进出料柱塞泵的制作方法

本实用新型涉及适于输送特殊流体的泵领域，具体而言，涉及一种进出料柱塞泵。

背景技术：

近年来随着社会的不断发展，由居民社区、餐饮中心、农贸市场、其他市政口产生的生活厨余垃圾逐渐增多，我国相关科研人员对生活垃圾综合处理技术做了大量引进吸收和摸索改进工作，例如干式厌氧处理生活垃圾技术作为一种新兴技术逐渐进入国内并开始在部分城市试点建设。

虽然目前国内大力号召垃圾分类并在部分试点城市取得了一定的成果，但是从总体上来看国内生活厨余垃圾用于厌氧发酵的有机部分仍然参杂很多杂物，如：玻璃、贝壳、金属、石子、塑料、木头、纸品等。

申请号为2019206167872的专利给出了一种利用卧式推流干式厌氧处理厨余垃圾的装置，可以对预处理后平均粒径80mm、干扰物不超过10％质量比的生活厨余垃圾进行干式发酵。该装置采用进料柱塞泵将发酵原料泵送至干式厌氧卧式推流发酵罐，同时采用出料柱塞泵将发酵残余物从干式厌氧卧式推流发酵罐中抽吸泵送至后续的脱水单元进行固液分离。如上述，发酵原料中存在一定数量的杂质(如：玻璃、贝壳、金属、石子、塑料、木头、纸品等)，在发酵过程中并不能降解，并且进入发酵罐的物料平均粒径在80mm，所以，无论是进料柱塞泵输送的进罐发酵原料还是出料柱塞泵输送的发酵残余物均属于大粒径、高含杂、高含固率、流动性极差的一类物料，对配套使用的柱塞泵要求较高。

通过配套使用传统柱塞泵的项目经验反馈，普通的柱塞泵在处理大粒径、高含杂、高含固率、流动性极差的一类物料时，主要存在两个问题：第一，柱塞腔体及泵温过高，导致柱塞运动卡涩、加剧磨损甚至停机，这个主要是由于柱塞泵在高压力往复工作过程中摩擦累积产生大量热量，仅通过泵体本身难以进行有效热传导，导致柱塞泵温度的升高。第二，用于输送物料的泵缸体易损坏，成为影响柱塞泵正常使用寿命的最短板，这个主要是由于柱塞泵输送大粒径、高含杂、高含固率物料并在高压环境下，导致物料对缸体产生的高压磨损导致，即使对缸体采用耐磨钢并进行表面处理，在长时间使用下也通常效果不明显。

中国专利cn204283778u公开了一种单缸柱塞泵，用于输送含固率高、流动性差、杂质较多的固体物料。但该单缸柱塞泵：首先，没有单独设置用于对泵体冷却的额外冷却装置，如果在连续工作时间较短或非连续性并且间隔周期较长的工作状态下，其泵体温度可以保持正常状态，但如果在连续工作或间隔较短的非连续工作状态下，泵体温度会累积升高，影响泵的正常工作效率；其次，该泵是通过对活塞采用高强度耐磨钢、柱塞缸体表面采用镀双层铬的形式来抵抗硬物质如碎玻璃瓶、铁质罐头盒、骨头或木块的冲击，但在长时间处理高含杂硬物质时的使用寿命有待检定。

中国专利cn204384863u公开了一种餐厨垃圾浆料输送泵，也是一种柱塞泵，用于输送含水率高、(含固率低、流动性好)的餐厨垃圾浆料(平均粒径小)。该柱塞泵设置有平衡水箱，在平衡泵前后腔压力的同时可以对泵体起到冷却于润滑作用。但该泵也是仅通过淬火层、电镀耐磨层保证使用寿命，但如果用于输送大粒径、高含杂、高含固率物料时，对使用寿命的影响同样有待检定。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的在于提供一种用于进出料柱塞泵，以解决现有技术中传统柱塞泵在处理大粒径、高含杂、高含固率、流动性极差的物料过程中产生堵塞、且工作过程中泵体温度较高，检修困难，泵体使用寿命较短的问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下的技术方案：

