随着国 民经 济 的发 展 , 隔膜 计量 泵 的需 求量越来越 大 , 应 用范 围也越来越广 , 对使用 计量 泵的要 求也越 来 越高 , 例如 , 年产 3 0 万 t乙 烯 装 备 中配套的 7 万 t / a 聚 丙 烯 装置 ,要 求隔膜 计量 泵 必须 在 8 0 0 0 h 内 连续 运 行 ,计量精 度保持 在士 l % 以内 ; 隔膜 和 进 出 口 阀
的工 作寿命 不少 于 8 0 0 0 h ; 还需配 有 隔 膜破裂报警装 置 。我国 J 系列 计量 泵 中也曾试制 过 隔膜计 量泵 。 但是 , 计量精度 不能 持久 , 复现性和线 性均 不高 ; 隔 膜 的使用 寿命根本达不 到 8 0 0 0 h ,进 出 口阀 的耐磨、 耐腐蚀性能 均不 能满 足重 大技术装备 的 流程要求 。 因 此 , 只 能依 赖于 进口。为实现隔膜计量 泵在 大型 石 油、 化 工 、 电力 、 核 工业 领域 的成套装置 中的国 产化 , 高精度计量 泵 的研制 被列 为 “ 七五” 国 家重大 技术装备攻关 项 目。攻关 中 , 根据 大 型成 套装置 的 技术要 求 ,详细 分析 了 J 系列 计量 泵 的结构特 点 , 引用 了J 系列 中机座 的传动调 节机构 , 重新 研制 出液力端 的液压 腔和介质腔 , 三 阀阀组的优 良结构 ,使 计量 精度在调 量范 围 ( 1 0 一 1 0 0 ) % 内长期保持在 士 l % 以 内; 隔膜 和进 出 口阀 的使用 寿命超过 了 8 0 0 h ; 配上压敏式隔 膜 破裂 报 警装置 , 隔膜破 裂后 1 秒钟内发 出声或光 报警 。 试制 的样机达 到 国外先进水平 。
2 液压 隔膜计量 泵结构 与工作 原 理
液压 隔膜 计量 泵 由液力端 、 传 动 调节机构和 电动机三部分组成。 传 动 调节机构是 由蜗 轮蜗 杆减速 , 通过曲柄连杆 机构 将 电机 的 旋转运动 转换成 往复运动，柱塞行程长度的 调节 是 通过 旋转手 轮 , 使丝 杆 带 动 N 形轴产生轴 向位移 , 从而 改变 曲柄 的 旋转半径来实现的 , 并 由调量 表指示 。 隔膜 计量 泵 的传动调节机构 , 通常 与柱塞 计量 泵的 传动 调节机构通用 。 隔膜 计量 泵 的液 力 端是 由 柱塞 的往 复运动 , 通过 液压油驱动隔 膜 来完成 吸 排介质 。 因此 本文 重 点对 隔膜式液 力端进行 分析研究 。
2.1 液 力 端的 工作 原 理
液 压 式隔 膜计量 泵的 液 力端比较复 杂, 它 包括 由液缸体、 柱 塞 、 填料密封 、 三阀 ( 即补 偿 阀、 放气 阀 、 安全 阀 ) 组成 的液 压腔 , 由缸盖 、 进 出 口 阀构成 的介质腔 和隔膜三部分 。 隔膜设置在 中间 , 隔开 液压腔 中的液 压油和介质腔 中的被输送介质 , 形成 了 以隔膜 为
主体的 压 力平衡系统 。 其 工作原理就 是将 柱塞的往复运动转换成隔膜的 凹 凸挠 曲变形的 交递运 动 , 促 使介质腔 内的压 力产生变化 , 实现介
质 的吸人 和排 出。 在此 工 作过程 中, 隔 膜 只能在两 曲面 限制板 组成 的 膜腔 内起 到 压 力平衡 和隔 离液压油 的 作用 , 隔膜 自身不能运动 。 当柱塞 在吸入行 程时 , 液压 油随 着柱塞 的 向后运 动而 填补 了柱 塞 的空 间 , 液 压腔 内趋于负压 , 此时 隔膜随液 压 油的运 动 向液 压腔方 向靠拢 , 以至最后紧贴在后限制板上 , 隔膜就变成 了凹 曲面 , 使得 介质腔 内产生 了真空 , 吸人球阀 自动开 启 , 介质随着 压差 自动进人介质腔 。 当柱塞
转入排 出行程时柱塞 由后死 点 向前 死点 运 动 ,液压腔 的压力随 着 上升 。 由于介质腔 的压 力低 ,此时 , 隔膜 向介质腔靠拢 。 介质腔 内的压 力也
