一种核级往复式液压隔膜泵的制作方法

本发明涉及隔膜泵领域，尤其涉及一种核级往复式液压隔膜泵。

背景技术：

核电站各系统包括各种类型的泵，其中核级泵一般用于输送含有辐射的介质，小流量、高压力核级泵基本都是核电站各系统需要执行安全功能的关键设备，特别是上充泵更是化学和容积控制(kba)系统最关键设备之一，现在普遍采用的是柱塞式往复泵，即柱塞与泵输送介质直接接触，由柱塞部位的填料密封包含辐射的高压力介质。

但是柱塞填料密封原理决定了必然寿命短和存在泄漏，含辐射的水泄漏后一般采用回收结构并排入核电厂的污水系统，泄漏水无法采用完全密封结构回收，辐射物会进入泵运行环境中，对环境造成负面影响，同时增加污水处理难度和处理成本，特别是小流量上充泵输送水温100℃左右，柱塞密封副泄漏处理的介质多数呈蒸汽状态，污染环境更严重，回收难度也更大。而且在核电站中，执行高压力硼酸注入的泵中还含有易结晶的硼酸，一旦泵停止运行或运行过程中泵输送介质停留在填料密封处，介质温度下降到结晶温度以下，在填料处的结晶体在泵启动时，对填料和柱塞造成极大损害，会急剧降低柱塞和填料密封的使用寿命。

在柱塞密封损坏时，核级泵内含有辐射的介质会发生泄漏，对运行环境污染大，在对泄漏的介质回收集中进行处理时，处理含辐射介质费用极高，而且在对核级泵进行维修以及对泄漏的介质进行回收时，介质中的辐射容易对人造成伤害，而要隔离这些辐射的成本极高。

另外，对于传统的隔膜泵而言，在常压下，液体中必不可免的会混入极少量气体，在柱塞往复滑动、使得液压腔中的压强增大、减小时，这些气体容易析出，以及在液压腔中的压强增大、减小时，液压腔中的液体也会出现汽化，形成气体，与液体相比，相同质量的气体的体积更大，在柱塞静止时也会增大液压腔内的压强，故在柱塞向靠近介质腔一侧滑动相同距离时，导致液压腔内的压强过大，容易使隔膜在高压下破裂。

技术实现要素：

本发明意在提供一种核级往复式液压隔膜泵，以提高核级泵的使用寿命、排出液压腔中析出的气体，避免含辐射介质频繁、大量泄漏和隔膜破裂。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种核级往复式液压隔膜泵，包括缸体和柱塞，缸体上设有泵进口和泵出口，缸体内固定有隔膜，隔膜将缸体内腔分隔为液压腔和介质腔，柱塞与液压腔侧壁滑动密封，泵进口和泵出口均与介质腔连通；缸体上设有与液压腔上端连通并可封闭的排气通道。

本方案的有益效果为：

1.本发明中含有辐射的介质从泵进口进入介质腔，然后从泵出口排出，隔膜对介质腔起到密封作用，使得介质无法进入液压腔，所以即使柱塞密封损坏，介质也不会从损坏处泄露，从而避免介质中的辐射对环境和人体造成损坏，也减少介质泄露导致的回收介质产生的高成本。

2.本发明中的泵在使用时，析出和汽化形成的气体可沿着排气通道排出，从而避免液压腔内的压强过大，导致隔膜损坏，延长隔膜的使用寿命。

进一步，排气通道连通有排气槽。

本方案的有益效果为：由于液压腔内充满液体，故在排出气体的同时，少量液体也随之排出，本方案中气体和少量液体从液压腔排出后进入排气槽内，液体在自身重力作用下聚集在排气槽底部被收集。本方案中的液体可回收重复使用，避免液体浪费。

进一步，液压腔连通有液压介质收集槽。

本方案的有益效果为：液压介质收集槽内储有液体，在液压腔内的液体随着气体排出后，液压介质收集槽内的液体可进入液压腔内，快速补充液压腔内的液体，避免液体量过少，无法鼓动隔膜，泵送介质。

