柱塞泵外壳用什么铸造

A. 铝合金压铸件表面处理有哪些方法如何选择

铝合金压铸件表面处理分为前处理和后处理，前处理是为了去除表面氧化皮、油污，增加后处理附着力及改善外观效果。铝合金压铸件表面前处理最常用的有抛丸、喷砂和磷化3种，后处理一般使用喷涂、氧化、电镀、电泳4种。其他的表面处理方法因成本的原因，只应用于有特殊要求的产品上。
从成本方面进行选择，前处理依次为抛丸→喷砂→磷化→抛光，喷涂→电泳→氧化→电镀。磷化后只能进行喷涂、电泳，不能再做氧化、电镀处理。
从装饰和防腐蚀方面进行选择，前处理依次为抛光→磷化→喷砂→抛丸，氧化→电镀→喷涂→电泳。
汽车发动机壳体一般采用抛丸→喷涂处理。

表面前处理方法
1、手工处理：
如刮刀、钢丝刷或砂轮等。用手工可以除去工件表面的锈迹和氧化皮，但手工处理劳
动强度大、生产效率低，质量差，清理不彻底。

2、化学处理：
主要是利用酸碱性或碱性溶液与工件表面的氧化物及油污发生化学反应，使其溶解在酸性或碱性的溶液中，以达到去除工件表面锈迹氧化皮及油污，再利用尼龙制成的毛刷辊或
304#不锈钢丝（耐酸碱溶液制成的钢丝刷辊清扫干净便可达到目的。化学处理适应于对薄板件清理，但缺点是：若时间控制不当，即使加缓蚀剂，也能使钢材产生过蚀现象，对于较复杂的结构件和有孔的零件，经酸性溶液酸洗后，浸入缝隙或孔穴中的余酸难以彻底清除，若处理不当，将成为工件以后腐蚀的隐患，且化学物易挥发，成本高，处理后的化学排放工作难度大，若处理不当，将对环境造成严重的污染。随着人们环保意识的提高，此种处理方法正被机械处理法取代。

3、机械处理法：
主要包括钢丝刷辊拉丝法，机械抛光法、喷丸法。
a、钢丝刷辊抛光法也就是刷辊在电机的带动下，刷辊以与轧件运动相反的方向在板带的上下表面高速旋转刷去氧化皮。刷掉的氧化皮采用封闭循环冷却水冲洗系统冲掉。
b、 机械抛光是靠切削、材料表面塑性变形去掉被抛光后的凸部而得到平滑面的抛光方法，一般使用油石条、羊毛轮、砂纸等，以手工操作为主，特殊零件如回转体表面，可使用转台等辅助工具，表面质量要求高的可采用超精研抛的方法。超精研抛是采用特制的磨具，在含有磨料的研抛液中，紧压在工件被加工表面上，作高速旋转运动。利用该技术可以达到Ra0.008μm的表面粗糙度。
c、喷丸分为抛丸和喷砂：
用钢丸或砂粒进行表面处理，打击力大，清理效果明显。但抛丸对薄板工件的处理，容易使工件变形，且钢丸打击到工件表面（无论抛丸或喷丸）使金属基材产生变形，由于Fe304和FE203没有塑性，破碎后剥离，而油膜与其材一同变形，所以对带有油污的工件，抛丸、喷砂无法彻底清除油污。在现有的工件表面处理方法中，清理效果最佳的还数喷砂清理。喷砂适用于工件表面要求较高的清理。喷砂过程中产生大量的矽尘无法清除，严重影响操作工人的健康并污染环境。

根据使用的方法不同，可将表面后处理技术分为下述种类。
一、电化学方法
这种方法是利用电极反应，在工件表面形成镀层。其中主要的方法是：

1、电镀
在电解质溶液中，工件为阴极，在外电流作用下，使其表面形成镀层的过程，称为电

镀。镀层可为金属、合金、半导体或含各类固体微粒，如镀铜、镀镍等。

2、氧化
在电解质溶液中，工件为阳极，在外电流作用下，使其表面形成氧化膜层的过程，称
为阳极氧化，铝合金表面形成三氧化二铝膜。

3、电泳
工件作为一个电极放入导电的水溶性或水乳化的涂料中，与涂料中另一电极构成解电路。在电场作用下，涂料溶液中已离解成带电的树脂离子，阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动。这些带电荷的树脂离子，连同被吸附的颜料粒子一起电泳到工件表面，形成涂层，这一过程称为电泳。

