WO2015183139A2 - Гидравлическое устройство объемного вытеснения для перекачки и/или дозирования жидкостей - Google Patents

Гидравлическое устройство объемного вытеснения для перекачки и/или дозирования жидкостей Download PDF

Info

Publication number
WO2015183139A2
WO2015183139A2 PCT/RU2015/000433 RU2015000433W WO2015183139A2 WO 2015183139 A2 WO2015183139 A2 WO 2015183139A2 RU 2015000433 W RU2015000433 W RU 2015000433W WO 2015183139 A2 WO2015183139 A2 WO 2015183139A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
working
leucosapphire
sapphire
pumping
gate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/RU2015/000433
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2015183139A3 (ru
Inventor
Виталий Алексеевич САВЕНКОВ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Obshhestvo S Ogranichennoj Otvetstvennost'ju "farmasapfir"
Original Assignee
Obshhestvo S Ogranichennoj Otvetstvennost'ju "farmasapfir"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Obshhestvo S Ogranichennoj Otvetstvennost'ju "farmasapfir" filed Critical Obshhestvo S Ogranichennoj Otvetstvennost'ju "farmasapfir"
Priority to EP15799488.0A priority Critical patent/EP3153828A4/en
Priority to US15/314,951 priority patent/US20170204851A1/en
Publication of WO2015183139A2 publication Critical patent/WO2015183139A2/ru
Publication of WO2015183139A3 publication Critical patent/WO2015183139A3/ru
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F11/00—Apparatus requiring external operation adapted at each repeated and identical operation to measure and separate a predetermined volume of fluid or fluent solid material from a supply or container, without regard to weight, and to deliver it
    • G01F11/02—Apparatus requiring external operation adapted at each repeated and identical operation to measure and separate a predetermined volume of fluid or fluent solid material from a supply or container, without regard to weight, and to deliver it with measuring chambers which expand or contract during measurement
    • G01F11/04—Apparatus requiring external operation adapted at each repeated and identical operation to measure and separate a predetermined volume of fluid or fluent solid material from a supply or container, without regard to weight, and to deliver it with measuring chambers which expand or contract during measurement of the free-piston type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B53/00—Component parts, details or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B23/00 or F04B39/00 - F04B47/00
    • F04B53/14—Pistons, piston-rods or piston-rod connections
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B13/00—Pumps specially modified to deliver fixed or variable measured quantities
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B9/00—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members
    • F04B9/08—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being fluid
    • F04B9/10—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being fluid the fluid being liquid
    • F04B9/103—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being fluid the fluid being liquid having only one pumping chamber
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F11/00—Apparatus requiring external operation adapted at each repeated and identical operation to measure and separate a predetermined volume of fluid or fluent solid material from a supply or container, without regard to weight, and to deliver it
    • G01F11/02—Apparatus requiring external operation adapted at each repeated and identical operation to measure and separate a predetermined volume of fluid or fluent solid material from a supply or container, without regard to weight, and to deliver it with measuring chambers which expand or contract during measurement
    • G01F11/021—Apparatus requiring external operation adapted at each repeated and identical operation to measure and separate a predetermined volume of fluid or fluent solid material from a supply or container, without regard to weight, and to deliver it with measuring chambers which expand or contract during measurement of the piston type
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F15/00—Details of, or accessories for, apparatus of groups G01F1/00 - G01F13/00 insofar as such details or appliances are not adapted to particular types of such apparatus
    • G01F15/005—Valves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F15/00—Details of, or accessories for, apparatus of groups G01F1/00 - G01F13/00 insofar as such details or appliances are not adapted to particular types of such apparatus
    • G01F15/006—Details of, or accessories for, apparatus of groups G01F1/00 - G01F13/00 insofar as such details or appliances are not adapted to particular types of such apparatus characterised by the use of a particular material, e.g. anti-corrosive material
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2203/00—Non-metallic inorganic materials
    • F05C2203/08—Ceramics; Oxides
    • F05C2203/0865—Oxide ceramics
    • F05C2203/0869—Aluminium oxide
    • F05C2203/0873—Sapphire

