乳化液泵站结构组成及工作原理

乳化液泵站

乳化液泵站是煤矿综采机械化中的关键支护设备液压支架的动力装置。液压支架的工作液体是由乳化液泵站提供的。 
乳化液泵站采用的乳化液泵为卧式三柱塞或五柱塞往复定量泵。
由乳化液泵站与液压支架各执行液压缸之间形成了一个多级多单元分布式的液压系统结构。
液压支架在支护过程的一个工作循环中要完成升柱、降柱、移架和推溜等动作，支架单元之间以及单元内的每个执行液压缸的动作都是非连续地间断性工作，各液压缸的负载也具有很大的不确定性。
这种特殊工作条件要求乳化液泵站输出到液压系统的工作液流量要随支架各执行机构的负载流量特性来调节，支架液压系统与泵站要多次地接通或切断，在液压支架工序间间歇时间内，泵站要提供补充系统泄漏所消耗的工作液。泵站实际生产过程中运转的间歇时间可为几分钟到几小时。同时，液压支架的传动装置在任何瞬间都处在准备工作的状态中，因而，液压系统中也始终保持着恒定的压力。

乳化液泵站由哪几个主要部分组成？各部分的作用是什么？
答：乳化液泵站主要由电动机、高压泵、乳化箱组成；
作用
电动机是将机械能转换为液压能的一种能量转换机构；
高压泵：当电机带动齿轮、曲轴旋转后，连杆带动柱塞往复运动，通过吸、排液阀不断吸排液，产生高压液，供支架使用；
乳化液箱：该箱自动配液，储存并过滤乳化液的装置。

乳化液泵站的基本组成： 
乳化液泵站包括乳化液泵组、乳化液箱及附属装置。乳化液泵站在安装时往往同时安装两台乳化液泵和一个乳化液箱，通常称为“两泵一箱”，目的是一台工作另一台备用，当工作面需要增加供液时，也可让两台乳化液泵同时并联工作。乳化液箱是用来储存、回收、过滤乳化液的装置，若在井下配置乳化液时，乳化液箱上还需附带自动配液阀。压力控制装置安装在乳化液箱上，用来控制供给乳化液的压力，并可实现对液压系统的保护，它由手动卸载阀、自动卸载阀、压力开关和压力表组成。  两台乳化液泵分别经吸液断路器从乳化液箱工作腔吸液，加压后送到压力控制装置。泵站启动过程中，手动卸载阀打开，泵站与液体箱短路循环；正常工作时，关闭手动卸载阀。当工作面支架需用液时，自动卸载阀经交替阀将压力液送到支架。工作面液体回到乳化箱沉淀室，经沉淀、去泡沫、磁性过滤、网状过滤后回到工作室，形成完整的循环回路。当工作面不用液体时，压力达到设定压力后自动卸载阀开启，泵与液体箱形成短路循环。
乳化液箱是存储、回收、过滤和沉淀乳化液的设备，它与乳化液泵一起向工作面支 架系统提供压力液体。
吸液过滤器和断路器分别用于过滤乳化液与防止乳化液箱的泄漏。
自动卸荷阀用于保护乳化液泵自身及整个液路系统。
当乳化液泵所排出的液体压力大于系统工作压力的情况下，乳化液泵通过自动卸荷阀将系统压力降低，但当液压支架需要工作或压力下降时，乳化液泵立即恢复压力和流量，保证采煤工作面的正常工作。
乳化液泵站工作原理
乳化液泵一般都采用往复式柱塞泵，它是通过改变工作容积来实现吸液和排液的，是一种容积式液压泵。
　　往复式单柱塞泵的工作原理如上图。当电动机带动曲轴1沿箭头方向旋转时，曲轴就带动连杆2运动，连杆的运动又带动右端的滑块3沿滑槽4往复运动。柱塞5、排液阀7和进液阀9都具有良好的密封性能。当柱塞向左运动时，活塞右侧缸体6中密封的工作容积增大，形成负压，这时乳化液箱中的液体在大气压作用下顶开进液阀9进入缸体6中，并把柱塞让出的空间充满，这个过程叫吸液；当曲轴与连杆的铰接点转过曲轴的水平中心线B点，曲轴又通过连杆、滑块推动柱塞向右运动，柱塞向右挤压进入缸体中的液体，使进液阀关闭，当缸体内液体压力达到一定值时，液体顶开排液阀7，从排液口8进入向工作面供液的管道，这个过程叫排液。曲轴每旋转一周，柱塞就往复运动一次，完成一个吸液、排液工作循环。曲轴连续运转，柱塞就连续往复运动，吸、排液过程就不断交替出现。由上述可知，单柱塞泵在吸液时不排液，铰链从A点依
　　逆时针转到B点，旋转180º吸液；再从B点逆时针转到A点，又旋转180º排液。曲轴转角在270º时排量最大。所以，单柱塞泵的排液量是很不均匀的，它排出的液体在排液管中是一种周期间断性的脉冲压力液体。为了克服单柱塞泵脉冲压力给管路、设备和控制元件带来的有害作用，一般将乳化液泵制作成三柱塞式，曲轴的三个曲拐相隔120º，曲轴旋转时，保持始终有吸液和排液的柱塞，从而减轻了排液压力的脉动。当曲轴旋转时，三个柱塞将交替吸液和排液。在每一个瞬间内，至少有一个柱塞，最多有两个柱塞在排液，同时又有两个或一个柱塞吸液。即使这样，三个柱塞泵的排量仍然不均匀，但比单柱塞泵却好的多，基本可以满足生产需要。目前，工作面使用的大多是卧式三柱塞乳化液泵，有的采用五柱塞乳化液泵。

