柱塞计量泵的原理、特点及核心部件简介

柱塞计量泵是一种利用往复运动的柱塞来实现液体计量输送的泵。广泛应用于石油化工、制药、环保、食品等多个领域。柱塞式计量泵与普通往复泵的结构基本一样，其液力端由液缸、柱塞、吸入和排出阀、密封填料等组成，除应满足普通往复泵液力端设计要求外，还应对影响泵的计量精度的吸入阀、排出阀、密封等部件进行精心的设计与选择。

一、工作原理

1.吸入过程：柱塞在泵体内部做往复运动时，当柱塞向后运动，泵腔内的体积增大，使得泵腔内的压力低于进口压力，液体通过进液阀进入泵腔。

2.排出过程：当柱塞向前运动，泵腔内的体积减小，液体压力增加，当压力高于出口压力时，液体通过出液阀排出泵腔，实现计量输送。由于柱塞和密封都接触介质，选择合适的柱塞材质和密封形式是保证泵良好运转的关键。柱塞材质有不锈钢、氧化陶瓷等，其中的氧化陶瓷具有耐腐蚀和硬度高耐磨的优良特性。柱塞计量泵包括有阀泵和无阀泵两种。针对高粘度介质在高压力工况下普通柱塞泵的不足，无阀旋转柱塞式计量泵受到愈来愈多的重视。

二、特点

柱塞计量泵具有以下显著特点：

高精度：柱塞计量泵的输送精度高，计量误差一般在±1%以内，适用于对计量精度要求严格的场合。

能输送高粘度介质：柱塞计量泵具有较强的自吸能力，可输送高粘度介质，如油脂、糖浆等。

可调性好：柱塞计量泵的流量可根据需要进行调节，调节范围广，操作简便。

结构紧凑：柱塞计量泵的结构紧凑，占地面积小，易于安装和维护。

具有自吸能力：柱塞计量泵在吸入过程中能自动排除气体，具有一定的自吸能力。

良好的密封性能：柱塞计量泵采用高性能密封材料，可在高压、高温、腐蚀性介质等恶劣环境下长期稳定工作。

三、核心部件及材料

1. 阀

计量泵的吸入、排出阀常用球阀和碟形阀。当计量精度要求很高时可采用锥形阀，输送高粘度介质时可采用弹簧强制阀。

球阀的密封效果好，在计量泵中使用最多。球阀分单球阀与双球阀两种。双球阀可改善阀的密封效果，当一个阀失灵时，另一个阀还可工作，能保证输液精度。

碟形阀常用于流量较大的泵，碟形阀与阀座以环状面接触。

2. 材料

阀和阀座的材料根据输送的介质确定，可以用同一种材料或不同材料制成。常用的材料有不锈钢、高镍合金和特殊合金。当输送浆料等含有固体颗粒介质时可采用碳化钨或硬质合金；当含颗粒介质压力较低时也可采用橡胶材料。

3.柱塞密封

柱塞密封常采用填料函密封。密封的可靠程度直接影响泵的计量精度，因此必须根据介质特性选择密封结构型式和材料。常用的密封结构型式可按表2-13选择，常用的密封材料有：皮革、聚四氟乙烯、F46、氯丁橡胶和氟橡胶。

四、选型

1. 确定压力：所选取计量泵的额定压力要略高于所需要的实际最高压力，一般高出10～20%。不要选择过高，压力过高会浪费能源，增加设备的投资和运行费用。

2. 确定流量：所选取的计量泵流量应等于或略大于工艺所需流量。计量泵流量的使用范围在计量泵额定流量范围的30～100%较好，此时计量泵的重复再现精度高。考虑到经济实用，建议计量泵的实际需要流量选择为计量泵额定流量的70～90%。

3. 确定泵头（液力端）材质：计量泵的具体型号规格确定后，再根据过流介质的属性选择过流部分的材质，这一步非常重要，若选择不当，将会造成介质腐蚀损坏过流部件或介质泄露污染系统等。严重时还可能造成重大事故。