一种进出料柱塞泵，其特征在于，包括液压驱动组件以及物料输送组件；

液压驱动组件包括液压缸体、后端盖、液压活塞以及活塞杆，液压缸体后端连接后端盖，活塞杆位于液压缸体内部，活塞杆末端连接液压活塞，液压活塞与液压缸体的内腔配合安装，液压缸体侧壁前端开有前液压注油口，后端盖与液压缸体内部腔体连接的端面上带有凹槽，凹槽通过液压注油口与外部连通；

物料输送组件包括物料缸体以及物料活塞，物料活塞安装在活塞杆前端，物料活塞位于物料缸体内，物料缸体侧壁末端带有注水口。

进一步的，液压缸体的前端安装有前接近开关，末端安装有后接近开关。

进一步的，液压缸体与物料缸体之间通过中间端盖连接，中间端盖中心带有通孔，活塞杆穿过通孔，可沿着中间端盖滑动，通孔内安装有密封组件，通孔靠近物料缸体的一侧安装有压盖，将密封组件压紧。

进一步的，液压缸体两端分别与后端盖和中间端盖止口配合并通过螺栓连接。

进一步的，物料活塞包括基座以及承压板，基座后端与活塞杆连接，前端安装有承压板，基座与物料缸体之间安装有基座密封。

进一步的，基座与活塞杆连接的端面上开有基座入水孔，基座内部开有基座水道，基座与物料缸体接触的侧面上开有环形水槽，环形水槽靠近承压板一侧，入水孔与基座水道连通，基座水道与环形水槽连通。

进一步的，物料缸体与基座、中间端盖之间形成水室，入水孔与水室连通。

进一步的，承压板与物料缸体之间安装有承压板密封件ⅰ和承压板密封件ⅱ。

进一步的，活塞杆带有活塞杆内腔，活塞杆内腔中安装有水管，水管前端安装有锁紧螺母以及导向套，导向套外壁带有密封，水管末端穿过后端盖，并与后端盖固定连接，入水孔位于基座中心位置，活塞杆前端与入水孔连通。

进一步的，承压板与物料缸体接触面上开有环形沟槽，环形沟槽的切面带有斜面，靠近基座的一侧环形沟槽深度较深，环形沟槽与环形水槽连通。

本实用新型具有以下有益效果：

(1)该进出料柱塞泵的入水口、基座水道以及环形水槽构成了一个循环流道，增压水质在上述循环流道内循环，增压水质可以给承压板以及基座提供润滑作用，保护缸体不被物料磨损，同时，增压水质还提供一定压力，防止物料进入到水室内，且具有冷却的效果，减小柱塞泵的磨损，增长柱塞泵的使用寿命；

(2)该进出料柱塞泵的设计，可以降低对预处理的要求，主要体现在不需要对发酵原料生活厨余垃圾进行精细化粉碎至浆料状态、不要配套过多的人力或设备进行杂物去除，从而可以降低系统投资、降低运行功耗、提高项目实施可行性；