二、化学方法
这种方法是无电流作用，利用化学物质相互作用，在工件表面形成镀覆层。其中主要的方法是：
1、化学转化膜处理
在电解质溶液中，金属工件在无外电流作用，由溶液中化学物质与工件相互作用从而
在其表面形成镀层的过程，称为化学转化膜处理。如金属表面的发蓝、磷化、钝化、铬盐处理等。

2、化学镀
在电解质溶液中，工件表面经催化处理，无外电流作用，在溶液中由于化学物质的还
原作用，将某些物质沉积于工件表面而形成镀层的过程，称为化学镀，如化学镀镍、化学镀铜等。

三、热加工方法
这种方法是在高温条件下令材料熔融或热扩散，在工件表面形成涂层。其主要方法是：
1、热浸镀
金属工件放入熔融金属中，令其表面形成涂层的过程，称为热浸镀，如热镀锌、热镀铝等。
2、热喷涂
将熔融金属雾化，喷涂于工件表面，形成涂层的过程，称为热喷涂，如热喷涂锌、热
喷涂陶瓷等。
3、热烫印
将金属箔加温、加压覆盖于工件表面上，形成涂覆层的过程，称为热烫印，如热烫印铜箔等。
4、化学热处理
工件与化学物质接触、加热，在高温态下令某种元素进入工件表面的过程，称为化学热处理，如渗氮、渗碳等。
5、堆焊
以焊接方式，令熔敷金属堆集于工件表面而形成焊层的过程，称为堆焊，如堆焊耐磨合金等。

四、真空法
这种方法是在高真空状态下令材料气化或离子化沉积于工件表面而形成镀层的过程。
其主要方法是。
1、物理气相沉积（PVD）在真空条件下，将金属气化成原子或分子，或者使其离子化成离子，直接沉积到工件表面，形成涂层的过程，称为物理气相沉积，其沉积粒子束来源于非化学因素，如蒸发镀溅射镀、离子镀等。
2、离子注入
高电压下将不同离子注入工件表面令其表面改性的过程，称为离子注入，如注硼等。
3、化学气相沉积（CVD）低压（有时也在常压）下，气态物质在工件表面因化学反应而生成固态沉积层的过程，称为化学气相镀，如气相沉积氧化硅、氮化硅等。

五、喷涂
喷涂通过喷枪或碟式雾化器，借助于压力或离心力，分散成均匀而微细的雾滴，施涂于被涂物表面的涂装方法。可分为空气喷涂、无空气喷涂、静电喷涂。
1、空气喷涂

空气喷涂是目前油漆涂装施工中采用得比较广泛的一种涂饰工艺。空气喷涂是利用压缩空气的气流，流过喷枪喷嘴孔形成负压，负压使漆料从吸管吸入，经喷嘴喷出，形成漆雾，漆雾喷射到被涂饰零部件表面上形成均匀的漆膜。
2、无空气喷涂
无空气喷涂是利用柱塞泵、隔膜泵等形式的增压泵将液体状的涂料增压，然后经高压软管输送至无气喷枪，最后在无气喷嘴处释放液压、瞬时雾化后喷向被涂物表面，形成涂膜层。由于涂料里不含有空气，所以被称为无空气喷涂，简称无气喷涂。
3、静电喷涂
静电喷涂是利用高压静电电场使带负电的涂料微粒沿着电场相反的方向定向运动，并将涂料微粒吸附在工件表面的一种喷涂方法。

B. 　泥浆输送设备

在非金属矿产加工生产中，物料的湿法细磨、分级、压滤脱水等许多地方都要用泥浆输送设备。对于各种不同的用途，泥浆输送设备有离心式和容积式两种。前者如叶轮式泥浆泵、砂泵；后者如往复式隔膜泵、螺杆泵等。

