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往復泵結構基本知識

瀏覽次數：112 次 更新時(shí)間：2020-06-10

往復泵由于結構與工作特點(diǎn)必然產(chǎn)生流量和壓力的脈動(dòng)，從而降低了泵的吸人性能、縮短泵和管路的使用壽命，特別是在排出管路的管徑較小、管路較長(cháng)、系統中沒(méi)有足夠大的背壓時(shí)，可能因慣性水頭過(guò)大而沖開(kāi)泵閥造成實(shí)際流量大于理論流量的“過(guò)流量現象”。因此，為了改善往復泵的工作條件，盡可能減少不穩定現象對往復泵工作的影響，通常采用在泵上裝置空氣室的辦法來(lái)減少流量和壓力的脈動(dòng)。

空氣室應盡可能安裝在靠近泵的進(jìn)出口管路處或液力端上，裝在靠近進(jìn)口的稱(chēng)吸人空氣室，裝在出口的稱(chēng)為排出空氣室。

空氣室分為常壓式和預壓式兩種.常壓空氣室是在密閉容器中充常壓空氣，預壓空氣室是在密閉容器中加一彈性元件(如橡膠囊)，其內充有壓縮空氣。

①排出空氣室，空氣室內有一定體積的氣體，當往復泵的瞬時(shí)流量大于平均流量時(shí)，排出管路內的阻力增加，泵內壓力上升，空氣室內的氣體被壓縮，從而儲存了一部分液體，這就減少了在排出管路中的流量。同樣，當泵的瞬時(shí)流量小于平均流量時(shí)，管路內的阻力也相應減少，泵內壓力下降，這時(shí)空氣室內氣體就膨脹，把儲存的一部分液體排到管路中去，增加了管路中的流量，從而減少了管路中流量和壓力的脈動(dòng)。因此，在整個(gè)工作過(guò)程中雖然活塞排出的高壓往復泵流量按正弦規律變化，但是在空氣室的作用下排出管路中的流量仍較均勻。從上述分析可知，在工作過(guò)程中空氣室中氣體的體積是變化的，因此，壓力也是變化的，管路中的流量不可能是絕對均勻，如果把排出空氣室做得足夠大，則空氣室中氣體體積的變化就相對減少，可使流量脈動(dòng)或壓力脈動(dòng)降低到允許的范圍以?xún)取?/p>

最早采用的空氣室是立式厚壁圓筒，在工作前容器中充以常壓空氣，在泵工作時(shí)，空氣室內液面隨液缸體內的壓力變化而變化，這樣可以減少排出管路中流量的脈動(dòng)。但是這種結構體積龐大，并且被壓縮了的空氣容積過(guò)小，如在lOMPa時(shí)，壓縮空氣的容積只占空氣室容積的1%。此外，由于液體與空氣室內的氣體直接相接觸，氣體在高壓下易溶于液體中|而被不斷帶出，在連續工作時(shí)，空氣室中氣體的量會(huì )逐漸減少，甚至會(huì )失去空氣室的作用，為了減小空氣室的體積，提高其工作效能和可靠性，近年來(lái)普遍采用隔膜式預壓空氣室。

采用預壓空氣室后，由于空氣室中充入一定壓力的氣體，從而就可以減少進(jìn)出空氣室的液體量，預壓空氣室中一般充空氣，但對于易燃、易爆的液體應充惰性氣體。因此，在同樣工作條件下可以減小空氣室的容積、減輕重量。目前應用較多的有兩種形式。

a.球形空氣室，它由殼體1、穩定片2、氣囊3、頂蓋4、壓力表5。

充氣閥6等主要零件組成。殼體下部與排出管路相連，上部通過(guò)充氣閥充氣，壓力表指示氣囊中的壓力，工作時(shí)隨著(zhù)排出壓力的變化，氣囊上下移動(dòng)，起到減小排出管路中流量脈動(dòng)的作用。

這種空氣室的結構簡(jiǎn)單、外形尺寸小、緩沖量較大、檢査和更換方便，但由于氣囊變形，容易產(chǎn)生疲勞破壞，所以對其材料及制造工藝的要求較高，這種球形空氣室的結構在石油礦場(chǎng)得到廣泛應用。

b.筒式預壓空氣室由于球形空氣室氣囊的材料容易因變形而產(chǎn)生疲勞破壞，壽命較短，所以在石油礦場(chǎng)的鉆井泵上采用多筒式預壓空氣室，當某一個(gè)空氣室失效時(shí)，其他空氣室仍可繼續起作用。三筒式預壓空氣室，每個(gè)空氣室的殼體1內裝有帶孔襯管2，外面套上皮囊3，在殼體與皮囊間充人壓縮氣體。當泵工作時(shí)液體經(jīng)襯管諸孔將皮囊脹開(kāi)，使空氣室內的空氣進(jìn)一步壓縮，而停泵時(shí)氣體壓力把皮囊與襯管間的液體排出，皮囊收縮到襯管外壁上。這種空氣室的結構簡(jiǎn)單，當某個(gè)空氣室失效時(shí)其他空氣室仍可繼續使用。但是在拆卸時(shí)需要提出較重的外殼，且皮囊容易被擠人襯管的小孔中。

②吸入空氣室為了減少在吸人過(guò)程中由于慣性水頭所造成的活塞表面的壓力降低，在吸入管路上靠近泵的進(jìn)口處裝置空氣室，空氣室把吸人管路分成兩段，空氣室前的一段較低，而從空氣室到泵進(jìn)口的一段較短。在吸人過(guò)程中，隨著(zhù)流量增加，吸人管路中的阻力也增加，這時(shí)液缸體內的真空值也隨之增大，當空氣室中的真空值低于液缸體中的真空值時(shí)，也即空氣室的壓力高于液缸體中的壓力時(shí)，空氣室中的氣體膨脹，把空氣室中的一部分液體排到液缸體中，從而減小了吸人管路中的流量。

當泵的吸人量減少時(shí)或者在排出過(guò)程時(shí)，由于空氣室中的真空值增大，在這一真空值的作用下，液體沿吸人管路進(jìn)人空氣室中。

空氣室在儲存和排出液體的過(guò)程中，氣體的體積要發(fā)生變化，空氣室中的真空值也隨著(zhù)發(fā)生變化，吸人管路中的流量也不會(huì )絕對均勻。把吸人空氣室做得足夠大時(shí)，空氣室中氣體體積的變化相對減小，真空值的變化也可以減小，使吸人管路中液體的流動(dòng)趨于均勻。

最簡(jiǎn)單的吸人空氣室是一個(gè)空筒或空腔，里面是常壓氣體。若泵的吸入采用自然灌注的情況時(shí)，由于空氣室內具有較高的壓力，空氣室的一部分容積被液體所占據，氣體所占的容積減少，這樣若采用上述常壓吸人空氣室就往往不能有效地起到緩沖作用，這種情況可采用預壓吸人空氣室，在泵工作之前先從充氣閥1充人氣體，通過(guò)觀(guān)察孔2可以看到橡膠隔膜4的工作情況，消振板3由樹(shù)脂做成，板上有許多小孔，為了使結構緊湊可以把空氣室直接裝在泵體下面。此外，還有用帶有彈簧的隔膜式預壓吸人空氣室。a