4.其他方面：在选择计量泵时，还需要考虑所需计量泵的精度级别，精度级别越高投入越大。计量泵一般工作温度在－30～100℃，特殊计量泵其工作温度范围更宽（如带保温夹套的高温液体计量泵，其输送温度可达500℃）。对于介质的粒度，要求应小于0.1mm，对于大于0.1mm的介质，可针对性地对泵的过流结构进行改变，以满足需要。对于介质的粘度，一般应在0～1000mm/s，特殊的计量泵可达6000 mm2/s， 机械隔膜式计量泵的流量是在标定的额定压力之下测得的最大流量（室温下清水输送时），若压力下降，则输出的流量会比标定的高。

五、应用领域

柱塞计量泵因其高精度、可调性好等特点，广泛应用于以下领域：

化工：柱塞计量泵可用于各种化学品的计量输送，如酸、碱、盐、溶剂等。

制药：柱塞计量泵可用于药品原料、添加剂等的精确配比和计量输送。

环保：柱塞计量泵可用于污水处理、废气处理等环保工程中的计量投加。

食品：柱塞计量泵可用于食品加工过程中的原料、添加剂、调味料等的精确配比和输送。

石油：柱塞计量泵可用于油田注水、采油提升等过程中的计量输送。

农业：柱塞计量泵可用于肥料、农药等农业生产过程中的计量投加。

其他领域：如纺织、造纸、印染等行业的计量输送。

六、常见故障

1. 计量泵吸液不正常

旋转到冲程长度100%位置。这样可以使整套部件旋转至背板漏液排出孔与泵的最底端对齐。在泵运行过程中调整液力端和隔膜至合适的位置。

对反应时间来说，脉冲持续时间可能不足够长。相对于标准的脉冲宽度80msec，流量监视器脉冲宽度扩展可以被激活，增加脉冲宽度至300msec。激活智能转换开关，取下固定电路板的护盖， 移走跳线X-1。这样就激活了扩展功能，在故障指示之前允许有更多的时间。计量泵安装自排气泵头，采用自灌式吸液。保持吸液管线尽可能短。

6.2 拆换计量泵隔膜

在拆去旧的隔膜时，常遇到麻烦。就如何拆下旧的隔膜提供一些额外的建议。

A、在泵头松动之后，取下泵头之前，调节冲程长度到10%位置。可以保证电磁轴有足够的压力，保持其连接稳固，这样就可以旋下隔膜。

B、向外拉液力端使螺丝从插孔内脱离。抓住液体端逆时针旋转。稍有些阻力，可以旋下隔膜。

C、计量的化学药品可能在液力端结晶，致使单向阀阀球和阀座不能正常工作。

D、在计量泵的吸入端可能有气体泄漏。液力端吸入侧连接件可能缺少O型圈或吸入阀连接松动。

6.3 用流量监视计量一种高粘度介质，在引液过程中收到了流量故障指示信号，怎么做可以解决这个问题?通过松开4个泵头螺丝，移动液力端。旋转冲程长度到10%并抓住液力端，然后从螺丝孔滑出 ，那么螺丝不与它们接触，但是还把持着背板和隔膜。然后逆时针旋转此部件，稍有些阻力，隔膜会从电磁轴松动下来。如果隔膜还没有松动，在隔膜和电磁轴的接触表面用些润滑油。放置几分钟后，用一塑胶小锤轻轻敲打隔膜。然后在按照以上描述再次进行。

4. 如何防止计量泵冲程定位马达烧毁

（1） 取下固定泵头的4个螺丝。螺丝位置在计量泵的背面。

（2） 看是否安装了排泄管并且排泄阀闭合，在计量泵引液阶段排泄阀需要打开。注意：并不是所有的计量泵都有排泄阀。

（3）在隔膜安装完毕、并且背板漏液排出孔置于垂直位置之后，安装泵头。确保吸液阀与漏液排出孔对齐，液力端的螺丝与相应的4个孔对齐。

5. 液压计量泵流量变小或不准确？

（1）拧开三阀中的放气阀。

（2）通过补油阀充分补油。