CN110017271A - 高压填料接触的柱塞面有金刚石涂层的柱塞往复密封 - Google Patents

Abstract

高压填料接触的柱塞面有金刚石涂层的柱塞往复密封以及柱塞往复泵，适用于含固体颗粒浆液如煤加氢直接液化装置的高温油煤浆的加压输送用柱塞往复泵的配套柱塞密封，基于金刚石的硬度高、耐高温、耐腐蚀、耐磨蚀、摩擦系数低、导热能力好、低热膨胀系数、化学惰性、具有自润滑性能以及易于被水、油润湿的优点，应用于高压操作工况的柱塞往复密封，高压填料接触的柱塞面覆涂金刚石涂层，与常规的金属或合金材料的柱塞相比，可以降低高压密封填料的磨损速度、降低高压填料密封的泄露率，可增强高压填料密封和柱塞之间的润滑、冷却效果，利于降低高压注入油耗量，延长高压填料使用寿命，可显著提高柱塞端的操作安全性、扩大柱塞往复泵应用范围。

Description

高压填料接触的柱塞面有金刚石涂层的柱塞往复密封

技术领域

本发明涉及高压填料接触的柱塞面有金刚石涂层的柱塞往复密封以及柱塞往复泵，适用于含固体颗粒浆液如煤加氢直接液化装置的高温油煤浆的加压输送用柱塞往复泵的配套柱塞密封，基于金刚石的硬度高、耐高温、耐腐蚀、耐磨蚀、摩擦系数低、导热能力好、低热膨胀系数，化学惰性、具有自润滑性能以及易于被水、油润湿的优点，应用于高压操作工况的柱塞往复密封，高压填料接触的柱塞面覆涂金刚石涂层，与常规的金属或合金材料的柱塞相比，可以降低高压密封填料的磨损速度、降低高压填料密封的泄露率，可增强高压填料密封和柱塞之间的润滑、冷却效果，利于降低高压注入油耗量，延长高压填料使用寿命，可显著提高柱塞端的操作安全性、扩大柱塞往复泵应用范围。

背景技术

本发明所述高压填料接触的柱塞面有金刚石涂层的往复柱塞，指的是所述往复柱塞在工作过程中的接触高压填料的柱塞面AS，至少一部分柱塞面AS有金刚石涂层，所述金刚石涂层通常呈一个环形的薄层，该薄层可以是1个结构层，或者是2个结构层或多个结构层的复合层。

本发明所述高压填料接触的柱塞面有金刚石涂层的往复柱塞的往复密封，指的是高压填料接触的柱塞面有金刚石涂层的往复柱塞与配套填料函以及可能使用的柱塞套组成的结构完整、功能完备的柱塞往复密封组合件，可以应用于任意适合其应用的场合，可以应用于柱塞往复泵的柱塞密封，也可以应用在柱塞往复泵以外的其它设备或机械的系统中。

本发明所述高压填料接触的柱塞面有金刚石涂层的往复柱塞的密封的柱塞往复泵，指的是使用本发明所述高压填料接触的柱塞面有金刚石涂层的往复柱塞的密封的柱塞往复泵。

本发明所述柱塞式往复泵，液力端包括吸入、排出液料的泵缸和配合柱塞往复运动的柱塞填料函组件，柱塞填料函组件可以包括柱塞填料函筒体以及需要的柱塞套。

本发明所述柱塞式往复泵，通常用于输送高温液体或低温液体，用于输送含固体颗粒的浆液或和含腐蚀性组分液料或和含燃爆性组分液料或和有毒组分液料或含放射性组分液料，如煤加氢直接液化装置使用的中高压差常温煤浆泵、中高压差中温煤浆泵、中高压差高温煤浆泵、中高压差高温冲洗油泵，该柱塞式往复泵的正常排出压力可以为低压(比如压力为2.0～4.0MPa)或中压(比如压力为4.0～12.0MPa)或高压(比如压力为12.0～25.0MPa)或超高压(比如压力为25.0～50.0MPa)，很明显，根据泵缸排料操作压力的升高，柱塞密封的填料密封的级数会增加，柱塞密封的填料密封的级数可以为2级、3级、4级以及等多级。

本发明所述泵送目标液料或泵缸主液，指的是柱塞式往复泵输送的工艺物料，是不同于注入液、增压中间冲洗液、低压中间冲洗液、密封液的主体泵送物料，如输送油煤浆的柱塞式往复泵所输送的油煤浆。

本发明所述输送含固浆液的柱塞式往复泵，典型应用是输送油煤浆的柱塞式往复泵，其工作方式使用隔离液或隔离注入液，隔离液的工作方式可以是一次注入长期使用或者间断注入间断排放或者连续注入连续排放，排放的隔离注入液可以最终进入泵体的泵腔中随泵送目标液料排出泵腔，以防止有害物(低温液料、高温液体、固体浆液、腐蚀性或燃爆性或有毒或放射性等组分)进入柱塞的密封盘根(密封填料)部位，或者防止高温介质(低温介质)进入柱塞外套中接触柱塞产生超限的热变形(冷变形)，或者防止固体颗粒进入柱塞的密封盘根(密封填料)部位而加剧盘根的磨损，或者防止腐蚀性介质进入柱塞外套中接触柱塞产生腐蚀，或者防止有害组分介质进入柱塞外套中泄露进入环境或者接触人体。本发明隔离液的工作方式通常是间断注入间断排放或者连续注入连续排放。

本发明所述隔离液工作方式，可以为连续注入连续排放的工作方式即所有柱塞行程全冲洗的工作方式，比如现有技术存在的在输送颗粒料浆的所有行程均设置注入液的全冲洗工作方案，冲洗液压力始终比存在颗粒料浆的泵缸的压力高比如高出2～5bar，在主泵吸入颗粒料浆行程、排出颗粒料浆行程的所有时间段中，都对主泵柱塞填料函的高压填料函前端(靠近泵缸侧填料)加入注入隔离液，其作用是：

①避免颗粒料浆进入填料函记柱塞中，破坏填料函；

②对柱塞的滑动密封进行润滑；

③对填料函进行冷却。

上述隔离液所有行程全冲洗的工作方式，在柱塞回程行程中(即泵缸吸液行程中)，添加的注入液可以有效地发挥上述隔离、冲洗、润滑、冷却作用，因此是必要的注入步骤；但是，在柱塞前进行程中(即泵缸排液行程中)，添加的注入液没有上述隔离、冲洗、润滑、冷却的有效作用，并且导致注入液过程能耗高，因此是不必要的注入步骤，其结果导致注入液耗量巨大。上述柱塞所有行程均注入隔离液的全冲洗工作方式，通常，配制的冲洗液泵流量一般取8～10％主泵流量，压力可采用冲洗管路上加孔板来进行控制，若冲洗量少于6％，则引起泵密封失效。大多数颗粒料浆泵对冲洗量不做限制，如化工水煤浆介质冲洗液水流量要求8～10％主泵流量，电厂灰煤浆介质冲洗液水流量不做限制。此类现有技术的冲洗配套装置简单，但是其冲洗量大，为8～10％主泵流量，因此无法适用于某些期望严格限制注入油洗量的工艺。

本发明所述隔离液工作方式，可以为间断注入间断排放的工作方式，以降低注入液耗量，通常采用主泵柱塞回程的同步注入注入油的方案，在所述的往复柱塞泵泵缸吸入料浆时，注入油泵柱塞动作对主泵柱塞填料密封加入注入油，主泵排出料浆时，注入油泵柱塞动作吸入注入油，不对主泵柱塞填料密封加入注入油，注入液量可降低到≤3％主泵流量，该工作方式应用于煤加氢直接液化装置的油煤浆泵时，可以减少注入油用量、降低油煤浆泵负荷、降低煤加氢直接液化装置的其它部分的因为增加注入油而带来的装置负荷增量(装置正常加工负荷的5～7％)，具有巨大的降低投资、降低能耗、提高油收率的效果。

本发明所述使用注入液使柱塞填料函隔离工作介质的柱塞式往复泵，为了降低注入液的耗量，通常使用与主泵柱塞回程同步注入注入隔离液的工作方法，相应地配置注入油系统(包括同步注入泵)，需要在柱塞填料函组件即柱塞填料函筒体或和柱塞套上设置注入油接口、注入油冲洗柱塞并流入泵腔的流道或流道腔结构。

本发明所述使用注入液使柱塞填料函隔离工作介质的柱塞式往复泵，可以使用与主泵柱塞回程同步注入注入隔离液的工作方法，例如，应用于三柱塞往复泵时，主泵三个柱塞密封配套一个三柱塞注入油冲洗泵，每个注入油冲洗泵的柱塞缸对应料浆泵一个柱塞密封，两泵采用一个轴，注入油冲洗泵一个柱塞的曲轴曲拐的相位与往复泵的对应柱塞曲轴的曲拐相位差180°。

本发明所述输送油煤浆的柱塞式往复泵，通常指的是使用隔离注入液的输送油煤浆的柱塞式往复泵，其结构本质上属于隔离式往复泵；当连续或有规律间断地输入注入液时，可以使用主驱动机(比如主电机)驱动的主泵动力端驱动的注入液往复泵(如计量往复泵)输送注入液，以保证动作的协调性和一致性。

本发明所述正常工作的柱塞式往复泵成套泵组，至少包括驱动端(动力端)、液力端，驱动端可能包括相连的原动机(可为电机、变频电机、柴油机、液压马达、蒸汽机等)、联轴器及其防护罩、变速器、齿轮箱、曲轴、连杆、十字头、拉杆，根据需要，液力端可以包括柱塞工作组件(包括柱塞、填料函、柱塞外套)、泵缸、进液单向阀、排液单向阀、导液管、可能存在的其它泵缸缸内部件。

本发明的主要目标是对柱塞填料函组件提出改进结构，因此，本发明的主要技术方案是提出柱塞填料函或和柱塞套的结构、装配方案，并说明操作方案和操作效果。

一种属于柱塞式往复泵的隔离泵的结构信息见文献A01：①出版物名称：《煤炭液化技术》，118页至120页；②检索用图书编码：ISBN编码：7-5020-2335-6；③中国版本图书馆CIP数据核字(2003)第063071号；④主编：舒歌平；⑤出版社：煤炭工业出版社；该文献介绍了保持隔离液界面的隔离泵的工作原理和示意图。

