水煤漿輸送用隔膜泵屬于國內(nèi)外泵行業(yè)技術(shù)難度*大、產(chǎn)品附加值*高泵類產(chǎn)品之一。它采用隔膜將輸送介質(zhì)與驅(qū)動介質(zhì)(油類)隔開,使輸送介質(zhì)不僅無外漏,更重要的是輸送的顆粒性介質(zhì)與泵活塞運動部件不接觸,免除了固體顆粒對泵造成的嚴重磨損,從而使泵的性能穩(wěn)定性及可靠性大幅度提高"由合肥通用機械研究所承擔(dān)的國家“八五”重大科技攻關(guān)子專題“低壓煤漿泵研制”產(chǎn)品具有**性,并已于1999年初通過國家機械工業(yè)局鑒定?，F(xiàn)對低壓煤漿泵課題產(chǎn)品鑒定成果和水煤漿隔膜泵的隔膜液控系統(tǒng)設(shè)計及工業(yè)試驗結(jié)果等介紹如下。
1.隔膜控制系統(tǒng)設(shè)計
隔膜泵與一般往復(fù)泵的根本區(qū)別就在于設(shè)有隔膜,其技術(shù)的核心就是隔膜控制技術(shù),并確保隔膜有較長使用壽命。目前,國外各大往復(fù)隔膜泵生產(chǎn)商多采用的技術(shù)方案有:荷蘭GEHO公司隔膜泵是通過與隔膜連成一體、由金屬和非金屬構(gòu)成的控制桿來控制隔膜變形。當撓曲過大,隔膜偏離中間平衡位置,向前或向后并超過設(shè)計允許值時,通過電磁閥把多余的驅(qū)動液油排出去或把缺少的油補充進來,由此來保證隔膜兩側(cè)的壓力平衡和隔膜的撓曲不超過設(shè)計允許值。該產(chǎn)品有多個電磁閥和一套油路系統(tǒng),對電器元件的靈敏度和操作技能要求較高。
我公司采用軟管筒狀隔膜加片狀隔膜的液壓方案實現(xiàn)雙重**保證,這種型式對液壓腔的油量平衡要求高,主要用于給電廠冶煉廠輸煤漿、灰漿及礦漿。
2. 隔膜控制系統(tǒng)設(shè)計及特點
　　合肥通用機械研究所研制的低壓隔膜式煤漿泵采用國外截然不同的技術(shù)方案,即液壓隔膜控制。為了確保隔膜使用壽命并保證隔膜在破裂瞬間報警,隔膜控制系統(tǒng)具有如下技術(shù)特點:該泵采用純機械式液壓補償機構(gòu),沒有磁電轉(zhuǎn)化控制過程,也沒有相應(yīng)的電磁閥及其配套的油路設(shè)備,機構(gòu)簡單、環(huán)節(jié)少,操作容易,而且經(jīng)試驗證明其實用可靠。
　　(1) 保證隔膜兩側(cè)動態(tài)壓力平衡
　　雖然隔膜泵排出壓力低于高壓往復(fù)泵,其實隔膜兩側(cè)的作用力是很大的(壓力為116MPa,有效尺寸為400mm的隔膜兩側(cè)作用力約為20t)。也就是說必須保持隔膜兩側(cè)(一則是驅(qū)動液體,另一側(cè)是輸送液體)的壓差很小或近似等于零,使壓力基本平衡。如果壓力不平衡,隔膜在瞬間就會破壞。
　　由于活塞桿密封處泄漏、氣體的吸入或因補償系統(tǒng)補償不足或過量,以及**次注油過多或過少,活塞缸內(nèi)的油量總是在不斷的變化,這都將破壞隔膜兩側(cè)的壓力平衡。
　　我們采用“液壓隔膜泵用隔膜*大撓曲機械式自控機構(gòu)”技術(shù)。設(shè)計采用一套完善的補償系統(tǒng),不論驅(qū)動液體(油)如何變化,本系統(tǒng)都能自動補償,從而始終保證了隔膜兩側(cè)的動態(tài)壓力平衡。并確保隔膜從中心平衡位置向兩側(cè)撓曲位移時,隔膜的*大撓曲值不會超過設(shè)計允許值;
        (2)采用預(yù)變形隔膜使撓曲變形所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力*小
　　隔膜是采用了預(yù)變形橡膠雙層復(fù)合隔膜。所謂預(yù)變形隔膜是指隔膜的形狀不是一塊平板形隔膜,而是預(yù)先制成曲面,設(shè)計采用了耐油、耐磨又具有良好彈性的橡膠,經(jīng)模具壓制成設(shè)計給定的曲面,并使兩層能很好的吻合在一起,構(gòu)成了一塊完整的隔膜,且具有一定的厚度以保證有足夠的磨損周期,使得當隔膜從中心平衡位置向兩側(cè)撓曲變形到*大允許撓度時,正好使隔膜的曲面伸展成盆狀,不產(chǎn)生附加的拉伸應(yīng)力,內(nèi)應(yīng)力幾乎等于零"這樣一來,雖然隔膜在工作狀態(tài)下不斷地從中心平衡位置向兩側(cè)做反復(fù)撓曲位移,但因內(nèi)應(yīng)力很小或近于零,就可大大地延長隔膜的使用壽命。顯然,這種隔膜的設(shè)計和制造比一般平板形隔膜復(fù)雜很多,但樣機試驗證明,這種隔膜更耐疲勞,壽命更長。
　　(3) 隔膜破裂報警技術(shù)的應(yīng)用
　　雖然采取了上述措施后可以保障隔膜有較長壽命,但隔膜始終處于每秒1~2次的反復(fù)撓曲疲勞狀態(tài),加之磨礪性很強的漿液對它的磨損,總會有破壞的時候。而一旦隔膜破裂,漿液就有可能進入活塞缸,導(dǎo)致活塞與缸套嚴重磨損,這不僅要更換隔膜,而且還要更換活塞和缸套,為避免這種情況的出現(xiàn)該泵設(shè)置中采用了雙層“夾心”隔膜,以便采用壓敏技術(shù)的“隔膜破裂報警系統(tǒng)”,不論是與輸送液體接觸的還是與驅(qū)動液體接觸哪一層破裂,液體壓力迅速傳到微壓傳感器及微動開關(guān);使之可以在破裂后012秒之內(nèi)發(fā)出聲、光、電報警信號,警示隔膜已破,并可實施立即緊急停泵或停泵后立即啟動備用泵,保證了設(shè)備和流程的運行**。
　　(4) 隔膜形狀及膜腔曲面優(yōu)化設(shè)計
　　對液壓驅(qū)動隔膜泵若設(shè)計活塞行程容積為Vs,隔膜設(shè)計*大允許撓曲容積Vm,隔膜膜腔形成容積Vq;則應(yīng)遵循以下設(shè)計準則:Vq≥Vm>Vs