乳化液泵站

乳化液泵站是煤礦綜采機械化中的關鍵支護設備液壓支架的動力裝置。液壓支架的工作液體是由乳化液泵站提供的。 
乳化液泵站采用的乳化液泵為臥式三柱塞或五柱塞往復定量泵。
由乳化液泵站與液壓支架各執行液壓缸之間形成了一個多級多單元分布式的液壓系統結構。
液壓支架在支護過程的一個工作循環中要完成升柱、降柱、移架和推溜等動作，支架單元之間以及單元內的每個執行液壓缸的動作都是非連續地間斷性工作，各液壓缸的負載也具有很大的不確定性。
這種特殊工作條件要求乳化液泵站輸出到液壓系統的工作液流量要隨支架各執行機構的負載流量特性來調節，支架液壓系統與泵站要多次地接通或切斷，在液壓支架工序間間歇時間內，泵站要提供補充系統泄漏所消耗的工作液。泵站實際生產過程中運轉的間歇時間可為幾分鐘到幾小時。同時，液壓支架的傳動裝置在任何瞬間都處在準備工作的狀態中，因而，液壓系統中也始終保持著恒定的壓力。

乳化液泵站由哪幾個主要部分組成？各部分的作用是什么？
答：乳化液泵站主要由電動機、高壓泵、乳化箱組成；
作用
電動機是將機械能轉換為液壓能的一種能量轉換機構；
高壓泵：當電機帶動齒輪、曲軸旋轉后，連桿帶動柱塞往復運動，通過吸、排液閥不斷吸排液，產生高壓液，供支架使用；
乳化液箱：該箱自動配液，儲存并過濾乳化液的裝置。

乳化液泵站的基本組成： 
乳化液泵站包括乳化液泵組、乳化液箱及附屬裝置。乳化液泵站在安裝時往往同時安裝兩臺乳化液泵和一個乳化液箱，通常稱為“兩泵一箱”，目的是一臺工作另一臺備用，當工作面需要增加供液時，也可讓兩臺乳化液泵同時并聯工作。乳化液箱是用來儲存、回收、過濾乳化液的裝置，若在井下配置乳化液時，乳化液箱上還需附帶自動配液閥。壓力控制裝置安裝在乳化液箱上，用來控制供給乳化液的壓力，并可實現對液壓系統的保護，它由手動卸載閥、自動卸載閥、壓力開關和壓力表組成。  兩臺乳化液泵分別經吸液斷路器從乳化液箱工作腔吸液，加壓后送到壓力控制裝置。泵站啟動過程中，手動卸載閥打開，泵站與液體箱短路循環；正常工作時，關閉手動卸載閥。當工作面支架需用液時，自動卸載閥經交替閥將壓力液送到支架。工作面液體回到乳化箱沉淀室，經沉淀、去泡沫、磁性過濾、網狀過濾后回到工作室，形成完整的循環回路。當工作面不用液體時，壓力達到設定壓力后自動卸載閥開啟，泵與液體箱形成短路循環。
乳化液箱是存儲、回收、過濾和沉淀乳化液的設備，它與乳化液泵一起向工作面支 架系統提供壓力液體。
吸液過濾器和斷路器分別用于過濾乳化液與防止乳化液箱的泄漏。
自動卸荷閥用于保護乳化液泵自身及整個液路系統。
當乳化液泵所排出的液體壓力大于系統工作壓力的情況下，乳化液泵通過自動卸荷閥將系統壓力降低，但當液壓支架需要工作或壓力下降時，乳化液泵立即恢復壓力和流量，保證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復式柱塞泵，它是通過改變工作容積來實現吸液和排液的，是一種容積式液壓泵。
　　往復式單柱塞泵的工作原理如上圖。當電動機帶動曲軸1沿箭頭方向旋轉時，曲軸就帶動連桿2運動，連桿的運動又帶動右端的滑塊3沿滑槽4往復運動。柱塞5、排液閥7和進液閥9都具有良好的密封性能。當柱塞向左運動時，活塞右側缸體6中密封的工作容積增大，形成負壓，這時乳化液箱中的液體在大氣壓作用下頂開進液閥9進入缸體6中，并把柱塞讓出的空間充滿，這個過程叫吸液；當曲軸與連桿的鉸接點轉過曲軸的水平中心線B點，曲軸又通過連桿、滑塊推動柱塞向右運動，柱塞向右擠壓進入缸體中的液體，使進液閥關閉，當缸體內液體壓力達到一定值時，液體頂開排液閥7，從排液口8進入向工作面供液的管道，這個過程叫排液。曲軸每旋轉一周，柱塞就往復運動一次，完成一個吸液、排液工作循環。曲軸連續運轉，柱塞就連續往復運動，吸、排液過程就不斷交替出現。由上述可知，單柱塞泵在吸液時不排液，鉸鏈從A點依
