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1、第六章 乳化液泵站,第一节概述,一、乳化液泵站的组成及功用,乳化液泵站用来向综采工作面液压支架及其他用乳化液的液压装置输送乳化液的设备。它是液压支架的动力源，好比人体内的心脏一样，它工作的好坏直接影响着液压支架的工作性能和使用效果。目前，我国使用较为广泛的乳化液泵站是XRB型和MRB型。这两种型式的乳化液泵站(以下简述泵站)均由两套乳化液泵组、一套乳化液箱及附属装置等组成，如图61所示。,乳化液泵组9由2台乳化液泵、防爆电动机、联轴器和底架等组成。通过连杆7与乳化液箱1连接为一整体，由吸液软管4，5分别从乳化液箱吸液，经泵加压后由高压软管3，6供给压力控制装置10，然后经压力控制装置以一定的压
2、力供给液压支架。,组成及工作情况,2台乳化液泵通常是1台工作，l台备用，交替使用。但当工作面液压支架动作较多，需要增大供液量时，也可同时开动2台乳化液泵。压力控制装置10由手动卸载阀、自动卸载阀、压力表开关以及压力表等组成，安装在乳化液箱的端面，用来控制供给支架乳化液的压力，并可实现对液压系统的保护。乳化液箱1是贮存、回收和过滤乳化液的装置。井下配制乳化液时，还需在乳化液箱上附带自动配液阀。,乳化液泵站用主进液管和主回液管沟通与支架的供液线路，形成循环的泵一缸液压回路，如图62所示。,方框图说明,2台乳化液泵分别经吸液断路器从乳化液箱工作腔吸液，加压后送到压力控制装置。泵站启动过程中，手动卸载
3、阀打开，泵与液箱工作室短路循环；正常工作时，关闭手动卸载阀。当工作面支架用液时，自动卸载阀经交替阀将压力液送到支架。支架回液到乳化液沉淀室，经沉淀、去泡沫、磁性过滤、网状过滤后到工作室，形成一个完整的循环回路。当工作面支架不用液时，自动卸载阀开启，泵与液箱形成短路循环。,二、乳化液泵站的结构特点,液压支架的工作介质是水包油型乳化液，粘度低，润滑性能差，因此乳化液泵与一般以矿物油为工作介质的液压泵相比，在结构上有如下明显的特点：(1)柱塞与缸体之间不能采用间隙密封，必须采用密封圈密封。,二、乳化液泵站的结构特点,(2)传动部分与工作部分必须隔开，结构部分用专用的润滑油，工作部分使用乳化液。(3)
4、为满足液压支架的需要，乳化液泵站要有很高供液压力，而且要有很大的流量。(4)泵站要配置1台容量很大的乳化液箱，由于液压支架管路的泄漏，还必须不断地 补充乳化液。,三、乳化液泵的工作原理,乳化液泵一般为卧式三柱塞往复泵，它是将曲轴的转动经过连杆一滑块机构变为柱塞的往复直线运动。乳化液泵的工作原理如图63所示。,当电动机带动曲轴1按图示箭头方向旋转时，曲轴就带动连杆2运动，连杆带动滑块3沿滑槽4做往复直线运动，从而带 动柱塞5做往复直线运动。柱塞向左运动时，柱塞右端的缸体6内形成真空，乳化液箱内 的乳化液在大气压力作用下，顶开进液阀9进入缸体。此时，排液阀7在排液管道内的乳 化液压力作用下关闭，完
5、成吸液过程。柱塞向右运动时，缸体内容积减小，乳化液受柱塞挤压压力增高，使吸液阀关闭，排液阀打开，乳化液被挤出缸体，经主进液管送到工作面 支架，完成排液过程。这样，柱塞往复一次，就吸排液一次；柱塞不断运动，就不断进行吸排液。由此可知，1个柱塞若吸液就不能排液，所以单柱塞泵的排液量是很不均匀的。为了使排液比较均匀，一般都做成三柱塞式的，也有四柱塞式的，即使这样，乳化液泵的 排液量还是不均匀的，致使压力有所波动。,第六节 乳 化 液,目前，国内外广泛使用乳化液作为液压支架的工作介质。,一、乳化液的组成及特性,乳化液由两种互不相溶的液体混合而成，其中一种液体呈细粒状，均匀分散在另一种液体中，形成乳状液