(3)该进出料柱塞泵，在不需要移动泵体与管道时，只需要通过增加一段检修节的方式可以对主要易损件直接进行更换检修，降低了检修人力物资配套需求及减少了检修时间。

附图说明

图1是本实用新型实施例1的柱塞泵吸料到位时结构示意图；

图2是本实用新型实施例1的柱塞泵出料到位时结构示意图；

图3是图1中ⅰ处放大图；

图4是图1中ⅱ处放大图；

图5是图2中ⅲ处放大图；

图6是本实用新型实施例2的柱塞泵吸料到位时结构示意图；

图7是本实用新型实施例2的柱塞泵出料到位时结构示意图；

图8是图6中ⅳ处放大图；

图9是本实用新型柱塞泵在正常应用时的装配结构示意图；

图10是本实用新型柱塞泵在检修时的装配结构示意图；

其中，上述附图包括以下附图标记：101、后端盖；102、液压活塞；103、活塞杆；104、液压缸体；105、中间端盖；106、压盖；107、物料缸体；110、物料活塞；111、基座；112、承压板；113、基座密封；114、承压板密封件ⅰ；115、承压板密封件ⅱ；151、后液压注油口；152、后液压油腔；153、前液压油腔；154、前液压注油口；155、凹槽；161、注水口；162、水室；163、基座入水孔；164、基座水道；165、环形水槽；171、物料腔；172、物料腔前端面；181、后接近开关；182、前接近开关；

201、水管；202、导向套；203、锁紧螺母；204、过渡水管；205、活塞杆内腔；206、环形沟槽；

300、柱塞泵；321、进出料口；322、控制阀门；330、物料歧管；340、检修支管。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

实施例1

如图1-5所示，本实用新型所述的用于进出料柱塞泵装置，包括液压驱动组件以及物料输送组件；

液压驱动组件包括液压缸体104、后端盖101、液压活塞102以及活塞杆103，液压缸体后端连接后端盖，活塞杆位于液压缸体内部，活塞杆末端连接液压活塞，液压活塞与液压缸体的内腔配合安装，液压缸体侧壁前端开有前液压注油口154，后端盖与液压缸体内部腔体连接的端面上带有凹槽155，凹槽通过后液压注油口151与外部连通。

物料输送组件包括物料缸体107以及物料活塞110，物料活塞安装在活塞杆前端，物料活塞位于物料缸体内，物料缸体侧壁末端带有注水口161。

所述液压缸体的前端安装有前接近开关182，末端安装有后接近开关181，后接近开关和前接近开关分别用于检测吸料到位时液压活塞的位置和出料到位时液压活塞的位置。

如图4所示，后接近开关的安装位置应满足：在柱塞泵吸料到位触发后接近开关动作时，后端盖与液压活塞之间应有尺寸为l1的间距，推荐l1≥10mm，避免在吸料过程中由于液压油的作用以及移动部件的惯性导致液压活塞与后端盖发生碰撞。

如图5所示，前接近开关的安装位置应满足：在柱塞泵出料到位触发前接近开关动作时，物料活塞的最外侧承压板与物料缸体的物料腔前端面172之间应有尺寸为l2的间距，推荐l2≥5mm，主要是为了避免安装在物料活塞上的多个密封结构移出物料缸体外部后，再被拉回物料缸体过程中受剪切损坏。

液压缸体与物料缸体之间通过中间端盖105连接，中间端盖中心带有通孔，活塞杆穿过通孔，可沿着中间端盖滑动，通孔内安装有密封组件，通孔靠近物料缸体的一侧安装有压盖106，将密封组件压紧，液压缸体两端分别与后端盖和中间端盖止口配合并通过螺栓连接。

液压活塞与液压缸体的内腔紧密配合，活塞杆与中间端盖适度配合，可以保证液压活塞在液压油驱动下与活塞杆在液压缸体内部平稳移动；同时物料活塞需要与物料缸体适度配合，物料活塞可以沿着物料缸体内壁滑动。

所述后端盖、液压活塞、活塞杆、液压缸体之间的腔体是后液压油腔152，并通过后液压注油口与液压站连接形成液压油回路。

所述中间端盖、液压活塞、活塞杆、液压缸体之间的腔体是前液压油腔153，通过前液压注油口与液压站连接形成液压油回路。

通过上述连接关系，可以保证液压活塞通过活塞杆驱动物料活塞沿着物料缸体内部平稳移动，并通过止口配合关系保证了液压活塞、活塞杆、物料活塞在运动时处于同一中心线上，并且该中心线就是液压缸体和物料缸体的内中心线。

所述中间端盖内安装有多道密封，包括o型圈、v型圈、骨架密封、防水盘根密封等结构，且防水盘根密封安装在靠近水室侧，并通过压盖适度压紧。通过上述密封结构的设置，可以防止前液压油腔内的液压油与水室中的水介质互相渗透。