Definitions

  • the invention relates to the field of mechanics, and in particular to volumetric fluid displacement devices.
  • the invention can be used in any technical field, including as components of pumping and / or metering devices (metering pumps), in particular in the pharmaceutical, food, chemical, perfumery, cosmetic, engineering and other industries.
  • leucosapphire (a kind of ⁇ - ⁇ 2 ⁇ 3 ) oriented in the direction of the crystallographic axis [0001] has wear resistance 10 times greater than that of chromium and 5 times larger than corundum ceramics.
  • leucosapphire is transparent in a wide range of wavelengths, has weak light scattering and high optical uniformity, high radiation resistance and low internal stresses, high resistance to aggressive environments.
  • the transparency of leucosapphire is an additional advantage, consisting in the possibility of visual control of the presence / absence of bubbles during the operation of metering pumps, which is important for high-precision dosing.
  • the prior art hydraulic volume displacement device for pumping and / or dispensing liquids including a working chamber in which the working body is placed (RU 2240733 C1, 11.27.2004).
  • This device is the closest analogue of the invention.
  • the disadvantages of this solution include the high complexity of replacing individual parts, the high roughness of the working surfaces and the wide range of products limited by the geometric dimensions of leucosapphire crystals, which in turn narrows the scope of this device.
  • the high roughness of the surfaces of the rubbing parts leads to an increased friction force between them, which in turn leads to increased wear of the rubbing parts and, consequently, adversely affects the stability and durability of the plunger couples and metering pumps based on them.
  • the complexity of replacing individual parts leads to long downtime.
  • the problem to which the invention is directed is to eliminate the disadvantages inherent in the closest analogue.
  • a hydraulic volume displacement device for pumping and / or dispensing liquids, including a working chamber in which a working body is placed, and according to the invention, the working body is made up of at least two parts, the first of which ("glass") - the outer one is made of leucosapphire, and its outer surface is congruent with the inner surface of the working chamber, the second part is placed in the inner cavity of the first part and is configured to transmit translational movement to the working body.
  • the working body may be a plunger.
  • the working body may be a piston.
  • the device further comprises a working body in the form of a gate.
  • the first part can be made with the possibility of removal from the second part.
  • the first part may be in a longitudinal section U-shaped.
  • the inner surface of the first part may be congruent with the outer surface of the second part.
  • the first part can be pressed into the second.
  • the outer surface of the first part can be machined to a roughness of 5 A.
  • the inner surface of the working chamber can be made of leucosapphire.
  • the surface of the working chamber can be processed to a roughness of 5 A.
  • the second part may be made of metal.
  • FIG. 2 - View of the hydraulic device from the side of the gate
  • FIG. 3 Sectional view of the hydraulic assembly.
  • FIG. 1 shows the working body - a plunger, piston or gate, consisting of the first part (9) - leucosapphire "glass” and the second part (10).
  • FIG. 2 3 - assembly of the hydraulic device, which includes the following components: Housing (1), “plug” (2); a plunger or piston (3), a discharge channel (4), a supply channel (5), a gate (6), a rod (7), a working chamber of a hydraulic device (8).
  • the main idea and the most important in the created technical solution is a quick, easy, cheap replacement of the leucosapphire first part, in case of wear, damage, failure of it to a new leucosapphire part.
  • the plunger itself consists of a single whole structure and in case of wear or damage, the entire pump or metering device must be completely replaced. It is very expensive, unprofitable and time consuming.
  • a hydraulic volume displacement device for pumping and / or dispensing liquids including a working chamber in which a working body is located, characterized in that the working body is made up of at least two parts, the first of which (“glass”) - the outer one is made 5 from leucosapphire, and its outer surface is congruent with the inner surface of the working chamber, the second part is placed in the inner cavity of the first part and is configured to transmit translational movement to the working body.
  • the working body is a plunger
  • the working body is a piston.
  • the device further comprises a working body in the form of a gate made of composite of at least two parts, the first of which (“glass”) - the outer one is made of leucosapphire, and its outer surface is congruent to the inner surface of the working chamber, the second 15 part is placed in the inner cavity the first part and is made with the possibility of transmitting rotating motion to the working body.
  • a working body in the form of a gate made of composite of at least two parts, the first of which (“glass”) - the outer one is made of leucosapphire, and its outer surface is congruent to the inner surface of the working chamber, the second 15 part is placed in the inner cavity the first part and is made with the possibility of transmitting rotating motion to the working body.
  • the first part is made with the possibility of removal from the second part.
  • the first part is in a longitudinal section U-shaped.
  • the inner surface of the first part is congruent with the outer surface 20 of the second part.
  • the first part is pressed into the second.
  • the outer surface of the first part is machined to a roughness of 5 A.
  • the inner surface of the working chamber is made of leucosapphire.
  • the surface of the working chamber is processed to a roughness of 5 A.
  • the second part is made of metal.
