簡(jiǎn)要介紹了隔膜泵的結(jié)構(gòu)及工作原理,重點(diǎn)討論了泵閥參數(shù)的設(shè)計(jì)方法及確定原則,分析研究了閥件在使用中的主要損壞形式、產(chǎn)生原因及相應(yīng)的改進(jìn)方法。為泵閥設(shè)計(jì)與檢修提供了理論分析和參考意見(jiàn)。

　　關(guān)鍵詞:隔膜泵; 沖刷破壞; 沖擊破壞; 閥座; 閥芯

　　1、前言 

　　往復(fù)式活塞隔膜泵是國(guó)外20 世紀(jì)60～70 年代在泥漿泵的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的一種新型機(jī)電一體化產(chǎn)品。因?yàn)槠湟讚p件少,并可以、安全、簡(jiǎn)單且不污染環(huán)境地輸送高溫、高磨蝕固液兩相介質(zhì),所以被廣泛應(yīng)用于黑色、有色、化工、建材、煤炭和電力等行業(yè)內(nèi)的各類(lèi)工藝系統(tǒng)。隔膜泵涉及機(jī)械、電子、液壓、材料和化工等多學(xué)科技術(shù),技術(shù)復(fù)雜程度高。目前,上只有荷蘭、德國(guó)等少數(shù)國(guó)家進(jìn)行批量設(shè)計(jì)生產(chǎn)制造,噸價(jià)為一般機(jī)械產(chǎn)品的5～10 倍。 

　　2、隔膜泵的結(jié)構(gòu)及工作原理 

　　隔膜泵為臥式雙作用式往復(fù)泵,它由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)皮帶輪使偏心輪帶動(dòng)連桿,使十字頭、活塞桿和活塞作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。活塞的運(yùn)動(dòng)通過(guò)其兩端的推進(jìn)液(液壓油) 使隔膜產(chǎn)生周期性的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)隔膜向左運(yùn)動(dòng)時(shí), 隔膜腔下端的進(jìn)料閥打開(kāi)而吸入輸送介質(zhì);當(dāng)隔膜向右運(yùn)動(dòng)時(shí),隔膜腔上部的出料閥打開(kāi)排出輸送介質(zhì)。在整個(gè)輸送介質(zhì)的過(guò)程中,與磨礪性很高的固體顆粒直接接觸的部件只有隔膜、進(jìn)出料閥件,從而延長(zhǎng)了十字頭、活塞桿、活塞等重要部件的使用壽命。通過(guò)合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),可以使閥件、隔膜更換迅速方便。這樣從隔膜泵結(jié)構(gòu)上而言,就可以保證較高的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)和較低的運(yùn)行成本。 

    3、隔膜泵的泵閥參數(shù) 

　　泵閥的工作過(guò)程極其復(fù)雜,總的來(lái)說(shuō)取決于工作腔內(nèi)壓力變化及閥上載荷。一般很難用簡(jiǎn)單的方法來(lái)反映其運(yùn)動(dòng)規(guī)律,在實(shí)際研究過(guò)程中,都進(jìn)行如下簡(jiǎn)化與假定:

　　(1) 輸送介質(zhì)為不可壓縮液體;

　　(2) 閥芯是無(wú)質(zhì)量的;

　　(3) 閥吸入過(guò)程中,輸送的介質(zhì)滿(mǎn)足流體的連續(xù)條件;

　　(4) 連桿無(wú)限長(zhǎng)。

　　在上述假定及簡(jiǎn)化條件下可得出閥升程 

　　式中A ———活塞面積;
　　　　r ———活塞半徑;
　　　　u ———流量系數(shù);
　　　　dv ———閥半徑;
　　　　Cv ———閥隙流速;
　　　　ω———轉(zhuǎn)速;
　　　　θ———閥密封面與閥座端面夾角;
　　　　Av ———閥的面積。
　　由式　　　　    (1) 可導(dǎo)出閥滯后角ψ0 及滯后升高h(yuǎn)0 的公式 

　　閥zui大升程發(fā)生在ψ=π/ 2 時(shí),可以得到閥zui大閥升程 

　　庫(kù)要列夫斯基認(rèn)為:閥的撞擊是由于閥下落到閥座上時(shí)的速度達(dá)到某一臨界值時(shí)產(chǎn)生的。通過(guò)試驗(yàn)表明,閥落到閥座上的速度u0 ≤60～65 mmPs 時(shí),就不會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的撞擊,從而得到下式 

