聚四氟乙烯衬里加压设备的双速液压系统的设计

　　1 前言

　　在化工领域中,很多流体都含有强酸、强碱或具有强腐蚀性,常规的钢管要在内壁镀上一种耐腐蚀性材料才能用来输送它们。聚四氟乙烯(简称F4)由于具有很高的惰性,完全不与王水、氢氟酸、浓硫酸、硝酸、过氧化氢等作用,是一种理想的防腐设备的衬里材料[1]。传统的聚四氟乙烯衬里管道是“钢-氟”两体分离的结构,因此存在衬里因管路负压而抽瘪或介质温度频变致使聚四氟乙烯层疲劳断裂的缺陷。温州市超星钢塑复合厂研制了将聚四氟乙烯层直接烧结管道内壁的钢管,实现“钢-氟”一体化。这就需要一种设备把聚四氟乙烯以一定的压力均匀压在钢管的内壁上,并排尽空气。由于钢管的长度较长,就需要有两种不同的速度来分别进行进给和压制,否则不是在进给中浪费了时间,就是由于压制中过于仓促而不能排尽空气。本文就将详细介绍这种双速的液压系统的原理和设计过程。

　　2 双速液压系统的原理

　　如图1所示,需要烧结衬里的钢管的长度最大可达到2.4 m,直径最大也可以达到2m。聚四氟乙烯粉料就加在钢管内壁和内衬筒之间,为了使压制后的粉料受压均匀,排尽气体,采用了以50~60mm为一层的分层逐级压制的工艺流程。因此,在压制的开始,压架有近2 m多的空行程来完成进给而不是压制工作,提高进给的速度就大大节省了整个加工的时间。对于50~60mm的聚四氟乙烯的粉料,压缩量不会超过30mm。在这30mm的压缩行程中,需要有很高的压力,而且考虑到压制的效果,速度应该在考虑效率的前提下尽可能的小,以使粉料受力均匀,强度高。由此可知,进给和压制两个工况下的速度差别是很大的。无论是用液压缸直接驱动压架,还是用液压马达带动的丝杆升降机来驱动,液压系统都必须有差别较大的两种速度。

　　液压系统的调速回路有很多,大致可分为无级调速和有级调速两种[2]。常见的节流调速和容积调速属于前者。节流调速范围较大时会产生大量的热量,而适用中高压的容积调速性能虽然很好,但价格一般比较高。对于氟衬里加压设备而言,它不需要大范围的无级调速,只要有2个速度就能满足要求。但工人在操作设备中,也希望可以在固定的2个速度周围能够做一些连续的微调来适应不同大小的工件,可以灵活地处理在加工过程遇到的一些特殊情况。因此,如图2,由于结构上的因素,采用液压马达驱动丝杆升降机来实现提升和下压,在系统设计中采用了有级调速和无级调速相结合的调速方式。不同排量的双联泵通过2个换向阀来切换产生的2种不同的速度,而在靠近马达一侧又用了2个单向节流阀来对2种不同的速度进行微调。可见,只要按照表1中电磁铁动作,就可以产生快速上升、快速下降、慢速上升、慢速下降2种速度下的4个工况。