的主介质通过第1柱塞主密封泄露至柱塞函的中段、后段，以降低柱塞函内液料(或润滑油或冲洗液)被主介质污染的程度。本专利技术所述往复柱塞组件U100，使用的柱塞密封形式通常为填料密封。本专利技术所述往复柱塞组件U100，用于液料输送设备如液料柱塞往复泵时，与组件U100配套使用的输送目标工艺流体的液缸被称为主液缸，这样与本专利技术柱塞组件U100自身的内置导热往复泵的使用导热液的辅泵液腔FQ进行了区分；同时，本专利技术称主液缸输送的工艺流体为主介质，以与其它物料如柱塞组件U100使用的导热液、冲洗液、密封液等进行区分。本专利技术所述往复柱塞组件U100，与主液缸接触的柱塞函U130端面是柱塞函U130前端面，远离主液缸的柱塞函U130端面是柱塞函U130后端面；本专利技术所述往复柱塞组件U100，可以使用1道或2道或多道柱塞密封，但是，通常至少使用2道柱塞密封，以确保外侧柱塞密封的安全性(不向环境泄露主介质)。本专利技术所述往复柱塞组件U100，通常至少使用2道柱塞密封，最远离主液缸的1道柱塞密封被称为外侧柱塞密封，其余柱塞密封均称为柱塞主密封；柱塞主密封，按照距离主液缸的距离，由近到远依次编号，最靠近主液缸的1道柱塞主密封，被称为第1柱塞主密封，其它柱塞主密封依次成为第2柱塞主密封、第3柱塞主密封等；最靠近外侧柱塞密封的柱塞主密封也被称为外侧柱塞主密封。本专利技术所述往复柱塞组件U100，使用2道柱塞密封时，第1柱塞主密封同时也是外侧柱塞主密封；本专利技术所述往复柱塞组件U100，使用3道柱塞密封时，第2柱塞主密封同时也是外侧柱塞主密封；本专利技术所述往复柱塞组件U100，使用4道柱塞密封时，第3柱塞主密封同时也是外侧柱塞主密封。本专利技术所述往复柱塞组件U100，通常使用填料密封，至少使用2道柱塞密封填料，最靠近主液缸的1道柱塞密封填料，被称为第1柱塞主密封填料，最远离主液缸的1道柱塞填料被称为外侧柱塞密封填料。本专利技术所述往复柱塞组件U100，通常使用填料密封，使用至少3道柱塞填料时，第1柱塞主密封填料与外侧柱塞密封填料之间的柱塞密封填料，从第1柱塞主密封填料向外侧柱塞密封填料之间依次排序为第2柱塞主密封填料等。本专利技术所述往复柱塞组件U100前段，具体指的是第1柱塞主密封与主液缸之间的柱塞函部分、柱塞部分。本专利技术所述往复柱塞组件U100后段，具体指的是以外侧柱塞主密封为界至柱塞函U130后端面的柱塞函部分、柱塞部分，也就是以外侧柱塞主密封为界远离主液缸的柱塞函部分、柱塞部分。当本专利技术所述往复柱塞组件U100使用至少3道柱塞密封件时，第1柱塞主密封与外侧柱塞主密封的柱塞函部分、柱塞部分，被称为往复柱塞组件U100的中段。往复柱塞组件U100的柱塞密封件U120的运转寿命，受操作温度、操作压力、润滑介质性质的影响，其中操作温度是一项重要参数。本专利技术适用于高温柱塞往复泵或低温柱塞往复泵，主要目的是为了提高柱塞密封件操作温度与主液缸操作温度的温度差，从而优化柱塞密封件操作温度(通常目标是尽可能接近环境温度)，利于减缓柱塞密封件磨损速度、提高润滑性能、提高密封件寿命和密封性，从而允许主液缸操作温度范围拓宽。以下主要结合输送高温、高固体颗粒浓度的主介质的高压柱塞往复泵来描述本专利技术，一个实例就是煤加氢直接液化装置用输送高温煤浆的高压往复泵，其主介质温度高达290～350℃、固体煤粉含量高达48.5～55重量％、出口压力可高达15～30MPa。对于存在润滑液的柱塞填料U120与柱塞U110之间的接触面的滑动摩擦过程而言，通常，操作温度过高或过低均会降低润滑油的润滑性能、降低密封件抗磨蚀性能，并且操作温度偏离环境温度越高对柱塞、柱塞函、柱塞密封件的金属部分及密封材料产生的形变量就越大，所以温度越高柱塞密封件磨损速度越快；柱塞密封件与柱塞的摩擦部位的操作温度偏离环境温度幅度越大，柱塞密封使用寿命就越短，反之，如果能够有效控制柱塞密封件与柱塞的摩擦部位的操作温度使之尽可能靠近环境温度，则可以有效延长柱塞密封件寿命，也可以降低柱塞密封件的泄露率，减少主介质对柱塞组件U100后段的污染，提高柱塞组件U100操作安全性。长期以来，用柱塞往复泵输送高温液料就是一个柱塞往复泵行业的难题，它限制了许多工艺流程的选择或优化，一个最重要的原因就是找不到系统简单、结构简单、换热效果好、能耗低、占用空间体积小、对主液缸体积效率影响小的降低密封接触面温度的方法，而本专利技术的目的就是为了提出能够基本满足上述综合要求的一种结构方案或设计方法，即提出一种新型的柱塞组件U100前段的机械结构来有效可控地实现柱塞组件U100前段的导热降温，并提出相应的工作系统。