申请日为2007年04月24的中国专利ZL 200720069257.8颗粒煤浆介质往复泵的同步回程冲洗油隔离结构，其结构包括柱塞、泵体、密封函、密封函冲洗套、高压冲洗油注入口、辅助密封函，所述的密封函冲洗套为双螺纹结构。所述的高压冲洗油(本发明所述注入油)注入口与辅助密封函之间设有清洗油(本发明所述冲洗油)进出口；该结构方案可大大降低冲洗颗粒料浆介质用的冲洗液(本发明所述注入油)的数量，改善冲洗液(本发明所述注入油)的冲洗效率(即本发明所述的隔离效率)，提高密封函工作寿命。该柱塞填料函组件使用的全部2道填料密封集中布置在填料函外端(远离泵缸端)，通常柱塞重心位于2道填料之外不能被有效平稳支撑，泵工作过程中，柱塞杆前端极易在重力作用下下沉，导致填料密封效率低、填料易于被磨损从而缩短填料密封函使用寿命，随之而来的是填料函外侧的副密封填料被来自泵缸侧的泄露介质污染甚至泄露溢出泵体污染外部环境如污染大气环境，很明显，这种柱塞填料函组件结构不适用于填料函(或填料箱)长度较长的工况，比如输送高温泵送目标液料的柱塞往复泵，其填料组件(填料函和或柱塞套)需要设置温度过渡段以便向大气环境散热或者在靠近泵缸侧的部位布置换热夹套或换热孔道，因此填料组件(填料函和或柱塞套)的总体长度通常较长。

申请日为2007年06月15的中国专利申请200710024396.3一种带冲洗环的耐高压、耐磨损接触型往复密封，涉及往复泵的柱塞、填料密封，其主要特征为两级填料密封串联结构与一套套筒间隙密封的组合，即靠近缸侧的两个导向套和一个冲洗环组合、主填料密封的压盖同时又是副填料密封的密封箱。在主、副填料密封之间注入冲洗润滑油，在主填料密封前端(靠近泵缸侧)有一个冲洗环，采用同步高压油作填料函冲洗液，冲洗液的作用是将进入柱塞与主填料密封(高压填料)之间的颗粒介质冲洗带走的同时，在填料(高压填料)与柱塞之间的径向间隙内形成一层液膜，使摩擦副之间形成良好的油膜润滑，避免了柱塞与填料之间直接的固体摩擦磨损，并把柱塞与填料(高压填料)之间的摩擦热及时带走，使高压密封的使用寿命大大延长，适用于所有输送带固体颗粒介质的往复泵。该柱塞填料函组件使用的全部2道填料密封集中布置在填料函外端(远离泵缸端)，通常柱塞重心位于2道填料之外不能被有效平稳支撑，泵工作过程中，柱塞杆前端极易在重力作用下下沉，导致填料密封效率低、填料易于被磨损从而缩短填料密封函使用寿命，随之而来的是填料函外侧的副密封填料被来自泵缸侧的泄露介质污染甚至泄露溢出泵体污染外部环境如污染大气环境，很明显，这种柱塞填料函组件结构不适用于填料函(或填料箱)长度较长的工况，比如输送高温泵送目标液料的柱塞往复泵，其填料组件(填料函和或柱塞套)需要设置温度过渡段以便向大气环境散热或者在靠近泵缸侧的部位布置换热夹套或换热孔道，因此填料组件(填料函和或柱塞套)的总体长度通常较长。

一种属于柱塞式往复泵的隔离泵的结构信息见文献A02：①出版物名称：《煤炭直接液化工艺与工程》(出版时间2015年02月)，232页至233页；②检索用图书编码：ISBN编码：9-78703-04308-23；③编著：吴秀章、舒歌平、李克健、谢舜敏；④出版社：科学出版社；该文献介绍了一种油煤浆柱塞式往复泵，在柱塞的密封函采用同步注入注入油(隔离油、注射油)、冲洗油、密封油的工作方式，填料盒为金属节流圈+特殊PTFE填料圈的双填料盒，注射油通过同步驱动的轴头注射泵注入高压填料，末端填料处采用密封油进行冷却和润滑，冲洗油注入低压填料和高压填料之间，起到润滑和带走可能通过高压填料带来的固体颗粒的作用。该泵组的柱塞填料函组件使用3道填料，2道填料密封集中布置在填料函外端(远离泵缸端)同时1道填料密封布置在填料函内端(靠近泵缸端)；第一方面，该泵组的柱塞填料函组件使用3道填料，按照靠近泵缸侧为第1道填料(高压填料)、中间为第2道填料(最低压填料)、外侧第3道填料(低压填料)描述，仍有少量高压注入油通过第1道填料进入冲洗油冲洗腔的可能，对于高压、超高压操作工况，长时间操作后，第1道填料(高压填料)仍然存在被污染、被破坏的可能；第三方面，为了保证第1道填料(高压填料)不被泵缸主液污染，就需要使用大量比如5～8％主泵流量的注入油，从而导致装置总原料加工规模上升、同时增加巨额投资、能耗，即使得油煤浆泵的工艺效率大幅降低；第三方面，该泵组的柱塞填料函组件使用3道填料的方案，如果依靠提高第1道填料(高压填料)的预紧力(预压力)增强填料与柱塞见的密封效果，则导致高压填料密封和柱塞之间的间隙过小，使得填料组中间的润滑、冷却效果变得很差，从而加速磨损失效速度，会缩短填料使用寿命，增加更换频率和检修、更换填料的工作量，降低工艺装置整体效率。此外，申请日为2015年06月25的中国专利ZL201520443034.8一种柱塞往复泵及其系统，申请日为2018年10月10的中国专利申201811205520.0一种柱塞式往复泵，使用类似的三道填料密封的柱塞往复密封的技术，均使用类似的三道填料密封的柱塞往复密封，因此存在类似的技术缺陷。

申请日为2015年06月25的中国专利ZL 201520443034.8一种柱塞往复泵及其系统，该柱塞往复泵包括泵体、导液管、入口阀(含阀球和阀座)、出口阀(含阀球和阀座)、柱塞、柱塞外套、填料箱、填料、蒸汽保温夹套。该柱塞往复泵系统除含上述柱塞往复泵外，还包括驱动、密封油、蒸汽保温、冷却水、润滑油及变频控制系统，配置了注入泵，入、出口支管与主管，入、出口缓冲罐及安全阀。在中国专利ZL 201520443034.8的文件中，填料箱内含有沿柱塞的轴线从内(靠近泵缸)向外(远离泵缸)依次设置的三道填料，该三道填料分别为第一道填料、第二道填料和第三道填料，在第一道填料和第二道填料之间，填料箱的侧壁内含有用于冲洗柱塞表面的冲洗油入口和冲洗油出口，在填料箱体内，位置在第一道填料和第二道填料之间，加工了一段带有内螺纹的槽，即内螺纹形状的槽，带内螺纹的槽与柱塞的外圆就形成了一个填料冲洗腔(中间冲洗腔)，冲洗油入口和冲洗油出口与该填料冲洗腔连通，这样能更好地对填料进行冲洗、润滑、冷却和隔离；由于注入泵的出口压力较高，注入的VGO(减压瓦斯油即蜡油)有少量通过第一道填料进入填料冲洗腔中，经过压力衰减，冲洗腔中的压力大大低于注入泵的出口压力，冲洗系统的压力为：入口1.0MPa，出口1.0MPa，冲洗VGO温度也为100℃。该型柱塞柱塞填料函密封结构，可应用于大流量(即柱塞形成长)、中高压(比如压力为2.0～25.0MPa)工况时，但是难以适应超高压操作工况；中国专利ZL201520443034.8一种柱塞往复泵及其系统，其使用的柱塞往复密封的结构和操作效果，与前述文献A02记载的油煤浆往复泵使用的柱塞往复密封的结构和操作效果相同或相近，也存在类似的技术缺陷。

申请日为2018年10月10的中国专利申请201811205520.0一种柱塞式往复泵，一种柱塞式往复泵，适用于煤加氢直接液化装置的高温油煤浆的加压输送，液力端包括吸入、排出煤浆的泵缸和往复运动的柱塞，保留常规泵缸内注入液U形流动路径的结构，使用分隔器增加注入液接触泵缸壁的前置流道；注入油流过泵缸内壁的路径延长，使注入油在泵缸内的存在路径或流动路径呈N形或W形等，柱塞外套、柱塞、柱塞填料函被有害物(高温液体、固体浆液、腐蚀性或燃爆性或有毒或放射性等组分)污染或泄漏污染环境的概率大幅降低；注入油前置流道可显著增加冷却泵缸壁的传热面积、吸热能力，高温煤浆接触泵缸内壁面积剧降可剧降其传递给泵缸壁、柱塞端的热量；该泵可输送温度更高的液料、显著提高柱塞端的操作安全性、扩大往复泵应用范围。该泵组的柱塞填料函组件使用3道填料，2道填料密封集中布置在填料函外端(远离泵缸端)同时1道填料密封布置在填料函内端(靠近泵缸端)；该型柱塞柱塞填料函密封结构，可应用于大流量(即柱塞形成长)、中高压(比如压力为2.0～25.0MPa)工况时，但是难以适应超高压操作工况；中国专利申请201811205520.0一种柱塞往复泵及其系统，其使用的柱塞往复密封的结构和操作效果，与前述文献A02记载的油煤浆往复泵使用的柱塞往复密封的结构和操作效果相同或相近，也存在类似的技术缺陷。

为了克服上述几种结构的柱塞往复密封存在的结构和操作效果的缺陷(主填料密封相关区域)，本发明提出高压填料接触的柱塞面有金刚石涂层的柱塞往复密封以及柱塞往复泵，适用于含液如煤加氢直接液化装置的高温油煤浆的加压输送用柱塞往复泵的配套柱塞密封，基于金刚石的硬度高、耐高温、耐腐蚀、耐磨蚀、摩擦系数低、导热能力好、低热膨胀系数，化学惰性、具有自润滑性能以及易于被水、油润湿的优点，应用于高压操作工况的柱塞往复密封，高压填料接触的柱塞面覆涂金刚石涂层，与常规的金属或合金材料的柱塞相比，可以降低高压密封填料的磨损速度、降低高压填料密封的泄露率，可增强高压填料密封和柱塞之间的润滑、冷却效果，利于降低高压注入油耗量，延长高压填料使用寿命，可显著提高柱塞端的操作安全性、扩大柱塞往复泵应用范围。