随之上升 , 介质 在压 力 下冲开排 出阀 , 进人 输出管 路 , 直至 隔膜 贴在前限制 板为 止 。 这一 排出行 程 , 隔膜 由凹 曲面变 成 了 凸曲面 。 掖压式隔膜 液 力端就是如 此 反复交递地 运行 , 连续不断 地输 送 介质 。
2.2 三 阀的 功 能
三 阀 ( 即补偿 阀 , 放气 阀 , 安 全 阀 ) 是液压式隔膜 计量 泵不 可 缺少 的部件 , 它们 的作 用简述 如下 :由于柱塞 长期 往 复运 动 , 填料密封不 可避免 地要发 生磨损 。 这样 , 当柱 塞处于 排 出行程时 , 液 压腔内形成高压 , 液压油就会 从填 料密封处向外 泄漏 。 当柱塞 处于 吸人行 程时 , 隔膜已贴上后限制 板 , 而柱 塞 尚未到 达后死点 , 此时液 压腔 内 由于 液 压 油的不 足产 生瞬 时真空 ,空气就从 填料密封 处进 人液 压腔 。补 偿 阀的 作用 是及 时补 充 因上述液 压 油的泄漏造成 的油 量不 足 , 避免 容积 系数 下降 。放气 阀的 作用 是及 时将泄人 液压 腔 内的气体排 出腔外 , 保持 计量 泵工 作 的稳定性 。安 全 阀是计 量 泵 自身保护装置 。 当过量补油 , 液 压腔 内压 力上升 到开启压 力时 , 安全 阀就自动开 启 , 排放多 余的 液压 油 , 避免 隔膜损坏 。另 一方面万 一 因误操 作 将排 出 管路 关闭或 因其它 原 因使 排 出管路 受堵 , 介 质腔 压 力超过 安全阀 的开 启 压 力 , 安 全 阀 自动 开 启 , 排放液 压腔内的液 压 油 , 避 免 泵 和系统管 路损 坏 。
2.3 影响计 量 精度 的 因 素
计量精度是 计 量 泵产 品结构 、 制 造装 配精度等 方面 引起 的流量 计量误差的 集中反映 , 是一 个 主要 的 技术 经 济指标 。 计量精度在 数值 上可用三 种方式表示 , 即稳 定性 精 度 瓦、 复现性精度 E r 和 线 性度 及 。影响计量精度 的 因素 是多方面 的 , 有设 计 、制 造 和装配方 面 的 因素 , 也有选 型 、 使用 和维修方面 的因素 。 但就计量 泵本身而 言 , 计 量精度 的持久性在很 大 程 度 上取决 于柱塞 填料密封、 进出 口阀 、 放气 阀 和补 偿 阀的工 作性能 。下面 将 结合 样机 的研 制说 明如何提高计 量精度的 持久性 的技术 措施 。
3 . 2 . 1 进 出 口 阀选择
为防 止介质 的 内漏 , 采 用图 3 所示

的双层刚玉 陶瓷球 阀 。 计量 泵采 用 球 阀结构 , 它与平板 阀 , 锥 阀相 比有 以下优点 :
( l ) 球 阀在 运动 中伴有球 在 阀套中的 自身 旋转 运 动 。 不仅球 的 自身磨损 均 匀 , 提 高使用 寿命 , 而且在球体上 没 有适 合 固体 微 粒粘附
的 部位 。 另外 , 球 阀 的密封是 线 性 密 封 , 即使在混有固体 颗粒 的介 质中仍 能保证 良好 的密封 。 另外 , 球 阀没 有导 向装置 , 避免 了阻 碍运动 的不稳定摩擦 力 , 减少 了球在 阀套 中运 动的滞后因素 , 因此 能 保证计量精度的持久性 。
( 2 ) 阀 球采 用标 准 的钢球 , 结 构简单 ,互换性 强 , 便于装拆和 清洗 。 还 可采 用 陶瓷 ,玛 瑙等 非金属球 , 既 防腐蚀 , 又 耐磨 。
( 3 ) 过流流道 平滑 , 水 力阻 力小 , 适宜输送粘 度 较高 的液体 , 粘 度一 般 在 l ~ 7 0 0 0m m’/ s 范 围 内 , 仍能 保持较高 的容积系数 。
3.2.2 补 偿阀 的选择与比 较补 偿 阀工作 的 灵敏性 , 决定 了计 量泵 的容积 系数 和计 量精 度 。 样机设计 中, 对 几种 补偿阀进行 了全 面 的分析 。 目前 , 常 用 的补偿 阀有 :自动 补 偿 阀 , 强 制开 启补 偿 系统 和限位补 偿系统 。