一、离心式泥浆泵

（一）离心式泥浆泵的工作原理

离心式泥浆泵又名砂泵，其结构与离心式水泵相似，如图6-7所示。

图6-7离心式泥浆泵

1-联轴器；2-主轴；3-轴承座；4-轴承；5-填料压盖；6-轴套；7-水封填料箱；8-平衡盘；9-后衬套；10-叶轮；11-前衬套；12-前壳体；13-后壳体；14-机座

在泥浆泵的壳体内有一个叶轮10，被安装在直接与电动机轴相联或为传动装置带动的旋转主轴上。叶轮上有数片均匀分布的形状特殊的叶片，在叶片间形成了泥浆的通道。泵壳为螺旋形蜗壳。泥浆进口管安于壳体的轴心处，泥浆出口管装在壳体的切线方向上。

当叶轮随主轴高速旋转时，壳体内泥浆受叶片的推动，跟随旋转，产生了很大的离心力，这种离心力所具有的压强，即为叶轮处泥浆的动压头。当泥浆流到壳体出口处时，流道扩大流速降低，于是部分动压头转化为静压头，当此压头高于泵外系统的压头时，泥浆就被排出泵外。

随着泵内泥浆的排出，叶轮中部逐渐降为负压，于是机外的泥浆被吸入，砂泵就是这样把泥浆不断地吸入和排出，进行着输送工作。

由离心泵的工作原理可见，泵的压头是随着叶轮直径和转速的增加而增大的，但受到泵用材料强度、制造精度、耗用功率等方面的影响，离心泵叶轮直径不宜过大，转速不宜过高，因此，离心式泥浆泵的压力不能很高，单级泵的压力，一般不超过0.2MPa。

（二）主要结构部件和特点

1.叶轮

叶轮10是直接作用于泥浆的部件，要求它有足够的强度和耐磨性。它选用耐磨材料制造，如灰口铸铁、高硅铸铁、镍铬铸铁、铸钢、钛合金、天然橡胶和合成橡胶等。一般采用开式和半开式叶轮，为加强叶片的刚性和强度，也可采用闭式叶轮。叶轮内的流道宽大平滑，叶片短厚而片少（2～4片）。

在叶轮前后盖板上还制有径向或旋转方向凸出的付叶片，用于防止固体颗粒进入轴封装置。

在叶轮的后盖板上应开4～6个小孔，使叶轮后方与吸入口处的压力尽量一致，以达到平衡轴向力的目的。这种开平衡孔办法简单易行，但会引起泥浆回流，泵送效率降低，同时仍有10%～25%的轴向力得不到平衡。采用安装盘8的办法，可进一步平衡轴向力。

2.壳体

离心式泥浆泵的壳体，内部曲线平滑，流道宽大，壳体内密封环（图6-7中密封环已与前衬套整体制造）与叶轮进口处外缘的间隙较大。一般把壳体做成剖分式结构，即分成前壳体12和后壳体13，以便于清洗和处理阻塞事故。装配时，壳体的中心线与叶轮旋转中心线重合。在壳体内表面，还分别衬有前壳护板衬套11和后壳护板衬套9，这些橡胶质的护板衬套有较好的耐磨性，容易更换，对壳体起保护作用。

壳体内环形通道截面的变化较小，外形近似圆盘形，泵送的效率较低。

为了保证泥浆泵在整个使用期间不因部件的磨损而降低送浆效率，可装设叶轮与壳体间隙的调整机构。

为了在泵的使用过程中及时清除堵塞物，应在壳体的适当位置开设检修孔。在剖分式壳体上采用摇臂连接方式，有利于快速装拆。

3.主轴与轴承

主轴使用碳素钢等材料制成，有足够刚性和强度。如在它的轴封部位上加装耐磨材料制成的轴套，则可提高其使用寿命。主轴一端通过法兰式挠性联轴器1与电机转轴相联，主轴的另一端装着叶轮10。整个主轴用轴承4安装在泥浆泵的机座14上。