本发明的高压填料接触的柱塞面有金刚石涂层的柱塞往复密封，应用于柱塞式往复泵时，泵缸的正常排出压力可以为低压(比如压力为2.0～4.0MPa)或中压(比如压力为4.0～12.0MPa)或高压(比如压力为12.0～25.0MPa)或超高压(比如压力为25.0～50.0MPa)，根据泵缸排料操作压力的不同，柱塞密封的填料密封的级数可以为2级、3级、4级以及等多级。

能够实现本发明目标的柱塞、柱塞填料函组件、柱塞套组件的结构和操作方案，均是合适可用的方案，本发明提出了一些具体的结构方案。

类似于本发明的技术方案，未见报道。

应用于泵缸高压排液工况时，与常规的金属或合金材料的柱塞相比，本发明高压填料接触的柱塞面有金刚石涂层的柱塞往复密封的结构、操作效果的优点在于：

①离泵缸最近的填料密封即第1道填料密封(高压填料密封)，由于金刚石的摩擦系数更低比如仅为金属面摩擦系数的0.2～0.5倍，因此第1道填料密封(高压填料密封)可以被施加更高的预紧力，这样可以降低第1道填料密封(高压填料密封)沿柱塞轴向的厚度，降低柱塞长度，降低柱塞填料函和柱塞套的长度，增强泵组的整体动平衡稳定度；

②距离泵缸最近的填料密封即第1道填料密封(高压填料密封)，由于金刚石的摩擦系数更低比如仅为金属面摩擦系数的0.2～0.5倍，因此第1道填料密封(高压填料密封)可以被施加更高的预紧力，对于高压、超高压泵缸排料工况，这样不仅可以降低第1道填料密封(高压填料密封)沿柱塞轴向的厚度，甚至可以减少填料密封的级数(即减少一个填料密封)，利于降低柱塞长度，利于降低柱塞填料函和柱塞套的长度，增强泵组的整体动平衡稳定度，利于降低柱塞填料函和柱塞套的制造、装配、维修难度；

③距离泵缸最近的填料密封即第1道填料密封(高压填料密封)，由于金刚石的摩擦系数更低比如仅为金属面摩擦系数的0.2～0.5倍，因此第1道填料密封(高压填料密封)在被施加相同的预紧力的条件下，第1道填料密封(高压填料密封)使用的低填料的磨损速度会降低很多，因此，本发明可以延长第1道填料密封(高压填料密封)的使用寿命，延长和保证整体密封组件的连续运转周期；

④距离泵缸最近的填料密封即第1道填料密封(高压填料密封)，由于金刚石的摩擦系数更低比如仅为金属面摩擦系数的0.2～0.5倍，因此第1道填料密封(高压填料密封)可以被施加更高的预紧力，对于高压、超高压泵缸排料工况，这样可以降低第1道填料密封(高压填料密封)沿柱塞轴向的厚度，可降低第1道填料密封(高压填料密封)的不同位置的填料的预紧力差额，因此，出现接触应力过大从而使填料磨损过快的不利效应大幅度降低；因此，本发明可以延长第1道填料密封(高压填料密封)的使用寿命，延长和保证整体密封组件的连续运转周期；

⑤距离泵缸最近的填料密封即第1道填料密封(高压填料密封)，由于金刚石的摩擦系数更低比如仅为金属面摩擦系数的0.2～0.5倍，且具有导热能力好、具有自润滑性能以及易于被水、油润湿的优点，因此，使用较少量的润滑油也能获得良好的润滑效果，利于降低润滑油过流量，利于降低润滑油的变质速度即延长循环使用的润滑油的循环使用次数，利于降低润滑油消耗量；

⑥距离泵缸最近的填料密封即第1道填料密封(高压填料密封)，由于金刚石的摩擦系数更低比如仅为金属面摩擦系数的0.2～0.5倍，且具有导热能力好、具有自润滑性能以及易于被水、油润湿的优点，因此，在第1道填料密封(高压填料密封)沿柱塞轴向的厚度不变、使用寿命不变的条件下，第1道填料密封(高压填料密封)可以被施加更大的预紧力，从而大幅度降低注入油(可能夹带泵送主液组分)的泄漏量，甚至可近乎彻底阻止泵送主液的进入接触第1道填料密封(超高压填料密封)，同时紧靠柱塞表面粘附的少量或微量润滑油(注入油)实现第1道填料密封(超高压填料密封)、区间柱塞表面并同时润滑、冷却它们，确保它们的使用寿命周期，这样可以在保证第1道填料(超高压填料)密封处的润滑、冷却需求的前提下，最大限度地降低注入油数量，比如可以将注入油数量降低至低于主泵流量的0.5重量％～0.9重量％(按照0.9重量％计算)以下；

与现有技术的设置一道超高压填料密封SPS00的煤加氢直接液化装置用排料压力为28MPa的油煤浆柱塞式往复泵的注入油为主泵流量的3.5～4.5重量％(按照4.0重量％计算)相比，至少降低注入油3.1重量％；以100万吨/年煤液化油产量的煤加氢直接液化装置为例，常规技术煤浆泵的煤浆输入量注入油440万吨/年、需要注入油17.6万吨/年，本发明煤浆泵的煤浆输入量注入油440万吨/年、需要注入油3.96万吨/年，注入油量降低了13.64万吨/年，这样在泵输送能力相同、煤加氢直接液化装置处理能力相同的条件下，使用本发明煤浆泵的煤加氢直接液化装置可以多输送、处理13.64万吨/年的油煤浆，其中约50重量％的煤粉即6.82万吨/年的煤粉、约50重量％的溶剂油即6.82万吨/年的溶剂油，即使煤液化油收率仅仅按煤粉的50重量％计算，煤液化产品可以增产3.41万吨/年；同时降低了6.82万吨/年的溶剂油的循环量，可以避免约5重量％的热裂化产气率，避免0.341万吨/年的液体油损失，降低相应的氢气消耗和能耗，降低相应的系统投资增量约0.95～1.05亿元人民币；上述的煤液化产品增产3.41万吨/年、避免0.341万吨/年的液体油损失，合计为3.751万吨/年的液体油，相应增加利润超过1.1亿元人民币；

因此，本发明特别适合于操作压力很高比如高达25～28MPa的煤油共炼项目，即煤与重油联合加氢热裂化项目；

⑦可以延长柱塞往复泵的操作周期，减少检修或部件更换频率，提高设备运转率。

因此，本发明的第一目的在于提出高压填料接触的柱塞面有金刚石涂层的往复柱塞。

本发明的第二目的在于提出高压填料接触的柱塞面有金刚石涂层的柱塞往复密封。

本发明的第三目的在于提出高压填料接触的柱塞面有金刚石涂层的柱塞往复密封及其附件。

本发明的第四目的在于提出使用高压填料接触的柱塞面有金刚石涂层的柱塞往复密封的柱塞往复泵。

发明内容

本发明高压填料接触的柱塞面有金刚石涂层的柱塞往复密封，其特征在于：

使用2～4道填料密封的柱塞往复密封ASEAL的组件M01，包括服务于液缸K10的柱塞(111)、填料函(115)和可能使用的柱塞套(119)，还包括沿柱塞(111)的轴线从靠近液缸K10向远离液缸K10排列依次设置的至少两道填料密封即第1道填料密封、第2道填料密封及可能使用的其它填料密封等；

所述填料函(115)和可能使用的柱塞套(119)相邻安装或通过夹持连接件组装；

使用柱塞套(119)时，柱塞套(119)靠近液缸K10，填料函(115)远离液缸K10；

不使用柱塞套(119)时，填料函(115)靠近液缸K10；

填料函(115)靠近液缸K10一端称为填料函前端，填料函(115)远离液缸K10一端称为填料函后端；

可能使用的柱塞套(119)的近液缸K10的一端称为柱塞套前端，可能使用的柱塞套(119)的远离液缸K10的一端称为柱塞套后端；

在填料函(115)的后端内腔中最多布置两道填料密封；

在填料函(115)前端内腔与可能使用的柱塞套(119)的后端内腔构成的承压密封腔体内最多布置两道填料密封；

正常工作时，柱塞(111)在填料函(115)、可能使用的柱塞套(119)的内部空间中进行往复运动，同时相对于组件M01中设置的填料作往复运动；

正常工作过程中，在组件M01的柱塞(111)远离液缸K10的返回行程时，液缸K10自进料口吸入液料；

正常工作过程中，在组件M01的柱塞(111)靠近液缸K10的前进行程时，液缸K10自排料口排出液料；

在第1道填料与液缸K10之间，可能设置注入液L01接口(P191)，注入液L01进入柱塞与相关腔体组成的注入液腔中，在柱塞与注入液腔之间形成液层，然后通过可能设置的注入液导流件(N53)流向液缸K10，最后随液缸K10的主流体排出液缸K10；

柱塞往复密封ASEAL的组件M01，使用3道填料密封或使用4道填料密封时，靠近液缸侧的第1道填料密封与第2道填料密封之间，可能设置增压中间冲洗腔、增压中间冲洗液PW01接口(P291)、增压中间冲洗液排放口(P292)；可能使用的增压中间冲洗液PW01进入柱塞与相关腔体组成的增压中间冲洗液腔中，在柱塞与增压中间冲洗液腔之间形成液层，然后通过增压中间冲洗液排放口(P292)排出组件M01；

柱塞往复密封ASEAL的组件M01，使用3道填料密封或使用4道填料密封时，远离液缸侧的最外侧一道填料密封与最近一道柱塞填料密封之间，可能设置低压中间冲洗液腔、低压中间冲洗液W01接口(P391)、低压中间冲洗液排放口(P392)；可能使用的低压中间冲洗液W01进入柱塞与相关腔体组成的低压中间冲洗液腔中，在柱塞与低压中间冲洗液腔之间形成液层，然后通过低压中间冲洗液排放口(P392)排出组件M01；