如图3，物料活塞110包括基座111以及承压板112，基座后端与活塞杆连接，前端安装有承压板，基座与物料缸体之间安装有基座密封113，承压板与物料缸体之间安装有承压板密封件ⅰ114和承压板密封件ⅱ115，基座与承压板止口配合后通过螺钉连接，并且承压板密封件ⅱ更靠近于物料腔侧。

基座采用高强度、高耐磨、热胀冷缩系数小的金属材质制作，承压板采用高耐磨、低弹性、热胀冷缩系数小、具有可机加工性能的非金属材质制作。基座和承压板采用止口配合保证装配同心度。

基座密封113、承压板密封件ⅰ114和承压板密封件ⅱ115结构可以是o型圈、v型圈、骨架密封、防水盘根密封等结构中的一种或多种组合；承压板密封件ⅱ采用高耐磨、较高弹性、热胀冷缩系数小、具有可机加工性能的非金属材质制作，承压板密封件ⅰ、承压板密封件ⅱ与物料缸体的配合间隙大小错综交替，并保证是小间隙过渡松配合。

基座靠近水室的端面上开设有多个入水孔163，成环形分布，基座内部开有基座水道164，基座与物料缸体接触的侧面上开有环形水槽165，环形水槽靠近承压板一侧，入水孔与基座水道连通，基座水道与环形水槽连通。

物料缸体与基座、中间端盖之间形成水室162，入水孔与水室连通，入水孔与基座水道连通，基座水道与环形水槽连通。

在本实施例中，注水口外接增压泵，注水口与增压泵之间安装有电磁换向阀，前液压注油口以及后液压注油口均与液压站连接，中控单元整体控制液压站中液压油的供给以及增压泵的开关。

注水口外接电磁换向阀，保证在柱塞泵吸料过程中，环形水槽、基座水道以及水室中的水介质可以通过注水口经电磁换向阀的一个通道泄压外排；在柱塞泵出料过程中，由水介质增压泵提供的增压水介质可以通过电磁换向阀的另一个通道经过注水口进入水室。

增压水介质通过注水口进入水室后，依次通过基座入水孔、基座水道后进入环形水槽，并将水压依次传递至承压板密封件ⅰ、承压板密封件ⅱ，该水压的反向作用力来自物料腔中的物料运动产生的背压和承压板的压力。

通过注水口进入的增压水介质可以是自来水、项目厂区收集的雨水等清水介质，也可以是生活厨余垃圾的渗滤液或经过三级脱水后的沼液，但应保证这种增压水介质的含固率ts在％以内，并应该在注水口的前端设置有合适尺寸的过滤器，避免过大粒径的杂质进入环形水槽内引起堵塞。

实施例所示一种进出料柱塞泵的工作原理如下：

吸料过程：

液压油从前液压注油口进入前液压油腔，作用于液压活塞的端面，推动活塞杆以及物料活塞向后移动，物料通过物料腔前端面被吸入物料腔中。当液压活塞触发后接近开关动作时，由后接近开关发出信号给中控单元，控制液压站的电磁阀停止供给液压油。

同时，环形水槽、基座水道以及水室中的水介质通过注水口泄压外排，由于，第一：注水口的口径通流能力不能满足物料活塞后移时水室的出水负荷，所以吸料时水室、基座水道、环形水槽中的水介质仍然保持一定的压力，并可作用于承压板密封件ⅰ和承压板密封件ⅱ上，第二：吸料过程中物料腔内的物料处于低压或者负压状态，也就是说靠近物料腔物料侧的承压板密封件ⅱ端面处于低压或者负压状态；第三：在结构上，承压板密封件ⅰ、承压板密封件ⅱ与物料缸体的配合间隙小间隙过渡松配合。基于上述三点，水室中的水介质在绝大部分通过注水口外泄至水室外，很小的一部分通过承压板密封件ⅰ、承压板密封件ⅱ泄漏至物料活塞之外，主要存贮于物料与物料活塞的结合处，为接下来的出料过程初步形成一个水垫和水环。

