康建喜

(咸陽(yáng)陶瓷研究設(shè)計(jì)院 陜西 咸陽(yáng) 712000)

高壓大流量液壓陶瓷柱塞泥漿泵是咸陽(yáng)陶瓷研究設(shè)計(jì)院近年來(lái)開(kāi)發(fā)出的一種獨(dú)創(chuàng)型高新泵產(chǎn)品,是渣漿泵的更新?lián)Q代產(chǎn)品。該泵適用于輸送高濃度固、液兩相介質(zhì)，與隔膜泵相比具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作維護(hù)方便等特點(diǎn)；與噴水式柱塞泵相比節(jié)水、節(jié)能效果顯著。該泵柱塞采用耐磨防腐性能優(yōu)良的氧化鋁陶瓷柱塞，動(dòng)密封面摩擦副采用油或水潤(rùn)滑，摩擦阻力小、效率高、使用壽命長(zhǎng)。

1 性能參數(shù)與適用介質(zhì)

流量:Q = 50～100m3/h;介質(zhì)濃度:固含量≤6 5%;溫度:T≤100 ℃;粘度:μ≤2 000 mm2/s。

2 高壓大流量陶瓷柱塞泥漿泵的結(jié)構(gòu)和工作原理

高壓大流量陶瓷柱塞泥漿泵為立式雙缸單作用陶瓷柱塞泥漿泵。它由電機(jī)帶動(dòng)油泵，通過(guò)閥組控制，帶動(dòng)兩個(gè)油缸里的活塞桿做上下運(yùn)動(dòng)，再由活塞桿帶動(dòng)陶瓷柱塞實(shí)現(xiàn)上下運(yùn)動(dòng)。當(dāng)柱塞向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，吸入閥打開(kāi)吸入輸送介質(zhì)；當(dāng)柱塞向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，排出閥打開(kāi)排出介質(zhì)。在整個(gè)閥門(mén)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，吸入和排出閥門(mén)交替地打開(kāi)、關(guān)閉實(shí)現(xiàn)吸漿與排漿。在整個(gè)輸送過(guò)程中，只有柱塞前端與輸送介質(zhì)接觸，可使輸送介質(zhì)無(wú)外漏，更重要的使輸送的顆粒介質(zhì)與活塞運(yùn)動(dòng)部件不接觸，避免了固體顆粒對(duì)泵造成的嚴(yán)重磨損，大大改善了密封環(huán)境，從而提高了泵的使用壽命。

3 高低壓水的切換和工作原理

3.1 密封結(jié)構(gòu)

高壓大流量陶瓷柱塞泥漿泵密封系統(tǒng)(見(jiàn)圖1)主要由以下幾部分組成：

1)輔助導(dǎo)向支撐套。對(duì)柱塞起左右支撐和輔助導(dǎo)向作用，其材料為高分子聚乙烯。柱塞在理想狀態(tài)下，在泵體內(nèi)始終位于中間狀態(tài)，而且能夠自由地做上下運(yùn)動(dòng)，這樣對(duì)密封件的壽命最有利，此運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是由上下的導(dǎo)套來(lái)定位的。

2)密封函體。將其用螺栓固定在陶瓷柱塞泥漿泵下的填料箱上，為水進(jìn)入柱塞清洗密封面提供了通道；也對(duì)柱塞導(dǎo)向套與V型密封圈起固定作用;為了提高柱塞的密封壽命，柱塞與密封的配合尺寸非常重要。過(guò)盈量太大，密封的壽命會(huì)大大縮短；過(guò)盈量太小，密封會(huì)在很短時(shí)間內(nèi)失效，其使用的材料為ZG45。

3)隔環(huán)。在密封圈中間增加隔環(huán)其作用是保證密封圈有足夠的強(qiáng)度，不至于柱塞在上下運(yùn)行當(dāng)中將密封圈拉翻，導(dǎo)致密封的失效；同時(shí)密封圈在隔環(huán)的作用下，能夠做到將上下的受力近似均勻地傳遞到下一個(gè)密封圈，不至于使某個(gè)密封圈加劇磨損，而其他密封圈不受力，這樣可提高密封圈的使用壽命；在每個(gè)隔環(huán)的下端均設(shè)有小孔，可保證在密封圈上下兩端都會(huì)受到液壓力的支撐，這種均勻的液壓力支撐，使得密封圈將來(lái)在受壓作用下將磨損降至最小。隔環(huán)使用的材料為耐磨損、使用壽命長(zhǎng)的QA19-4。

1-輔助導(dǎo)向支撐套 2-密封函體 3-隔環(huán) 4-柱塞導(dǎo)向套 5-高低壓水的切換及排氣系統(tǒng) 6-陶瓷柱塞圖1 高壓大流量陶瓷柱塞泥漿泵密封結(jié)構(gòu)