柱塞往复密封ASEAL的组件M01，远离液缸侧的两道填料密封之间，设置密封液腔，可能设置密封液腔、密封液K01接口(P491)、密封液排放口(P492)；可能使用的密封液K01进入柱塞与相关腔体组成的密封液腔中，在柱塞与密封液腔之间形成液层，然后通过密封液排放口(P492)排出组件M01；

所述的使用2～4道填料密封的柱塞往复密封ASEAL的组件M01，其特征在于第1道填料密封接触的柱塞面的至少一部分有金刚石涂层。

本发明所述的柱塞往复密封，其特征通常在于：

使用2～4道填料密封的柱塞往复密封ASEAL的组件M01，包括服务于液缸K10的柱塞(111)、填料函(115)和可能使用的柱塞套(119)，还包括沿柱塞(111)的轴线从靠近液缸K10向远离液缸K10排列依次设置的至少两道填料密封即第1道填料密封、第2道填料密封及可能使用的其它填料密封等；组件M01设置的填料，在柱塞(111)外周向布置；

所述填料函(115)和可能使用的柱塞套(119)相邻安装或通过夹持连接件组装；

使用柱塞套(119)时，柱塞套(119)靠近液缸K10，填料函(115)远离液缸K10；

不使用柱塞套(119)时，填料函(115)靠近液缸K10；

填料函(115)靠近液缸K10一端称为填料函前端，填料函(115)远离液缸K10一端称为填料函后端；

可能使用的柱塞套(119)的近液缸K10的一端称为柱塞套前端，可能使用的柱塞套(119)的远离液缸K10的一端称为柱塞套后端；

在填料函(115)的后端内腔中最多布置两道填料密封；

在填料函(115)前端内腔与可能使用的柱塞套(119)的后端内腔构成的承压密封腔体内最多布置两道填料密封；

正常工作时，柱塞(111)在填料函(115)、可能使用的柱塞套(119)的内部空间中进行往复运动，同时相对于组件M01中设置的填料作往复运动；

正常工作过程中，在组件M01的柱塞(111)远离液缸K10的返回行程时，液缸K10自进料口吸入液料；

正常工作过程中，在组件M01的柱塞(111)靠近液缸K10的前进行程时，液缸K10自排料口排出液料；

在第1道填料与液缸K10之间，设置注入液L01接口(P191)，注入液L01进入柱塞与相关腔体组成的注入液腔中，在柱塞与注入液腔之间形成液层，然后通过可能设置的注入液导流件(N53)流向液缸K10，最后随液缸K10的主流体排出液缸K10；

柱塞往复密封ASEAL的组件M01，使用3道填料密封或使用4道填料密封时，靠近液缸侧的第1道填料密封与第2道填料密封之间，设置增压中间冲洗腔、增压中间冲洗液PW01接口(P291)、增压中间冲洗液排放口(P292)；使用的增压中间冲洗液PW01进入柱塞与相关腔体组成的增压中间冲洗液腔中，在柱塞与增压中间冲洗液腔之间形成液层，然后通过增压中间冲洗液排放口(P292)排出组件M01；

柱塞往复密封ASEAL的组件M01，使用3道填料密封或使用4道填料密封时，远离液缸侧的最外侧一道填料密封与最近一道柱塞填料密封之间，设置低压中间冲洗液腔、低压中间冲洗液W01接口(P391)、低压中间冲洗液排放口(P392)；使用的低压中间冲洗液W01进入柱塞与相关腔体组成的低压中间冲洗液腔中，在柱塞与低压中间冲洗液腔之间形成液层，然后通过低压中间冲洗液排放口(P392)排出组件M01；

柱塞往复密封ASEAL的组件M01，远离液缸侧的两道填料密封之间，设置密封液腔，设置密封液腔、密封液K01接口(P491)、密封液排放口(P492)；使用的密封液K01进入柱塞与相关腔体组成的密封液腔中，在柱塞与密封液腔之间形成液层，然后通过密封液排放口(P492)排出组件M01；

所述的使用2～4道填料密封的柱塞往复密封ASEAL的组件M01，其特征在于第1道填料密封接触的柱塞面的至少一部分有金刚石涂层。

本发明所述的使用2～4道填料密封的柱塞往复密封ASEAL的组件M01，各道填料密封的相对位置布置方式可以选自下列的1种：

①2道填料密封，布置于填料函(115)的后端内腔中；

②2道填料密封，1道填料密封布置于填料函(115)的后端内腔中，1道填料密封布置于填料函(115)前端内腔与柱塞套(119)的后端内腔构成的承压密封腔体内，且大部分或全部布置于填料函(115)前端内腔中；

③2道填料密封，1道填料密封布置于填料函(115)的后端内腔中，1道填料密封布置于填料函(115)前端内腔与柱塞套(119)的后端内腔构成的承压密封腔体内，且大部分或全部布置于柱塞套(119)的后端内腔中；

④3道填料密封，2道填料密封布置于填料函(115)的后端内腔中，1道填料密封布置于填料函(115)前端内腔与柱塞套(119)的后端内腔构成的承压密封腔体内，且大部分或全部布置于填料函(115)前端内腔中；

⑤3道填料密封，2道填料密封布置于填料函(115)的后端内腔中，1道填料密封布置于填料函(115)前端内腔与柱塞套(119)的后端内腔构成的承压密封腔体内，且大部分或全部布置于柱塞套(119)的后端内腔中；

⑥4道填料密封，2道填料密封布置于填料函(115)的后端内腔中，2道填料密封布置于填料函(115)前端内腔与柱塞套(119)的后端内腔构成的承压密封腔体内，且大部分或全部布置于填料函(115)前端内腔中；

⑦4道填料密封，2道填料密封布置于填料函(115)的后端内腔中，2道填料密封布置于填料函(115)前端内腔与柱塞套(119)的后端内腔构成的承压密封腔体内，且大部分或全部布置于柱塞套(119)的后端内腔中；

⑧4道填料密封，2道填料密封布置于填料函(115)的后端内腔中，2道填料密封布置于填料函(115)前端内腔与柱塞套(119)的后端内腔构成的承压密封腔体内，第1道填料(V100)的大部分至全部布置于柱塞套(119)的后端内腔中，第2道填料(V200)的大部分至全部布置于填料函(115)前端内腔中。

本发明所述的使用2～4道填料密封的柱塞往复密封ASEAL的组件M01，远离液缸侧的最外侧一道填料接触的柱塞面可以涂有金刚石涂层。

本发明所述的所述柱塞往复密封ASEAL，使用注入液L01的工作方式可以选自下列的1种：

①注入液L01采用连续注入、连续排液至液缸K10的工作方式，即在柱塞(111)前进行程和返回行程的全行程过程中，注入液L01连续注入；

②注入液L01采用间断注入、间断排液至液缸K10的工作方式；

③注入液L01采用柱塞回程同步注入的工作方式；

④注入液L01采用柱塞回程同步注入的工作方式，当组件M01的柱塞(111)在回程行程时，液缸K10吸入液料，注入液的注入泵柱塞动作对组件M01的第1道填料(V100)前的注入液腔进行冲洗；当组件M01的柱塞(111)在前进行程时，液缸K10排出液料，注入液泵柱塞动作吸入注入油，不对组件M01的第1道填料(V100)前的注入液腔进行冲洗。

本发明所述的柱塞往复密封ASEAL的组件M01，使用3道填料密封或使用4道填料密封时，靠近液缸侧的第1道填料密封与第2道填料密封之间，设置增压中间冲洗腔，增压中间冲洗液PW01的工作方式可以选自下列的1种：

①增压中间冲洗液PW01采用连续注入、连续冲洗排出的工作方式，即在柱塞(111)前进行程和返回行程的全行程过程中，冲洗液PW01连续注入；

②增压中间冲洗液PW01采用间断注入、间断冲洗的工作方式；

③增压中间冲洗液PW01采用柱塞(111)回程同步注入的工作方式；

④增压中间冲洗液PW011采用柱塞回程同步注入的工作方式，当组件M01的柱塞(111)在回程行程时，液缸K10吸入液料，增压中间冲洗液PW01的注入泵柱塞动作对组件M01的柱塞的增压中间冲洗液腔进行冲洗；当组件M01的柱塞(111)在前进行程时，液缸K10排出液料，增压中间冲洗液PW01的注入泵的柱塞动作吸入冲洗油，不对组件M01的柱塞的增压中间冲洗液腔进行冲洗。

本发明所述的柱塞往复密封ASEAL的组件M01，第1道填料(V100)的靠近液缸K10的一端为第1道填料(V100)前端，第1道填料(V100)的远离液缸K10的一端为第1道填料(V100)后端，在第1道填料(V100)前端与液缸K10之间，设置注入液L01接口，注入液L01进入柱塞(111)与相关腔体组成的注入液腔中，在柱塞(111)与注入液腔之间形成液层，然后通过设置的导流件流向液缸K10，最后随液缸K10的主流体排出液缸K10；

所述注入液腔的构成，可以选自下列结构的1种或几种的组合：

①1个冲洗槽；

②2个或多个串联的冲洗槽；

③单螺纹结构的冲洗套；

④双螺纹或多螺纹结构的冲洗套。

本发明所述的柱塞往复密封ASEAL的组件M01，使用3道填料密封或使用4道填料密封时，靠近液缸侧的第1道填料密封与第2道填料密封之间，设置增压中间冲洗腔，设置增压中间冲洗液PW01接口(P291)、增压中间冲洗液排放口(P292)；

增压中间冲洗液PW01进入柱塞(111)与相关腔体组成的增压中间冲洗液腔中，在柱塞(111)与增压中间冲洗液腔之间形成液层，然后通过增压中间冲洗液排放口(P292)排出排出组件M01，将增压中间冲洗液腔中的可能自第1道填料(V100)泄露过来的液料、可能自第3道填料(V300)泄露过来的液料携带排出组件M01；