  • the proposed device is manufactured as follows
  • a leucosapphire "glass” is made - the first part, as the main component for the manufacture and assembly of sapphire plungers and (or) pistons in pumping and metering devices,
  • Stepanova in the orientation along the C 0001 axis workpieces with allowances from 0.3 mm to 2.5 mm are made for finishing and superfinishing high-precision mechanical and chemical-mechanical processing.
  • the grown single crystal 35 is discharged from the installation and cooled to room temperature 18-22 ° C.
  • the grown leucosapphire billets After after the grown leucosapphire billets have cooled, they are washed in plain running water at room temperature, laid in an oven and dried at a temperature of 350-450 ° C.
  • Sapphire billets are cut with diamond wheels on a special cutting machine.
  • the main assembly units of sapphire pumping and metering devices exist in various versions and can be, for example, the following:
  • a so-called gate a kind of “tap”, the function of which is to open and let in a certain dose of liquid, and with a turn at a certain degree around its axis, the gate closes the channel intake and at the same time opens the channel for the release of a certain dose of liquid.
  • the gate works by rotational movements.
  • each individual billet is processed according to the technology and design and technological documentation laid down in the technical specifications (TK) of the documentation and in accordance with all the requirements of European, international or Russian GOST, OST, TU and passports presented to the metering and pumping devices.
  • TK technical specifications
  • the sapphire "glass” is manufactured using the technology of assembling the sapphire piston, plunger and gate in the mechanical and chemical-mechanical way using high-precision CNC circular grinding centerless machine equipment or high-precision CNC circular grinding center machine equipment.
  • Such machine tools include the so-called superfinishing high-precision CNC machines.
  • the process of processing sapphire billets is carried out with diamond tools, diamond wheels with various size diamond grains (fractions). Diamond grinding process of working rubbing surfaces of the outer diameters of sapphire billets begins at the first stage of machining by rough grinding, diamond wheels with a large fraction of diamond grains. Then the diamond wheels are replaced with a finer fraction of diamond grains, the so-called medium grinding occurs. Then comes the processing of grinding with fine grains of diamonds, the so-called fine grinding.
  • diamond grinding wheels with the smallest fraction of diamond grain are used. This is called fine and super fine mechanical grinding.
  • the mechanical grinding of the rubbing working surfaces of sapphire “glasses” for use as components when assembling sapphire plungers, pistons and gates ends when the surface roughness of the working part is not more than 100 nm.
  • the inner surface of the sapphire glass does not need polishing.
  • the process of internal grinding of the diameter of a sapphire glass takes place on a high-precision CNC internal centerless grinding machine until a roughness level of the inoperative surface of not more than 400 nm is reached.
  • Assembly sapphire units of pumping and dosing devices are mounted in a single design of a pumping or dosing device in the following way: by hot or cold pressing of individual assembly units of a sapphire “glass” and a metal gate into a single design of a sapphire plunger, piston or gate. Next, the sapphire plunger, piston or gate is inserted into the housing of the pumping or metering device.
  • the device according to FIG. 2, 3 works as follows.
  • Elements of the hydraulic device a plunger or piston (3), a gate assembled from two parts: the first part is made of leucosapphire with a surface roughness of 5 A, and the second is made of metal into which the stem is pressed in (in the case of a plunger or piston) or a fork (in case of gate), placed inside the housing (1), forming a working chamber (9), the morning surface of which is made of leucosapphire with a surface roughness of 5 A.
  • the outlet (4) and inlet (5) channels are pressed into the case (1), while the diameters gate (6), plunger or piston (3) providing Vayu tightness inner diameter of the housing (1).
  • the assembled hydraulic device is fixed to the dosing line using a clamp (not shown in the figure), the “plug” (2) and the stem (7) are attached to the drive of the dosing machine.
  • a liquid dosing medium is supplied through the inlet channel (5) to fill the chamber (8) of the housing (1) of the device.
  • the gate (6) is turned using the “plug” (2), while the inlet (5) channel is closed and the outlet (4) channel is opened, due to the fact that the gate (6) has grooves that allow open or close the outlet (4) or inlet (5) channels during its rotation.
  • the plunger or piston (3) extrudes using the rod (7) liquid medium through the outlet (4) channel, which fills the corresponding dosed containers.
  • the surface roughness of 5 A of a leucosapphire “cup” of a plunger, piston or gate, including the leucosapphire surface of the working chamber of the device’s body eliminates the chemical interaction of the dosing liquid with the internal elements of the dosing pump, which ensures the chemical purity of the dosing liquid.
  • the surface roughness of 5 A, of the above elements of the device provides a low coefficient of friction, ensuring high metering accuracy and the life of the device.
  • the surface roughness provides a minimum coefficient of friction and makes it easy to disassemble the individual elements (gate, plunger, piston) of the hydraulic device.
  • the present invention allows to obtain a hydraulic device that eliminates the interaction of the dosing fluid with the elements of the device, to increase the dosage accuracy and the life of the device, to reduce the time of assembly / disassembly of the pump during sterilization.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Details Of Reciprocating Pumps (AREA)
  • Reciprocating Pumps (AREA)