　　閥件的參數(shù)設(shè)計(jì)就是在研究閥破壞機(jī)理的基礎(chǔ)上,應(yīng)用上述公式進(jìn)行的參數(shù)確定。

　　隔膜泵中閥件的破壞機(jī)理十分復(fù)雜,涉及因素也很多,實(shí)踐證明,閥的破壞主要有2 種形式:沖擊破壞和沖刷破壞。沖擊破壞是指閥盤(pán)與閥座產(chǎn)生沖擊時(shí)的破壞;沖刷破壞是指閥隙的高壓溢流產(chǎn)生的破壞。在閥運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,上述2 種破壞形式是同時(shí)并存的,但實(shí)踐證明隔膜泵中的閥件一般以沖刷破壞為主。因此,在進(jìn)行閥件設(shè)計(jì)時(shí),一般堅(jiān)持以沖刷破壞為主,兼顧沖擊破壞,即以限制閥隙zui大流速為基礎(chǔ)進(jìn)行閥件設(shè)計(jì),其方法如下:

　　(1) 根據(jù)輸送介質(zhì)的各種性質(zhì),確定閥隙的zui大流速Cvmax及閥孔流速;
　　(2) 確定閥直徑dv ,由式(3) 確定閥件的升程h0 ;
　　(3) 按照無(wú)沖擊條件nhmax ≤1 500 校核閥件的zui大升程hmax ;
　　(4) 計(jì)算閥彈簧的zui大彈簧力、彈簧預(yù)壓力與彈簧剛度: 

    4、主要損壞形式、原因分析及改進(jìn)方法
　　根據(jù)實(shí)踐調(diào)查分析,發(fā)現(xiàn)進(jìn)出口料閥的主要損壞形式有以下幾種:
　　(1) 閥盤(pán)(凡爾體) 及閥座(凡爾座) 產(chǎn)生點(diǎn)蝕。主要原因是輸送介質(zhì)的硬度太高。其改進(jìn)方法一般為改進(jìn)閥盤(pán)和閥座的材質(zhì),以提高其耐磨性。
　　(2) 閥盤(pán)(凡爾體) 及閥座(凡爾體) 產(chǎn)生刺溝。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)觀察,發(fā)現(xiàn)閥座的刺溝主要在密封面上下邊沿,而閥盤(pán)的刺溝主要是在球面的中部區(qū)域。根據(jù)流體運(yùn)動(dòng)規(guī)律可知,由于閥的密封面為球面,當(dāng)閥起閉過(guò)程中,壓力液體在球面區(qū)域運(yùn)動(dòng)時(shí)有向心趨勢(shì),當(dāng)流經(jīng)閥座邊沿時(shí)由于流道突然擴(kuò)大,使部分流體向心趨勢(shì)突然減弱,對(duì)閥座邊沿產(chǎn)生了沖擊, 從而產(chǎn)生刺溝。閥盤(pán)中部的刺溝主要是由于閥在全開(kāi)過(guò)程中,壓力液體的流動(dòng)主要呈直線(xiàn)方向,對(duì)閥盤(pán)中部產(chǎn)生了沖擊,以至產(chǎn)生刺溝。其改進(jìn)方法一般是將隔膜泵的球面閥改為錐面閥,并選取合適的錐面角度。
　　(3) 產(chǎn)生“卡閥”。其原因主要是因?yàn)檩斔徒橘|(zhì)中的顆粒過(guò)大,卡在閥與閥座之間,造成隔膜泵不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。其改進(jìn)方法有:改進(jìn)吸入管道中的排渣機(jī)構(gòu),并設(shè)定雙層的振動(dòng)篩網(wǎng),防止大顆粒進(jìn)入吸入端,改變排出閥的位置,使大顆粒落下處可以清理,不使其落入閥與閥座上,并改變閥與閥座錐角度,使之適于滑落,以防“卡閥”。  

,直通單向閥,

,DIF-L10H1 DIF-L10H2 DIF-L20H1 DIF-L20H2 DIF-L32H1 DIF-L32H2 DF-L10H1,

,

,直角單向閥,

,DF-L10H2 DF-B10H1 DF-B10H2 DF-B20H1 DF-B20H2 DF-L20H1 DF-L20H2 DF-L32H1 DF-L32H2,

,DF-F32H1 DF-F32H2 DF-B32H1 DF-B32H2,