1、计量泵密封技术的研究
计量泵密封的好坏直接影响其工作精度，泄漏量超标会造成密封箱内积液多，锈蚀严重。影响了设备的正常运行，增加了维护工时和费用，降低了设备使用效率。
1.1密封泄漏原因分析
从填料密封的原理和结构来看，流体在密封腔内可泄漏的通道有三处，见图2：一是流体穿透纤维材料造成泄漏；二是在填料与填料箱体之间泄漏；三是在填料与运动轴表面之间泄漏。为解决泄漏和使用周期的问题，对工艺条件和设备结构进行了分析。对活塞杆进行技术测量后，没有发现变形、椭圆和尺寸超差问题，且活塞杆表面无裂纹毛刺、斑点及沟槽等缺陷。可以确定产生泄漏的原因不在活塞杆本身，活塞计量泵原设计采用的密封是油浸石棉方型填料，虽具有耐热性、柔软性好、强度高的优点，但编结后表面粗糙、摩擦系数大、长时间使用后浸入的润滑剂容易流失。因此，使用一段时间后，泄漏量便不断增加，调整压紧螺母和更换填料的工作也逐渐频繁。排除填料密封安装不当及活塞杆尺寸偏差原因外，认为造成泄漏的主要原因是：（1）填料被介质穿透而出现泄漏。（2）压紧螺母的预紧力对内外侧填料施加力不均匀造成介质泄漏。被压入填料箱内的填料，每道填料环的受力情况是不一样的，外侧填料受力最大，里侧填料受力最小，呈抛物线形，介质在填料与填料箱体之间泄漏、在填料与运动轴表面之间泄漏是主要原因。
1.2密封技术改进
为解决泄漏问题和提高计量泵的工作精度从密封填料结构和密封材质深入研究分析，决定采用V型聚四氟乙烯密封组环来取代方型填料，见图3。V型圈采用外购的聚四氟乙烯（F4）棒料切削加工而成，为保证密封效果和柱塞的对中性，还加工了支撑环、压环。加工时考虑了F4材质的热胀冷缩的特性，以保证加工尺寸精度。安装时将密封环等套在杆上进行配研，使其接触点总面积达70%左右，松紧程度合适，手感较为明显。安装时注意V型圈的方向，即凹部朝向被密封的液体。先装支承环a，然后装2个V型密封环，最后装压环d，组环装配图，见图3e,以防止聚四氟乙烯的冷流性变化，同时可改善压紧力向后传递的能力。V型圈在压紧螺母的拧紧力作用下，预先张开，完成系统的初密封。安装时，预紧力大小十分重要，如果过大，摩擦力也会急剧增加，加快填料磨损。反之，预紧力小于介质压力时，又起不到密封作用。聚四氟乙烯V型密封组环传递预紧力能力强，且不会被介质穿透，可增大内侧填料的径向力，改善预紧力，使每道环所受的预紧力相差很小，当大于介质的压力，即能阻止泄漏。解决了原石棉方型填料被介质穿透后出现泄漏和安装预紧力不均匀问题，并有效地提高填料密封的使用寿命和计量泵的工作精度。
2、计量泵单向阀的研究
单向阀是计量系统中一个十分关键的部件，发挥着相当于“咽喉”的作用，其工作状态是否正常对计量系统工作精度及稳定性有着至关重要的影响。
2.1单向阀的结构和工作原理
单向阀是只允许液流沿管道一个方向通过，而反向被截止的阀类，有液控式和弹簧式，目前封装设备基本都是采用弹簧加载式单向阀，常见结构见图4。其中阀芯形状结构各不相同，常见的有：钢球、锥阀、带槽锥阀。在计量系统中，A、B计量泵的下面各有一单向阀，两个单向阀的结构形式完全相同。当计量泵活塞在计量气缸带动下往下压时，两个单向阀同时打开，A、B料分别从两个计量泵压出；当计量活塞停止下压以及上提时，两个单向阀中的阀芯迅速、准确地同时回位，防止液料倒抽回流，从而保证每次从A、B计量泵压出的A、B料量恒定，确保计量配比精度。
2.2单向阀技术改进
计量泵的活塞直径D和单向阀阀芯密封直径d的比例关系是计量泵工作精度的一个重要参数。D/d过大，活塞的工作行程会使单向阀阀芯迅速升起过高，且活塞回程开始时阀芯不能及时下落，导致实际排出的液体流量Q小于理论应排出的液体流量Qt，产生计量误差；D/d过小，活塞的工作行程不能使单向阀阀芯迅速升起合适的高度，同样会产生计量误差。有关文献记载了通过相关实验数据分析得出计量泵工作精度最高的活塞直径D和单向阀阀芯密封直径d的最优比值为2.8，为单向阀结构尺寸的设计提供了理论依据。最初常用钢球作为单向阀阀芯，见图4a，由于单向阀的开启及关闭时，钢球的运动无导向，当计量活塞上提时，钢球易出现不能及时、准确地回位，影响单向阀工作的稳定性。在长期使用中加速了阀芯和阀座配合面的磨损最终实效。用锥阀作为单向阀阀芯，见图4b，阀芯有导向杆，并插入弹簧内孔，对阀芯在运动时起到一定的导向作用。而用带槽锥阀作为单向阀阀芯，见图4c，避免了阀芯不能及时、准确地回位的现象。阀芯密封锥面上下都有导向杆，与阀座内孔配合的导向杆轴向均匀分布着液流所需的沟槽，当计量活塞下压时，阀芯密封锥面脱离阀座，液流即可沿着导向杆沟槽通过单向阀，由于带槽导向杆始终未脱离阀座内孔所以避免了当计量活塞上提时，阀芯回位误差所造成的计量误差，有效地提高了计量精度。但其导向杆与阀座内孔之间是间隙配合，当阀隙的流速减小时料液中的固体颗粒进入阀座内孔与导向杆之间有可能将阀卡住不动，如果阀刚好卡在关闭或阀隙较小的位置上时则还有可能在高压液流冲击下使阀座离开泵体的配合位置向上顶起，产生“卡阀”和“跳阀座”的现象，使阀失效。“跳阀座”还会发生及阀座和泵体的配合面被破坏。阀芯结构形状的选择可根据料液特性综合考虑。
3、本章小结
通过对活塞式计量泵的各个细部零件的种类和结构的剖析，确立了本课题计量泵的结构形式并对决定计量泵性能的关键零件进行优选与改进。采用了高效耐磨的活塞缸套，密封性能数字农业论文良好的V型密封组环及先进的带槽锥阀的单向阀结构，从而保证了计量泵的工作精度。
作者：李晓琴 单位：天津大学内燃机研究所天波科技公司