因为离心泵工作时有轴向力存在，所以安装主轴的轴承应选用止推滚动轴承。如果轴向力不大或泵的功率较少，也可以选用径向滚动轴承或巴氏合金衬里的滑动轴承。

4.轴封装置

在旋转主轴与固定壳体的交接处，必须有轴封装置，它对泵的使用情况和泵送效率有很大的影响，多数采用简单的压盖填料箱轴封装置。带水封环的填料箱结构效果较好。

填料箱安装在壳体上，或与壳体整体制造。填料又称盘根，是一种用浸透润滑油脂的棉麻纤维或合成纤维制成的软填料，或是在纤维中加入软金属的半金属填料，或在纤维中混入石墨、石棉等制成填料。轴封的严密性用松紧填料压盖的方法来保证。压盖常用青铜等耐磨材料制成。在水封环中注入干净的水，使填料箱得到经常的冲洗，这样即使有固体颗粒进入填料箱，也会被及时排出，以延长填料寿命，避免主轴表面的磨损。

（三）离心式泥浆泵的使用

1.这种泵是依靠叶轮带动泥浆旋转，使其产生离心力来工作的，泥浆在离心力作用下所产生的压力为

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式中ρ——泥浆密度（g/cm³）；

ω——泥浆旋转角速度（rad）；

r——泥浆旋转半径（m）。

可见，离心力所产生的压力与该流体的密度成正比。如果泥浆中含有较多空气，那末泵送这种泥浆时所产生的压力就很小，甚至难以送出去，这就是“气缚”现象。所以在开泵以前，泵内和吸入管内必须充满泥浆，排除空气。也可将泵体置于受吸液面之下，让泥浆自己流入泵内，免去了“灌泵”操作。

2.保证有良好的轴封，防止空气漏入泵体，调紧填料压盖可加强轴封的严密性。但调得过紧，会因填料与主轴摩擦阻力急剧增大而使主轴无法转动。

3.安装吸入管时应尽量少用弯管和接头，以免影响吸入高度，管道接口处要严密无缝，不能漏气，可用肥皂水作泄漏试验。吸入管上不能产生有留气体的“气袋”。

4.根据离心泵的特性曲线，泥浆输送量可用出浆管道上的阀门进行调节。

5.离心式泥浆泵是一种高速转动的机械，主轴可以与电机轴直联，但须注意两轴对中整个设备应在同一基础，不与其它基础相连，以免发生共振。

6.配管（吸入管，输浆管）应有其它构件支撑，避免壳体荷载过重。

（四）主要性能

现在我国此类泵产品有PN型泥浆泵，用来输送最大浓度按重量计不超过50%～60%浓度的泥浆或含砂浆；PS型砂泵，输送含固体物质按重量计不超过65%的含砂量或污浊液体。它们的规格、性能见表6-7、表6-8，性能曲线见图6-8、图6-9。

二、往复隔膜式泥浆泵

往复隔膜泥浆泵简称隔膜泵。

普通结构的隔膜泵能输出压力为0.8～1.2MPa的流体，在非金属矿产加工生产中常用隔膜泵为压滤机供浆。一般泵送的压力越高，过滤效率越高，榨取的泥料含水率越低。我国能制造输送压力为2MPa以上的隔膜泵。

（一）隔膜泵的结构

表6-7PN型泥浆泵规格性能（摘）

注：1、2、3、4为出口径毫米数被25除所得整数值；P为杂质泵；N为泥浆泵。

表6-8PS型砂泵性能（摘）

注：

、4为出口径毫米数被25除所得整数值；P为杂质泵；S为砂泵。

图6-82PN型泥浆泵性能曲线图

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按缸体数目不同，隔膜泵有单缸泵、双缸泵和多缸泵。双缸泵比单缸泵的生产能力大，输浆的速度和压力较均匀，因此，电机的负荷也较均匀。多缸泵的性能则更好，如相位差为120。的三缸泵，其瞬间最小流量约为平均流量的87%，瞬时最大流量为平均流量的106%。但多缸泵结构比较复杂，造价较高。目前使用最广泛的是双缸隔膜泵，它的结构如图6-10所示。