Abstract

Изобретение относится к устройствам для перекачки или дозирования жидкостей. Устройство включает рабочую камеру, в которой размещен рабочий орган, причем, что рабочий орган выполнен составным из, по меньшей мере, двух деталей первая из которых - наружная выполнена из лейкосапфира, причем ее внешняя поверхность конгруэнтна внутренней поверхности рабочей камеры, вторая деталь размещена во внутренней полости первой детали и выполнена с возможностью передачи поступательного движения рабочему органу. Изобретение снижает шероховатость поверхности рабочего органа, упрощает процесс замены отдельных деталей устройства, а также расширяет диапазон геометрических размеров устройств, которые могут быть изготовлены.

Description

ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ОБЪЕМНОГО ВЫТЕСНЕНИЯ ДЛЯ ПЕРЕКАЧКИ И/ИЛИ ДОЗИРОВАНИЯ ЖИДКОСТЕЙ Область техники
Изобретение относится к области механики, а именно к устройствам объемного вытеснения жидкостей. Изобретение может быть использовано в любых областях техники, в том числе как составные части насосных и/или дозирующих устройств (насосов-дозаторов), в частности в фармацевтической, пищевой, химической, парфюмерной, косметической, машиностроительной и других областях промышленности.
Предшествующий уровень техники
В настоящее время большинство насосов-дозаторов для фармацевтической и пищевой промышленности содержат плунжерные пары из различных металлических и керамических материалов (см., например, US 4273263 А, 16.06.1981 ; DE 2723320 С2, 04.11.1982; FR 2797046 А1 , 02.02.2001).
Однако для насосов-дозаторов с металлическими и керамическими плунжерными парами существует проблема износа трущихся деталей. Образующиеся в результате трения соприкасающихся деталей мельчайшие частицы материала этих деталей загрязняют дозируемые жидкости, что особенно нежелательно в фармацевтической промышленности. Также в результате износа трущихся деталей происходит изменение дозируемого объёма, что также неприемлемо для высокоточного дозирования. Кроме того, насосы-дозаторы в фармацевтической и пищевой промышленности должны выдерживать длительное воздействие агрессивных факторов эксплуатации, в частности, процесс стерилизации.
Значительно большую износостойкость можно получить при изготовлении деталей плунжерной пары из кристаллов, в частности из кристаллов, основой которых является α-модификация оксида алюминия (а-А^Оз, он же корунд).
Проведенные исследования показали, что, например, лейкосапфир (являющийся разновидностью α-ΑΙ2Ο3), ориентированный в направлении кристаллографической оси [0001] имеет износостойкость, в 10 раз большую по сравнению с покрытием из хрома и в 5 раз большую по сравнению с корундовой керамикой.
Кроме того, лейкосапфир прозрачен в широком интервале длин волн, имеет слабое светорассеяние и высокую оптическую однородность, высокую радиационную стойкость и низкие внутренние напряжения, высокую устойчивость к агрессивным средам.
Прозрачность лейкосапфира - это дополнительное преимущество, заключающееся в возможности визуального контроля наличия/отсутствия пузырей при работе насосов-дозаторов, что является важным при высокоточном дозировании.
Из уровня техники известно гидравлическое устройство объемного вытеснения для перекачки и/или дозирования жидкостей, включающее рабочую камеру, в которой размещен рабочий орган (RU 2240733 С1 , 27.11.2004). Данное устройство является наиболее близким аналогом рассматриваемого изобретения. К недостаткам данного решения можно отнести высокую сложность замены отдельных деталей, высокую шероховатость рабочих поверхностей и не широкий номенклатурный ряд изделий ограниченный геометрическими размерами кристаллов лейкосапфира, что в свою очередь сужает сферу применения данного устройства. Высокая шероховатость поверхностей трущихся деталей приводит к повышенной силе трения между ними, что в свою очередь приводит к повышенному износу трущихся деталей и, соответственно, отрицательно сказывается на стабильности и долговечности работы плунжерных пар и насосов- дозаторов на их основе. Сложность замены отдельных частей приводит к длительному простою оборудования.
Задача, на решение которой направлено предложенное изобретение заключается в устранении недостатков присущих наиболее близкому аналогу.
При решении поставленной задачи снижается шероховатость поверхности рабочего органа, упрощается процесс замены отдельных деталей устройства, а также расширяется диапазон геометрических размеров устройств, которые могут быть изготовлены.
Сущность созданного технического решения
Для достижения указанного технического результата и решения поставленной задачи было разработано гидравлическое устройство объемного вытеснения для перекачки и/или дозирования жидкостей, включающее рабочую камеру, в которой размещен рабочий орган, причем согласно изобретению рабочий орган выполнен составным из, по меньшей мере, двух деталей, первая из которых («стакан») - наружная выполнена из лейкосапфира, причем ее внешняя поверхность конгруэнтна внутренней поверхности рабочей камеры, вторая деталь размещена во внутренней полости первой детали и выполнена с возможностью передачи поступательного движения рабочему органу.
Рабочий орган может представлять собой плунжер.
Рабочий орган может представлять собой поршень.
Устройство дополнительно содержит рабочий орган в виде шибера.
Первая деталь может быть выполнена с возможностью снятия с второй детали.
Первая деталь может иметь в продольном сечении U-образную форму.
Внутренняя поверхность первой детали может быть конгруэнтна внешней поверхности второй детали.
Первая деталь может быть запрессована на вторую.
Внешняя поверхность первой детали может быть обработана до шероховатости 5 А.
Внутренняя поверхность рабочей камеры может быть выполнена из лейкосапфира.
Поверхность рабочей камеры может быть обработана до шероховатости 5 А.