出料过程：

液压油从后液压注油口进入后液压油腔，作用于液压活塞的后端面通过活塞杆带动物料活塞向前移动，物料通过物料腔前端面被推出物料腔。当液压活塞触发前接近开关动作时，由前接近开关发出信号给中控单元，控制液压站停止供给液压油。

在出料过程开始时，中控单元同时会启动水介质增压泵，提供增压水介质通过电磁换向阀的另一个通道经过注水口进入水室，并要求由水介质增压泵提供的水压应略高于物料腔出料过程的输送压力。此时，这种具有压力的水介质通过承压板密封件ⅰ、承压板密封件ⅱ与物料缸体之间小间隙喷射至物料腔内，可以在物料缸体的内表面，靠近物料活塞的部位形成一环高压舌状水环，保护物料活塞在推动物料前移过程中物料活塞与物料缸体的接触环面在一定范围内是较清洁的，并对物料活塞的移动起到了一定的润滑效果，避免了传统柱塞泵在高压出料中由于柱塞缸头、物料与柱塞缸体之间硬性产生的摩擦损害。

由于在现实使用状态下通常要求柱塞泵能够长时间工作，物料活塞与物料缸体之间会摩擦生热，液压油的往复循环也会发热，这些热量会不断累积。本实用新型实施例通过在柱塞泵液压驱动部分与物料输送部分之间设置中间增压水室，不仅可以起到上述在物料活塞附近形成保护水环、润滑物料活塞与物料缸体的作用，还可以对液压驱动部分与物料输送部分起到一定的冷却作用，从而允许柱塞泵可以长时间运行，并保证一定的运行寿命。

实施例2

如图6～8所示，本实施例与实施例1的区别在于：

活塞杆带有活塞杆内腔205，活塞杆内腔中安装有水管201，水管前端安装有锁紧螺母203以及导向套202，导向套外壁带有密封，水管末端穿过后端盖，并与后端盖固定连接，入水孔位于基座中心位置，活塞杆前端与入水孔连通；承压板与物料缸体接触面上开有环形沟槽206，环形沟槽的切面带有斜面，靠近基座的一侧环形沟槽深度较深，环形沟槽与环形水槽连通。

注水口外部通过管道直接与一个外置水箱接通即可，在柱塞泵吸料过程中，水室中的水介质在物料活塞的作用下排出至外置水箱，在出料过程中，水室中从外置水箱中吸入水介质。

通过注水口进入水室的水介质应该是自来水，水介质的设置主要有两个作用：首先，对两侧的液压驱动部分和物料输送部分的结构进行冷却，从而允许柱塞泵可以长时间运行，并保证一定的运行寿命。其次，这种水介质作为一种检测信号源用于判断物料活塞或者中间端盖等部位是否出现磨损泄漏，便于提前预判检修时间的安排。如果该水介质变浑浊但无油渍，主要表征物料活塞处磨损严重或者基座密封失效，导致物料泄漏至水室内；如果外置水箱内的表面出现一层油渍，则主要表征活塞杆与中间端盖处的密封失效，导致液压油泄漏，除以上两点外，水介质在柱塞泵运行过程中也可以起到一定的润滑和压力平衡作用。

用于物料活塞处的增压水介质是通过水管接口与外置水介质增压泵接通，依次经过水管、活塞杆内腔、基座水道后最终进入环形水槽和环形沟槽内，为物料活塞提供增压水介质，活塞杆前端通过过渡水管204与入水孔连通。

水管末端外接电磁换向阀，满足在柱塞泵吸料过程中，环形沟槽、环形水槽、基座水道、过渡水管、活塞杆内腔以及水管中的水介质可以通过水管接口经电磁换向阀的一个通道泄压外排；在柱塞泵出料过程中，由外置水介质增压泵提供的增压水介质可以通过电磁换向阀的另一个通道经过水管接口进入环形水槽等位置。

