工作原理及結構概述
1 工作原理
　　隔膜泵工作原理見圖3-1，電機減速機①帶動主軸及偏心輪②旋轉，并且通過連桿③、十字頭④、活塞桿⑤，將旋轉運動轉化為活塞⑨在油缸⑩內的往復直線運動。
　　當活塞⑨向左運動時，活塞⑨帶動液壓油將右隔膜室?中隔膜拉到左方向，借助礦漿喂料壓力打開進料閥⑥，隔膜室吸入礦漿后被充滿; 當活塞⑨向左運動到極限位置時，右隔膜室?的料漿吸入過程也隨之結束。同時將左隔膜室⑧中礦漿壓出。
　　當活塞⑨向右方向運動時，活塞⑨借助油介質將右隔膜室?中隔膜推向右方向運動，同時右隔膜室?內料漿液體受壓，腔體壓力升高，出料閥⑦被打開，通過出料閥⑦將礦漿排到泵外(此時進料閥⑥關閉)，輸送到管路中。同時左隔膜室⑧中隔膜向右運動，將礦漿吸入。
　　由于礦漿不接觸活塞等運動部件，避免了這些部件的磨蝕，減少了維修次數和運行成本。同時，通過設置靈敏、可靠的自動化檢測系統，保證了橡膠隔膜的長使用壽命。以上優點使往復式活塞隔膜泵成為礦漿管道化輸送的理想設備。
 

①電機減速機 ②主軸及偏心輪 ③連桿 ④十字頭 ⑤活塞桿 ⑥進料閥 ⑦出料閥
⑧左隔膜室 ⑨活塞 ⑩油缸 ?磁感應探頭 ?導桿 ?橡膠隔膜 ?右隔膜室
圖3-1 隔膜泵工作原理圖

2 結構概述
　　本系列隔膜泵（圖3-2）由液力端①、電氣控制系統②、接線盒支架③、動力端④、電機減速機部裝⑤、液壓控制系統⑥、進料彎管⑦、進料流量補償罐⑧等部分組成。
 

①液力端 ②電氣控制系統 ③接線盒支架 ④動力端 ⑤電機減速機部裝 ⑥液壓控制系統 ⑦進料彎管 ⑧進料流量補償罐
圖3-2 隔膜泵結構示意圖

2.1 液力端
　　液力端（圖3-3）通過活塞、活塞桿、橡膠隔膜的運動以及進、出料閥的開閉完成料漿的輸送工作，主要由進料管①、進料閥箱②、隔膜室③、出料閥箱④ 、氮氣包⑤ 、出料管⑥ 、油缸⑦、出料管支架⑧、閥箱支架⑨、底座⑩等零部件組成。

①進料管 ②進料閥箱 ③隔膜室 ④出料閥箱 ⑤氮氣包
⑥出料管 ⑦油缸 ⑧出料管支架 ⑨閥箱支架 ⑩底座
圖3-3 液力端結構示意圖

2.1.1 進料閥箱
 

①閥座 ②閥球 ③擋套 ④閥箱體 ⑤密封圈 ⑥定位板 ⑦閥蓋
圖3-4 進料閥箱結構示意圖
 

　　進料閥箱是與彎管相連接的進料單向閥。主要由閥座①、閥球②、擋套③、閥箱體④、高壓密封圈⑤、定位板⑥、閥蓋⑦等組成。
　　閥座使用耐磨合金鋼材料制造并經過表面硬化處理，耐磨損、抗沖擊。閥座與閥箱體配合面為錐面，安裝牢固后可以保證其緊密貼合，受液體沖擊時無漂浮現象。橡膠待鐵閥芯加工噴砂處理后進行硫化，粘接，橡膠與鐵閥芯用膠粘接牢固，耐沖擊，不起層，通過液體喂料壓力打開或關閉閥球以實現進、排料的目的。閥座可以通過打壓接頭用液壓方式進行拆卸，簡便易行。閥球為整體式結構，堅固耐用。擋套安裝在閥箱內起閥球上下運動的導向作用。閥箱側面設計有放料口，用外六角螺塞封堵，便于檢修時松開排放料漿。