现有的技术方案中，柱塞组件U100前段的常用材料是导热性能良好的金属或合金材料，因此，它们会将主液缸流体或主液缸缸壁传递过来的热量，向柱塞函后段、柱塞后段快速传递，这样第1柱塞主密封的操作温度与主液缸工艺流体的主体温度相差较小，而第1柱塞主密封的操作温度越高，第1柱塞主密封的泄露几率越大、磨损率越大，而为了有效降低第1柱塞主密封的操作温度，就必须有效扩大第1柱塞主密封操作温度与主液缸主介质操作温度的温度差额DT，也就是说，必须在柱塞组件U100前段设置结构简明的导热机构，对柱塞函前段、柱塞前端进行有效导热(取热)，然后将这些热量释放转移出柱塞组件U100。现有的技术方案中，产生温差DT的方式有以下2种：①间接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.柱塞组件前段内置导热往复泵的往复柱塞组件，其特征在于：/n往复柱塞组件U100，至少包含柱塞U110、柱塞函U130、安装在柱塞函内的柱塞密封件U120；/n柱塞U110，放置于柱塞函U130内腔中，用于往复运动；/n与主液缸接触的柱塞函U130端面是柱塞函U130前端面，远离主液缸的柱塞函U130端面是柱塞函U130后端面；/n往复柱塞组件U100，至少使用2道柱塞密封，距离柱塞函U130后端面最近的柱塞密封是外侧柱塞密封U129，其余柱塞密封均属于柱塞主密封，距离外侧柱塞密封U129最近的柱塞主密封也被称为外侧柱塞主密封；/n往复柱塞组件U100使用2道或多道柱塞主密封时，按照距离柱塞函U130前端面的距离，由近到远依次编号，距离柱塞函U130前端面最近的柱塞主密封是第1柱塞主密封U121，其它柱塞主密封依次是第2柱塞主密封U122、第3柱塞主密封U123等；/n柱塞函U130前端面与第1柱塞主密封U121之间的柱塞函U130部分，称为柱塞函U130前段；/n柱塞函U130后端面与外侧柱塞主密封之间的柱塞函U130部分，称为柱塞函U130后段；/n往复柱塞组件U100使用2道或多道柱塞主密封时，第1柱塞主密封U121与外侧柱塞主密封之间的柱塞函U130部分，称为柱塞函U130中段；/n柱塞函U130，至少包含安装或接触柱塞密封件U120的柱塞填料函，可能还包含没有安装柱塞密封件U120的柱塞套，靠近主液缸的柱塞套被称为柱塞前套；/n往复柱塞组件U100，其特征在于还包含内置式辅助换热往复泵7PUMP即辅泵；/n辅泵的构成和工作原理如下：/n①柱塞函U130前段与往复运动于其间的柱塞U110前段，构成内置式辅泵的液腔FQ，柱塞U110前段往复运动经过FQ的部位设置推动辅泵液腔FQ液料运动的辅泵腔塞QS；/n柱塞U110往复运动时，带动辅泵腔塞QS往复运动，推动辅泵液腔FQ内的导热液往复运动，辅泵腔塞QS起着往复泵柱塞的作用；/n辅泵液腔FQ，以辅泵腔塞QS为界，分为辅泵内腔和辅泵前腔；/n以辅泵腔塞QS为界，远离柱塞函U130前端面的辅泵液腔FQ部分，是辅泵内腔，/n以辅泵腔塞QS为界，靠近柱塞函U130前端面的辅泵液腔FQ部分，是辅泵前腔，/n在柱塞U110往复运动过程，辅泵内腔的吸液、排液空间称为辅泵内动腔，辅泵内动腔的体积量是一个动态变化量；/n在柱塞U110往复运动过程，辅泵前腔的吸液、排液空间称为辅泵前动腔，辅泵前动腔的体积量是一个动态变化量；/n辅泵内腔和辅泵前腔，通过通道、传热件HX连通，辅泵内腔和辅泵前腔是连通器关系；/n②所述传热件HX，用于接收辅泵液腔FQ排出的导热液体，对其进行传热改变温度，然后将传热变温后的导热液体返回辅泵液腔FQ，对辅泵液腔FQ腔壁表面进行取热；/n③辅泵液腔FQ内导热液随辅泵腔塞QS往复运动而往复运动，与辅泵液腔FQ腔壁接触对柱塞函U130前段的内表面、柱塞前段的外表面进行往复流动接触导热，辅泵液腔FQ壁面同时也是导热面，辅泵液腔FQ也被称为辅泵导热腔；/n主柱塞U110作进程运动时，主柱塞U110作靠近主液缸的前进运动，导热液自辅泵前动腔经接口N6X排出进入传热件HX，同时传热件HX内排出的变温后导热液经接口N1X作为正向冷流返回辅泵内动腔；/n主柱塞U110作返程运动时，主柱塞U110作离开主液缸的返回运动，导热液自辅泵内动腔经接口N1X排出进入传热件HX，同时传热件HX内排出的变温后导热液经接口N6X作为逆向冷流返回辅泵前动腔。/n...