所述增压中间冲洗液腔的构成，可以选自下列结构的1种或几种的组合：

①1个冲洗槽；

②2个或多个串联的冲洗槽；

③单螺纹结构的冲洗套；

④双螺纹或多螺纹结构的冲洗套。

本发明所述的柱塞往复密封ASEAL的组件M01，使用3道填料密封或使用4道填料密封时，远离液缸侧的最外侧一道填料密封与最近一道柱塞填料密封之间，设置低压中间冲洗腔，设置低压中间冲洗液W01接口(P391)、低压中间冲洗液排放口(P392)；

低压中间冲洗液W01进入柱塞(111)与相关腔体组成的低压中间冲洗液腔中，在柱塞(111)与低压中间冲洗液腔之间形成液层，然后通过低压中间冲洗液排放口(P392)排出排出组件M01，将低压中间冲洗液腔中的可能自第2道填料(V200)泄露过来的液料、可能自第3道填料(V300)泄露过来的液料携带排出组件M01；

所述低压中间冲洗液腔的构成，可以选自下列结构的1种或几种的组合：

①1个冲洗槽；

②2个或多个串联的冲洗槽；

③单螺纹结构的冲洗套；

④双螺纹或多螺纹结构的冲洗套。

本发明所述的柱塞往复密封ASEAL的组件M01，远离液缸侧的两道填料密封之间，设置密封液腔，设置密封液K01接口(P491)、密封液排放口(P492)；

密封液K01进入柱塞(111)与相关腔体组成的密封液腔中，在柱塞(111)与密封液腔之间形成液层，然后通过密封液排放口(P492)排出填料函(115)，将中间冲洗液腔中自第3道填料(V300)泄露过来的液料、自第4道填料(V400)泄露过来的液料携带排出组件M01；

所述密封液腔的构成，可以选自下列的1种或几种的组合：

①1个冲洗槽；

②2个或多个串联的冲洗槽；

③单螺纹结构的冲洗套；

④双螺纹或多螺纹结构的冲洗套。

本发明所述的柱塞往复密封ASEAL的组件M01，第1道填料(V100)的靠近液缸K10的一端为第1道填料(V100)前端，第1道填料(V100)的远离液缸K10的一端为第1道填料(V100)后端，在第1道填料(V100)前端与液缸K10之间，设置注入液L01接口，注入液L01进入柱塞(111)与相关腔体组成的注入液腔中，在柱塞(111)与注入液腔之间形成液层，然后通过设置的导流件(N53)流向液缸K10，最后随液缸K10的主流体排出液缸K10；

所述导流件(N53)的构成，可以选自下列的1种：

①导流圈，即短距导流环，导向圈轴向长度与导向圈径向厚度之比≤4.0；

②导流套，即长距导流环，导向圈轴向长度与导向圈径向厚度之比≥4.0。

本发明所述的柱塞往复密封ASEAL的组件M01使用的任一填料密封，其构成可以选自下列的1种或几种的组合：

①包括1个或2个或多个填料环、填料环前部垫环、填料环后部垫环，垫环可能是有弹性的部件；

②包括2个或多个填料环、填料环之间的垫环、填料环前部垫环、填料环后部垫环，垫环可能是有弹性的部件；一组填料密封使用1个或2个或多个填料环之间的垫环，距离最近而不相邻的2个垫环之间使用1个或2个或多个填料环，距离最近而不相邻的2个填料环之间使用1个或2个或多个垫环。

本发明所述的柱塞往复密封ASEAL的组件M01使用的任一填料，可以选自下列材料的1种或几种的组合应用：

①橡胶；

②合成纤维；

③石棉；

④合成树脂，包括聚四氟乙烯；

⑤柔性填料

⑥油浸石墨；

⑦高强度碳纤维；

⑧碳纤维。

本发明所述的柱塞往复密封ASEAL的组件M01，在其填料函(115)和或柱塞套(119)的筒体上设置换热夹套(R700)，换热夹套(R700)与填料函(115)和或柱塞套(119)的筒体之间形成空腔，换热夹套(R700)上设有与该空腔连接的换热介质入口(701)和换热介质出口(702)；

换热夹套内流动的介质和工作方式可以选自下列的1种或几种的组合：

①起冷却降温作用的取热介质，为气相或和液相；

②起加热升温作用的加热介质，为气相或和液相；

③起冷却控温作用的取热介质，为气相或和液相；

④起加热控温作用的加热介质，为气相或和液相。

本发明所述的柱塞往复密封ASEAL的组件M01，使用3道填料密封或使用4道填料密封时，靠近液缸侧的第1道填料密封与第2道填料密封之间，设置增压中间冲洗腔；

增压中间冲洗腔的操作压力，通常满足下列的1种或几种的规定：

①大于1.0MPa；

②大于液缸K10进料的操作压力；

③高于液缸K10的排料操作压力的30％；

④高于液缸K10的排料操作压力的50％。

本发明所述的柱塞往复密封ASEAL的组件M01的工作流体的数量通常为：注入液小时体积流量低于液缸K10的排料的体积流量的0.5％～5％。

本发明所述的柱塞往复密封ASEAL的组件M01配套使用的液缸K10，可以是柱塞式往复泵APUMP的液缸K10。

本发明所述的柱塞往复密封ASEAL的组件M01服务的液缸K10的输送目标液料，可以选自下列中的1种或几种：

①高温液料；

②低温液料；

③高压液料；

④高温高压液料；

⑤高温高压含固液料；

⑥含易凝结组分液料；

⑦含易挥发组分液料；

⑧含固体浆液；

⑨含腐蚀组分液料；

⑩含燃爆组分液料；

含毒性组分液料；

含放射性组分液料。

本发明所述的柱塞往复密封ASEAL的组件M01服务的液缸K10的操作条件可以为：温度为150～400℃、入口压力为0.3～1.0MPa、出口压力为2.0～40.0MPa、固体颗粒重量浓度为0～55％、液缸K10入口液料体积流率为0.1～150m³/h。

本发明所述的柱塞往复密封ASEAL的组件M01服务的液缸K10可以是煤加氢直接液化反应过程或煤油共炼加氢反应过程的油煤浆升压用柱塞往复泵的液缸，其操作条件可以为：温度为150～350℃、入口压力为0.3～1.0MPa、出口压力为2.0～30.0MPa、固体颗粒重量浓度为25～60％、液缸K10入口液料体积流率为0.1～200m³/h。

本发明所述的柱塞往复密封ASEAL的组件M01服务的液缸K10可以是煤加氢直接液化反应过程或煤油共炼加氢反应过程的油煤浆升压用柱塞往复泵的液缸，其操作条件可以为：温度为150～350℃、入口压力为0.3～1.0MPa、出口压力为5.0～30.0MPa、固体颗粒重量浓度为40～55％、液缸K10入口液料体积流率为10～150m³/h。

本发明所述的柱塞往复密封ASEAL的组件M01可以使用注入液，与组件M01相关的系统可以设置用于向组件M01的注入液通孔注入液体的注入液泵(IN-PUMP)，注入液泵(IN-PUMP)的泵腔与所述的组件M01的注入液腔一一对应。

本发明所述的柱塞往复密封ASEAL的组件M01可以使用增压中间冲洗液，与组件M01相关的系统可以设置用于向组件M01的增压中间冲洗腔注入通孔注入液体的增压中间冲洗液输送泵(PW01-PUMP)，增压中间冲洗液输送泵(PW01-PUMP)的泵腔与所述的组件M01的增压中间冲洗腔一一对应。

本发明所述的柱塞往复密封ASEAL的组件M01可以使用低压中间冲洗液，与组件M01相关的系统可以设置用于向组件M01的低压中间冲洗腔注入通孔注入液体的低压中间冲洗液输送泵(W01-PUMP)，低压中间冲洗液输送泵(W01-PUMP)的泵腔与所述的组件M01的低压中间冲洗腔一一对应。

本发明所述的柱塞往复密封ASEAL的组件M01可以使用密封液，与组件M01相关的系统可以设置用于向密封油入口注入密封液的密封油系统，该密封油系统为由油箱、油泵、油过滤器、油冷却器、压力调节阀、压力表、温度计组成闭式循环系统。

本发明所述的柱塞往复密封ASEAL的组件M01服务于液缸K10，通常设置液缸K10的进料的入口缓冲罐用于减弱进料压力脉动，通常设置液缸K10的出料的出口缓冲罐用于减弱出料压力脉动。

本发明所述的柱塞往复密封ASEAL的组件M01服务的液缸K10的进口处，通常设有入口阀阀球(171-4)和入口阀阀座(171-2)，入口阀阀球(171-4)设置在入口阀阀座(171-2)上，入口阀阀球(171-4)能够自由运动；

本发明所述的柱塞往复密封ASEAL的组件M01服务的液缸K10的出口处，通常设有出口阀阀球(172-4)和出口阀阀座(172-2)，出口阀阀球(172-4)设置在出口阀阀座(172-2)上，出口阀阀球(172-4)能够自由运动。