2.1.2 出料閥箱 
 

①閥座 ②閥球 ③限位套 ④膠墊 ⑤閥蓋 ⑥密封圈 ⑦閥箱體
圖3-5出料閥箱結構示意圖
 

　　出料閥原理與進料閥箱相同。閥箱體⑦與隔膜室聯接，設計有放料口，放料口用于檢修時排放料漿。

2.1.3 隔膜室 

①導桿 ②橡膠隔膜 ③隔膜腔 ④密封圈 ⑤隔膜室蓋
圖3-6 隔膜室結構示意圖
 

　　隔膜腔和隔膜室蓋組合后形成的空間由橡膠隔膜分為橡膠隔膜行程位置空間（推進液流動通道）與料漿流動通道。料漿流動通道有兩個開孔，底部進料口通過彎管連接進料錐閥閥箱，頂部出料口連接出料錐閥閥箱。橡膠隔膜將推進液油與料漿分隔開，避免了推進液油與料漿的混合，以保證油缸中運動部件在清潔的油液中工作，從而延長了活塞使用壽命和易損件的更換時間。橡膠隔膜上裝有導桿，導桿與補、排油信號發生器共同組成的隔膜行程檢測裝置，用于檢測隔膜行程位置，以保證橡膠隔膜在較佳工作范圍內進行工作。

2.1.4 出料氮氣包

①殼體 ②氣囊 ③壓蓋 
圖3-7出料氮氣包結構示意圖
 

　　出料氮氣包主要由殼體①、氣囊②、壓蓋③等組成，安裝于出料部分的上部。在設備試車及運行前，可通過管路連接于耐震壓力表及該表下部的四通連接塊上，在設備試車及運行前，可通過充氣工具將氮氣瓶與四通連接塊聯接，對出料氮氣包預充氮氣，以平衡出料工作壓力，充氣壓力值見本說明書第2.2.5節。

圖3-8出料氮氣包氣路示意圖

2.1.5油缸 

①缸蓋 ②頂套 ③活塞 ④缸套 ⑤活塞桿 ⑥缸體 ⑦連接法蘭
⑧密封盒 ⑨活塞桿密封圈壓蓋
圖3-9油缸結構示意圖
 

　　油缸缸體⑥為焊接件，加工后與動力端箱體及隔膜室相連接，下端牢固把合于油缸支架上。活塞③、活塞桿⑤與動力端十字頭一起運動。裝配在活塞桿⑤上并用雙螺母緊固的活塞③，在一個可更換的油缸缸套里運動。活塞桿⑤和缸套④，表面經過硬化處理，具有高耐磨性，即使因隔膜破裂造成礦漿進入油缸內，也不會立即損壞活塞桿⑤和缸套④。活塞密封采用帶支撐多皮碗密封結構，其密封圈采用夾布材料模壓制成，具有強度高、耐磨性好、摩擦系數小的特性，同時在活塞③上還裝有高耐磨、滑動性好的導程環，支撐活塞在缸套中滑動，可以提高活塞③與缸套④的使用壽命。用缸蓋①壓緊頂套②可以固定缸套④，使之不能滑動或轉動。油缸密封盒⑧的密封裝置可以封住油缸內的推進液油，以保證補、排油信號的準確度。

2.2 動力端 

①箱體 ②十字頭 ③連桿 ④偏心輪及主軸 ⑤箱蓋 
圖3-10動力端結構示意圖
 

　　動力端箱體①采用焊接結構，焊后進行消除應力處理，使用數控設備和專用工裝治具進行加工，保證了良好的幾何精度與尺寸精度。主軸④由箱體兩側的兩個雙列圓柱調心滾柱軸承支撐，自行調整完成連桿③與軸的垂直定位；兩個偏心輪的偏心從軸向看成90度相角，每個偏心輪上都安裝有連桿③；連桿③大端通過圓柱滾子軸承安裝在偏心輪④上，連桿③小端與十字頭②通過銷軸連接，并由兩個單列圓柱滾子軸承支撐。偏心輪及主軸④、連桿③、十字頭②及軸承等零件組成兩列曲柄連桿機構，每一列通過活塞桿與活塞連接，對應著液力端一個雙作用油缸。
　　工作時，主電機通過減速機減速增矩后將動力傳遞給動力端主軸及偏心輪，主軸帶動偏心輪旋轉，使連桿③按偏心固定角度擺動以帶動十字頭②、活塞桿做往復直線運動。十字頭②在上下導板中往復滑動，有充足的冷卻潤滑液保證其良好工作；各部分的軸承分別有循環流動的冷卻潤滑油液，保證了軸承的使用性能；在動力端箱體①的兩側設有活塞桿及十字頭與導板的安裝檢查孔，以便于檢查、維修。

2.3 液壓控制系統
　　液壓控制系統主要由控制儀表及充氣系統、推進液系統、潤滑及沖洗系統、超壓保護及排氣系統等組成，通過各系統的正常工作，保證設備的正常運轉。

2.3.1控制儀表及充氣系統 

①四通連接塊 ②耐震壓力表 ③壓力變送器圖
3-11控制儀表及充氣系統示意圖
 

　　A處連接出料氮氣包，B處連接充氣工具，壓力變送器③通過測壓管路與相關部件連接，反饋工作壓力值。操作者也可以直接在耐震壓力表②上觀看到隔膜泵的工作壓力。
　　當隔膜泵的料漿排出壓力達到最高工作壓力上升到預先設定的報警壓力點1.3MPa時，發出報警信號；當達到預先設定的停機壓力點1.5MPa時，則發出關閉主電機信號。
　　當推進液最小壓力低于0.7MPa時接通推進液泵，最大壓力達到1.2MPa時關閉推進液泵，保證推進液系統隨時進行補油。
　　供氣系統中空氣壓力應大于0.45MPa。當供氣系統中空氣壓力低于0.45MPa時，發出報警信號；當供氣系統中空氣壓力低于0.4MPa時，將發出關閉主電機信號。
　　充氣時，可以通過針式節流閥連接充氣工具，對氮氣包內氣囊上部補充氮氣，用以平衡工作壓力。

2.3.2 潤滑及沖洗系統
　　潤滑及沖洗系統（圖3-12）由油泵電機組①、過濾器②、兩位三通電磁換向閥③、耐震壓力表④以及輸油管路等組成。 

①油泵電機組 ②過濾器 ③壓力表裝置
圖3-12潤滑及沖洗系統示意圖
 

　　該潤滑系統為主軸軸承、十字頭處銷軸軸承、十字頭與導板運動副間提供強制潤滑，管路上的壓力表用來顯示潤滑油壓力。
　　該沖洗系統使用油泵電機組在油箱（動力端箱體）中吸出液壓油，不間斷的沖洗活塞桿，起潤滑和冷卻作用，以保證活塞桿在活塞桿軸密封處良好的運動。

2.3.3超壓保護及排氣系統

①單向閥 ②手動截止閥 ③溢流閥（安全閥） 
圖3-13超壓保護及排氣系統示意圖
 

　　超壓保護工作原理是：當隔膜泵的料漿排出壓力達到或超過最高工作壓力時，主電機將斷電，由于電機在慣性力的作用下不會立即停止運轉，工作壓力仍會繼續升高；或者在工作壓力開關失靈而排出壓力繼續升高時，如果出料壓力超過溢流閥③設定值（溢流閥的開啟壓力設定為1.8MPa），溢流閥③會自動開啟并將推進液通過回油管、溢流閥③排出到動力端油箱卸壓。因此，可以保護隔膜泵及系統不會因為壓力過高而損壞，從而起到全面保護功能。
　　排氣工作原理是：將手動截止閥②和單向閥①安裝在隔膜腔的上部，其作用是通過調整手動截止閥②而將推進液油中含有的氣體通過回油管排回到油箱中，避免氣體在隔膜室中產生噪聲，也可以保證隔膜不受氣體鼓脹而破損。單向閥①用來阻止氣體回流。
　　注意：隔膜泵每次重新啟動之前，均應該將截止閥打開進行排氣處理，以保證設備良好的運行。

2.3.4推進液系統 

①蓄能器 ②兩位兩通閥及電磁閥 ③油泵電機組及過濾器
圖3-14推進液系統示意圖
 

　　推進液系統的油泵電機③在獨立安裝的液壓泵站中吸油，將液壓油通過油路分別送入兩位兩通閥組②和蓄能器①。泵工作時，當蓄能器③中油的壓力低于0.7MPa時啟動油泵電機組③；當壓力達到1.2MPa時停止油泵電機組③。從而在蓄能器①中保證一定數量的油隨時提供給隔膜室。兩位兩通閥組②的作用是控制液壓油進入或排出隔膜室。
　　設備運轉時，活塞與隔膜之間推進液體積應保持在限定值范圍內，但推進液體積因活塞長期換位移動導致活塞密封圈磨損，以及油缸與隔膜室各密封處微耗而發生變化。推進液減少，可導致隔膜撞擊隔膜腔后壁而損壞；推進液體積過量，會使隔膜過應力鼓脹而損壞。
　　當隔膜室中的油量不正常時，隨隔膜往復運動的導桿磁環運動到信號發生器的位置，信號發生器檢測到磁力線后，就會發出補油或排油信號給電控系統PLC，PLC指揮兩位三通電磁閥動作，切斷壓縮空氣使兩位兩通閥內通道導通，可以使隔膜室中的油量得到補充或排泄，以保證活塞與隔膜之間推進液體積保持在限定值范圍內，經過推進液油量的調整使橡膠隔膜始終處于最佳的工作范圍，保證輸送料漿的工作可以正常進行。 

A排油閥 B補油閥 
①單向閥 ②閥推桿 ③小隔膜 ④閥彈簧 ⑤密封塊 ⑥噴嘴
圖3-14兩位兩通閥結構示意圖
 

　　兩位兩通閥（圖3-14）由排油閥A、補油閥B組成。正常狀態是電磁閥處于開路狀態，氣體進入閥內，壓縮小隔膜③，使閥推桿②與噴嘴⑥閉合。當需要進行補油動作時，補油電磁閥閉合，氣體泄掉，補油閥B內密封塊⑤在彈簧力的作用下升起，噴嘴口打開后油經過噴嘴⑥和單向閥①在隔膜吸入行程進入隔膜腔內，隔膜排出行程時，由于油缸內壓力大于推進液系統補油管路油壓，推進液無法進入油缸內，但由于單向閥①作用，油也無法從補油閥B閥腔內溢出。當需要排油動作時，排油電磁閥閉合，切斷氣路，排油閥A內密封塊在彈簧力的作用下升起，油經噴嘴⑥在隔膜排出行程將油排出。

2.3.5液壓泵站 

①加熱器 ②鉑熱電阻 ③箱體 ④箱蓋 ⑤油泵電機及過濾器
3-15液壓泵站示意圖
 

　　液壓油箱主要是為推進液系統提供液壓油。為保證油箱內的清潔，應定時清理油箱。初次使用時每隔三個月至半年清理一次油箱，以后每隔一年清理一次油箱。

2.4 電機減速機部裝 

①電機底座 ②主電機 ③彈性柱銷齒式聯軸器 
④減速機 ⑤減速機底座 ⑥鼓形齒式聯軸器
圖3-16電機減速機部裝示意圖
 

　　主電機②與減速機④安裝在焊接結構的電機底座①上。電機底座①與減速機底座⑤的安裝表面經機械加工，保證了主電機②與減速機④、彈性柱銷齒式聯軸器③、鼓形齒式聯軸器⑥的同心對準狀態。主電機②軸與減速機④輸入軸通過彈性柱銷齒式聯軸器③連接起來，減速機④輸出軸與動力端主動軸通過鼓形齒式聯軸器⑥連接，將動力輸入動力端。彈性柱銷齒式聯軸器③和鼓形齒式聯軸器⑥安裝有安全防護罩，以保證使用人員接近時的安全性。

2.5電控系統
　　電控系統的控制項目為：橡膠隔膜工作位置控制、最高工作壓力控制、推進液空氣壓力控制、推進液油壓力控制；推進液油泵電機、沖洗油泵電機、潤滑油泵電機、主電機等。以上控制項目由PLC來實現，并完成各控制系統間聯鎖功能。
　　（1）啟動主電機必須同時滿足的條件（邏輯與條件）
　　① 推進液油泵電機組運行正常；
　　② 潤滑及沖洗油泵電機組運行正常；
　　③推進液空氣壓力>0.45MPa；
　　④工作壓力≤1.2MPa；
　　⑤檢修旋鈕復位。
　　（2）主電機停機控制條件（滿足一項條件則停機，也可根據用戶工藝要求調整）
　　① 推進液油泵電機組運行故障；
　　② 連續15次補、排油；
　　③推進液空氣壓力≤0.4MPa；
　　④工作壓力≥1.5Mpa；
　　（3）報警不停機控制條件
　　① 連續10次補、排油；
　　② 工作壓力≥1.3MPa；
　　③ 推進液空氣壓力≤0.45MPa；
　　隔膜位置控制系統由檢測單元、控制單元、執行單元組成。檢測單元：由隔膜帶動導桿前后運動并通過與補油信號發生器相互作用，將導桿位置信號轉變為開關量電信號并傳送給控制單元PLC；執行單元為隔膜行程控制系統中的兩位三通電磁換向閥及兩位兩通閥組，由PLC發出指令給執行單元通過補、排油來控制隔膜室中的油量從而達到限定隔膜的位置；并通過補、排油信號檢測隔膜是否破損。