通过水管接口与外界接通的水介质可以是自来水、项目厂区收集的雨水等清水介质，也可以是生活厨余垃圾的渗滤液或经过三级脱水后的沼液，但应保证这种增压水介质的含固率ts在1％以内，并应该在水管接口的前端设置有合适尺寸的过滤器，避免过大粒径的杂质进入环形水槽内引起堵塞。

水管通过螺栓与后端盖连接装配，保证水管在柱塞泵工作过程中处于“固定”状态。但水管与后端盖在环向圆柱面结合处是间隙配合，在端面平面结合处设置有密封结构用于保证液压油不泄漏。

水管的定位主要通过与液压活塞内环面的适度配合以及通过导向套与活塞杆内环面的适度配合保证。

实施例2的工作原理如下。

吸料过程：

液压油从前液压注油口进入前液压油腔，作用于液压活塞的端面通过活塞杆带动物料活塞向后移动，物料通过物料腔前端面被吸入物料腔中，当液压活塞触发后接近开关动作时，由后接近开关发出信号给中控单元，控制液压站的电磁阀停止压力为的液压油供给。

水室中的水介质通过注水口直接被排出至外置水箱。

环形沟槽、环形水槽、基座水道、过渡水管、活塞杆内腔、水管内腔中的水介质通过水管末端经电磁换向阀的一个通道无外加阻力或动力的泄压外排。同样，由于水管接口的通流能力不能满足此时的出水负荷，所以固定环形水槽仍有一定的压力，由于吸料过程中物料腔内处于低压或者负压状态，水介质同样会通过承压板与物料缸体之间的小间歇外泄至物料活塞外，为接下来的出料过程初步形成一个水垫或者水环。

出料过程：

液压油从后液压注油口进入后液压油腔，作用于液压活塞的端面通过活塞杆带动物料活塞向前移动，物料通过物料腔前端面被推出物料腔。当液压活塞触发前接近开关动作时，由前接近开关发出信号给中控单元，控制液压站的电磁阀停止压力为的液压油供给。

水介质通过注水口直接从外置水箱吸入至水室内。

在出料过程开始时，中控单元同时会启动水介质增压泵，提供增压水介质通过电磁换向阀的另一个通道经过水管接口依次经过水管、活塞杆内腔、过渡水管、基座水道后最终进入环形水槽以及环形沟槽内，为物料活塞提供增压水介质。同时该增压水介质也可以在一定程度上起到对设备的冷却作用。

图9～10是本实用新型实施例1和实施例2所公开的一种进出料柱塞泵在正常应用时与检修时的装配结构示意图。

该实用新型所涉及的柱塞泵在使用时组成的系统主要包括柱塞泵300、物料歧管330和位于两者之间的检修支管340。

检修支管与柱塞泵和物料歧管均采用法兰配对后用螺栓连接，方便拆装。

物料歧管可以设置多个进料口或出料口321，并需要在每个料口上单独设置控制阀门322。

检修过程：

由于柱塞泵输送的物料特性导致其物料活塞是主要内部结构易损件，所以应对物料活塞的检修提供方便的措施。本实用新型所公开的柱塞泵在对物料活塞进行检修时，首选需要将柱物料腔内的物料排空，并将所有进出料口的控制阀门关闭，然后将检修支管取下，然后缓慢将物料活塞推出物料腔前端面之外即可，然后就可以方便的对物料活塞上的各种密封易损件以及承压板进行更换维护。待维护完毕后，先将液压站泄压，然后通过工具将物料活塞重新推进物料缸体内，将检修支管重新装配，即完成对物料活塞的整个检修过程。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“前端”、“后端”、“左右”“上”、“下”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”、“连通”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

当然，上述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定对本实用新型的实施例范围。本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的均等变化与改进等，均应归属于本实用新型的专利涵盖范围内。