湿法冶金用大型隔膜泵结构改进

赵文学 杨益光 朱举华 黄卢太

(重庆水泵厂有限责任公司 重庆市 400033)

1 前言

在湿法冶金行业中，为了输送特殊介质的矿浆，带有强酸强碱，有金属颗粒的混合矿浆，腐蚀性强，比重大，粘度大；为了适应这种特殊工况，常常选用大型卧式3D系列隔膜泵，它适合高浓度浆料的长距离，高扬程输送[1]；随着低速、重载、高可靠性隔膜泵的发展，对隔膜泵提出来更高的要求[2]。如甘肃和攀枝花的镍矿，山西灵石的铝土矿等。为了让液力部分呈现阶梯结构，方便拆卸，一般的总体高度很高，其中机座、电机、减速机的基础高度高，需要单独的操作平台，不方便；需要对大型隔膜泵进行改进设计，来降低整体土建的高度，提高操作的方便性。

2 大型隔膜泵的作用原理

一般大型3D矿浆隔膜泵的工作原理，见图1，是电机+减速机来传动曲轴，曲轴带动三个连杆，再带动三个活塞的间歇推进，液力管来传递压力到泵头，利用抗腐蚀的橡胶隔膜的左右扰动，改变容积腔室大小，加上进出口的单向阀的控制来推送矿浆[3]。整个设备的外形尺寸大，土建基础高，现场维护不方便。

3 大型隔膜泵的结构介绍

原来的大型3D隔膜泵机组，如下图3D14M580大型隔膜泵(机座序列号14，流量580m3/h)的机组图。主要组成部件的说明，见图2(从泵头向机座看的主视图)和图3(侧视图)，按布置的顺序和介质的流向为①进口缓冲器、②进口总管、③进口阀3个、④吸管座3个、⑤泵头3个、⑥出口阀3个、⑦出口总管、⑧出口缓冲器、⑨液力管3个、⑩托架、电机、减速机、机座、操作平台等组成。

从设备的侧视图看，整个的设备的外形尺寸大，机座处的土建基础高，约1.72m，并且占地面积大，对总装、试验、安装、使用、维护等都不方便。

图1 矿浆隔膜泵使用原理图(泵头部分)

图2 原隔膜泵机组的主视图

为了力的传递，其中电机、减速机、机座、托架是同一个水平面；为了方便拆卸各个部件和维护，隔膜泵的泵头部分设计成特殊阶梯结构，见图3，矿浆从进口缓冲器进去，从下到上有：进口总管、进口阀、吸管座，泵头腔室、再出口阀和出口管，则泵的整体土建基础很高，土建成本也高。

图3 原隔膜泵机组的侧视图(改进前)

4 大型隔膜泵结构的改进

原大型隔膜泵3D14M机座为例，基础约高于地面1.72m左右，在制造厂内部的总装、性能试验和吊装都提出许多的钢平台要求。在用户的现场，安装和检修时也不方便，也需要搭设操作平台。

对整个隔膜泵的结构进行分析，电机、减速机、机座、托架等主要受力件的主轴线都一致水平位置，才方便传递力，其中的液力管中装的是液压油，液力传动是各个方向都相同，这个部位可以变动结构。

改进后隔膜泵结构说明见图4：把电机、减速机、机座、托架都降低到地面上，可以微高于地面0.1m，来防水。在隔膜泵的液力端(泵头)，设置新的Z型液力管，新的液力管从下边与托架相连，向上延伸到隔膜泵的泵头油侧进口，相当把原来两侧的液力管向下转动一定的度数来使用，则总体土建高度就降低了。

图4 改进后隔膜泵结构说明(侧视图)

图5 新液力管的侧视图

通过向上安装的三个Z字形新型液力管，来降低隔膜泵的电机、减速机、机座的土建安装高度，从而方便了制造、总装、试验、现场安装、使用操作、检修维护等，减少土建费用，提高操作人员的安全性。

把液力管原来水平结构改为从下到上的新Z字型结构，其中新液力管的B向侧视图见图5，主要节约的基础高度说明见下图6。

图6 主要节约的基础高度说明(Z字形液力管)

5 主要优点介绍

5.1 制造厂内：总装和性能试验时，不需对电机、减速机、机座、托架单独做高的支架，主机的高度低，好操作，并且成本低。

5.2 用户现场：电机-减速机、机座、托架的基础都低，微高于厂房地面0.1m，土建的成本低。还有安装、日常操作和维修都是在地面上，不需要登高、不需要围栏、非常方便、现场操作工人的安全性高。

5.3 这种新型结构对中型和大型的隔膜泵都适用，泵型越大节约的土建成本越多。

5.4 这种结构的液力管还可以灵活多变，来满足机座和泵头的不同安装位置和高度。

6 两种隔膜泵的土建基础对比

原来常规大型隔膜泵的基础，机座处的土建基础高，约1.7-2m，对总装、试验、安装、使用、维护等都不方便。原来隔膜泵的基础高度图见图7。

通过设计新的液力管，新型大型隔膜泵的基础，机座处的土建基础大大降低，约0.1m，对总装、试验、安装、使用、维护等都方便，不需要做围栏。改进后隔膜泵的基础高度图见图8。

图7 原来隔膜泵的基础高度图

图8 改进后隔膜泵的基础高度图

7 两种隔膜泵的土建成本的经济性比较

原隔膜泵机座、减速机、电机处的土建基础体积=长×宽×高=9m×5m×1.7m=76.5m3。现新结构泵机座部分的土建高度只有0.1m，新机座处基础体积为4.5m3，节约72m3，减少了94%，若每方混凝土的建造成本为1万元，则仅基础就节约72万元，还未算单独搭建的操作钢平台费用。

8 结论

通过对两种大型隔膜泵的结构对比，采用Z字型液力管后，新型隔膜泵的安装高度低，土建成本低，主要是操作方便，主要优点有：

1)制造厂内：总装和性能试验时，减少了原泵型需要的大型工装，节约制造成本，生产周期短。

2)用户的现场：电机、减速机、机座、托架的基础都低，操作方便；土建周期短，土建成本大为降低。

3)这种Z字型的液力管还可以灵活多变，易于各种系列，适用范围广。

4)总成本降低，安全性却提高了。