双缸泵实质上是由二个单缸泵组合的，把二个泵送系统对称地安装在机架两侧，共用电动机、机械传动机构、进浆管道和出料管道。所以只要剖析其中一个泵送系统就可以了。

它的结构部件主要有机架、机械传动系统、柱塞和柱塞缸、隔膜和隔膜室、阀门和阀门室、空气室、压力调节器等。

1.机架

它是安装和支承机械传动系统和泥浆输送系统的构件，用铸铁或铸钢整体铸造而成，在其装配面上需经机械加工。也可用钢板焊接而成或用装配式结构。机架的形状有立式喇叭状（图6-10）和立式四棱柱状两种。通过地脚螺丝安装在混凝土基础上，要求机架的制造在保证有足够的刚性和强度前提下，减轻重量，节约材料，缩小外形尺寸。

图6-10双缸隔膜泵

1-曲柄；2-连杆；3-柱塞；4-压盖；5-填料；6-管道；7-柱塞缸；8-隔膜室；9-隔膜；10-进浆阀；11-阀门室；12-出浆阀；13-管道；14-空气室；15-出浆管；16-电动机；17、18-螺栓；19-贮油筒；20-保险阀；21-输油阀

2.机械传动系统

隔膜泵的送液作用，首先是由于泵体上柱塞3往复运动而获得。根据机械运动原理，柱塞在曲柄连杆机构带动下作往复运动时，往复的频率，或者说曲柄轴的转速是受到一定限制的。为不使这种往复运动产生过大的惯性冲击力，在负荷较大的情况下，通常要求曲柄轴的转速小于60r/min。所以隔膜泵的传动系统，在传递动力的同时还必须有一定的减速比。

隔膜泵上的机械传动系统有减速器传动和皮带传动两种形式。图6-10所示为减速器传动。电动机与减速器都安装在泵体的机架上。电动机16的主轴与减速器输入轴相联。减速器的输出轴上安装着曲柄1，当曲柄旋转时，连杆2和柱塞3作上下往复运动。这种形式使整个设备结构紧凑，外形美观；皮带传动机构，是电动机经二级皮带轮传动使曲柄旋转的机构，挠性皮带对设备有一定的保险作用，直径与重量较大的皮带轮有飞轮作用，使电机负荷比较均匀，且具有加工比较容易等优点。其缺点是设备笨重，外形尺寸和占地面积较大。

3.柱塞和柱塞缸

圆柱形的柱塞3是一条钢柱（铸铁空心件），它可以在柱塞缸7内作上下往复运动，柱塞与柱塞缸的接触表面，按配合要求作了很好的精加工。为加强它们之间配合紧密度，在柱塞缸的上部安装有压盖填料箱式密封装置，调节紧固螺柱，可使压盖4压紧填料5，增加缸内密封性。柱塞缸下部稍有扩大，内贮液压油，一侧有孔径管道6与压力调节器的贮油筒19底部相通，另一侧有孔与隔膜室8的右半室相通。

4.隔膜和隔膜室

隔膜室8中的隔膜9是这种往复式泥浆泵的特有部件。隔膜通常是一块厚10～25mm的圆形橡皮。有很好的强度和柔软性，耐热、耐油。选用Ⅰ-1组低硬度耐油橡胶比较适宜，它的拉断力不小于8MPa，拉断伸长率不小于350%，拉断永久变形不大于30%。隔膜把隔膜室分成左右两室，右室径孔板通柱塞缸，左室径孔板通阀门室11。所以，隔膜把机械活动部分与泥浆输送部分隔离开来，使隔膜泵具有耐磨、使用寿命长、容易清洗、不易堵塞等优点。