乳化液泵组结构特征与工作原理：
乳化液泵组由三相四级防爆电机、轮胎联轴器、乳化液泵、卸载阀、蓄能器等组成等组成，安装在共同的底拖上。（图1）
乳化液泵为卧式三柱塞往复泵 , 选用三相交流四极防爆电机驱动，经一级齿轮减速，带动三拐曲轴旋转，再由连杆、滑块带动柱塞作往复运动，使工作液在泵头中经吸、排液阀吸入和排出 ，此时机械能转换成液压能，输出压力液体，供执行机构动作。在泵的排液腔装有调整好的安全阀及自动卸载阀，在
卸载阀的高压出口接φ19高压胶管与蓄能器连接。乳化液泵组液压系统（图2）
3.1乳化液泵
乳化液泵由曲轴箱、泵头组件、高压钢套组件 、泵用安全阀等部件组成。（图3）
3.1.1、曲轴箱
曲轴箱主要由箱体、曲轴、连杆、滑块、减速齿轮箱和轴齿轮等组成。
箱体是安装曲轴、减速齿轮箱、连杆、滑块、高压钢套及泵头等部件的基架，又是运动过程中的主要的受力构件，采用高强度铸铁整体箱形结构，具有足够的强度和刚性。曲轴选用优质锻钢制成，为三拐曲轴。轴瓦为钢壳高锡铝合金薄壁瓦，滑块油封为骨架式专用油封。齿轮采用优质合金钢，硬齿面，具有较高的传动精度。连杆大头选用剖分式结构以便装拆，小头选用圆柱销联接，工作可靠，润滑装置采用飞溅式润滑方式。在进液腔盖上方设有放气孔，以放尽进液腔内空气。在进液腔盖下方设有防冻放液孔，可放尽进液腔内液体。在箱体内曲轴下方设有磁性过滤器，以吸附润滑油中的铁磁杂物。
3.1.2、泵头组件（图4）
泵头部分是重要的液力部分，输入低压液体输出压力液体，泵头下部安装三组吸液阀，上部安装三组排液阀 ，三组排液腔用孔道串通。进排液阀为菌形锥阀结构，均用不锈钢制成。在排液孔的一端装有安全阀，其调定压力为泵额定工作压力的110~115%，三个柱塞腔端部均设有放气螺钉，以放尽该腔空气。
3.1.3、高压钢套组件（图5）
主要由高压钢套、半圆环、柱塞、导向铜套、密封圈、垫片、支承环等组成。柱塞由优质炭钢制成，表面喷镀合金材料，经精密磨削具有较细的粗糙度及较高的硬度，使其有良好的耐磨性和防锈性。柱塞密封为矩形多道密封结构形式，工作性能良好。
3.2、安全阀（图6）
安全阀由阀壳、阀座、阀芯、顶杆、弹簧座、等主要零件组成。
安全阀是泵的高压保护零件，它的调定压力为泵工作压力的110%~115%左右。
来自泵的高压液通过阀座、阀芯、顶杆作用于弹簧上，当液体压力小于安全阀的调定压力时，在弹簧作用力下，安全阀关闭。如果液体压力大于安全阀调定压力时，液体压力克服弹簧的作用力，阀被打开，泵就泄漏。
调整弹簧的作用力即能改变安全阀的开启压力。
3.3、卸载阀（图7）
卸载阀主要由单向阀、主阀及先导阀组成。
卸载阀的功能是：当供液系统压力超过卸载阀的调定压力时（如支架停止用液时）卸载阀动作，把泵排出的乳化液直接送入乳化液箱，使泵站处于空载下运行。节省电力，延长泵站使用寿命。
卸载阀的工作原理：泵输出的高压乳化液进入卸载阀后，分成四条液路。第一条：冲开单向阀向支架系统供液；第二条：冲开单向阀的高压乳化液经控制液路到达先导阀滑套下腔，给阀杆一个向上的推力；第三条：来自泵的高压乳化液经中间的控制液路和先导阀下腔作用在主阀的推力活塞下腔，使主阀关闭。第四条：经主阀阀口，是高压乳化液的卸载回液液路。当支架停止用液或系统压力升高到超过先导阀的调定压力时，作用于先导阀滑套下端的高压乳化液顶开先导阀，使作用于主阀推力活塞下腔的高压乳化液卸载回零，主阀因失去依托而打开，此时乳化液经主阀卸载回乳化液箱，同时单向阀在乳化液的压力作用下关闭，单向阀上腔形成高压密封腔，从而维持阀的持续开启，实现阀稳定卸载状态，泵处于低压运行。当支架重新用液或系统漏损，单向阀上高压腔压力下降至卸载阀的恢复工作压力时，先导阀在弹簧力的作用下关闭，主阀的推力活塞下腔重新建立起压力，主阀关闭，泵站恢复供液状态。