　　逆時針轉到B點，旋轉180º吸液；再從B點逆時針轉到A點，又旋轉180º排液。曲軸轉角在270º時排量最大。所以，單柱塞泵的排液量是很不均勻的，它排出的液體在排液管中是一種周期間斷性的脈沖壓力液體。為了克服單柱塞泵脈沖壓力給管路、設備和控制元件帶來的有害作用，一般將乳化液泵制作成三柱塞式，曲軸的三個曲拐相隔120º，曲軸旋轉時，保持始終有吸液和排液的柱塞，從而減輕了排液壓力的脈動。當曲軸旋轉時，三個柱塞將交替吸液和排液。在每一個瞬間內，至少有一個柱塞，最多有兩個柱塞在排液，同時又有兩個或一個柱塞吸液。即使這樣，三個柱塞泵的排量仍然不均勻，但比單柱塞泵卻好的多，基本可以滿足生產需要。目前，工作面使用的大多是臥式三柱塞乳化液泵，有的采用五柱塞乳化液泵。

乳化液泵組結構特征與工作原理：
乳化液泵組由三相四級防爆電機、輪胎聯軸器、乳化液泵、卸載閥、蓄能器等組成等組成，安裝在共同的底拖上。（圖1）
乳化液泵為臥式三柱塞往復泵 , 選用三相交流四極防爆電機驅動，經一級齒輪減速，帶動三拐曲軸旋轉，再由連桿、滑塊帶動柱塞作往復運動，使工作液在泵頭中經吸、排液閥吸入和排出 ，此時機械能轉換成液壓能，輸出壓力液體，供執行機構動作。在泵的排液腔裝有調整好的安全閥及自動卸載閥，在
卸載閥的高壓出口接φ19高壓膠管與蓄能器連接。乳化液泵組液壓系統（圖2）
3.1乳化液泵
乳化液泵由曲軸箱、泵頭組件、高壓鋼套組件 、泵用安全閥等部件組成。（圖3）
3.1.1、曲軸箱
曲軸箱主要由箱體、曲軸、連桿、滑塊、減速齒輪箱和軸齒輪等組成。
箱體是安裝曲軸、減速齒輪箱、連桿、滑塊、高壓鋼套及泵頭等部件的基架，又是運動過程中的主要的受力構件，采用高強度鑄鐵整體箱形結構，具有足夠的強度和剛性。曲軸選用優質鍛鋼制成，為三拐曲軸。軸瓦為鋼殼高錫鋁合金薄壁瓦，滑塊油封為骨架式專用油封。齒輪采用優質合金鋼，硬齒面，具有較高的傳動精度。連桿大頭選用剖分式結構以便裝拆，小頭選用圓柱銷聯接，工作可靠，潤滑裝置采用飛濺式潤滑方式。在進液腔蓋上方設有放氣孔，以放盡進液腔內空氣。在進液腔蓋下方設有防凍放液孔，可放盡進液腔內液體。在箱體內曲軸下方設有磁性過濾器，以吸附潤滑油中的鐵磁雜物。
3.1.2、泵頭組件（圖4）
泵頭部分是重要的液力部分，輸入低壓液體輸出壓力液體，泵頭下部安裝三組吸液閥，上部安裝三組排液閥 ，三組排液腔用孔道串通。進排液閥為菌形錐閥結構，均用不銹鋼制成。在排液孔的一端裝有安全閥，其調定壓力為泵額定工作壓力的110~115%，三個柱塞腔端部均設有放氣螺釘，以放盡該腔空氣。
3.1.3、高壓鋼套組件（圖5）
主要由高壓鋼套、半圓環、柱塞、導向銅套、密封圈、墊片、支承環等組成。柱塞由優質炭鋼制成，表面噴鍍合金材料，經精密磨削具有較細的粗糙度及較高的硬度，使其有良好的耐磨性和防銹性。柱塞密封為矩形多道密封結構形式，工作性能良好。
3.2、安全閥（圖6）
安全閥由閥殼、閥座、閥芯、頂桿、彈簧座、等主要零件組成。
安全閥是泵的高壓保護零件，它的調定壓力為泵工作壓力的110%~115%左右。
來自泵的高壓液通過閥座、閥芯、頂桿作用于彈簧上，當液體壓力小于安全閥的調定壓力時，在彈簧作用力下，安全閥關閉。如果液體壓力大于安全閥調定壓力時，液體壓力克服彈簧的作用力，閥被打開，泵就泄漏。
調整彈簧的作用力即能改變安全閥的開啟壓力。
3.3、卸載閥（圖7）
卸載閥主要由單向閥、主閥及先導閥組成。
卸載閥的功能是：當供液系統壓力超過卸載閥的調定壓力時（如支架停止用液時）卸載閥動作，把泵排出的乳化液直接送入乳化液箱，使泵站處于空載下運行。節省電力，延長泵站使用壽命。