5.阀门和阀门室

在阀门室11中有进浆阀10和出浆阀12。进浆阀下方与进浆管道相连；出浆阀上方与出浆管道13及空气室14相连，对阀门的要求是：①阀的流通面积较大，对液流的阻力较小；②阀的闭启灵活自如。关闭时，阀体与阀座之间的接触严密无泄漏，开启时，阀体离阀座的距离适当，容易复位；③阀体本身重量恰当，当依靠其自重落在阀座上时，冲击力小。同时，不会轻易离位，阀门闭合良好；④阀的强度、刚性耐磨性好，在承受相当大压力时，不会变形和破坏。在受泥浆多次冲击后，仍能保持原形；⑤进浆阀和出浆阀可以互换。

目前常用的有球形阀和平板阀两种，它们都是单向阀。依靠液压向上顶开，依靠自重落下复位。有些泵在阀座上方的阀门室里，装有挡盖，用以限制阀体离座的距离。为检修、安装、清洗的方便，阀门室上开有检修孔，平时用盖板封闭着。

6.空气室

空气室是一个圆球形（或圆柱形等）的中空壳体，内部充填着一定压力（一般为大气压）的空气。空气室底部与阀门室和出浆管相通，空气室顶部装有指示输浆压力的压力表。

由于柱塞在整个冲程中的往复运动是变速运动，所以隔膜泵送浆的瞬时压力与流量会随着时间有相应的起伏变化。这种不均匀的脉动输液情况，说明液体在通过泵体和配管时有加速度存在。由加速度所产生的阻抗，会增加泵用电机的消耗功率，并引起液流冲击，加剧管道磨损，缩短设备使用寿命，还使泵体和配管产生振动，发生噪音。为了缓和这种脉动情况，采取了一些措施，如将单缸泵改为双缸泵或多缸泵，安装弹簧式缓冲装置等，设置空气室则是一种最简单而有效的办法。

在泵的排出冲程、出浆管道中压力增大时，封闭在空气室中的空气被压缩，吸收部分压力能，贮存部分液体，使管道内的压力和流量不会上升得太高；在管道中压力逐步降低时，被压缩的气体膨胀，释放出压力能。贮存的液体补充到管道的液流中，使出浆管道内的压力和流量不会迅速减少。所以，空气室好似电路中的滤波器一样，对管道中的液流起到了缓冲脉动作用。

由于泵的脉动输液情况，使压力表指针时常摆动较大，影响压力表使用寿命。为了保护压力表，可安装压力表开关，只在读示压力时才将开关打开。压力表与空气室的连接管最好选用螺旋管，以免操作不慎时泥浆直接喷入表中，影响精度。

7.压力调节器

压力调节器由贮油筒19（图6-10）、保险阀20和输油阀21等组成。贮油筒内装满与柱塞缸中同样的液压油，它的底部经管道6与柱塞缸7相通。保险阀20被压力弹簧压在阀座上，压力大小可由螺旋18调节。输油阀被拉力弹簧拉紧在阀座上，拉力大小由螺旋17调节。

隔膜泵的压力调节过程是这样进行的：当柱塞3向上运动时，柱塞缸内压力降低，形成负压，在外界大气压与缸内压力差值大到足以克服拉力弹簧的拉力时，输油阀21便向下打开，贮油筒内的油液经管道6流入柱塞缸，于是缸内压力不再下降；当柱塞3向下运动时，缸内压力增加，形成正压，当正压值大到足以克服压力弹簧的压力时，保险阀20便被顶开，缸中的油液经管道6排向贮油筒，柱塞缸内压力不再增加。而柱塞缸内的压力是通过隔膜传递给阀门室中泥浆的，缸内压力大小反映了隔膜泵输液压力的大小。所以，只要调节压力弹簧的压力，就可控制泵送泥浆的压力。

由上述情况可见，压力调节器既有调压、保险作用，又有输油、补油作用。

拉力弹簧的正常拉力值按下述步骤调节：

先让柱塞处于冲程的中间位置，在柱塞缸及与缸相通的隔膜室右半部、管道和贮油筒中充满油液，关闭保险阀和输油阀。然后开动电机使柱塞向上运动，并调节输油阀上拉力弹簧的拉力，使柱塞向上运动到极限位置时，输油阀正好仍未打开。这样在以后运转中，若因泄漏等情况造成缸内油量减少而出现更大负压时，输油阀就会打开，向缸中补油，避免缸内压力过低，使隔膜向油缸一侧过分的弯曲变形。

