187059. lajstromszámú szabadalom • Méréstechnikai nagynyomásúpumpa, főleg nagynyomású higanypumpa
I 187 059 2 A találmány tárgya méréstechnikai nagynyomású pumpa, főleg nagynyomású higanypumpa, amelynek pumpatere, dugattyúrúdja, hajtóműve, dugattyúrudat hajtóművel összekötő mozgató csavarorsója, csavarorsóvezetéke, valamint csavarorsóján támasztóeleme van. A találmányt egyszerűség kedvéért a nagynyomású higanypumpa kapcsán ismertetjük az alábbiakban. A nagynyomású laboratóriumi kísérleti technika, elsősorban a folyadékok és gázok volumetrikus és fázisviselkedésének tanulmányozására szolgáló méréstechnika, nélkülözhetetlen eszköze a nagynyomású higanypumpa. A folyadékok és gázok volumetrikus és fázisviselkedésének tanulmányozása (PVT vizsgálatok), mind alapkutatási, mind közvetlen ipari alkalmazási szempontokból (vízgazdálkodás, kőolajtermelés, geotermikus energia) rendkívül fontosak, például kőolajtelepek művelési tervének elkészítésénél nélkülözhetetlen adatokat szolgáltatnak (teleptérfogati tényező, buborékpont nyomás, kompresszibilitási tényező, stb.). A nagynyomású higanypumpák két fontos funkciót töltenek be, nevezetesen a szükséges mérési nyomások előállítására, és egyidejűleg, térfogatok, térfogatváltozások pontos mérésére szolgálnak. E két funkciójuk szorosan összefügg a kísérleti rendszer egészében végbemenő folyadék- és gáztranszportok lebonyolításával, aminek - természetesen - szállítási sebesség, illetve szállítási kapacitás vonzata van. A két legfontosabb funkcióhoz kapcsolódnak azok a pontossági előírások, amelyek kikötik, hogy a térfogatmérés pontosságának ±0,01 cm3, a nyomástartásjóságának pedig ±0,001 barnak kell lennie. E pontossági előírások szigorú volta akkor kap különös hangsúlyt, ha mellé tesszük a pumpák szokványosán 0,5 - 1,0 literes teljes lökettérfogatát. Az adatokból kitűnik, hogy e kritériumoknak csak magas technikai színvonalon kidolgozott és gyártott termékek felelhetnek meg. A világon — a jelzett pontossági igényeknek megfelelő kivitelben - összesen két cég foglalkozik a nagynyomású higanypumpák gyártásával, egyik a RUSKA, Amerikai Egyesült Államok-beli, a másik pedig a LEUTERT Német Szövetségi Köztársaság-beli cég. A két cég gyártmányai között gyakorlatilag semmiféle különbség nincs, mivel a LEUTERT cég a RUSKA fejlesztéseket vette át. Ezeknek a higanypumpáknak a lényege az, hogy a nagy nyomást előállító dugattyú mozgatása sínalakú csavarorsóvezetéken — általában két vezetősínen - csúszó támasztóelem segítségével történik oly módon, hogy a meghajtott csavarorsó tolja előre a támasztóelemet, miközben az előrehaladó dugattyú ellenállásából származó oldalirányú erők a támasztóelemen keresztül nagy erőt fejtenek ki a legalább két ponton rögzített hosszú csavarorsóvezetékre. Ennek alapján az ismert nagynyomású higanypumpák hátrányos tulajdonságait a következőkben foglalhatjuk össze:- A szavatolt határterhelések tartományában a csavarorsóvezeték deformálódik. — A csavarorsóvezeték deformációja következtében a csavarorsó kihajlik, különösen, ha csökkenő nyomásnál még folyadékütések is érik.- A csavarorsó kihajlása következtében a nagynyomású hengerben elhelyezett O-gyűrűs tömítés gyakran átenged.- Mivel a csavarorsóvezeték deformációja és a csavarorsó kitérése annál nagyobb, minél hoszszabb, ezért az ismert megoldásoknál a hossz csökkentése érdekében, azonos lökettérfogat mellett, kénytelenek a nagynyomású dugattyú átmérőjét nagyobbra méretezni, ami viszont növeli az egységnyi elmozduláshoz tartozó kinyomott térfogatot és ezáltal erősen csökken az elérhető térfogatmérési pontosság.- Gyakori a nagynyomású henger tömítési hibája, amin adott szerkezeti kivitel mellett nem lehet változtatni, az orsó megvezetési problémája ugyanis bonyolultabb labirint tömítés behelyezését nem teszi lehetővé.- A térfogatmérés pontosságát a már említetteken kívül, eleve meghatározza a skálás, noniuszos térfogatkijelzés, aminek a szubjektív leolvasási hiba mellett, a csavarorsóvezeték deformációja jelentősen megnöveli a hibáját. Mindezen hibajelenségek nem kivitelezési, hanem konstrukciós hibák, vagyis kiküszöbölésük csak új megoldások alkalmazásával lehetséges. A találmánnyal célunk a fenti hiányosságok kiküszöbölése, tehát olcsón és egyszerűen megbízható, konstrukcióját tekintve nagyobb szilárdságú és lényegesen nagyobb teljesítményű méréstechnikai, nagynyomású pumpát kialakítani. Rájöttünk arra, ha sínalakú orsóvezeték helyett üreges testet alkalmazunk orsóvezetéknek, úgy a pumpa merevsége, ezáltal pontossága, teljesítménye, stb. lényegesen megnövekszik. A kitűzött feladatot a bevezetőben említett méréstechnikai nagynyomású pumpának, főleg nagynyomású higanypumpánál úgy oldottuk meg, hogy a csavarorsóvezeték üreges testből van kialakítva, továbbá támasztóeleme ennek belső felületére pontszerűen vagy/és vonalszerűén, továbbá elmozgathatóen van felfektetve. Gyárthatóság, pontosság, stabilitás és gazdaságosság miatt előnyös az olyan kiviteli alak, amelynél az üreges test csőből van, vagy pedig az üreges test egyenes hasábból van. Jobb terhelésátadás megvalósítására célszerű az olyan kiviteli alak, amelynél a támasztóelem legalább három, egymástól 120 fokra lévő ponton van gördülőelemen át felfektetve, vagy pedig támasztóelemének vonalszerű felfekvése csúszófelülettel van kialakítva. Egyszerűbb konstrukciós kialakíthatóság biztosítására lehetséges olyan kiviteli alak, amely támasztóeleme csavarorsóvezetékben történő elfordulását gátló csappal és/vagy horonnyal van ellátva, amely az orsóvezeték palástjában vágott horonyban és/vagy palástja belső felületén elrendezett hosszirányú bordával van megvezetve. Egyidejűleg azonos nyomáson történő kiszívatás és a bepumpálás megoldására, így kevesebb meghajtóenergia felhasználása végett, célszerű az olyan kiviteli alak, amely csavarorsója középről van meghajtva s a csavarorsó mindkét felén egy-egy csavar-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