本发明所述的使用2～4道填料密封的柱塞往复密封ASEAL的组件M01，第1道填料密封接触的柱塞面的至少一部分有金刚石涂层；

所述金刚石涂层，其成分的至少一部分为金刚石或类金刚石。

本发明所述的使用2～4道填料密封的柱塞往复密封ASEAL的组件M01，第1道填料密封接触的柱塞面的至少一部分有金刚石涂层；

所述金刚石涂层，其成分的至少一部分为晶型金刚石或非晶金刚石。

本发明所述的使用2～4道填料密封的柱塞往复密封ASEAL的组件M01，第1道填料密封接触的柱塞面的至少一部分有金刚石涂层；

所述金刚石涂层，其成分的至少一部分为金刚石或类金刚石；

所述金刚石涂层，可以选自下列的1种：

①由1个含金刚石或类金刚石结构层组成；

②由2个含金刚石或类金刚石结构层组成的复合层；

③由多个含金刚石或类金刚石结构层组成的复合层。

本发明所述的使用2～4道填料密封的柱塞往复密封ASEAL的组件M01，第1道填料密封接触的柱塞面的至少一部分有金刚石涂层；

所述金刚石涂层，其成分的至少一部分为金刚石或类金刚石；

所述金刚石涂层，表面的金刚石耐磨层与工件基材之间存在中间层，可以选自下列的1种：

①中间层，包含1个底层；

②中间层，包含1个底层和1个中间过渡层；

③中间层，包含1个底层和2个中间过渡层；

④中间层，包含1个底层和多个中间过渡层。

本发明所述的使用2～4道填料密封的柱塞往复密封ASEAL的组件M01，第1道填料密封接触的柱塞面的至少一部分有金刚石涂层；

所述金刚石涂层，其成分的至少一部分为金刚石或类金刚石；

所述金刚石涂层的制备方法，可以选自下列的1种或几种的组合：

①金刚石膜的热化学气相沉积(TCVD)法；

②金刚石膜的等离子体化学气相沉积(PCVD)法；

③类金刚石膜的物理气相沉积法；

④类金刚石膜的化学气相沉积法；

⑤机械结合沉积方法，或称为喷涂方法。

本发明所述的使用2～4道填料密封的柱塞往复密封ASEAL的组件M01，第1道填料密封接触的柱塞面的至少一部分有金刚石涂层；

所述金刚石涂层的制备过程，可以包含以下2个步骤：

①第一步，在阀门的部件表面喷涂金刚石颗粒，在喷涂的同时对所述部件的表面进行热熔，所述部件表面形成一喷焊层；

②第二步，利用激光对所述部件表面的喷焊层进行重熔。

附图说明

图1是煤加氢直接液化装置用输送油煤浆的一种使用注入油的柱塞往复密封组件设置3道填料密封的柱塞式往复泵的结构示意图。

图2是图1中的柱塞填料函组件及相关部件的局部详图。

图2是图1中的柱塞填料函组件，

如图1、图2所示柱塞式往复泵的柱塞填料函组件，按照柱塞轴线由靠近泵缸一侧向远离泵缸一侧，设置1道高压填料密封、2道低压填料密封，其中，靠近泵缸的第1填料密封是属于高压填料密封的主填料密封，中间填料密封和外侧填料密封属于低压填料密封。

如图1、图2所示柱塞式往复泵的柱塞填料函组件，第1填料密封布置在填料函(115)前端内腔与柱塞套(119)的后端内腔构成的承压密封腔体内，第1道填料(V100)的全部布置于填料函(115)前端内腔中。

如图1、图2所示柱塞式往复泵的柱塞填料函组件，按照靠近泵缸侧的第1道填料密封与第2道填料密封之间，根据需要，可以设置低压中间冲洗腔或增压中间冲洗腔。

如图1、图2所示柱塞式往复泵的柱塞填料函组件，按照靠近泵缸侧的第1道填料密封与第2道填料密封之间设置低压中间冲洗腔时，其功能和工作方式如下：

①第1填料密封和高压注入液系统

靠近泵缸的第1填料密封，是主填料密封，其任务是阻隔高压介质使其尽可能不要向远离泵缸的一侧流动、泄露，为了防止来自泵缸的泵送目标工艺介质中的有害物(低温液料、高温液体、固体浆液、腐蚀性或燃爆性或有毒或放射性等组分)进入柱塞的密封盘根(密封填料)部位，或者防止高温介质(低温介质)进入柱塞外套中接触柱塞产生超限的热变形(冷变形)，或者防止固体颗粒进入柱塞的密封盘根(密封填料)部位而加剧盘根的磨损，或者防止腐蚀性介质进入柱塞外套中接触柱塞产生腐蚀，或者防止有害组分介质进入柱塞外套中泄露进入环境或者接触人体，在第1填料密封的前端(靠近泵缸的一端)，设置注入液系统，在柱塞组件的高压工作腔内，在柱塞与柱塞组件之间形成流向泵腔的隔离液流动以阻止泵腔泵送目标工艺介质流入柱塞填料函组件，从而在泵组正常工作期间，使得柱塞填料函组件与泵送目标工艺介质形成有效隔离，对于煤浆泵而言，其方法通常是间断注入间断排放或者连续注入连续排放注入液；

注入液工作方式为连续注入连续排放时，工作方式可以是任意一种有效的工作方式，通常的工作方式是：

注入液工作方式为间断注入间断排放时，工作方式可以是任意一种有效的工作方式，通常的工作方式是：

②第2填料密封和低压冲洗油系统

在第1道填料(高压填料)和第2道填料(低压填料)之间，设置压力适宜的低压冲洗腔，防止来自高压密封侧的泄露介质流动至最外侧第3道填料密封处，因此，冲洗腔操作压力低于密封腔操作压力，有少量密封油会通过第2道填料密封与柱塞之间的间隙流向冲洗腔；

泵组正常工作时，低压冲洗油经冲洗油注入孔进入冲洗腔维持操作压力比如1.00～1.10MPa(G)，然后低压冲洗油经低压冲洗油排出孔排出填料函，将可能存在的来自密封腔的串流密封油、来自注入腔的串流注入油一并带出冲洗腔体；

③第3填料密封和低压密封油系统

最外侧填料密封的功能是密封柱塞，防止来自高压密封侧的介质泄露至外部污染环境，同时防止来自动力端的润滑油侵入污染填料函盒柱塞表面；

泵组正常工作时，低压密封油经密封油注入孔进入密封腔维持操作压力比如1.10～1.20MPa(G)，然后绝大部分密封油经密封油排出孔排出填料函，由于密封腔操作压力高于冲洗腔操作压力，有少量密封油会通过第2道填料密封与柱塞之间的间隙流向冲洗腔。

图1、图2所示的输送油煤浆的使用注入油的常规结构泵缸的柱塞式往复泵，注入液有规律地加入到填料函中，经过柱塞外套后进入泵缸内部，注入液排出泵缸的流经属于U形流。

在图1、图2中，7为透镜垫，8为法兰盖，9为螺柱，10为螺母，12为桁架，13为隔热板，14为螺钉，15为泵体组件(泵缸)，16为销子，171为进料单向阀(171-1为阀体、171-2阀座、171-3为阀球导向套、171-4阀球)，172为排料单向阀(172-1为阀体、172-2阀座、172-3为阀球导向套、172-4阀球)，18为螺母，19为螺柱，20为排出管，21为销子，22为螺柱，23为螺母，24为透镜垫，25为支撑螺柱，26为螺母，27为螺柱，28为圆螺母，29为螺母保护套，30为长螺套，31为螺柱，32为螺母，33为导液管，34为隔热板，35为隔热垫圈，36为压块，37为透镜垫，38为螺纹法兰，39为螺柱，40为螺母，41为异颈法兰，42为螺柱，43为螺母，44为密封垫，45为弯管法兰，111为柱塞，115为填料函，119为柱塞外套，151为冲洗油入口，152为冲洗油出口，191为注入液的注入通孔，251为密封油入口，252为密封油出口，701为蒸汽入口，702为蒸汽出口，R100为第一道填料、R200为第二道填料、R300为第三道填料、R700蒸汽保温夹套。

在图2中，标出了下述部件编号：

①N01为外侧填料压盖(第三填料压盖)，外侧填料压盖N01的外侧部分为带螺纹的外端头N01c，N01c与外侧填料箱(第三填料箱)N06的外端部内侧的配对螺纹段配合完成组装紧固连接定位，同时是外侧填料(第三填料)N03的压紧部件，实现对第3填料N03的合理的预压力和压紧变形，使得第3填料N03与柱塞111紧密配合；

②N02为外侧填料(第三填料)外侧垫环；

③N03为外侧填料(第三填料)；

④N04为外侧填料(第三填料)内侧长距垫环；

⑤N05为静密封圈；

⑥N06为外侧填料箱(第三填料箱)(中间填料即第二填料压盖)；

⑦N07为中间填料(第二填料)外侧垫环；

⑧N08为中间填料(第二填料)；

⑨N09为中间填料(第二填料)内侧垫环；

⑩N10为中间填料(第二填料)的压紧件，为带螺纹的压紧件)，与填料函115外端部内侧的配对螺纹段配合完成组装紧固连接定位，同时是中间填料(第二填料)N08的压紧部件，实现对第2填料N08的合理的预压力和压紧变形，使得第2填料N08与柱塞111紧密配合；

N51为主填料(第一填料)外侧长距垫环；

N52为主填料(第一填料)；

N53为主填料(第一填料)右侧紧固件，同时是的注入油导流套；

N531为主填料(第一填料)右侧冲洗导向套上布置的开孔，与注入液接口191连通；

N54为主填料(第一填料)前端的冲洗导向套的定位件、预紧件。

如图1所示柱塞式往复泵，可用于煤加氢直接液化装置油煤浆的输送，其进料行程、排料行程的工作方式如下：

①在泵缸15处于泵送目标液料(比如油煤浆)的进料行程中，柱塞远离泵缸，泵缸内的泵送目标液料(比如油煤浆)的液位上升，正常情况下不允许泵送目标液料(比如油煤浆)超出泵缸而进到柱塞外套、填料函中(隔离目标失效)；通常，同时在柱塞外套和或柱塞填料函注入的注入液，则进入柱塞外套和或柱塞填料函内，增加泵缸内存在的注入液的总量；

②在泵缸15处于泵送目标液料(比如油煤浆)的排料过程中，柱塞靠近或进入泵缸，泵缸内的泵送目标液料(比如油煤浆)的液位下降，通过导液管33下部的侧面开口，流入导液管33内部沿着内柱室33IN-V上升并最终排出泵缸出口单向阀；排出泵缸出口单向阀的泵送目标液料，同时可能携带着注入液(长期而言，一定带有注入液)，这样进入泵腔的泵送目标液料和注入液被排出了泵体。

以下结合图3来描述本发明柱塞往复密封的结构、操作方式。

图3是本发明使用四道填料密封的柱塞往复密封及其往复泵的结构示意图。

图4是图3所示本发明使用四道填料密封的柱塞往复密封及其往复泵的局部详细结构示意图。

图3示出的本发明的使用四道填料密封的柱塞往复密封及其往复泵的技术方案中，与图2所示的用低压中间冲洗腔的三道填料式往复密封的技术方案的差别在于：采用类似于图2中的柱塞后端的2道填料密封R200、R300的装配方案(第二填料R200压盖同时是第三填料R300的填料箱的叠层布置方式)，在尽量少增加填料函115、柱塞套119的总体长度的前提下，在填料函前端腔体、柱塞套后端腔体构成的承压密封腔内，增设一套填料密封，即设置两道填料密封(V100、V200)，并在两道填料密封(V100、V200)之间设置增压中间冲洗腔，从而适应于超高压输送液料的工况，可使泵缸主液有害物(高温液体、高固体浓度浆液、腐蚀性或燃爆性或有毒或放射性等有害作用强烈组分)穿过第1填料密封泄露至中间冲洗腔的概率几乎降低至零，也利于中间冲洗液进入第1填料密封和柱塞的间隙从而润滑、冷却它们、延长它们的使用寿命，利于降低高压注入油耗量，可显著提高柱塞端的操作安全性、扩大柱塞往复泵应用范围。

