Solución de émbolo cerámico Ziconia

Los émbolos de cerámica de circonio ( émbolo de Ziconia ) y la cerámica de alúmina se utilizan ampliamente en dispositivos médicos, ingeniería ambiental, industrias petroleras, químicas, etc., para resolver los problemas de la corta vida útil del equipo causada por la mala resistencia a la corrosión y la baja temperatura de trabajo de los émbolos metálicos. Tomando como ejemplo la transformación técnica del tapón de la bomba dosificadora, el uso de émbolos cerámicos ayuda a mejorar la durabilidad del equipo.

Con el avance de la tecnología de fabricación, los émbolos cerámicos para bombas fabricados con materiales cerámicos de alto rendimiento, como el nitruro de silicio, se utilizan cada vez más y está surgiendo una tendencia a la sustitución nacional.

Una estructura típica de un émbolo cerámico para uso en bomba es la siguiente: la parte interior del cuerpo del émbolo es un núcleo hecho de material metálico y la parte exterior está cubierta con una carcasa hecha de material cerámico; se coloca una capa de caucho sellador en la superficie de contacto entre el núcleo y la carcasa; se coloca un tapón al final del cuerpo del émbolo. Esta estructura utiliza cerámica para cubrir el núcleo metálico, lo que no solo mejora la resistencia al desgaste y a la corrosión, sino que también aumenta la resistencia general a través del enchufe, haciendo que la conexión sea más compacta.

Los materiales cerámicos de ingeniería de alto rendimiento comunes utilizados para fabricar las carcasas de los émbolos cerámicos incluyen principalmente alúmina, circonio, nitruro de silicio, carburo de silicio, etc. Tomando la cerámica de circonio como ejemplo, sus parámetros de rendimiento típicos incluyen: una densidad de aproximadamente 6,0 g/cm³, una resistencia a la flexión de hasta 800 MPa, una resistencia a la compresión de hasta 2000 MPa y un coeficiente de expansión térmica de aproximadamente 9,6 × 10⁻⁶/°C.

La superficie de trabajo del émbolo cerámico se puede formar con una estructura microporosa mediante métodos de procesamiento especiales, por lo que tiene propiedades de autolubricación, lo que cambia el mecanismo tradicional de lubricación y fricción por deslizamiento. La superficie interior de la cavidad generalmente se diseña con una estructura fluida y se procesa hasta obtener una superficie de espejo mediante rectificadoras cilíndricas internas y externas de alta precisión, y la superficie exterior se somete a pulido por vibración para lograr que no haya rincones muertos, lo que facilita la limpieza y desinfección [1].

En las bombas de émbolo cerámico de alta presión, a menudo se adopta una estructura de aceite que coincide con las válvulas. Los componentes clave de la bomba incluyen el émbolo, el cuerpo del cilindro, el eje excéntrico, el resorte de reinicio, etc. Durante la operación, bajo la rotación del eje excéntrico y la acción del resorte de reinicio, el volumen sellado formado por el émbolo y el cuerpo del cilindro sufre cambios periódicos, logrando así la succión y descarga de aceite. La fractura del émbolo es una de las fallas comunes de este tipo de bomba, y a menudo ocurren grietas o fracturas en el cuello del émbolo, generalmente causadas por un espacio excesivo entre el émbolo y el cuerpo del cilindro o una desviación excesiva de la parte de la cabeza del émbolo que soporta la fuerza del eje, lo que resulta en una concentración de tensión.