6、体。呈细粒状的一相称为分散相或内相；而另一相称为连续相或外相。,乳化液的两种类型,将油分散在水中，油为内相，水为外相，混合成的乳化液称为水包油型乳化液，以Ow表示。将水分散于油中，水为内相，油为外相，混合成的乳化液称为油包水型乳化液，以WO表示，如图6-25所示。,乳化液组成,一般来说，能使油和水形成稳定的乳化液的物质称为乳化剂，能与水“自动”形成稳定的水包油型乳化液的“油”称为乳化油。水包油型乳化液由水和乳化油组成。目前，国内外液压支架均采用由水和乳化油组成的水包油型乳化液，5的乳化油均匀分散在95的水中，其颗粒度为00010005mm。,(一)乳化油,乳化油的主要成分是基础油、乳化剂、防锈
7、剂和其他添加剂(偶合剂、防霉剂、抗泡荆、络合剂)。,1基础油,基础油是乳化油的主要成分，它作为各种添加剂的载体时，会形成水包油型乳化液中的小油滴，增加乳化液的润滑性，其含量一般占乳化油组成的5080。常用的基础油为轻质润滑油。为了使乳化油流动性好，易于在水中分散乳化，多半选用粘度低的5号或7号高速机械油。常用的M一10乳化油以5号高速机械油为基础油。,2乳化剂,乳化剂是使基础油和水乳化成稳定乳化液的关键性添加剂。它是。种能强烈地吸附在 液体表面或聚集于溶液表面，改变液体的性能(如降低液体的表面张力)，促使两种互不相溶的液体形成乳化液的表面活性物质。乳化剂能在基础油的油滴周围形成一层凝胶状结构的
8、保护薄膜，阻止油滴发生积聚现象，使乳化液保持稳定。同时，它还具有清洗、分散、起泡、渗透、润湿等作用。,3防锈剂,防锈剂是乳化液的一个不可缺少的组成部分，用以防止与液压介质相接触的金属材料受腐蚀，或使腐蚀速度降低到不影响使用性能的最低限度。用于乳化油的防锈剂主要为油溶性防锈剂，是一种能溶于油中，降低油的表面张力的表面活性剂。油溶性防锈剂是由极性和非极性两种基团组成。使用过程中，极性基团吸附在金属与油的界面，同金属(或氧化膜)发生相互作用，在金属表面形成水不溶性或难溶性化合物；而非极性基团则向外与油互溶，从而形成紧密的栅栏。阻止水、氧等其他腐蚀介质进入表面，起到防锈作用。,4其他添加剂,乳化油除基
9、础油、乳化剂、防锈剂这三种主要成分外，为了满足使用性能的要求，还加入了一些其他添加剂。,1)偶合剂,乳化油中应用偶合剂的目的，是使乳化油的皂类借偶合剂的附着作用与其他添加剂充分互溶，降低乳化油的粘度，改善乳化油及乳化液的稳定性。,2)防霉剂,加人防霉剂后，可防止乳化油中的动植物油脂和皂类，在温度适宜或使用时间较长的情况下引起霉菌生长，造成乳化液变质发臭。,3)抗泡剂,加入抗泡剂后，可降低乳化液的起泡性。由于乳化液中含有较多的表面活性剂，具有一定的起泡能力，使用过程中，有时因激烈搅动或者水质变化而产生大量气泡，严重时可造成气阻，影响液压支架的正常动作。另外，由于气泡的存在，使乳化液的冷却性能和润
10、滑性能降低，甚至造成摩擦部位的局部过热和磨损。因此，在乳化油的配方中必须有抗泡剂，以满是使用要求。,4)络合剂,络合剂可在乳化油中与钙、镁等金属离子形成稳定常数大的水溶性络合物，提高乳化液的抗硬水能力。,(二)水,配制乳化液所用水的质量十分重要，它不但直接影响到乳化液的稳定性，防锈性、防霉性和起泡性，也关系到泵站和液压支架各类过滤器的效率和使用寿命。我国根据矿井水质的具体条件，参照国内外使用液压支架的经验和当前国内乳化油的研究和生产情况，对配制乳化液的用水质量有如下要求：,(1)配制乳化液的用水应无色、透明、无臭味，不能含有机械杂质和悬浮物。(2)配制乳化液用水的pH值在69范围内为宜(3)氯
11、离子的含量不大于57rng当量L(200rngL)。(4)硫酸根离子的含量不大于83mg当量L(400mg/L)。(5)水的硬度不应过高，避免降低乳化液中阴离子乳化剂的浓度和丧失乳化能力。应根据不同水质来确定乳化油的种类(抗低硬、抗中硬、抗高硬、通用型等类)。,(三)液压支架用水包油型乳化液的特性,(1)具有足够的安全性。水包油型乳化液含有95以上的中性水溶液，既不引燃，也不助燃，在要求防爆的井下具有足够的安全性。(2)经济性好。水包油型乳化液来源广、价格便宜。(3)粘度小，粘温性能良好。水包油型乳化液的粘度接近于水的粘度。由于粘度小，减小了支架管路中能量的损耗。良好的粘温性能有利于泵站和各种