在图3示出的本发明的使用四道填料密封的柱塞往复密封及其往复泵的结构方案中，2道填料密封(第四填料密封、第三填料密封)集中布置在填料函后端(远离泵缸端)，2道填料密封(第二填料密封、第一填料密封)布置于由填料函115前端内腔、柱塞套119后端内腔构成的承压密封腔体内且大部分布置于柱塞套119后端内腔的腔体内，与图2所示的传统的1道高压填料密封布置于由填料函115前端内腔、柱塞套119后端内腔构成的承压密封腔体内且大部分布置于填料函115前端内腔的腔体内的方案相比，填料函115、柱塞套119的总体长度略有增加、相距最远的2道填料的跨距大幅度增加，利于防止柱塞重心失去支撑，利于增强柱塞往复泵的整体稳定性，且制造、装配、维修便捷。

图3示出的本发明的使用四道填料密封的柱塞往复密封的结构方案，可以应用于任意适合其应用的场合，可以应用于柱塞往复泵的柱塞填料密封，也可以应用在柱塞往复泵以外的其它设备或机械的系统中。

图3所示的本发明的第1种技术方案，其注入液工作方式可以是任意一种有效的工作方式，可以为间断注入间断排放或连续注入连续排放。

图3所示的本发明的第1种技术方案，其功能和工作方式如下：

(1)高压注入液系统和注入油导流套

如图3所示，正常工作时，靠近泵缸侧的第1填料密封，是主填料密封，其任务是阻隔高压介质使其尽可能不要向远离泵缸的一侧流动、泄露，以防止来自泵缸的泵送目标工艺介质中的有害物(低温液料、高温液体、固体浆液、腐蚀性或燃爆性或有毒或放射性等组分)进入柱塞的密封盘根(密封填料)部位，或者防止高温介质(低温介质)进入柱塞外套中接触柱塞产生超限的热变形(冷变形)，或者防止固体颗粒进入柱塞的密封盘根(密封填料)部位而加剧盘根的磨损，或者防止腐蚀性介质进入柱塞外套中接触柱塞产生腐蚀，或者防止有害组分介质进入柱塞外套中泄露进入环境或者接触人体；

如图3所示，在第1填料密封V100与泵缸之间，设置注入液系统，设置注入液L01接口P191，注入液L01通过接口P191、流过导流套N53上的通孔N531，进入导流套N53上的注入液环形槽内与往复运动的柱塞外表面接触，绝大部分注入液通过第1填料密封右边的导向套N53与柱塞外表面之间的间隙形成油膜向泵缸侧流动，润滑、冷却、冲洗所接触的柱塞外表面，并最终进入泵缸内，随泵缸内的主流体排出泵缸，这样，在柱塞组件的高压工作腔内，在柱塞与柱塞组件(导流套N53、柱塞套)之间形成流向泵腔的隔离液流动以阻止泵腔泵送目标工艺介质流入柱塞填料函组件，从而在泵组正常工作期间，使得柱塞填料函组件与泵送目标工艺介质形成有效隔离；

注入液，通常为粘度适宜、润滑性良好的无毒害组分、无颗粒物、与泵送目标液料相容的液料；

注入液的用量，全程注入方式时低于主泵流量的8.0重量％～10.0重量％，仅在柱塞回程同步注入时(柱塞前进行程时不注入注入油)低于主泵流量的2.0重量％～3.0重量％以下，维持相关区间柱塞表面隔离、冲洗、润滑、冷却的需求即可；本发明用泵缸在中低压排液工况时，仅在柱塞回程同步注入注入液时(柱塞前进行程时不注入注入油)，注入液的用量可以低于主泵流量的0.5重量％～0.8重量％以下；

高压注入液系统的工作目的，是接入注入油，使注入油与往复运动的柱塞外表面接触，在柱塞周围形成环形油膜，而注入液通过导向套N53与柱塞外表面之间的间隙形成油膜向泵缸侧流动，实现了流量受控的流动，在保证充分润滑、冷却、冲洗柱塞外表面的前提条件下，可以控制、降低注入液的用量，也是一套高压间隙密封，利于防止泵送目标接触主填料密封，提高整体泵组的工作效率和安全性；

因此，与高压注入液系统相关的柱塞套119的内置部件、填料函115的内置部件，其结构形式可以是任意一种有效的结构形式，可以是一个部件或者2个部件或者多个部件的组合结构；

所述注入液腔的构成，可以选自下列结构的1种或几种的组合：

①1个冲洗槽；

②2个或多个串联的冲洗槽；

③单螺纹结构的冲洗套；

④双螺纹或多螺纹结构的冲洗套；

所述导流套N53的构成，可以选自下列的1种：

①导流圈，即短距导流环，导向圈轴向长度与导向圈径向厚度之比≤4.0；

②导流套，即长距导流环，导向圈轴向长度与导向圈径向厚度之比≥4.0。

(2)第1填料密封(高压填料密封)

如图3所示，正常工作时，因为第1填料密封右侧的泵缸带压操作(比如超高压条件)，因此，第1填料密封的工作状态是带压填料密封(或者超高压填料密封)，是柱塞的主填料密封；

如图3所示，主填料N52包括5个填料环，其右侧是注入液导向套N53，导向套N53中部尺形台阶被柱塞套119限位支撑，导向套N53前端(靠近泵缸侧)是一个自由端；导向套N53同时是主填料N52的压紧支撑部件，实现对主填料N52的合理的预压力和压紧变形，使得主填料N52与柱塞111紧密配合；

如图3所示，第1填料N52(V100)，其左侧是第1填料密封的填料压盖N51(同时是第2填料N33的填料箱)，第1填料压盖N51的中间部分带螺纹的部分实体N51c与柱塞套119的后端部腔体内侧的配对螺纹段配合完成组装紧固连接定位，作为第1填料N52的压紧部件，实现对第1填料N52的合理的预压力和压紧变形，使得第1填料N52与柱塞111紧密配合；

如图3所示，注入液L01可以采用柱塞回程同步注入的工作方式，当组件M01的柱塞在回程行程时，泵缸15吸入液料，注入液的注入泵柱塞动作对组件M01的柱塞主填料密封前的注入液腔进行注入，这样即使隔离液串过第1填料密封，也隔离了泵缸内的主流体，而实际上，通常经过接口P291连续通过增压中间冲洗腔的增压中间冲洗油的压力高于泵缸进料的操作压力，这样柱塞回程过程中，基本没有注入液(可能夹带泵送目标液料)串过第1填料密封；当组件M01的柱塞在前进行程时，泵缸15排出液料，如泵缸15的操作压力等于或低于增压中间冲洗腔的操作压力，则基本没有注入液(可能夹带泵送目标液料)串过第1填料密封，即使泵缸15的操作压力高于增压中间冲洗腔的操作压力形成压差12DP，该压差也远低于“三道填料密封方案的低压中间冲洗腔技术方案”时泵缸操作压力高于低压中间冲洗腔的操作压力形成的压差12DP，因此，可能穿过第1填料密封的注入液(可能夹带泵送目标液料)的泄漏量会大为降低，即实现了本发明的主要目标；

如图3所示，为了防止串过第1填料密封的注入液(可能夹带泵送目标液料)污染第二填料密封(增压填料密封)，设置了增压中间冲洗液系统，增压中间冲洗腔的操作压力通常高于低压中间冲洗腔的操作压力至少1.0MPa，增压中间冲洗腔的操作压力通常高于泵缸15的排料操作压力的30％、一般高于泵缸15的排料操作压力的50％；

如图3所示，主填料密封根据具体使用条件选择，可以是任意一种合适的填料密封，比如毛毡密封、软填料密封、硬填料密封、挤压型密封、唇形密封等，软填料密封可能使用的填料材料有橡胶、合成纤维、石棉、合成树脂、柔性填料、油浸石墨填料、碳纤维、高强度碳纤维等，一种记载密封技术的文献是：①出版物名称：《密封设计手册》，全册内容特别是1～11页、85～95页、171～186页；②检索用图书编码：ISBN编码：978-7-122-04682-6；③中国版本图书馆CIP数据核字(2009)第011902号；④主编：付平，常德功；⑤出版社：化学工业出版社；该文献详细介绍了动密封、填料密封的结构、材料和设计方法；

第1填料密封(高压填料密封)S1，其结构形式可以是任意一种有效的结构形式，可以是一个部件或者2个部件或者多个部件的组合结构；

主填料密封S1，其构成可以选自下列的1种或几种的组合：

①包括1个或2个或多个填料环、填料环前部垫环、填料环后部垫环，垫环可能是有弹性的部件；

②包括2个或多个填料环、填料环之间的垫环、填料环前部垫环、填料环后部垫环，垫环可能是有弹性的部件；一组填料密封使用1个或2个或多个填料环之间的垫环，距离最近而不相邻的2个垫环之间使用1个或2个或多个填料环，距离最近而不相邻的2个填料环之间使用1个或2个或多个垫环；

(3)增压中间冲洗液系统和增压中间冲洗腔流道

如图3所示，在第1道填料(高压填料)和第2道填料(增压填料)之间，设置压力适宜的增压中间冲洗腔，其功能有二，第一功能是冲洗隔离，防止来自第1填料密封的泄露介质流动至外侧第2道填料密封处污染和破坏之，第二功能是防止来自第2填料密封的泄露介质(可能含密封油、灰尘)流动通过第2道填料密封进入第1填料密封污染之；

如图3所示，设置增压中间冲洗液系统，设置增压中间冲洗液PW01接口P291，冲洗液PW01通过接口P291，进入柱塞套内的增压冲洗液环形槽内与往复运动的柱塞外表面接触，在增压中间冲洗槽与柱塞外表面之间的间隙形成油膜向增压中间冲洗液排出口流动，同时冲洗、润滑、冷却与其接触的柱塞外表面，并最终排出填料函离开泵体；