Вторая деталь может быть выполнена из металла.
Чертежи
Фиг.1 - Разрез рабочего органа с лейкосапфировым «стаканом»;
Фиг. 2 - Вид гидравлического устройства со стороны шибера;
Фиг. 3 - Разрез гидравлического устройства в сборе.
На фиг. 1 показан рабочий орган - плунжер, поршень или шибер, состоящий из первой детали (9) - лейкосапфировый «стакан» и второй детали (10). На фиг. 2, 3 - гидравлического устройства в сборе, в которое включает следующие узлы: Корпус (1), «вилка» (2); плунжер или поршень (3), отводящий канал (4), подводящий канал (5), шибер (6), шток (7), рабочая камера гидравлического устройства (8).
Подробное раскрытие созданного технического решения
Основной идеей и самым важным в созданном техническом решении является быстрая, нетрудоёмкая, дешёвая замена лейкосапфировой первой детали, в случае его износа, повреждения, выхода из строя на новую лейкосапфировую деталь. У аналогичных плунжеров и поршней, сам плунжер, состоит из единой целой конструкции и в случае износа или повреждения, полностью подлежит замене весь насос или дозирующее устройство. Это очень дорого, нерентабельно и трудоёмко. Гидравлическое устройство объемного вытеснения для перекачки и/или дозирования жидкостей, включающее рабочую камеру, в которой размещен рабочий орган, отличающийся тем, что рабочий орган выполнен составным из, по меньшей мере, двух деталей первая из которых («стакан») - наружная выполнена 5 из лейкосапфира, причем ее внешняя поверхность конгруэнтна внутренней поверхности рабочей камеры, вторая деталь размещена во внутренней полости первой детали и выполнена с возможностью передачи поступательного движения рабочему органу.
Рабочий орган представляет собой плунжер,
ю Рабочий орган представляет собой поршень.
Устройство дополнительно содержит рабочий орган в виде шибера, выполненный составным из, по меньшей мере, двух деталей первая из которых («стакан») - наружная выполнена из лейкосапфира, причем ее внешняя поверхность конгруэнтна внутренней поверхности рабочей камеры, вторая 15 деталь размещена во внутренней полости первой детали и выполнена с возможностью передачи вращающегося движения рабочему органу.
Первая деталь выполнена с возможностью снятия со второй детали.
Первая деталь имеет в продольном сечении U-образную форму.
Внутренняя поверхность первой детали конгруэнтна внешней поверхности 20 второй детали.
Первая деталь запрессована на вторую.
Внешняя поверхность первой детали обработана до шероховатости 5 А.
Внутренняя поверхность рабочей камеры выполнена из лейкосапфира.
Поверхность рабочей камеры обработана до шероховатости 5 А.
25 Вторая деталь выполнена из металла.
Предложенное устройство изготавливается следующим образом
В первую очередь изготавливают лейкосапфировый «стакан» - первую деталь, как основную комплектующую для изготовления и сборки сапфировых плунжеров и (или) поршней в насосных и дозирующих устройств,
зо Из искусственного выращенного монокристалла лейкосапфира методом
Степанова в ориентации вдоль оси С 0001 изготавливаются заготовки с припусками от 0,3 мм до 2,5 мм для финишной и суперфинишной высокоточной механической и химико - механической обработки. После прохождения этапа роста заготовки монокристалла лейкосапфира, выращенный монокристалл 35 выгружают из установки и охлаждают до комнатной температуры 18-22°С. После того как выращенные лейкосапфировые заготовки остыли их промывают в простой проточной воде при комнатной температуре, закладывают в сушильный шкаф и сушат при температуре по 350-450°С.
Далее наступает техническая операция по резке сапфировых заготовок на необходимые линейные размеры, с допусками 0,3-2,5 мм для дальнейшей механической обработки. Резка сапфировых заготовок производится алмазными кругами на специальном отрезном станке.
Основные сборочные единицы сапфировых насосных и дозирующих устройств существуют в различных вариантах и могут представлять собой, например следующее:
A) Плунжер с сапфировым «стаканом»
Б) Поршень с сапфировым «стаканом»
B) Шибер с сапфировым «стаканом».
В некоторых марках, моделей и модификациях кроме плунжера и (или) поршня может присутствовать так называемый шибер, своего рода «кран», функция которого сводится к открытию и впуска определённой дозы жидкости, а с поворотом под определённым градусом вокруг своей оси, шибер закрывает канал впуска и одновременно открывает канал выпуска определённой дозы жидкости. Шибер работает вращательными движениями.
Далее заготовки начинают обрабатываться на высокоточном станочном оборудовании механическим и химико - механическим способом. Каждая отдельная заготовка обрабатывается по технологии и конструкторско - технологической документации заложенной в техническом задании (ТЗ) документации и в соответствии со всеми требованиями европейским, международным или российским ГОСТ, ОСТ, ТУ и паспортов предъявляемых к дозирующим и насосным устройствам.
Изготовление сапфирового «стакана», в применении технологии сборки сапфирового поршня, плунжера и шибера происходит механическим и химико - механическим способом на высокоточном с ЧПУ круглошлифовальном бесцентровом станочном оборудовании или на высокоточном с ЧПУ круглошлифовальном центровом станочном оборудовании. К такому станочному оборудованию относятся так называемые суперфинишные высокоточные станки с ЧПУ. Процесс обработки сапфировых заготовок производится алмазными инструментами, алмазными кругами с различными по величине алмазными зёрнами (фракциями). Процесс алмазного шлифования рабочей трущихся поверхностей наружных диаметров сапфировых заготовок начинается на первом этапе механической обработки грубым шлифованием, алмазными кругами с крупной фракцией алмазных зёрен. Далее алмазные круги заменяются с более мелкой фракцией алмазных зёрен, происходит так называемое среднее шлифование. Затем идёт обработка шлифовка мелким зерном алмазов, так называемая тонкая шлифовка. На последнем этапе шлифования применяют алмазные шлифовальные круги с самой мелкой фракцией алмазного зерна. Это называется тонкая и супер тонкая механическая шлифовка. Механическая шлифовка трущихся рабочих поверхностей сапфировых «стаканов» для использования, как комплектующие, при сборке сапфировых плунжеров, поршней и шиберов заканчивается при достижении шероховатости поверхности рабочей части не более 100 нм.