压力弹簧的正常压力应以隔膜泵输液的额定最高压力为标准，或以输液系统所需最高压力为标准进行调节。

隔膜泵的实际输液压力是随负载的阻力而变化的，负载（例如压滤机）的阻力越大，它的输液压力也越大。在理论上，可以提供无限大的压力，可是实际上要受隔膜材料、泵体结构和泵用功率等多种因素的限制。所以，应把压力弹簧的压力调节到柱塞排液冲程时出浆管道压力（有压力表显示）达到规定数值时，柱塞缸内的液压油正好冲开保险阀、排向贮油筒。这样就可防止泵体因出现压力过高而损坏的情况，同时也保证输送的泥浆能达到一定的压力要求。

（二）隔膜泵工作原理

电动机经过机械传动曲柄连杆机构，使柱塞上下往复运动。在柱塞上升时，柱塞缸容积增大，产生部分真空，缸内压力下降，当缸内压力降低至小于阀门室11中的压力时，隔膜9向柱塞缸一侧弯曲变形，这时，阀门室容积逐渐增大，室内压力也随之降低，当出现较大负值时，泥浆在外界大气压作用下经过进浆管道，冲开进浆阀10，进入阀门室。当柱塞下压时，缸内容积减少，压力渐增，并通过油液传递给隔膜，当缸内压力大于阀门室中压力时，隔膜向阀门室一侧弯曲变形，充满在阀门室里的泥浆受到隔膜的推力，压住了单向进浆阀10，当推力大于出浆管道中压力时，泥浆冲开单向出浆阀12，进入输浆管道，排到其它系统去。

只要柱塞不断地上下往复运动，就使泥浆被隔膜泵不停地吸入和输出。

三、隔膜泵的设计计算

（一）生产能力

隔膜泵的生产能力是指泵送液体或泥浆的流量，可按下式计算：

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式中m——泵缸数目；

Q——单位时间的体积流量（m³/h）；

A——柱塞断面积（m²），

；

d——柱塞直径（m）；

s——柱塞冲程（m）；等于曲柄长度的一倍；

n——曲柄轴回转速度（r/min）；

η_r——隔膜泵容积系数，η_r＝0.65～0.85。

隔膜泵容积系数的意义是实际排出量与理论排出量的比值。产生（1-η_r）的原因是：①因进浆阀没有完全关闭严密而引起的常时泄漏；②因出浆阀没有完全关闭严密而引起的常时泄漏；③由于进浆阀关闭的迟后，在柱塞排液冲程时，阀门室中的泥浆向进浆管倒流；④由于出浆阀关闭的迟后，在柱塞吸液冲程时，出浆管道中泥浆向阀门室倒流；⑤由于液体（或泥浆）的压缩性而使排液量减少，当用气流搅拌的泥浆被泵送时，由于泥浆中含有较多的空气，这种情况就较为严重；⑥管道及泵体连接处密封不良，造成液体向外部泄漏或空气向泵送系统侵入；⑦隔膜泵的设计、制造质量较差。

（二）功率

隔膜泵的功率主要消耗在泵送泥浆方面，其次消耗在机械传动的摩擦方面，可按下式计算：

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式中N——功率消耗（kW）；

Q——生产能力（m³/h）；

p——输浆压力（MPa）；

η——机械传动总效率，η＝0.65～0.8。

配用电机的功率较式（6-3）的计算值大20%～30%，再按标准选型。

（三）空气室的容积和壁厚

一般来说，空气室容积大一些，缓冲作用就强一些。但过大了，使设备体型庞大，而且也是不必要的。空气室适宜容积可按下式确定：

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式中V——空气室容积（m³）；

i——隔膜泵排量变化率，其意义是瞬时最大排量与平均排量的差值和平均排量的比值，单缸为0.55；双缸为0.11；三缸为0.012；

A—柱塞的横断面积（m²）；

s——柱塞冲程（m）；

k——许用脉动变化率，其意义是脉动压力振幅与泵的输液平均压力之比。随工作性质的要求选取。一般取k＝0.01～0.05。如对压滤机供浆时，对脉动要求不高，可取k＝0.05。