进一步，排气槽与液压介质收集槽连通。

本方案的有益效果为：排气槽内收集的液体可通入液压介质收集槽内，直接回收利用。

进一步，隔膜包括膜部和环形的安装部，所述安装部与膜部固定，且安装部位于膜部的外周，所述安装部的厚度大于膜部的厚度。

本方案的有益效果为：安装部的厚度较大，在安装时，安装部可发生弹性形变，避免隔膜与缸体之间出现缝隙，导致介质腔内的介质渗透至负压腔内。

进一步，隔膜靠近介质腔的一侧设有介质侧限制板，介质侧限制板与缸体内壁固定，介质侧限制板与介质腔侧壁之间设有用于供介质穿过的缝隙。

本方案的有益效果为：介质侧限制板对隔膜向靠近介质腔一侧鼓动的距离进行限制，避免排气不及时导致液压腔内的压强过大，在柱塞向靠近介质腔一侧滑动、使得液压腔内的压强过度增大时，造成隔膜向靠近介质腔一侧过大程度鼓动，进而导致隔膜破裂的情况，进一步提高隔膜的使用寿命。

进一步，介质侧限制板上设有若干介质通孔。

本方案的有益效果为：在隔膜鼓动过程中，隔膜与介质侧限制板之间的空间大小不断改变，在空间增大时，介质腔内的介质进入空间内；在空间减小时，空间内的介质排出，介质通孔增大隔膜与介质侧限制板之间的空间与介质腔的连通空间，加快介质在隔膜与介质侧限制板之间的空间以及介质腔之间的流动速度，从而使得隔膜能够快速变化。

进一步，隔膜靠近液压腔的一侧设有液压侧限制板，液压侧限制板与液压腔侧壁之间设有用于供液体穿过的缝隙。

本方案的有益效果为：与介质侧限制板的作用相似，本方案中的液压侧限制板能够对隔膜的鼓动幅度进行限制，避免柱塞向远离介质腔一侧滑动距离过大，导致隔膜破裂。

进一步，液压侧限制板上设有若干液压介质通孔。

本方案的有益效果为：液压介质通孔可加快液压介质在隔膜与液压侧限制板之间的空间与液压腔之间的流动速度，使得隔膜能够快速变化。

进一步，液压侧限制板上端设有导向通道，所述导向通道靠近隔膜的一端位于隔膜与液压侧限制板之间的空间上端。

本方案的有益效果为：在使用时，位于隔膜与液压侧限制板之间的空间中的液压介质也会析出气体，此时气体容易堆积在隔膜与液压侧限制板之间的空间中，本方案中的导向通道可供气体运动至液压腔中，提高气体的排出率。

附图说明

图1为本发明实施例1的全剖视图；

图2为本发明实施例2的全剖视图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：液压腔1、柱塞2、介质腔3、缸体4、排气阀组5、排气通道6、排油阀组7、液压侧限制板8、隔膜9、介质侧限制板10、介质通孔11、补油通道12、泵进口13、进液口14、缸盖16、补液管17、阀盖18、弹簧19、封板20、阀座21、法兰22、排气槽23、导向通道81。

实施例1

一种核级往复式液压隔膜泵，如图1所示，包括缸体4、缸盖16、柱塞2，缸体4内设有开口朝右的液压腔1，缸盖16内设有开口朝左的介质腔3，空腔内竖向设有隔膜9。隔膜9左右两侧分别设有液压侧限制板8和介质侧限制板10，隔膜9包括膜部和环形的安装部，膜部位于安装部的内周且膜部与安装部一体成型，本实施例中的安装部沿膜部的直径方向为球形，安装部的直径大于膜部的宽度。液压侧限制板8和介质侧限制板10朝向安装部的侧壁均设有与安装部对齐的安装槽，安装槽的直径小于安装部的直径，安装时，安装部位于两个安装槽内。缸体4与缸盖16之间通过螺栓固定，且缸盖16将液压侧限制板8和介质侧限制板10按压在缸体上。隔膜9将缸体4的内腔分隔为隔膜9左侧的液压腔1和右侧的介质腔3，介质侧限制板10和液压侧限制板8上分别设有若干介质通孔11和若干液压介质通孔。