【技术特征摘要】
1.柱塞组件前段内置导热往复泵的往复柱塞组件，其特征在于：
往复柱塞组件U100，至少包含柱塞U110、柱塞函U130、安装在柱塞函内的柱塞密封件U120；
柱塞U110，放置于柱塞函U130内腔中，用于往复运动；
与主液缸接触的柱塞函U130端面是柱塞函U130前端面，远离主液缸的柱塞函U130端面是柱塞函U130后端面；
往复柱塞组件U100，至少使用2道柱塞密封，距离柱塞函U130后端面最近的柱塞密封是外侧柱塞密封U129，其余柱塞密封均属于柱塞主密封，距离外侧柱塞密封U129最近的柱塞主密封也被称为外侧柱塞主密封；
往复柱塞组件U100使用2道或多道柱塞主密封时，按照距离柱塞函U130前端面的距离，由近到远依次编号，距离柱塞函U130前端面最近的柱塞主密封是第1柱塞主密封U121，其它柱塞主密封依次是第2柱塞主密封U122、第3柱塞主密封U123等；
柱塞函U130前端面与第1柱塞主密封U121之间的柱塞函U130部分，称为柱塞函U130前段；
柱塞函U130后端面与外侧柱塞主密封之间的柱塞函U130部分，称为柱塞函U130后段；
往复柱塞组件U100使用2道或多道柱塞主密封时，第1柱塞主密封U121与外侧柱塞主密封之间的柱塞函U130部分，称为柱塞函U130中段；
柱塞函U130，至少包含安装或接触柱塞密封件U120的柱塞填料函，可能还包含没有安装柱塞密封件U120的柱塞套，靠近主液缸的柱塞套被称为柱塞前套；
往复柱塞组件U100，其特征在于还包含内置式辅助换热往复泵7PUMP即辅泵；
辅泵的构成和工作原理如下：
①柱塞函U130前段与往复运动于其间的柱塞U110前段，构成内置式辅泵的液腔FQ，柱塞U110前段往复运动经过FQ的部位设置推动辅泵液腔FQ液料运动的辅泵腔塞QS；
柱塞U110往复运动时，带动辅泵腔塞QS往复运动，推动辅泵液腔FQ内的导热液往复运动，辅泵腔塞QS起着往复泵柱塞的作用；
辅泵液腔FQ，以辅泵腔塞QS为界，分为辅泵内腔和辅泵前腔；
以辅泵腔塞QS为界，远离柱塞函U130前端面的辅泵液腔FQ部分，是辅泵内腔，
以辅泵腔塞QS为界，靠近柱塞函U130前端面的辅泵液腔FQ部分，是辅泵前腔，
在柱塞U110往复运动过程，辅泵内腔的吸液、排液空间称为辅泵内动腔，辅泵内动腔的体积量是一个动态变化量；
在柱塞U110往复运动过程，辅泵前腔的吸液、排液空间称为辅泵前动腔，辅泵前动腔的体积量是一个动态变化量；
辅泵内腔和辅泵前腔，通过通道、传热件HX连通，辅泵内腔和辅泵前腔是连通器关系；
②所述传热件HX，用于接收辅泵液腔FQ排出的导热液体，对其进行传热改变温度，然后将传热变温后的导热液体返回辅泵液腔FQ，对辅泵液腔FQ腔壁表面进行取热；
③辅泵液腔FQ内导热液随辅泵腔塞QS往复运动而往复运动，与辅泵液腔FQ腔壁接触对柱塞函U130前段的内表面、柱塞前段的外表面进行往复流动接触导热，辅泵液腔FQ壁面同时也是导热面，辅泵液腔FQ也被称为辅泵导热腔；
主柱塞U110作进程运动时，主柱塞U110作靠近主液缸的前进运动，导热液自辅泵前动腔经接口N6X排出进入传热件HX，同时传热件HX内排出的变温后导热液经接口N1X作为正向冷流返回辅泵内动腔；
主柱塞U110作返程运动时，主柱塞U110作离开主液缸的返回运动，导热液自辅泵内动腔经接口N1X排出进入传热件HX，同时传热件HX内排出的变温后导热液经接口N6X作为逆向冷流返回辅泵前动腔。


