一種適用於低溫介質的雙作用活塞泵的製作方法

2023-10-06 17:07:14

本發明涉及流體輸送設備技術領域，尤其涉及一種適用於低溫介質的雙作用活塞泵。

背景技術：

在低溫液體（液氧、液氮、液化天然氣、液態二氧化碳等）的輸送場合或者其他需要氣液分離的介質輸送、增壓的場合，需要泵來驅動流體的流動。

目前在市場上輸送低溫介質通常採用往復泵，且為單作用泵，即配置一個進液，一個出液，此類泵存在如下缺陷：

①缸徑或活塞杆徑較大的情況下，活塞杆活塞在氣缸中做往復運動的時候，活塞後部容積空間的變化會造成泵腔內部處於嚴重紊流及氣液混合的狀態，導致泵的進液效率降低；

②泵為單作用泵，僅在半個周期內進行做功，出口管路液體流量不均勻，即在一半周期時的流體流量幾乎為零；

③在需要提高流量的時候，只有在提高轉速、增大缸徑、延長行程這三種方式中做出選擇，而這些方式都會加劇泵腔內部紊流及氣液混合的現象，進一步降低泵的進液效率；

④在配置為單列單作用泵（即只有一個冷端流體入口）的時候，會存在出口管路脈動大，所需的電機功率大的缺點；

⑤對於單作用泵，在同樣的流量，轉速，行程情況下，會造成缸徑的必然較大，同時造成泵的負載和管路脈動的增加，增大泵和管路的損耗，減少壽命，增大設備運行成本。

申請公布號為CN 105041634 A的中國發明專利公開了一種超低溫往復活塞泵，通過設有開口的小氣缸來提高活塞泵的密閉性，進而延長其壽命，但其沒有從根本上克服上述缺陷。

技術實現要素：

為了克服上述現有技術的不足，本發明提供了一種雙作用活塞泵，能夠實現在低溫泵的良好運行以及降低管路出口的流量和壓力波動。

為實現上述目的，本發明設計了一種適用於低溫介質的雙作用活塞泵：包括一個泵殼、設置於所述泵殼一端的總進液管路、以及設置在所述泵殼內的進液腔、氣缸和活塞杆，所述活塞杆在所述氣缸內做推進及拉回的往復運動；所述氣缸上設置有至少兩個進液閥和至少兩個出液閥，所述進液閥和所述出液閥上設置有單向閥門，當所述活塞杆做推進運動時，一部分所述進液閥和所述出液閥處於流通狀態，當所述活塞杆做拉回運動時，另一部分所述進液閥和所述出液閥處於流通狀態。

雙作用活塞泵的出液流量和壓力波動變小，實現大流量的下的小缸徑設計，例如：氣缸內徑φ90mm，活塞杆直徑φ40mm的雙作用泵，相當於單作用泵氣缸內徑φ123.8mm的流量。故此時，連杆的受力，動力軸的彎曲載荷減少同比減少47.2%。在單個周期內皆有流量輸出，在單列和多列的冷端組合情況下，均能有效降低泵輸出流量波動。同比氣缸內徑φ90mm的單作用泵，則流量增加80.2%

在缸徑/活塞杆徑較大的情況下，缸徑和活塞杆活塞在氣缸中往復運動的時候，冷端內腔的液體不再產生往復的流體竄動，不再會產生快速流動液體產生的氣穴，從而從液體的含氣量角度提高泵的容積效率。

本發明實現了同等流量下，設備的製造成本有所降低，並擴展了現有產品系列（動力端）的流量覆蓋範圍。

所述進液閥和所述出液閥要儘可能滿足泵入口的高度。

作為上述技術方案的優選，所述進液閥的數量為兩個，即設置在所述氣缸上的第一進液閥和第二進液閥；其中所述第一進液閥位於所述活塞杆推進方向所對應的面上；所述活塞杆拉回至最大程度時，所述活塞杆拉回方向的表面仍與所述氣缸的內表面存在進液空隙，所述第二進液閥位於所述進液空隙所對應的氣缸表面上。

作為上述技術方案的優選，所述出液閥的數量為兩個，即設置在所述氣缸上的第一出液閥和第二出液閥；所述活塞杆拉回至最大程度時，所述活塞杆推進方向的表面與所述氣缸的內表面存在第一出液空隙，所述第一出液閥位於所述第一出液空隙所對應的氣缸表面上，且伸出所述泵殼外；所述活塞杆拉回至最大程度時，所述活塞杆拉回方向的表面仍與所述氣缸的內表面存在第二出液空隙，所述第二出液閥位於所述第二出液空隙所對應的氣缸表面上，且伸出所述泵殼外。

作為上述技術方案的優選，所述活塞杆與電機通過卡套相連接，所述卡套外設置有支撐隔離部，所述支撐隔離部與伸出所述泵殼的氣缸的連接端相連接。

採用卡套結構，並預留足夠的活塞杆活動間隙，提供往復運動的連接。

作為上述技術方案的優選，所述活塞杆上設置有與所述氣缸的儲液腔室內壁相密封的第一密封部，以及與所述氣缸的連接端相密封的第二密封部，所述第一密封部和所述第二密封部通過活塞環相密封。