空气室的壁厚可根据薄壁容器强度公式计算：

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式中δ——空气室壁厚（mm）；

p——空气室承受的最高压力，按隔膜泵额定最高压力确定（MPa）；

D——空气室内径，按空气室适宜容积确定（mm）；

σ——制造空气室材料的许用应力，

，σ_b为材料的抗拉强度极限（MPa）；n为安全系数，取n＝5；

C——考虑泥浆对空气室内壁的磨损、腐蚀等因素的放大尺寸，取C＝2～6mm。

当用铸造法制造时，要求壁厚δ＞6mm。

（四）曲柄连杆机构的设计

隔膜泵柱塞的往复运动，通常由电机经减速机构和曲柄连杆机构的传动来实现。

曲柄连杆机构的设计按下述步骤进行：

1.根据所选用电机型号和减速传动的速比，确定曲柄轴的转速n，并要求n＜60r/min。

2.根据隔膜泵的缸数m、柱塞直径d和所需的生产能力Q，确定曲柄长度a（m）。

3.确定连杆长度b。

四、隔膜泵的使用

1.开机前先要检查各运动部件是否有故障，润滑情况是否良好，泵体与配管连接处是否有漏气现象。

2.在柱塞缸和贮油筒中应加满液压油。按输浆压力要求和正确的方法调节好压力调节器中弹簧的弹力。

3.检查阀门情况，并把泥浆灌入阀门室，以利及时送浆。

4.若在出浆管道上装有截止阀，在开机前必须将它打开。为避免产生操作不慎而造成的问题，可在出浆管道上安装安全阀。当管内压力过高时，安全阀自动打开，管内压力不再上升。

5.隔膜泵是一种往复泵，当柱塞往复次数n、冲程s一定时，泵的流量Q就一定。要想改变Q，就应改变n或s，在实际使用时要做到这一点会使泵的结构复杂化。所以，通常调节流量的方法是在出浆管道上安装旁路支管。切忌用出浆管道阀门来调节，否则将造成事故。

6.隔膜泵具有自吸能力，为了防止因泵停止工作时，进浆管内的泥浆自行沉降而发生堵住进浆管底阀，造成第二次起动困难的情况，允许不装底阀。

五、隔膜泵与砂泵的比较

隔膜泵与砂泵的比较如表6-9所列。

表6-9隔膜泵与砂泵的比较

隔膜泵的技术性能列于表6-10。

表6-10国产隔膜泵规格和技术性能

六、螺杆泵

螺杆泵又名莫诺泵，适用于输送泥浆悬浮液。按螺杆数不同，有单杆、双杆、三杆等多种结构形式。图6-11为单杆螺杆泵的结构。

螺杆泵的主要结构部件是带有双头螺纹内腔的定子1和带有单头螺纹表面的转子2。定子的螺距为转子螺距的1/2。

在由耐磨橡胶制成的定子内表面与转子外面之间形成了弯曲的孔腔7。当转子转动时，孔腔的形状不断地变化，使泥浆由进浆口A吸入，在转子挤压下，从出浆口B输出。

图6-11螺杆泵结构图

1-定子；2-转子；3-机体；4-销子；5-连接杆；6-空心转轴；7-孔腔

泵的空心转轴6与电动机直接相连。轴孔中间有一根连接杆5。连接杆的一端以活动铰链结构连接在转轴上，另一端用销子4和活动铰链结构与转子2的一端相接。当电机带动空心转轴旋转时，通过连接杆的传动，使转子2旋转。转速为1500～3000r/min。

这种泵的结构轻巧，外形小，送浆平稳，适应性强，可以与压滤机、喷雾干燥器、注浆成型生产线等配套使用，效果良好。按泵规格型号不同，单杆泵的生产能力为10～500L/min；输浆压力为0.14～1MPa，螺杆愈长，压力愈高。

国产单杆螺杆泵技术性能列于表6-11。

表6-11部分螺杆泵技术性能

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