4)柱塞導(dǎo)向套。對(duì)柱塞起導(dǎo)向作用，此導(dǎo)向?yàn)橹鲗?dǎo)向，柱塞在壓力作用下，向兩邊擠壓，支撐定位依靠導(dǎo)向套起作用，密封系統(tǒng)的壽命與這個(gè)導(dǎo)向套關(guān)系很密切，導(dǎo)向長(zhǎng)度也對(duì)密封的壽命有著重要影響。所使用的材料是經(jīng)調(diào)質(zhì)處理的45號(hào)鋼，其硬度為 HB 269-285。

5)高低壓水的切換及排氣系統(tǒng)?？商峁└叩蛪旱乃?，在本系統(tǒng)分別有兩個(gè)水閥和一個(gè)排氣閥，高壓水閥與高壓水相連接，低壓水閥與低壓水相連接。在密封系統(tǒng)中，設(shè)置一個(gè)排氣閥，存在氣體時(shí)，排氣閥打開(kāi)，將密封系統(tǒng)中的氣體排出。

高壓水閥的作用是在排出高壓介質(zhì)時(shí)，將高壓水注入到密封系統(tǒng)中防止高壓介質(zhì)進(jìn)入到密封系統(tǒng)中，以保持一個(gè)干凈的密封環(huán)境，可延長(zhǎng)密封的使用壽命。

低壓水閥的作用是在柱塞上行時(shí)，用較低的壓力水保持在柱塞表面，使得較少的水進(jìn)入密封面，保持一個(gè)干凈的密封環(huán)境，以延長(zhǎng)密封壽命。

排氣閥的作用是當(dāng)介質(zhì)中存在空氣時(shí)，通過(guò)排氣閥的動(dòng)作，將介質(zhì)中的氣體及時(shí)地排出，使介質(zhì)不能進(jìn)入密封系統(tǒng)。

6)陶瓷柱塞。高壓大流量陶瓷柱塞泥漿泵依靠柱塞筒的往復(fù)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)及時(shí)將介質(zhì)吸入與排出。所使用的材料為高耐磨性能好，耐腐蝕的Al2O3材料。

3.2 高低壓水閥的切換及工作原理

高低壓水閥的切換是指泵在吸人與排出介質(zhì)過(guò)程中，柱塞密封函體內(nèi)的水壓始終與泵腔內(nèi)的介質(zhì)壓力相等或稍大于介質(zhì)的壓力，而使泵腔內(nèi)的介質(zhì)不能進(jìn)入柱塞封函體,柱塞始終在水環(huán)境的狀態(tài)下工作，可延長(zhǎng)了柱塞的使用壽命。在泵運(yùn)行前，先將高壓水閥打開(kāi)，使水進(jìn)入上下導(dǎo)套中間、密封件、隔環(huán)、下導(dǎo)套，使整個(gè)密封腔體注滿(mǎn)水，并將殘余氣體排空。泵運(yùn)行過(guò)程中，泵通過(guò)高低壓閥門(mén)的切換，始終保證水的壓力與介質(zhì)的壓力相平衡，或使水的壓力稍大于介質(zhì)的壓力。當(dāng)柱塞下行時(shí)，高壓水閥門(mén)打開(kāi)，高壓水進(jìn)入整個(gè)密封系統(tǒng)中，使得介質(zhì)無(wú)法進(jìn)入密封腔體，保證了密封腔體具有干凈的密封環(huán)境。當(dāng)柱塞上行時(shí)，低壓水閥接通，低壓水進(jìn)入密封腔體，既可使密封腔體的環(huán)境保持干凈，又能使進(jìn)入介質(zhì)的水量最小化。排氣閥的作用是使密封腔體中氣體及時(shí)排出，以避免介質(zhì)進(jìn)入密封腔體。該系統(tǒng)最大的優(yōu)點(diǎn)是密封腔體始終保持干凈的密封環(huán)境，避免介質(zhì)進(jìn)入密封腔體，大大延長(zhǎng)了密封的壽命，同時(shí)能夠達(dá)到節(jié)水、節(jié)電等功效。

4 結(jié)語(yǔ)

高壓大流量陶瓷柱塞泥漿泵的核心技術(shù)是通過(guò)高低壓水的切換及時(shí)排出介質(zhì)中的氣體，使柱塞密封系統(tǒng)保持一個(gè)潔凈的密封環(huán)境。在該泵實(shí)際運(yùn)行中會(huì)因柱塞潤(rùn)滑而將少量潤(rùn)滑油帶出，為了確保介質(zhì)無(wú)法進(jìn)入密封腔體及密封表面，因此，高壓壓力水和低壓壓力水都要比密封腔體內(nèi)的壓力稍大一些，這樣可獲得令人滿(mǎn)意的密封效果。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期實(shí)驗(yàn)研究及樣機(jī)工業(yè)考核實(shí)踐，高壓大流量陶瓷柱塞泥漿泵具有高效節(jié)能、節(jié)水顯著，投資少等優(yōu)點(diǎn)，在化工、冶金、采礦等領(lǐng)域具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和良好的發(fā)展前景。