電機與減速箱:工業(yè)級柱塞泵多采用三相異步電機,通過減速箱將高轉(zhuǎn)速(通常 1450r/min)轉(zhuǎn)化為低轉(zhuǎn)速(50-200r/min),降低柱塞運動速度,避免因高速往復(fù)導(dǎo)致的磨損加劇與壓力波動。
曲軸 / 凸輪機構(gòu):減速箱輸出軸連接曲軸(或凸輪),曲軸的偏心設(shè)計(或凸輪的輪廓曲線)是運動轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵 —— 當(dāng)曲軸旋轉(zhuǎn)時,偏心軸頸會帶動連桿做 “圓周 + 直線” 復(fù)合運動,..終推動柱塞在泵缸內(nèi)做往復(fù)直線運動。
連桿與十字頭:連桿一端與曲軸偏心軸頸鉸接,另一端通過十字頭與柱塞連接,十字頭的作用是限制柱塞的旋轉(zhuǎn),..其僅沿泵缸軸線做直線運動,避免柱塞與泵缸內(nèi)壁的偏磨。
柱塞與泵缸:柱塞通常為實心金屬桿(材質(zhì)多為 38CrMoAlA 氮化鋼,表面硬度達(dá) HV800 以上,耐磨性強),與泵缸內(nèi)壁精密配合(間隙通?!?.05mm),形成密封的 “泵腔”。泵缸內(nèi)壁多做鍍鉻處理,降低摩擦系數(shù),延長使用壽命。
填料密封 / 機械密封組件:柱塞與泵缸的連接處需嚴(yán)格密封,防止物料泄漏與壓力損失。低壓場景(≤10MPa)多采用填料密封(由石墨、石棉等耐磨材料制成),高壓場景(≥10MPa)則用機械密封(動環(huán)與靜環(huán)緊密貼合,密封效果更優(yōu))。
結(jié)構(gòu)設(shè)計:兩類單向閥均由閥體、閥芯(球形或錐形)、彈簧組成。進(jìn)料閥安裝在泵腔與進(jìn)料管道之間,出料閥安裝在泵腔與出料管道之間。
工作邏輯:當(dāng)泵腔產(chǎn)生負(fù)壓時,進(jìn)料閥彈簧被負(fù)壓壓縮,閥芯打開,物料進(jìn)入泵腔;當(dāng)泵腔產(chǎn)生正壓時,進(jìn)料閥閥芯被壓力頂緊,彈簧復(fù)位關(guān)閉,同時出料閥閥芯被正壓頂開,物料排出。
動力驅(qū)動:電機通過減速箱帶動曲軸旋轉(zhuǎn),曲軸偏心軸頸帶動連桿向外(遠(yuǎn)離泵腔方向)運動,連桿推動十字頭與柱塞沿泵缸軸線向外移動。
容積與壓力變化:柱塞向外移動時,泵腔內(nèi)的容積逐漸增大,腔內(nèi)壓力隨之降低,形成低于大氣壓的 “負(fù)壓環(huán)境”(負(fù)壓值通常為 - 0.02~-0.05MPa)。
單向閥動作:泵腔負(fù)壓通過進(jìn)料管道傳遞至進(jìn)料單向閥,進(jìn)料閥閥芯在負(fù)壓作用下克服彈簧彈力向上抬起,進(jìn)料閥打開;同時,出料單向閥閥芯在彈簧彈力與管道內(nèi)物料壓力的作用下保持關(guān)閉,防止管道內(nèi)物料回流。
物料吸入:外部物料(如混凝土、礦漿)在大氣壓與泵腔負(fù)壓的壓力差作用下,克服自身粘性與管道阻力,通過進(jìn)料管道進(jìn)入泵腔,直至柱塞移動到 “..行程”(即曲軸旋轉(zhuǎn)至..遠(yuǎn)位置),泵腔容積達(dá)到..,吸料階段結(jié)束。
動力反向驅(qū)動:曲軸繼續(xù)旋轉(zhuǎn),偏心軸頸帶動連桿向泵腔方向運動,連桿推動柱塞沿泵缸軸線向內(nèi)移動,擠壓泵腔內(nèi)的物料。
容積與壓力驟升:柱塞向內(nèi)移動時,泵腔內(nèi)的容積迅速縮小,腔內(nèi)物料被壓縮,壓力急劇升高(工業(yè)級柱塞泵壓力可達(dá) 10~200MPa,具體取決于工況需求)。
單向閥反向動作:泵腔正壓首先作用于進(jìn)料單向閥,閥芯在壓力作用下被緊緊壓在閥座上,進(jìn)料閥關(guān)閉,防止泵腔內(nèi)物料回流至進(jìn)料管道;同時,正壓克服出料單向閥的彈簧彈力與管道阻力,將出料閥閥芯頂開。
物料輸送:泵腔內(nèi)的高壓物料通過打開的出料單向閥進(jìn)入出料管道,在壓力作用下克服管道內(nèi)的流動阻力(尤其是粘稠物料的高內(nèi)摩擦力),被推送至目標(biāo)位置(如注漿孔、儲罐)。當(dāng)柱塞移動到 “..小行程”(曲軸旋轉(zhuǎn)至..近位置),泵腔容積達(dá)到..小,壓料階段結(jié)束。
曲軸的 3 個偏心軸頸相位差為 120°(360°÷3),當(dāng)柱塞 1 處于 “壓料末期” 時,柱塞 2 處于 “吸料中期”,柱塞 3 處于 “壓料初期”。
三個柱塞的壓料階段在時間上部分重疊,每個柱塞的壓料流量形成 “流量峰”,三個流量峰疊加后,總流量的波動幅度從單柱塞的 50% 以上降至 10% 以下,接近連續(xù)穩(wěn)定的流量輸出。
單柱塞壓料時,壓力從 “0” 升至 “..壓力” 再降至 “0”,壓力波動劇烈;多柱塞交替壓料時,總有至少一個柱塞處于 “壓料階段”,泵腔總壓力始終保持在 “..工作壓力” 以上,避免壓力驟升驟降導(dǎo)致的管道沖擊。
部分高端多柱塞泵還配備 “壓力補償閥”,當(dāng)某一柱塞因磨損導(dǎo)致壓力不足時,補償閥可自動調(diào)節(jié)其他柱塞的行程,..總輸出壓力穩(wěn)定,進(jìn)一步提升設(shè)備的可靠性。
電機旋轉(zhuǎn)動力通過曲軸 / 凸輪轉(zhuǎn)化為柱塞的直線往復(fù)運動;
柱塞往復(fù)運動改變泵腔容積,容積增大產(chǎn)生負(fù)壓吸料,容積縮小產(chǎn)生正壓推料;
單向閥通過壓力差自動控制開關(guān),..物料單向流動,避免回流;
多柱塞交替運動疊加流量與壓力,實現(xiàn)連續(xù)、穩(wěn)定的工業(yè)級輸送。
這種基于 “容積變化” 的工作原理,使其具備了 “高壓輸出、耐磨損、適配含顆粒粘稠物料” 的核心優(yōu)勢,成為礦山、建筑、化工等領(lǐng)域中不可替代的輸送設(shè)備。理解這一原理,不僅能幫助選型時..匹配工況,更能在故障排查(如壓力不足、流量波動)時快速定位問題,提升設(shè)備的運行效率與使用壽命。
客戶使用案例: