往复泵结构及其主要部件详解

01传动端主要零部件

（1）曲轴：曲轴是往复泵的重要运动件，它将原动机的功率经连杆、十字头传给活塞，推动活塞做往复运动。往复泵的曲轴有曲拐轴、曲柄轴、偏心轮轴及 N型轴等几种型式，最常用的是曲拐轴，N 型轴常用于计量泵中。

（2）连杆：连杆是将曲轴的旋转运动转变为活塞往复运动的部件。连杆与曲轴相连的一端称为大头，与十字头销相连的一端称小头，连杆中间部分称为杆体。连杆一般由连杆体、连杆盖、大头轴瓦、小头衬套以及连杆螺栓、螺母等组成。杆体截面有圆形、工字形、矩形及十字形等几种型式。

（3）十字头：十字头是起导向作用的连接部件，连接连杆及活塞杆，并且传递作用力。十字头结构可以分为具有十字头销的结构以及有球形铰链的十字头结构。

十字头可以与活塞杆直接连接，也可以通过中间杆和活塞杆相连，其连接方式有刚性连接和浮式连接两种。

02液力端主要零部件

往复泵液力端的结构主要取决于液缸数、液缸的位置与作用数以及吸入阀、排出阀的布置型式等。

1. 液缸体与缸套

1）单作用泵的液缸体单作用泵的液缸体分整体式和组合式两种。整体式液缸体的刚性较好，缸间距较小，机械加工量较少，广泛应用在单作用柱塞泵和活塞泵上。

2）双作用活塞泵的液缸体缸

双作用活塞泵的液缸体结构复杂，一般采用铸造结构，流道孔可以直接铸出。液缸体的材料在常温时用铸铁，在输送高温热油时用铸钢。

缸套是为延长液缸体寿命而配备的便于更换的易损件。对于同一活塞泵，缸套外径相同，内径可以变化，以便在行程、冲次一定的情况下，通过选用不同内径的缸套来改变流量。

由于柱塞泵的柱塞不与液缸壁接触，所以不需要缸套。

2. 活塞、活塞杆及其密封

活塞和柱塞的作用是通过活塞或柱塞在液缸中的往复运动，交替地在液缸内产生真空或压力，从而吸入或排出液体。对于流量较大的中低压往复泵，为了使泵的结构紧凑、流量均匀，通常用活塞泵；在流量较小、排出压力较高时采用柱塞泵。

1）活塞的结构型式及其密封

活塞可以分为单端面活塞和双端面活塞，如图1和图2所示。单端面活塞的结构相当简单，但它的余隙容积较大，其刚度也较差，故只适用于中低压活塞泵中。

图1 单端面活塞

图2 双端面活塞

活塞和液缸体内壁之间的密封型式较多，主要有下面几种。

（1）迷宫密封。活塞和液缸体（或缸套）可以经过研磨而使活塞与液缸体之间达到密合，同时在活塞的外圆柱面上开有一定数量的密封迷宫槽来增加阻力损失以减少泄漏，迷宫槽同时具有贮存液体和润滑摩擦面的作用，如图3所示。这种密封结构的优点是磨损较小，但其密封性能较差，且由于密封表面的尺寸精度和光洁度要求较高，加工制造困难，所以用于抽送压力不高的黏性液体。

图3 迷宫密封结构

（2）软填料密封。当输送液体的温度不高，压力不大时，可采用软填料密封结构型式。软填料可以用棉线、石棉、亚麻等纤维编织而成，并在安装之前涂上油或石墨等润滑剂。为了防止泄漏，必须将填料压得很紧，因此填料的磨损较快，功率损耗也较大。

（3）自封式密封。在排出压力较高的情况下可以采用自封式密封结构形式，如图 4所示。这种密封结构是依靠液体本身的压力使密封件（如皮碗或橡胶碗等）与液缸体密合。它的密封性能好，当液体压力升高时密封性能也相应提高，压力降低后密封性能也相应降低，具有自动调节密封性能的特点，可以减少摩擦功率损失。但由于它是依靠液体本身的压力来实现密封的，所以不能用在压力很低的泵中。

图4 自封式密封结构

（4）活塞环。活塞环是一有开口的环，在自由状态下其外径大于液缸体直径，把活塞环装入液缸体后，由于材料的弹性使活塞环对液缸壁产生压力而实现密封。由于它的结构十分简单，所以得到广泛应用。活塞环是往复泵非常重要的部件，也是主要易损件之一。

2）活塞杆

活塞杆一端连接十字头，另一端与活塞相连，用于将动力由十字头传给活塞。活塞杆的密封主要采用填料密封。

3. 泵阀

阀是往复泵最重要的密封件和易损件，其作用是轮流把泵的吸入管和排出管及时地与液缸体相连或分隔开来。泵阀包括吸入阀和排出阀，阀的开启与关闭是靠作用在阀上、下液体的压差自动实现的。主要有盘状阀和重量阀两种形式，大型泵一般采用盘状阀。

盘状阀也称弹簧自动阀，由阀座、阀板、弹簧、升程限制器等组成，如图5（a）所示。这种阀是靠阀板与阀座的金属环面接触进行密封，或靠阀板与非金属弹性密封圈接触实现密封。非金属弹性密封圈除了起密封作用外，还对阀板在关闭时产生的撞击起缓冲作用。弹簧的作用是保证阀门及时关闭。为了使泵阀准确落在阀座上，以保证阀有良好的密封性能，阀中有导向部分。

盘状阀根据阀板和阀座密封接触面的配合形式，又分为平板阀（包括环形平板阀），如图5（b）所示，以及锥形阀，如图5（c）所示。

重量阀大多是球阀，如图5（d）所示。由于重量阀的密封接触面小、密封性能好，对要求保证计量精度的小型计量泵应用很广泛。

图5 往复泵泵阀

1—阀座；2—阀；3—弹簧；4—导向杆（套）；5—升程限制器

03往复泵空气室

为了减小往复泵出口液体流量的脉动，在靠近泵进口、出口管路上设置空气室，如图6所示。它是利用气体可压缩和膨胀的特性，交替地储存或释放比平均流量多或少的一部分液体，从而达到减少管路中流量和压力脉动的目的。靠近进口的称为吸入空气室，靠近出口的称为排出空气室。

排出空气室的作用是：当泵的瞬时流量Q’T大于平均流量 QT时，泵的排出压力pa升高，空气室中气体被压缩，超过平均流量的一部分液体进入空气室贮存；当瞬时流量小于平均流量时，排出压力降低，空气室内的气体膨胀，空气室向排出管放出一部分液体，从而使空气室后管路中的流量比较稳定。

吸入空气室的作用则相反，当泵瞬时流量Q’T大于平均流量QT时，空气室内气体膨胀，向泵放出一部分液体；泵瞬时流量小于平均流量时，吸入压力升高，空气室内气体被压缩，吸入管中一部分量液体流入空气室，这也可使吸入空气室前管路中流量比较稳定。

在装有空气室的往复泵装置中，液体的不稳定流动只发生在泵工作室到相应的空气室之间，而在空气室以外的吸入与排出管路内液体流动较为稳定。但空气室中压力是变化的，不可能完全消除流量脉动。

图6 往复泵空气室装置示意图

Ps，Pd—泵人口、泵出口处压力（由压力表测定），Pa；

PA，PB—吸液罐、排液罐液面上的压力，Pa；

HA，HB—吸液罐、排液罐液面至泵中心轴线的标高，m；

zds—泵进口中心到出口处的垂直距离，m