作為上述技術方案的優選，所述第二密封部的中部開設有洩漏孔，所述洩漏孔與所述進液腔相連通。

所述洩漏孔使泵高壓運行時候洩漏的高壓介質減壓至進液腔，從而不影響活塞杆密封。

作為上述技術方案的優選，所述泵殼和所述進液腔之間設置有真空絕熱層。

作為上述技術方案的優選，所述真空絕熱層所在的泵殼的表面上設置有真空閥。

作為上述技術方案的優選，所述進液腔所在的泵殼表面上設置有回氣管。

回氣管滿足低溫液體預冷及工作時候有效回氣並回到儲槽,可根據需要可放置在總進液管路、泵殼前部或後部的上方

作為上述技術方案的優選，所述活塞杆為一體結構，且內部中空。

該設計能夠降低活塞杆的自重，避免的應力集中，使活塞杆能較好的承受拉壓應力。

本發明與現有技術相比，具有以下優點及有益效果：

（1）本發明所述的適用於低溫介質的雙作用活塞泵運行效果良好並能降低管路出口的流量和壓力波動，流量同比現有單作用缸有所增加；

（2）本發明所述的適用於低溫介質的雙作用活塞泵在同等流量下，設備的製造成本有所降低，並擴展了現有產品系列的流量覆蓋範圍；

（3）本發明所述的適用於低溫介質的雙作用活塞泵今夜效率高，並減少了泵和管路的損耗；

（4）本發明所述的適用於低溫介質的雙作用活塞泵在氣缸內徑/活塞杆徑較大的情況下，活塞杆在氣缸中往復運動的時候，內腔的液體不再產生往復的流體竄動，不再會產生快速流動液體產生的氣穴，從而從液體的含氣量角度提高泵的容積效率。

附圖說明

圖1為一種適用於低溫介質的雙作用活塞泵剖面結構示意圖。

圖中：泵殼1、總進液管路2、氣缸3、連接端3-1、儲液腔室3-2、活塞杆4、第一密封部4-1、第二密封部4-2、洩漏孔4-21、第一進液閥5、第二進液閥6、第一出液閥7、第二出液閥8、卡套9、支撐隔離部10、真空絕熱層11、真空閥12、回氣管13。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步的詳細描述：

實施例1：參考圖1，一種適用於低溫介質的雙作用活塞泵，包括一個泵殼1、設置於所述泵殼1一端的總進液管路2、以及設置在所述泵殼1內的進液腔、氣缸3和活塞杆4，所述活塞杆4在所述氣缸3內做推進及拉回的往復運動；

所述泵殼1和所述進液腔之間設置有真空絕熱層11，所述真空絕熱層11所在的泵殼1的表面上設置有真空閥12。

所述進液腔所在的泵殼1表面上設置有回氣管13。

所述氣缸3上設置有進液閥和出液閥，所述進液閥和所述出液閥上設置有單向閥門，所述進液閥的數量為兩個，即設置在所述氣缸3上的第一進液閥5和第二進液閥6；所述出液閥的數量為兩個，即設置在所述氣缸3上的第一出液閥7和第二出液閥8，所述第一出液閥7和第二出液閥8所泵出的料液匯總流出。

所述活塞杆4為一體結構且內部中空，其上設置有與所述氣缸3的儲液腔室3-2內壁相密封的第一密封部4-1，以及與所述氣缸3的連接端3-1相密封的第二密封部4-2，所述第一密封部4-1和所述第二密封部4-2通過活塞環相密封；所述第二密封部4-2的中部開設有洩漏孔4-21，所述洩漏孔4-21與所述進液腔相連通。

所述活塞杆4與電機通過卡套9相連接，所述卡套9外設置有支撐隔離部10，所述支撐隔離部10與伸出所述泵殼1的氣缸3的連接端3-1相連接。

第一進液閥5和第二出液閥8在活塞杆4向後移動的時候打開(此時，第一出液閥7，第二進液閥6關閉)，完成第一組的進液和第二組的出液；在活塞杆4向前移動的時候, 第一出液閥7，第二進液閥6打開(此時第一進液閥5和第二出液閥8關閉)，完成第一組的出液和第二組的進液，如此循環往復，第一出液閥7和第二出液閥8匯總後，流量在一個周期內皆有。同時總進液管路2在管路上表現為持續性進液,進液腔內部無擾流。

微量洩漏的高壓液體通過洩漏孔4-21洩漏到進液腔,此時第二密封部4-2所密封的壓力為冷端的進液壓力而非冷端的工作壓力,故可延長第二密封部4-2的密封壽命。

真空絕熱層11通過真空閥12抽取夾層空間形成，目的是隔離低溫液體直接與外部進行熱交換造成低溫液體嚴重氣化，防止造成液體含氣量增大從而使冷端吸入液體少，造成嚴重的震動，噪音，電流激增甚至是無法工作。

支撐隔離部10為連接冷端和動力端的連接件，目的是隔離冷端傳過來的冷量，卡套9連接活塞杆4和動力端，在往復運動做功時候提供相應的動力。

實施例2：參考圖1，與實施例1的不同之處在於，所述進液閥的數目不只局限於兩個，相應地，所述出液閥的數目亦不止為兩個。