卸載閥的工作原理：泵輸出的高壓乳化液進入卸載閥后，分成四條液路。第一條：沖開單向閥向支架系統供液；第二條：沖開單向閥的高壓乳化液經控制液路到達先導閥滑套下腔，給閥桿一個向上的推力；第三條：來自泵的高壓乳化液經中間的控制液路和先導閥下腔作用在主閥的推力活塞下腔，使主閥關閉。第四條：經主閥閥口，是高壓乳化液的卸載回液液路。當支架停止用液或系統壓力升高到超過先導閥的調定壓力時，作用于先導閥滑套下端的高壓乳化液頂開先導閥，使作用于主閥推力活塞下腔的高壓乳化液卸載回零，主閥因失去依托而打開，此時乳化液經主閥卸載回乳化液箱，同時單向閥在乳化液的壓力作用下關閉，單向閥上腔形成高壓密封腔，從而維持閥的持續開啟，實現閥穩定卸載狀態，泵處于低壓運行。當支架重新用液或系統漏損，單向閥上高壓腔壓力下降至卸載閥的恢復工作壓力時，先導閥在彈簧力的作用下關閉，主閥的推力活塞下腔重新建立起壓力，主閥關閉，泵站恢復供液狀態。
調節卸載閥的工作壓力時，只需調節先導閥調整螺套，即調節先導閥碟形彈簧作用力，其調定壓力為出廠時泵的公稱壓力。
3.4、蓄能器（圖8）
本泵采用公稱容積為25升的氣囊式蓄能器，其主要作用是補充高壓系統中的漏損，從而減少卸載閥的動作次數，延長液壓系統中液壓元件的使用壽命；同時還能吸收高壓系統的壓力脈動。蓄能器在安裝前必須在膠囊內充足氮氣。注意蓄能器內禁止充氧氣和壓縮空氣，以免引起爆炸和膠囊老化。
蓄能器充氣方法有三種：即
A、氮氣瓶直接過氣法：接上充氣附件，擰開氮氣瓶上的開關，由于氮氣瓶的壓力比蓄能器里氣體壓力高，所以氮氣自然壓入蓄能器，當壓力表指示所需要的壓力時，關閉氮氣瓶開關，充氣不能過猛，以免把充氣閥的橡膠塞子沖到膠囊里去。氮氣充好以后，擰松充氣閥上的放氣螺栓，把充氣管里的壓力泄掉，才能拆下充氣管和充氣附件，充氣工作即告完
成。
B、蓄能器增壓法：如果蓄能器要求氣體壓力較高，氮氣瓶中的氣壓較低，不能滿足充氣要求時，則采用蓄能器增壓法充氣。其工具是二套充氣附件和一個蓄能器，方法是首先用氮氣瓶直接過氣法，將二個蓄能器都充好，然后把二個蓄能器上的充氣閥的進氣口用充氣管連起來，這樣一個蓄能器相當于氮氣瓶，另一蓄能器為被充氣的蓄能器，然后在相當于氮氣瓶的那個蓄能器的另一端通入高壓液，壓縮膠囊，使膠囊的氮氣充入被充氣的蓄能器里去，樣反復幾次直到蓄能器達到所需壓力為止。
C、利用專用充氮機充氣方法。在充氣時不管采用何種方法，都必須遵守下列程序：
（1）取下充氣閥的保護罩；
（2）裝上帶壓力表的充氣工具，并與充氣管聯通；
（3）操作人員在啟閉氮氣瓶氣閥時，應站在充氣閥的側面，徐徐開啟氮氣瓶氣閥；
（4）通過充氣工具的手柄，徐徐打開壓下氣門芯，緩慢地充入氮氣，待氣囊膨脹至菌形閥關閉，充氣速度方可加快，并達到所需的充氣壓力；
（5）充氣完畢將氮氣瓶開關關閉，放盡充氣工具及管道內殘余氣體，方能拆卸充氣工具，然后將保護帽牢固旋緊。
泵站在使用中蓄能器的氣體壓力應經常定期檢查，蓄能器投入工作后在最初十天之內應當檢查一次膠囊內氣體壓力，如無明顯的滲漏以后每月檢查一次氣體壓力。如發現蓄能器內的剩余氣體壓力最小值應大于或等于液壓系統最大工作壓力的25%，其最大值應小于或等于液壓系統最小工作壓力的90%。當蓄能器的氣體壓力小于上述氣體最低壓力時，就應當及時補充氮氣。
蓄能器膠囊內氮氣壓力的測量：在實際使用過程中，往往需要知道蓄能器內氮氣的實際壓力，決定是否要補充氮氣，可采用直接測量法：取掉過渡接頭，接上充氣附件，使頂桿頂開充氣閥芯，壓力表讀數即蓄能器內氮氣壓力。
蓄能器膠囊的更換：在更換膠囊時，首先要將充氣附件裝上，用頂桿頂開充氣閥芯（即螺桿）放盡膠囊內氣體，拆下充氣閥，另一端的托閥也同時拆下來檢查，有無損壞，拆膠囊時用工具輕輕撬松膠囊上口，慢慢拉出來就行。
膠囊裝入前，首先要把蓄能器殼內清理干凈，不得留有雜物，以免損壞膠囊，再在膠囊和鋼瓶內涂些乳化油，把膠囊沿軸向折起來，慢慢塞進去，必要時也可以用一根適當大小的棒，頭部削圓，伸入膠囊慢慢推入，裝好后可用手指檢查膠囊口部內壁，如有皺折應擠壓平服，裝上其余零部件，即可充氣，把充好氣的整個蓄能器浸入水中，觀察有無漏氣后，擰上保護帽。