圖1為n型曲軸調節機構計量泵,由驅動機、液力端和傳動端三部分組成。
圖1 具有n型曲軸調節機構的柱塞式計量泵
1—泵缸;2—填料箱;3—柱塞;4—十字頭;5—連桿;6—偏心套;7—n型曲軸;8—調節螺桿;9—調節用蝸輪蝸桿;10—傳動用蝸輪蝸桿
1.驅動機
驅動機的作用就是提供動力,一般采用三相交流異步電動機(防爆型或普通型)。
2.液力端(泵頭)
柱塞泵的液力端一般為單作用柱塞式往復泵,主要由液缸體、柱塞、吸入閥、排出閥以及填料密封件等組成。柱塞由傳動機構帶動在泵缸內做往復運動,柱塞的密封根據需要選用相應的結構和材料,常用的有方形、v型結構,材料有聚四氟乙烯、碳素纖維等,要求密封性能可靠,使用壽命長。進口、出口單向閥一般采用雙道球閥,具有容積效率高、計量精確、使用壽命長、結構緊湊、互換性好、安裝拆卸方便等優點??傊?,為保證計量精度,對泵閥和密封的要求比一般往復泵要高。
3.傳動端(動力端)
傳動端主要包括3套機構:
a)蝸輪蝸桿減速機構:其作用是將電動機的高速旋轉運動轉變為所需要的轉速,蝸輪的轉速就是柱塞每分鐘往復的次數。蝸桿軸上裝有螺旋油輪,其排出的潤滑油流入上套筒,潤滑n型軸、調節螺母、端面軸承和偏心塊等。
b)曲柄連桿機構:其作用是將旋轉運動轉變為柱塞的往復運動。
c)行程調節機構:其作用是調節計量泵的行程,是計量泵最核心的機構。行程調節機構的類型有n型曲軸調節機構、l型曲軸調節機構、弓形凸輪調節機構、彈簧凸輪調節機構、改變蝸輪傾斜角調節機構、改變連桿支點調節機構、滑軸斜槽調節機構等。目前應用比較多的是n型曲軸調節機構(中、大型機座用)、弓形凸輪調節機構(微、小型機座用)和比較新型的滑軸斜槽調節機構
1)n型曲軸行程調節原理
電動機經蝸桿蝸輪減速帶動下套筒及n型曲軸轉動,偏心套抱在n型曲軸的斜桿上,隨軸一起轉動,從而帶動連桿運動。偏心套的偏心距可以調節。用手轉動上調節螺桿,即可使n型曲軸在上下套內移動,從而改變偏心套的偏心距。圖2是n型曲軸調節機構調節原理圖。圖中(a)表示n型曲軸在下部,此時n型曲軸的偏心度和偏心套的偏心度互相抵消,總的偏心度為零,故行程長度為零。當在圖(b)所示位置時,n型曲軸與偏心套兩者偏心度相加,偏心半徑為行程長的一半,此時泵全行程工作。由于行程可在0~100%范圍內變化,因而流量也可在0~100%范圍內調節。n型軸結構如圖3所示,結構上的主要特點是連桿軸頸是傾斜的,中心線與主軸頸的中心線的夾角為α。
圖2 n型曲軸調節機構調節原理圖
1— n型曲軸;2—偏心套;3—連桿;4—十字頭
圖3 n型軸結構
針對高黏度介質在高壓力工況下普通柱塞泵的不足,一種無閥旋轉柱塞式計量泵受到越來越多的重視,被廣泛應用于糖漿、水泥助磨劑和石油添加劑等高黏度介質的計量添加。
目前國內所生產的大、中型計量泵,大多采用n型曲軸調節機構。n型軸曲柄連桿機構傳動平穩可靠,結構緊湊,精度高,承載能力強,而且是閉式全封閉結構,在室內外的條件下均能正常工作。但n型軸也存在結構形狀復雜、加工難度大、應力集中等缺點。
2)滑軸斜槽調節機構
圖4為斜槽軸結構示意圖。電動機通過蝸輪蝸桿部件驅動斜槽軸套旋轉,帶動置于斜槽軸套上的偏心塊同步轉動。偏心塊驅動連桿大頭擺動,而連桿通過與連桿小頭相連的十字頭將偏心塊的旋轉運動轉變為往復運動。當調節桿軸向移動時,斜槽軸斜槽內的銷套和圓柱銷也隨之移動,與圓柱銷相連的偏心塊也同時產生徑向移動,偏心距得以改變。這樣,在泵的運轉過程中,通過調節行程,改變泵的流量,達到計量輸送的目的。
圖4 斜槽軸結構示意圖
1—連桿;2—軸瓦;3—偏心輪;4—調節桿;5—斜槽軸;6—斜槽軸套;7—銷套;8—圓柱銷;9—支承環;10—蝸輪;11—蝸桿;12—角接觸球軸承
與傳統的n型軸調節機構比,新型斜槽軸行程調節機構具有結構較簡單,工藝性好,油隙均勻,潤滑良好,軸向和徑向定位精度高等優點。
柱塞計量泵的特點是結構比較簡單,計量精度高,可靠性好,調節范圍寬,適合高壓的場合;但由于柱塞及密封均與所輸送的介質接觸,因為不能完全消除密封處的泄漏,所以在高防污染要求流體計量應用中受到諸多限制。