В дальнейшем процесс из механической обработки переходит в химико- механическую. На этом этапе применяются различные специальные известные химические жидкости и суспензии для суперфинишной обработки, полировки трущихся (рабочих) поверхностей сапфировых «стаканов» для плунжеров и поршней. Процесс обработки происходит под контролем электроники на высокоточном станочном оборудовании. Процесс полировки заканчивается при получение полировки шероховатости поверхности рабочей части сапфирового «стакана» на уровне 5 А.
Внутренняя поверхность сапфирового стакана не нуждается в полировке. Процесс внутреннего шлифования диаметра сапфирового стакана происходит на высокоточном внутрешлифовальном бесцентровом станке с ЧПУ до достижения уровня шероховатости нерабочей поверхности не более 400 нм.
При механической и химико - механической обработке в изготовлении сапфировых «стаканов» выдерживаются все допуска по геометрии обработки, указанных в конструкторской и технологической документации. Как пример, применяются следующие допуска по крутости 0,005 мм, по линейности от 0,003 до 0,005 мм.
При подготовки сапфирового «стакана» к финишному этапу сборки в единый сапфировый плунжер, поршень или шибер необходимо сделать предварительные расчёты на необходимый зазор, между внутренним диаметром сапфирового «стакана» и наружным диаметром стального нержавеющего шибера, на который будет запрессовываться сапфировый «стакан». Расчёт зазора производится следующим образом: Нержавеющая сталь AISI 316L или 316, наружным диаметром прутка 20 мм при нагревании до 400°С расширяется: диаметр 20 мм, нагрев 400°С х 17 х 10"6 мм = 0,136 мм. Лейкосапфир расширяется: диаметр 20 мм, нагрев 400°С х 7 х 10"6 мм = 0,056 мм. Таким образом, при нагреве до 400 °С и диаметров нержавеющей стали AISI 316L или 316 будет составлять: 0,136 мм - 0,056 мм = 0,08 мм. Для надёжной запрессовки допуск по зазору достаточен 0,02 мм.
Сборочные сапфировые единицы насосных и дозирующих устройств крепятся в единую конструкцию насосного или дозирующего устройства следующим способом: при помощи горячей или холодной запрессовки отдельных сборочных единиц сапфирового «стакана» и металлического шибера в единую конструкцию сапфирового плунжера, поршня или шибера. Далее сапфировый плунжер, поршень или шибер вставляется в корпус насосного или дозирующего устройства.
Далее происходит полная финишная сборка всех отдельных сборочных единиц - сборка сапфирового насосного или дозирующего устройства, после проверки ОТК на качество изделия.
Устройство согласно фиг. 2, 3 работает следующим образом.
Элементы гидравлического устройства плунжер или поршень (3), шибер, собранные из двух деталей: первая деталь выполнена из лейкосапфира с шероховатостью поверхности 5 А, а вторая - из металла, в которую запрессован шток (в случае плунжера или поршня) или вилка (в случае шибера), помещают внутрь корпуса (1) , образующего рабочую камеру (9), вн утренняя поверхность которой выполнена из лейкосапфира с шероховатостью поверхности 5 А. Отводящий (4) и подводящий (5) каналы запрессовывают в корпус (1), при этом диаметры шибера (6), плунжера или поршня (3) обеспечиваю герметичность внутреннего диаметра корпуса (1). Собранное гидравлическое устройство закрепляют на линии дозировки при помощи фиксатора (на рисунке не показан), «вилку» (2) и шток (7) присоединяют к приводу машины для дозировки. Жидкую среду для дозировки подают через подводящий канал (5) для заполнения камеры (8) корпуса (1) устройства. После заполнения камеры (8) шибер (6) поворачивают при помощи «вилки» (2), при этом подводящий (5) канал закрывается, а отводящий (4) канал открывается, за счет того, что шибер (6) имеет канавки, позволяющие открывать или закрывать отводящий (4) или подводящий (5) каналы при его вращении. Плунжер или поршень (3) при помощи штока (7) выдавливает жидкую среду через отводящий (4) канал, которая заполняет соответствующие дозируемые емкости.
Шероховатость поверхности 5 А лейкосапфирового «стакана» плунжера, поршня или шибера, в том числе лейкосапфировая поверхность рабочей камеры корпуса устройства, позволяет исключить химическое взаимодействие дозирующей жидкости с внутренними элементами насоса-дозатора, которое обеспечивает химическую чистоту дозирующей жидкости. Кроме того, шероховатость поверхности 5 А, вышеуказанных элементов устройства обеспечивает низкий коэффициент трения, обеспечивающего высокую точность дозирования и срок службы устройства.
При замене одной дозирующей жидкости на другую необходима стерилизация. Шероховатость поверхности обеспечивает минимальный коэффициент трения и позволяет легко разобрать отдельные элементы (шибер, плунжер, поршень) гидравлического устройства.
Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет получить гидравлическое устройство, позволяющее исключить взаимодействие дозирующей жидкости с элементами устройства, повысить точность дозировки и срок службы устройства, снизить время сборки/разборки насоса при его стерилизации. Изобретение было раскрыто выше со ссылкой на конкретный вариант его осуществления. Для специалистов могут быть очевидны и иные варианты осуществления изобретения, не меняющие его сущности, как она раскрыта в настоящем описании. Соответственно, изобретение следует считать ограниченным по объему только нижеследующей формулой изобретения.