2.根据权利要求1所述的往复柱塞组件，其特征在于：
辅泵腔塞QS的形式，选自下列的1种或几种的组合：
①外侧面为光滑面的圆柱体；
②外侧设有1个或2个或多个内凹槽的圆柱体；
③外侧带有内螺纹的圆柱体；
④设有连通辅泵后腔和辅泵前腔的细微通道的圆柱体。


3.根据权利要求1所述的往复柱塞组件，其特征在于：
柱塞函U110前段的内腔形式，选自下列的1种或几种的组合：
①内径相同的等径式函道；
②靠近主液缸一侧内径小于远离主液缸一侧内径的内径不相同的函道；
③靠近主液缸一侧内径大于远离主液缸一侧内径的内径不相同的函道。


4.根据权利要求1所述的往复柱塞组件，其特征在于：
传热件HX的形式，选自下列的1种或几种的组合：
①独立于柱塞套的传热件；
②集合于柱塞套的传热件。


5.根据权利要求1所述的往复柱塞组件，其特征在于：
传热件HX的形式，选自下列的1种或几种的组合：
①热管为光滑管道，导叶液体在换热管内流动；
②换热管为螺纹管，导叶液体在换热管内流动，换热管内侧和/或外侧布置螺纹；
③换热管为翅片管，导叶液体在换热管内流动，换热管内侧和/或外侧布置翅片管。