柱塞2位于隔膜9左侧，柱塞2右端贯穿缸体4的左端并与液压腔1侧壁滑动密封。缸体4内设有液压介质收集槽，缸体4下方设有u形的补液管17，补液管17左右两端均胶接在缸体4上。补液管17左端贯穿液压介质收集槽并与液压介质收集槽底部连通，在具体实施时，可在补液管17上安装用于封闭补液管17的阀门。缸体4上设有与液压腔1连通的补油通道12，补液管17右端与补油通道12连通。缸体4上端设有与液压腔1顶部连通的排气通道6，排气通道6连通有排气阀门。排气通道6连通有排气槽23，本实施例中的排气槽23底部通过管道与液压介质收集槽连通。本实施例中随着气体排出的少量液压介质在重力作用下聚集在排气槽23底部，随后流入液压介质收集槽内被收集，及时回收利用液压介质，避免液压介质浪费。

缸盖16上下两端分别设有出口和进口，且缸盖16上下两端分别设有单向进液结构和单向出液结构，具体实施时，单向进液结构和单向出液结构均可采用单向阀，本实施例中的单向进液结构和单向出液结构相似，本实施例中以单向进液结构为例进行说明。

缸盖16下端设有阀盖18，阀盖18上设有与进口13对齐的开口，阀盖18下方设有阀座21，阀座21上设有与开口对齐的进液口14，单向进液结构位于阀座21与阀盖18之间。单向进液结构包括封板20和弹性件，本实施例中的封板20与阀座21上端相抵并封闭进液口14，弹性件位于封板20上方，本实施例中的弹性件采用弹簧19，弹簧19两端分别焊接在封板20和阀盖18上，用于使封板20与阀座21相抵。阀座21下方设有法兰22，法兰22上设有与进液口14连通的泵进口13，法兰22通过螺栓固定在缸盖16下端，并将阀盖18和阀座21向上挤压。单向出液结构与单向进液结构的不同之处在于，缸盖16上方的阀盖18位于缸盖16上方的阀座21的上侧，单向出液结构的封板20与阀座21的上端相抵。

具体实施过程如下：

初始时，液压腔1和液压介质收集槽内均注满液压介质，缸盖16下方的法兰22上的通道与储有介质的装置连通，缸盖16上方的法兰22上的通道与需要泵送介质的装置连通。本实施例中的泵工作时，采用外界的液压缸等结构带动柱塞2左右往复滑动，当柱塞2向左滑动时，液压腔1内的压强减小，隔膜9向左鼓动，介质腔3内的空间增大、压强减小，单向进液结构的封板20在外界压强的作用下向上滑动，储有介质的装置内的介质被从泵进口13吸入介质腔3内。在柱塞2停止向左滑动时，液压腔1和介质腔3内的压强不变，单向进液结构的封板20在弹簧19的作用下复位，重新与阀座21上端相抵并封闭泵进口13。

当柱塞2向右滑动时，液压腔1内的压强增大，隔膜9向右鼓动，介质腔3内的空间减小，介质腔3内的压强增大，由于单向进液结构的封板20与阀座21相抵，所以此时单向进液结构的封板20无法继续向下滑动，即泵进口13不会打开，单向出液结构的封板20在介质腔3内的高压作用下向上滑动，打开泵出口，介质腔3内的介质经泵出口被排出。柱塞2左右往复滑动，重复上述步骤，即可先将外界的介质吸入介质腔3，在经泵出口排出。

在使用一段时间后，在隔膜9向右鼓动且柱塞2停止运动时，人工打开排气阀门，液压腔1内的气体在液压腔1内的压力作用下从排气阀门排出，避免过多的气体停留在液压腔1内，使得液压腔1内的压强过大，导致隔膜9破裂。

在柱塞2向左滑动后并停止运动时打开补液管17上的阀门，将液压介质收集槽与补液管17连通，由于柱塞2向左滑动导致液压腔1内的压强减小，故在柱塞2停止运动时，液压腔1内的压强仍小于外界压强，在阀门打开后，液压介质收集槽内的液压介质被吸入液压腔1内，及时补充液压介质。

实施例2

在实施例1的基础上，如图2所示，本实施例中的液压侧限制板8的上端设有导向通道81，导向通道81呈左端高于右端的倾斜设置，导向通道81右端位于液压侧限制板8与隔膜9之间的空间的上端，使得液压侧限制板8与隔膜9之间的空间中的气体能够从导向通道81运动至液压腔1中，最后能够从排气通道6中排出，提高气体排出率。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体技术方案和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术方案的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。