12、阀类工作性能的稳定。,(三)液压支架用水包油型乳化液的特性,(4)具有良好的防锈性与润滑性。由于水包油型乳化液中有一定成分的防锈剂和基础油，所以在井下使用时，支架具有良好的防锈性能和润滑性能。(5)稳定性好。由于水包油型乳化液中有一定成分的乳化剂、偶合剂和抗泡剂，使其不易产生气泡，并有良好的化学稳定性。,(三)液压支架用水包油型乳化液的特性,(6)对密封材料的适应性好。水包油型乳化液对常用的丁腈橡胶密封材料有良好的适应性，不会使密封材料产生过分收缩和膨胀。造成密封失效。(7)对人身体无害，无刺激性，对环境污染小，冷却性好。,水包油型乳化液的缺点,粘度小，容易漏损，润滑性不如矿物油，因此要求乳化
13、液泵和液压阀有很好的密封性能和防锈性能。,二、乳化液的使用和管理,1乳化液的检验,乳化液在配制和使用过程中应按规定进行性能检验：(1)稳定性：将100 mL试验用乳化液装入容量瓶内，并封闭瓶口，在70 温度下放置168h，如果析出油和脂状物量不大于01mL，并无沉淀物为合格。,1乳化液的检,(2)防锈性：将45号钢试棒或62铜试棒(要求试棒光滑明亮，无明显的加工痕迹)插入温度为60 的试验用乳化液中，放置24h后取出，观察锈蚀情况，45号钢试棒以无锈蚀和无色变为合格；62铜试棒除无色变、锈蚀外；还要观察试液是否变绿，如试液变绿，尽管试棒无色变，也为不合格。(3)对橡胶密封材料的适应性：将丁腈橡
14、胶试件放人试验用702的乳化液中，静置168h后取出，计算试件的体积膨胀，如果试件体积膨胀百分数在一2+6之间为合格。,1乳化液的检验,(4)消泡性：将50mL试验用乳化液装入100mL的量筒内，室温条件下。上下激烈 摇动1min，静置观察消泡情况。若15min内泡沫全消，则认为该乳化液的消泡性良好。(5)防霉性：将50mL试验用乳化液放入烧杯内，加入新鲜玉米粉2g，然后在2035的暗处静置30天，观察有无黑色物或臭味产生，没有为合格。,2乳化油的贮存和管理,(1)使用单位要有乳化油油库，不同牌号的乳化油要分类保管，统一分发，做到早生产的乳化油先用，防止超期变质。(2)乳化油的贮存期不得超过1
15、年，凡超过贮存期的，必须经检验合格后才能使用。(3)桶装乳化油应放置在室内，防止日晒雨淋。冬季室内温度不得低于10，以保证乳化油有足够的流动性。,2乳化油的贮存和管理,(4)乳化油是易燃品，在贮存、运输时应注意防火。(5)井下存放乳化油的油箱要严格密封。油箱过滤器要齐全，防止杂物进入油箱。(6)乳化油的领用和运送应由专人负责，使用专用的容器和工具，不得使用铝容器。防止杂物混入乳化油而影响其质量。,3、乳化液的配制和使用,(1)配液后，应严格检验配油浓度是否达到5的规定要求。浓度检验可用折光仪，也可用计量法或化学破乳法。(2)工作过程中如发现乳化液大量分油、析皂、变色、发臭或不乳化等异常现象，必
16、须立即更换新液，然后查明原因。(3)泵站乳化液箱可备有容量足够的副液箱，以备太量回液和清洗液箱时贮液用。,3、乳化液的配制和使用,(4)杜绝乳化液随意放泄，保持工作环境卫生，以防污染。(5)应采用同一牌号、同一工厂生产的乳化油。如果两种牌号的乳化油混用时，要进行乳化油的相溶性、稳定性和防锈性试验，合格后才能使用。(6)乳化液的工作温度不得高于40。,4乳化液的防冻问题,水包油型乳化液是低浓度的乳化液，它的凝固点在一3左右，并具有与水相类似的冻结膨胀性。受冻后，不但体积膨胀，而且稳定性也受到严重影响。3浓度的乳化液受冻后，几乎全部破乳。因此，在寒冬季节，对于液压支架(包括乳化液泵站)的地面贮存、运输、检修、必须采取足够的有效措施，以防缸体、管路受冻损坏。,谢谢大家！,
