往復式低溫液體泵

往復式低溫泵由泵體和原動機兩大部分組成，其中泵體又可以分成兩大部分；液力端和傳動端。液力端（又可稱泵頭）的作用就是在泵體內壓縮低溫液體，使機械能轉化為液體的壓力能，使排出的液體的壓力升高。傳動端的作用，就是將原動機的動力通過減速機構輸入，並通過連桿機構將旋轉運動轉換為往復運動。

基本介紹

• 中文名：往復式低溫液體泵
• 外文名：Reciprocating cryogenic liquid pump
• 結構組成：泵體和原動機
• 特點：揚程受系統力的影響

工作原理

當活塞（或柱塞）從左向右移動時，泵缸內部的容積就增大，壓力隨著降低，進入管路的液體壓力大於泵缸中的壓力時，液體在壓差作用下，打開吸入閥而進入泵缸內。在傳動箱的曲柄轉過180度後，活塞向左移動。由於低溫液體基本是不可壓縮的，低溫液體立即被活塞壓縮而壓力迅速升高，同時從密封部分（從活塞隊活塞環或柱塞與泵缸的間隙中）泄露的低溫液體量也增加，會使泵缸中的壓力升高的速度變得小一點，但壓力還是一直在升高。直到泵缸中的液體壓力大到足夠打開排出閥時，低溫液體經過排出閥向排液管道輸出。當活塞被曲柄拉動又向右移動時，重複以上過程。

往復式低溫泵前半個周期是吸入低溫液體，後半個周期是排出低溫液體。排液是間斷式的，不是連續性的。

液力端主要包括排出閥、吸入閥（或吸液視窗）、泵缸和缸套、活塞（或柱塞）、密封器、各種連線管及補償管。這部分零件都接觸到低溫液體，一般都採用銅、不鏽鋼和聚四氟乙烯等低溫材料，並注意去除油脂、防水、防止異物進入。

工作原理

工作特點

往復式低溫液體泵除具有一般往復式泵的特點外，還應特別注意其低溫液體泵的特點，現綜述如下。

①往復式低溫液體泵的流量與缸套直徑D、活塞行程S、泵的轉速（活塞或柱塞的往複次數N）、密封特性有較大的關係．而與泵的揚程（或排出壓力）的關係較小（容積式特徵），如下圖所示。

工作特點

在圖中可以看到往復式低溫液體泵的性能曲線基本上是一條垂直的直線，只有當壓力較高時，由於在密封部分的泄漏量增加會使流量減少。因此，往復式低溫液體泵是不能用排出管道上的閥門來調節流量的，這是與離心式低溫泵完全不同的，所以在管道布置和操作時必須充分注意，千萬不能將排出管道上的液體閥關死!否則會損壞泵，甚至出事故。為避免誤操作，在截止閥前設定安全閥或其他安全裝置，也可以不設截止閥而僅設定單向閥。正常操作時泵排出管路上的截止閥必須常開。

②往復式低溫液體泵的揚程（或排出壓力）受系統力的影響。只要原動機的功率足夠，傳動箱及傳動機構的強度富裕，密封性能良好時，其排出壓力可以滿足不同裝置的需要。如充瓶過程中往復式低溫液體泵的排出壓力也相應地從瓶內剩餘壓力1MPa變化到14.7MPa。

③液力端（泵頭）處在極低溫條件下工作，熱量的傳入會帶來不良影響，所以應切實做好絕熱工作，密切注意連線處的密封、防止泄漏。所用材料要適合於低溫下工作，對防腐性也有一定要求。要防止異物進入。

原因分析

往復式低溫液體泵運行時排氣壓力升得慢或不 上壓的原因主要是汽蝕和液體泄漏， 上述原因只是 一個特例，在生產運行中很少見。

1、汽蝕

汽蝕是由於工作腔記憶體在氣體， 使工作腔存在 氣液兩相工質， 而氣體是可壓縮介質， 導致泵不能正常工作。引起汽蝕的原因很多， 主要有：

①管路 和泵頭冷端保冷效果差；

②吸入管路和回氣管路布 置不當；

③吸入管路和回氣管路堵塞造成排液、回氣不暢；

④液體貯槽和泵頭冷端真空度變差等。

2、泄漏

泄漏是指液體在壓縮時漏回液缸或膨脹時從排出閥漏回工作腔， 當泄漏量與排出量差不多時， 也 就沒有實際流量， 從而引起排氣壓力不上升。引起 泄漏的根本原因有：

①吸入閥和排出閥泄漏；

②活塞環和密封件磨損失效；

③吸入閥閥座與缸套的密 封泄漏；

④缸套排出孔前後兩個台階處的密封墊泄 漏。

防範措施

吸入管路

( 1)安裝時，液體貯槽出液口與液體泵進液口 間的吸入管路儘可能短，且有沿貯槽向泵下斜的角 度， 並對吸入管路進行良好的絕熱材料包紮。以減 少管路壓力損失和汽化損失， 並使管路中汽化的氣 體返回貯槽。

( 2)有些吸入管路上裝有濾網，應檢查濾網、出液口和閥門是否堵塞，避免造成液體泵進液不暢。

( 3)液體泵運行時，可將貯槽中的氣體適當放空，以提高吸入管路液體的過冷度，儘量避免液體 泵發生汽蝕；有條件的可提高貯槽的液面高度。

回氣管路

( 1)貯槽氣相出口與液體泵回氣口間的回氣管 路布置時管程也應儘可能短， 且有沿貯槽向泵下斜 的角度， 管路變徑時應採用錐形縮節過渡， 避免產生氣阻和虹吸現象;並對吸入管路進行良好的絕熱 包紮， 減少汽化損失;在回氣管路的頂部應加裝放 空閥。

( 2)出現故障時，打開放空閥直接排放回氣和可能存在的液體， 若故障消除， 則說明壓力損失和 汽化損失較嚴重， 使液體泵產生汽蝕而出現故障。 這與管路的安裝及絕熱材料包紮有很大關係， 有條件的應及時處理。可暫時通過增加液體過冷度、 增加貯槽液面高度、回氣放空閥適當打開等措施來解決。若故障不能消除， 很大可能是泄漏引起的。

其他部位

( 1)缸套在兩個台階處都有密封墊。要保證兩個台階處的密封性能良好，對缸套與缸座的尺寸配合要求較高， 特別是更換缸套或密封墊後更應注意尺寸的變化，保證排出液體不漏回液缸。

( 2)活塞環及密封件磨損失效，應及時更換，儘量避免泄漏的發生。

( 3)泵頭冷端是一個真空夾套型的冷端，應保 護好其真空接頭，必要時還可對泵頭進行保冷處理。