Claims

Формула изобретения
I . Гидравлическое устройство объемного вытеснения для перекачки и/или дозирования жидкостей, включающее рабочую камеру, в которой размещен рабочий орган, отличающийся тем, что рабочий орган выполнен составным из, по
5 меньшей мере, двух деталей первая из которых - наружная выполнена из лейкосапфира, причем ее внешняя поверхность конгруэнтна внутренней поверхности рабочей камеры, вторая деталь размещена во внутренней полости первой детали и выполнена с возможностью передачи поступательного движения рабочему органу.
ю
2. Устройство по п. 1 отличающееся тем, что рабочий орган представляет собой плунжер.
3. Устройство по п. 1 отличающееся тем, что рабочий орган представляет собой поршень.
4. Устройство по п. 1 отличающееся тем, что первая деталь выполнена с 15 возможностью снятия со второй детали.
5. Устройство по п. 1 отличающееся тем, что первая деталь имеет в продольном сечении U-образную форму.
6. Устройство по п. 1 отличающееся тем, что внутренняя поверхность первой детали конгруэнтна внешней поверхности второй детали.
20 7. Устройство по п. 1 отличающееся тем, что первая деталь запрессована на вторую.
8. Устройство по п. 1 отличающееся тем, что внешняя поверхность первой детали обработана до шероховатости 5 ангстремов.
9. Устройство по п. 1 отличающееся тем, что внутренняя поверхность 25 рабочей камеры выполнена из лейкосапфира.
10. Устройство по п. 9 отличающееся тем, что поверхность рабочей камеры обработана до шероховатости 5 ангстремов.
I I . Устройство по п. 1 отличающееся тем, что вторая деталь выполнена из металла.
30 12. Устройство по п. 1 , 4-9, 11 отличающееся тем, что дополнительно содержит рабочий орган в виде шибера, выполненный составным из, по меньшей мере, двух деталей первая из которых - наружная выполнена из лейкосапфира, причем ее внешняя поверхность конгруэнтна внутренней поверхности рабочей камеры, вторая деталь размещена во внутренней полости первой детали и
35 выполнена с возможностью передачи вращающегося движения шиберу.
PCT/RU2015/000433 2014-05-30 2015-07-09 Гидравлическое устройство объемного вытеснения для перекачки и/или дозирования жидкостей Ceased WO2015183139A2 (ru)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP15799488.0A EP3153828A4 (en) 2014-05-30 2015-07-09 Positive displacement hydraulic device for pumping and/or dosing liquids
US15/314,951 US20170204851A1 (en) 2014-05-30 2015-07-09 Hydraulic positive displacement device for liquid pumping and/or metering

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014122055/28A RU2578373C2 (ru) 2014-05-30 2014-05-30 Гидравлическое устройство объемного вытеснения для перекачки и/или дозирования жидкостей
RU2014122055 2014-05-30

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2015183139A2 true WO2015183139A2 (ru) 2015-12-03
WO2015183139A3 WO2015183139A3 (ru) 2016-01-21