6.根据权利要求1所述的往复柱塞组件，其特征在于：
传热件HX，是独立于柱塞套的传热件，传热件HX中心标高与柱塞函U130的中心标高的关系，选自下列的1种：
①等高；
②传热件HX中心标高，比柱塞函U130的中心标高更低；
③传热件HX中心标高，比柱塞函U130的中心标高更高。


7.根据权利要求1所述的往复柱塞组件，其特征在于：
传热件HX，使用的与导热液进行传热的传热介质选自下列的1种：
①气体，可能是空气；
②液体，可能是水或油；
③气液混合流体。


8.根据权利要求1所述的往复柱塞组件，其特征在于：
内置式辅助换热往复泵7PUMP的体积输液量7PUMP-RW，与往复柱塞组件U100驱动的主液缸的体积输液量U100-RW的比例K700，K700＝(7PUMP-RW)/(U100-RW)，K700选自下列的1种：
①小于0.1；
②0.1～0.3；
③0.3～1.0；
④大于1.0。


9.根据权利要求1所述的往复柱塞组件，其特征在于：
辅泵前动腔的腔壁面积是辅泵内动腔的腔壁面积的K300倍，K300选自下列的1种：
①0.5～1.0；
②1.0～3.0；
③大于3.0。


10.根据权利要求1所述的往复柱塞组件，其特征在于：
往复柱塞组件U100，设置2道柱塞密封，其作用是：
①外侧柱塞密封，阻止2道柱塞密封之间的空间内的液体泄露至外界环境中；
②柱塞主密封，阻止主液缸介质泄露至2道柱塞密封之间的空间内。


11.根据权利要求1所述的往复柱塞组件，其特征在于：
往复柱塞组件U100，设置3道柱塞密封，其作用是：
①外侧柱塞密封，阻止外侧柱塞密封与外侧柱塞主密封之间的空间内的液体泄露至外界环境中；
②第2柱塞主密封即外侧柱塞主密封，阻止第2柱塞主密封与第1柱塞主密封之间的空间中的液体，泄露至外侧柱塞密封与第2柱塞主密封之间的空间中；
③第1柱塞主密封，阻止主液缸介质泄露至第1柱塞主密封与第2柱塞主密封之间的空间内。


12.根据权利要求1所述的往复柱塞组件，其特征在于：
往复柱塞组件U100，设置4道柱塞密封，其作用是：
①外侧柱塞密封，阻止外侧柱塞密封与外侧柱塞主密封之间的空间内的液体泄露至外界环境中；
②第3柱塞主密封即外侧柱塞主密封，阻止第3柱塞主密封与第2柱塞主密封之间的空间中的液体，泄露至外侧柱塞密封与第3柱塞主密封之间的空间中；
③第2柱塞主密封，阻止第2柱塞主密封与第1柱塞主密封之间的空间的液体，泄露至第2柱塞主密封与第3柱塞主密封之间的空间中；
④第1柱塞主密封，阻止主液缸介质泄露至第1柱塞主密封与第2柱塞主密封之间的空间内。


13.根据权利要求1所述的往复柱塞组件，其特征在于：
往复柱塞组件U100，至少设置2道柱塞密封；
在外侧柱塞密封与外侧柱塞主密封之间的间隙，使用密封液连续或间断置换，防止穿过外侧柱塞主密封的液料污染外侧柱塞密封。


14.根据权利要求1所述的往复柱塞组件，其特征在于：
往复柱塞组件U100，至少设置2道柱塞密封；
在柱塞函U130前段，使用隔离冲洗液，连续或间断注入柱塞函U130前段，注入的隔离冲洗液最终进入主液缸，防止来自主液缸的液料污染柱塞函U130前段进而污染第1柱塞主密封。


15.根据权利要求1所述的往复柱塞组件，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：何巨堂，何艺帆，
申请(专利权)人：洛阳瑞华新能源技术发展有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41