Керамический плунжер Ziconia

Плунжеры из циркониевой керамики ( Ziconia Plunger ) и глиноземная керамика широко используются в медицинских приборах, экологической инженерии, нефтяной, химической промышленности и т. д. для решения проблем короткого срока службы оборудования, вызванных плохой коррозионной стойкостью и низкой рабочей температурой металлических плунжеров. На примере технической трансформации пробки дозирующего насоса использование керамических плунжеров способствует повышению долговечности оборудования.

С развитием технологий производства все более широко используются керамические плунжеры насосов, изготовленные из высокоэффективных керамических материалов, таких как нитрид кремния, и появляется тенденция внутреннего замещения.

Типичная конструкция керамического плунжера насосного назначения следующая: внутренняя часть корпуса плунжера представляет собой сердечник из металлического материала, а наружная часть покрыта оболочкой из керамического материала; на поверхности контакта сердечника и оболочки установлен уплотнительный резиновый слой; На конце корпуса плунжера установлена ​​заглушка. В этой конструкции для покрытия металлического сердечника используется керамика, что не только повышает износостойкость и устойчивость к коррозии, но также увеличивает общую прочность заглушки, делая соединение более компактным.

Обычные высокоэффективные конструкционные керамические материалы, используемые для изготовления корпусов керамических плунжеров, в основном включают оксид алюминия, диоксид циркония, нитрид кремния, карбид кремния и т. д. Если взять в качестве примера циркониевую керамику, ее типичные рабочие параметры включают: плотность примерно 6,0 г/см³, прочность на изгиб до 800 МПа, прочность на сжатие до 2000 МПа и коэффициент теплового расширения примерно 9,6 × 10⁻⁶/°С.

Рабочая поверхность керамического плунжера может иметь микропористую структуру с помощью специальных методов обработки, тем самым обладая свойствами самосмазывания, что меняет традиционное трение скольжения и механизм смазки. Внутреннюю поверхность полости обычно выполняют текучей структурой и обрабатывают до зеркальной поверхности высокоточными внутренними и наружными круглошлифовальными станками, а наружную поверхность подвергают вибрационной полировке для исключения мертвых углов, что облегчает очистку и дезинфекцию [1].

В керамических плунжерных насосах высокого давления часто используется структура масла, соответствующая клапану. К ключевым компонентам насоса относятся плунжер, корпус цилиндра, эксцентриковый вал, возвратная пружина и т.д. В процессе работы под действием вращения эксцентрикового вала и действия возвратной пружины герметичный объем, образуемый плунжером и корпусом цилиндра, претерпевает периодические изменения, благодаря чему достигается всасывание и слив масла. Перелом плунжера является одной из частых неисправностей насосов этого типа, причем в шейке плунжера часто возникают трещины или переломы, обычно вызванные чрезмерным зазором между плунжером и корпусом цилиндра или чрезмерным отклонением силовой части головки плунжера от оси, что приводит к концентрации напряжений.