一种新型高压膏体输送泵一锥阀泵的研制与应用

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煤泥、矿井水仓污泥、电石泥、造纸废渣、赤泥、转炉尘泥等高浓度膏体物料具有含固量高、粘度大、常温常下不具有流动性 ，只有在加压状况下才能在输送管道 中呈栓塞状移动的特性。在高浓度膏体 的管道输送系统 中，输送管道受管道内高浓度膏体物料的高压作用而产生弹性变形 ，并对管道内高浓度膏体物料产生反作用力 ，使高浓度膏体物料处于高压作用下。而对于以 s”管阀、裙阀、闸板阀为换向阀的泵送设备，当换向阀进行换向时，输送管道通过换向阀与料斗相通 ，使高浓度膏体物料在管道弹力的作用下发生返流，部分或全部高浓度膏体物料经换 向阀流同料斗，从而使泵送的容积效率降低 ，当输送距离较远时，由于返流量过大，甚至会导致泵送失败。而且由于s”管 阀、裙阀、闸板阀等换 向阀的密封承受压力较小，使配片J这些阀的泵送设备的泵送压力过小 ，在较长输送距离或输送管道内膏体物料浓度较高时，管道输送系统难 以克服较大的输送阻力，另外，由于高浓度膏体物料流动性差，吸料阻力大，严重影响了泵送设备的吸人效率。吸入效率的降低-方面降低了泵送系统的容积效率，另-方面使泵送缸在由吸料转为泵送时产生较大的压力冲击，影响泵送设备使用寿命和可靠性。因此，使用 S”管阀、裙阀、闸板阀的泵送设备存在吸人效率低、物料易返流、不适合长距离管道输送的技术难题。

为了解决上述现有设备的诸多不足和缺陷，文章提出了-种以锥形群阀为换向阀的新型高压膏体输送泵 ，即锥阀泵。

2 锥阀泵的结构、原理及优点2.1 锥 阀泵的结构锥阀泵由受料机构、泵送油缸、泵送缸、吸料阀、排料阀、泵送活塞、液压驱动系统等组成，具体结构如图 1所示。

9 10 I1(a)锥阀泵受料机构示意图 (b)锥阀泵泵送机构组成图l-吸料阀缸；2-吸料阀室 ；3-吸料阀头 ；4～螺旋轴 ；5-螺旋筒；6-储料斗；7-动力部分；8-受料机构；9-排料阀缸10-排料阀室；1l-排料阀头；12-排料阀；13-吸料阀；l4-泵送缸 ；15-泵送活塞；16-连接体；17-泵送油缸图 I 锥阀泵受料结构示意图收稿 日期：2012-11～15作者简介：张鹏程(1977-)，男，江苏扬州人 ，中同矿业大学(北京 )博士研究生在读 ，研究方 向为矿井支护装备研究。

1142013年第4期 煤 炭 工 程2.2 主要部件的功能1)受料机构用于接受储料斗中的高浓度膏体物料 ，由电机减速器或液压马达驱动 ，通过同步齿轮箱，使两根螺旋轴相向旋转 ，对高浓度膏体物料进行输送，并对其进行初步加压，将物料以-定的正压力送入泵送缸。

2)泵送油缸，用于驱动泵送活塞，并使泵送活塞在泵送缸内往复运动，由于两泵送油缸的有杆腔互相联通 ，在液压驱动系统作用下 ，两泵送缸内的泵送活塞交替往复运动，实现连续泵出物料。

3)连接体用于连接泵送油缸和泵送缸，当泵送活塞由于磨损等不能使用 时，可拆开连接体 ，对泵送活塞进行更换。

4)泵送缸用于吸人和加压泵送高浓度膏体物料 ，当泵送活塞通过泵送油缸驱动在泵送缸内后退时，吸人物料；当泵送活塞在泵送缸内前进时 ，泵出物料。

5)吸料阀和排料阀均为线接触的锥面密封阀或线接触的球面密封阀结构 ，吸料阀用于控制吸料阀室与料斗之间的高浓度膏体物料通道的开闭；排料 阀用于控制吸料阀室与输送管道之间的高浓度膏体物料通道的开闭。

6)泵送活塞安装于泵送缸内，与泵送油缸的活塞杆相连接，并能在泵送油缸的驱动下在泵送缸内往复运动。

7)液压驱动系统通过内部电液换向阀的工位切换 ，用于驱动泵送油缸、吸料阀缸、排料阀缸，从而实现按照整机泵送要求，完成上下吸料阀头、上下排料阀头的开启和关闭，以及泵送活塞在泵送缸内的前进和后退。

2.3 锥 阀泵的工作程序锥阀泵的工作程序如下：1)高浓度膏体物料首先进入受料机构，并由受料机构的螺旋轴向吸料阀方向加压输送。

2)下吸料阀缸前进使下吸料阀孔关闭，上排料阀缸前进使上排料阀孔关闭。

3)上吸料阀缸后退使上吸料阀孑L开启 ，下排料阀缸后退使下排料阀孔开启 ；上泵送油缸后退驱动上泵送活塞后退，使上泵送缸内吸人物料；下泵送油缸前进驱动下泵送活塞前进 ，使下泵送缸通过吸料阀室、排料阀室向输送管道加压推送物料。

设备相比具有以下优点：1)吸料阀和排料阀均为线接触的锥面密封阀结构 ，通过吸料阀、排料阀和泵送缸的逻辑动作，使吸料阀、排料阀先关闭应关闭的阀，再开启应开启的阀，并进行泵送 ，防止了输送管道内的高压物料通过吸料阀、排料阀回流，很好的控制了物料在泵送过程中的返流量，泵送效率明显提高，且密封效果好，容易建立更高的泵送压力。同时，防止了因高压物料的作用而造成过大的换向阻力，使换向更灵活。

2)由于受料机构对高浓度膏体物料进行预加压，使泵送缸的负压吸料变为正压受料，降低了高浓度膏体物料进入泵送缸的难度 ，提高了高浓度膏体物料对泵送缸充填的容积效率。

3)吸料阀和排料阀上设有检修孑L，方便了对设备的维修作业、降低了劳动强度、缩短了维修时间。

3 锥阀泵的应用实例贵州老屋基洗煤厂洗选下来的煤泥，要送到老屋基电厂进行燃烧发电，从洗煤厂到电厂有 1600m的距离 ，由于电厂建在山上，比洗煤厂的海拔高度要高大约 200m左右，如果要用汽车将煤泥运输至电厂，则运输成本较高，车辆运输也不方便；起初选用 S管阀换向结构的高压输送泵对煤泥进行泵送 ，由于输送距离远、输送高度高 ，加上该种高压泵自身结构的原因，阀体换向时，输送道内的物料存在-定返流，以及密封效果不好，无法建立这么大的泵送压力 ，最终导致输送失败；后改用新研制的锥 阀泵泵送 ，效果很好，理论泵送压力可达 31.5MPa，实际运行 中泵送压力达到 25MPa，理论泵送量为 30m /h，实际输送量约20m /h，自2008年投入运行 以来，系统运行稳定，洗煤厂的煤泥被有计划的输送至电厂资源化利用 ，按每天平均运行 15h计算，每年给洗煤厂创造的效益达 300万元左右 ，从而将这-泵送难题得以解决。

4 结 语锥阀泵是当前技术中泵送压力最高、泵送距离最远的膏体输送泵，-定程度上解决 了高压远距离泵送的难题 ，有必要进-步完善和推广 ，市场前景很好 ，该种泵 的研制与应用具有很好的经济效益和社会效益。