调节卸载阀的工作压力时，只需调节先导阀调整螺套，即调节先导阀碟形弹簧作用力，其调定压力为出厂时泵的公称压力。
3.4、蓄能器（图8）
本泵采用公称容积为25升的气囊式蓄能器，其主要作用是补充高压系统中的漏损，从而减少卸载阀的动作次数，延长液压系统中液压元件的使用寿命；同时还能吸收高压系统的压力脉动。蓄能器在安装前必须在胶囊内充足氮气。注意蓄能器内禁止充氧气和压缩空气，以免引起爆炸和胶囊老化。
蓄能器充气方法有三种：即
A、氮气瓶直接过气法：接上充气附件，拧开氮气瓶上的开关，由于氮气瓶的压力比蓄能器里气体压力高，所以氮气自然压入蓄能器，当压力表指示所需要的压力时，关闭氮气瓶开关，充气不能过猛，以免把充气阀的橡胶塞子冲到胶囊里去。氮气充好以后，拧松充气阀上的放气螺栓，把充气管里的压力泄掉，才能拆下充气管和充气附件，充气工作即告完
成。
B、蓄能器增压法：如果蓄能器要求气体压力较高，氮气瓶中的气压较低，不能满足充气要求时，则采用蓄能器增压法充气。其工具是二套充气附件和一个蓄能器，方法是首先用氮气瓶直接过气法，将二个蓄能器都充好，然后把二个蓄能器上的充气阀的进气口用充气管连起来，这样一个蓄能器相当于氮气瓶，另一蓄能器为被充气的蓄能器，然后在相当于氮气瓶的那个蓄能器的另一端通入高压液，压缩胶囊，使胶囊的氮气充入被充气的蓄能器里去，样反复几次直到蓄能器达到所需压力为止。
C、利用专用充氮机充气方法。在充气时不管采用何种方法，都必须遵守下列程序：
（1）取下充气阀的保护罩；
（2）装上带压力表的充气工具，并与充气管联通；
（3）操作人员在启闭氮气瓶气阀时，应站在充气阀的侧面，徐徐开启氮气瓶气阀；
（4）通过充气工具的手柄，徐徐打开压下气门芯，缓慢地充入氮气，待气囊膨胀至菌形阀关闭，充气速度方可加快，并达到所需的充气压力；
（5）充气完毕将氮气瓶开关关闭，放尽充气工具及管道内残余气体，方能拆卸充气工具，然后将保护帽牢固旋紧。
泵站在使用中蓄能器的气体压力应经常定期检查，蓄能器投入工作后在最初十天之内应当检查一次胶囊内气体压力，如无明显的渗漏以后每月检查一次气体压力。如发现蓄能器内的剩余气体压力最小值应大于或等于液压系统最大工作压力的25%，其最大值应小于或等于液压系统最小工作压力的90%。当蓄能器的气体压力小于上述气体最低压力时，就应当及时补充氮气。
蓄能器胶囊内氮气压力的测量：在实际使用过程中，往往需要知道蓄能器内氮气的实际压力，决定是否要补充氮气，可采用直接测量法：取掉过渡接头，接上充气附件，使顶杆顶开充气阀芯，压力表读数即蓄能器内氮气压力。
蓄能器胶囊的更换：在更换胶囊时，首先要将充气附件装上，用顶杆顶开充气阀芯（即螺杆）放尽胶囊内气体，拆下充气阀，另一端的托阀也同时拆下来检查，有无损坏，拆胶囊时用工具轻轻撬松胶囊上口，慢慢拉出来就行。
胶囊装入前，首先要把蓄能器壳内清理干净，不得留有杂物，以免损坏胶囊，再在胶囊和钢瓶内涂些乳化油，把胶囊沿轴向折起来，慢慢塞进去，必要时也可以用一根适当大小的棒，头部削圆，伸入胶囊慢慢推入，装好后可用手指检查胶囊口部内壁，如有皱折应挤压平服，装上其余零部件，即可充气，把充好气的整个蓄能器浸入水中，观察有无漏气后，拧上保护帽。