Family

ID=54700015

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2015/000433 Ceased WO2015183139A2 (ru) 2014-05-30 2015-07-09 Гидравлическое устройство объемного вытеснения для перекачки и/или дозирования жидкостей

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20170204851A1 (ru)
EP (1) EP3153828A4 (ru)
RU (1) RU2578373C2 (ru)
WO (1) WO2015183139A2 (ru)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4083427A4 (en) * 2019-12-27 2024-01-17 Kyocera Corporation PISTON, PUMP AND LIQUID ANALYZER

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3443557A1 (de) * 1984-11-29 1986-05-28 Lieder Maschinenbau GmbH & Co KG, 3033 Schwarmstedt Verfahren und vorrichtung zur abmessung eines fliessfaehigen produktes
DE4331910C2 (de) * 1993-09-20 1997-05-28 Aisan Ind Hubkolben-Strömungsmittelpumpe
US6623630B1 (en) * 2002-03-13 2003-09-23 Dionex Corporation Method and apparatus for monitoring a fluid system
JP2004060513A (ja) * 2002-07-29 2004-02-26 Shimadzu Corp 液体クロマトグラフ用送液ポンプ
RU2240733C1 (ru) * 2003-10-17 2004-11-27 САВЕНКОВ Виталий Алексеевич Плунжерная пара
US20060120899A1 (en) * 2004-12-07 2006-06-08 Depuy Mitek, Inc. Reusable pump cartridge
RU2005102733A (ru) * 2005-02-04 2006-07-10 Иван Сергеевич Петьков (RU) Плунжерная пара для хирургических инструментов, аппаратов, устройств и т.п., корпус плунжерной пары, шток плунжерной пары, шибер плунжерной пары, способ изготовления штока плунжерной пары, способ изготовления корпуса плунжерной пары и способ изготовления шибера плунжерной пары
RU2314762C2 (ru) * 2005-12-23 2008-01-20 Виталий Алексеевич САВЕНКОВ Плунжерная пара для хирургических инструментов, аппаратов, устройств и способ сборки плунжерной пары для хирургических инструментов, аппаратов, устройств
US8430651B2 (en) * 2010-01-08 2013-04-30 Medtronic, Inc. Multi-material single-piece actuator member for miniature reciprocating piston pump in medical applications
RU2521129C1 (ru) * 2012-12-27 2014-06-27 Виталий Алексеевич САВЕНКОВ Способ обработки цилиндрических поверхностей сапфировых деталей, сапфировая плунжерная пара и насос-дозатор на ее основе

Also Published As

Publication number Publication date
US20170204851A1 (en) 2017-07-20
RU2014122055A (ru) 2015-12-10
EP3153828A4 (en) 2018-02-28
RU2578373C2 (ru) 2016-03-27
WO2015183139A3 (ru) 2016-01-21
EP3153828A2 (en) 2017-04-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA3069687C (en) Proportional flow control valve poppet with flow control needle
EP3023638B1 (en) Pumping unit for alimentary liquids
US2613610A (en) Differential bellows pump
KR102343542B1 (ko) 모노 펌프용 로터 가공장치
RU2578373C2 (ru) Гидравлическое устройство объемного вытеснения для перекачки и/или дозирования жидкостей
US2841092A (en) High-pressure pump
CN102052275B (zh) 并联液相色谱泵
US20100301069A1 (en) Pump with wash flow path for washing displacement piston and seal
JP6846502B2 (ja) 比例計量ポンプのための計量機構、及び関連するポンプと使用方法
KR20230017908A (ko) 고압 균질화기
US20180087501A1 (en) Rotary valve utilizing low shear exchangeable bore
RU2521129C1 (ru) Способ обработки цилиндрических поверхностей сапфировых деталей, сапфировая плунжерная пара и насос-дозатор на ее основе
US7217105B2 (en) Integrated pump and wash pump
JP6686269B2 (ja) 液体物用容積型ポンプ、液体物用ポンプ群、およびこれらの使用方法
US8333567B2 (en) Viscous fluid pump and related methods
US3527550A (en) Adjustable stroke reciprocating pump
US20170321685A1 (en) Device for pumping a liquid in a liquid line
US3036525A (en) Chemical feed pump
CN202867172U (zh) 用于cy型轴向柱塞泵的压力补偿变量机构
US20060011649A1 (en) Viscous fluid metering device
JPH07174075A (ja) 液圧駆動式膜ポンプ
WO2005001283A2 (en) Integrated pump and ceramic valve
CN106194703B (zh) 微量计量泵泵轴
US4906167A (en) Inherently flushing piston rod for a reciprocating pump
EP3036030B1 (en) Homogenising valve, particularly for application to fibrous fluids

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15799488

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 15314951

Country of ref document: US

REEP Request for entry into the european phase

Ref document number: 2015799488

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2015799488

Country of ref document: EP