如图3所示，排出填料函离开泵体的增压中间冲洗液，可以经过过滤等处理过程后循环使用，可以是单程使用后别做它用，比如可以用作往复泵的泵送目标液料进入工艺系统；

与增压中间冲洗液系统相关的柱塞套119的内置结构或部件，其结构形式可以是任意一种有效的结构形式，可以是一个部件或者2个部件或者多个部件的组合结构；

增压中间冲洗液腔的操作压力，可以根据需要确定，其操作压力可以低于或等于或高于泵缸的操作压力，通常其操作压力低于泵缸的排料操作压力，其次增压中间冲洗液腔的操作压力通常是高于泵缸主进料的操作压力，这样柱塞回程过程中，基本没有注入液(可能夹带泵送目标液料)串过第1填料密封；增压中间冲洗腔的操作压力通常高于低压中间冲洗腔的操作压力至少1.0MPa，增压中间冲洗腔的操作压力通常高于泵缸15的排料操作压力的30％、一般高于泵缸15的排料操作压力的50％；

增压中间冲洗液，通常为粘度适宜、润滑性良好的无毒害组分、无颗粒物的液料；

增压中间冲洗液的用量，通常低于主泵流量的0.3重量％～0.7重量％以下，维持相关区间柱塞表面冲洗、润滑、冷却的需求即可；

如图3所示，泵组正常工作时，增压中间冲洗油经中间冲洗油注入孔P291进入柱塞套内的导流套N53上的增压中间冲洗腔维持操作压力比如为泵缸排料压力的35％，然后增压中间冲洗油经增压中间冲洗油排出孔P292排出柱塞套；由于增压中间冲洗腔操作压力通常低于泵腔排料行程时的操作压力，可能会有极微量的高压注入油通过第1道填料密封与柱塞之间的间隙流向增压中间冲洗腔，可能存在的来自第1道填料密封的串流注入油、可能存在的来自第2道填料密封的串流润滑油以及其他非增压中间冲洗油液体一并被增压中间冲洗油携带排出增压中间冲洗腔体；

所述增压中间冲洗液腔的构成，可以选自下列的1种或几种的组合：

①1个冲洗槽；

②2个或多个串联的冲洗槽；

③单螺纹结构的冲洗套；

④双螺纹或多螺纹结构的冲洗套；

(4)第二填料密封(增压填料密封)

第二填料密封的功能是防止来自第1填料密封的泄露介质流动至外侧第3道填料密封处污染和破坏之，同时防止来自动力端的润滑油串过第4道填料密封及第3道填料密封后侵入污染第1填料密封及柱塞表面；

如图3所示，第2填料N33(V200)包括4个填料环，其右侧是长距垫环N34，其左侧是填料N33压盖N31，第2填料压盖N31的外侧部分带螺纹的外端头N31c与第1填料压盖N51的外端部内侧的配对螺纹段配合完成组装紧固连接定位，作为第2填料N33的压紧部件，实现对第2填料N33的合理的预压力和压紧变形，使得第2填料N33与柱塞111紧密配合；第2填料N33的左侧是一段空隙；

根据需要，第2填料压盖N31与第1填料压盖N51之间，可以使用定位销定位；

根据需要，第1填料压盖N51与柱塞套119之间，可以使用定位销定位；

如图3所示，第2填料密封S2根据具体使用条件选择，可以是任意一种合适的填料密封，比如毛毡密封、软填料密封、硬填料密封、挤压型密封、唇形密封等，软填料密封可能使用的填料材料有橡胶、合成纤维、石棉、合成树脂、柔性填料、油浸石墨填料等，一种记载密封技术的文献是：①出版物名称：《密封设计手册》，全册内容特别是1～11页、85～95页、171～186页；②检索用图书编码：ISBN编码：978-7-122-04682-6；③中国版本图书馆CIP数据核字(2009)第011902号；④主编：付平，常德功；⑤出版社：化学工业出版社；该文献详细介绍了动密封、填料密封的结构、材料和设计方法；

第2填料密封(增压填料密封)S2，其结构形式可以是任意一种有效的结构形式，可以是一个部件或者2个部件或者多个部件的组合结构；

第2填料密封(增压填料密封)S2，其构成可以选自下列的1种或几种的组合：

①包括1个或2个或多个填料环、填料环前部垫环、填料环后部垫环，垫环可能是有弹性的部件；

②包括2个或多个填料环、填料环之间的垫环、填料环前部垫环、填料环后部垫环，垫环可能是有弹性的部件；一组填料密封使用1个或2个或多个填料环之间的垫环，距离最近而不相邻的2个垫环之间使用1个或2个或多个填料环，距离最近而不相邻的2个填料环之间使用1个或2个或多个垫环；

由于增压中间冲洗腔的操作压力通常高于“低压中间冲洗腔技术方案”时低压中间冲洗腔的操作压力，因此，第2填料的沿柱塞轴向的两端面的压差显著增大，因此第2填料的沿柱塞轴向的厚度，相比之下会显著加厚，如图3所示，第2填料N33使用4个填料环；

(5)低压中间冲洗液系统和低压中间冲洗腔流道

如图3所示，在第2道填料(增压填料)和第3道填料(低压填料)之间，设置压力适宜的低压中间冲洗腔，其功能有二，第一功能是冲洗隔离，防止来自第1填料密封、第2填料密封的泄露介质流动至外侧第3道填料密封、第4道填料密封处污染和破坏之，第二功能是防止来自第4道填料密封、第3道填料密封的泄露介质(可能含润滑油、密封油、灰尘)流动通过第3道填料密封进入第2道填料密封污染之；

如图3所示，设置低压中间冲洗液系统，设置低压中间冲洗液W01接口P391，冲洗液W01通过接口P391，进入填料函上的低压冲洗液环形槽内与往复运动的柱塞外表面接触，在低压中间冲洗槽与柱塞外表面之间的间隙形成油膜向低压中间冲洗液排出口P392流动，同时冲洗、润滑、冷却与其接触的柱塞外表面，并最终排出填料函115离开泵体；

如图3所示，排出填料函离开泵体的低压中间冲洗液，可以经过过滤等处理过程后循环使用，可以是单程使用后别做它用，比如可以用作往复泵的泵送目标液料进入工艺系统；

与低压中间冲洗液系统相关的填料函115的内置结构或部件，其结构形式可以是任意一种有效的结构形式，可以是一个部件或者2个部件或者多个部件的组合结构；

低压中间冲洗液腔的操作压力，可以根据需要确定，通常其操作压力低于泵缸的排料操作压力，也低于第3道填料(低压填料)和第4道填料(低压填料)之间的密封冲洗腔的操作压力，其次低压中间冲洗液腔的操作压力通常是高于泵缸主进料的操作压力(允许密封冲洗油进入低压中间冲洗液腔)，这样柱塞回程过程中，基本没有注入液(可能夹带泵送目标液料)串过第1填料密封、第2填料密封；

低压中间冲洗液，通常为粘度适宜、润滑性良好的无毒害组分、无颗粒物的液料；

低压中间冲洗液的用量，通常低于主泵流量的0.3重量％～0.7重量％以下，维持相关区间柱塞表面冲洗、润滑、冷却的需求即可；

如图3所示，泵组正常工作时，低压中间冲洗油经低压中间冲洗油注入口P391进入填料函中间冲洗腔维持操作压力比如为1.0MPa，然后低压中间冲洗油经低压中间冲洗油排出口P392排出填料函；由于低压中间冲洗腔操作压力通常低于泵腔排料行程时的操作压力，可能会有极微量的高压注入油会通过第1道填料密封、第2道填料密封与柱塞之间的间隙流向低压中间冲洗腔，可能会有极微量的来自动力端的含灰尘的润滑油通过第4道填料密封、第3道填料密封与柱塞之间的间隙进入低压中间冲洗腔，可能存在的上述来源的非低压中间冲洗油液体一并被低压中间冲洗油携带排出了低压中间冲洗腔体；

所述低压中间冲洗液腔的构成，可以选自下列的1种或几种的组合：

①1个冲洗槽；

②2个或多个串联的冲洗槽；

③单螺纹结构的冲洗套；

④双螺纹或多螺纹结构的冲洗套；

(6)第三填料密封(低压填料密封)

第三填料密封的功能是防止来自第1填料密封、第2道填料密封的泄露介质流动至外侧第4道填料密封处污染和破坏之，同时防止来自动力端的含灰尘润滑油串过第4道填料密封后直接侵入污染第2填料密封及柱塞表面；

如图3所示，第3填料N08包括3个填料环，其左侧是第3填料左侧垫环N07，再左侧是第3填料压盖N06(同时是第4填料密封的填料箱)，其右侧是右侧垫环N09，第3填料压盖N06的外侧部分带螺纹的外端头N10与填料函115的后端部内侧的配对螺纹段配合完成组装紧固连接定位，同时是第3填料N08的压紧部件，实现对第3填料N08的合理的预压力和压紧变形，使得第3填料N08与柱塞111紧密配合；

如图3所示，第3填料密封根据具体使用条件选择，可以是任意一种合适的填料密封，比如毛毡密封、软填料密封、硬填料密封、挤压型密封、唇形密封等，软填料密封可能使用的填料材料有橡胶、合成纤维、石棉、合成树脂、柔性填料、油浸石墨填料等，一种记载密封技术的文献是：①出版物名称：《密封设计手册》，全册内容特别是1～11页、85～95页、171～186页；②检索用图书编码：ISBN编码：978-7-122-04682-6；③中国版本图书馆CIP数据核字(2009)第011902号；④主编：付平，常德功；⑤出版社：化学工业出版社；该文献详细介绍了动密封、填料密封的结构、材料和设计方法；

第3填料密封(低压填料密封)S3，其结构形式可以是任意一种有效的结构形式，可以是一个部件或者2个部件或者多个部件的组合结构；

第3填料密封(低压填料密封)S3，其构成可以选自下列的1种或几种的组合：

①包括1个或2个或多个填料环、填料环前部垫环、填料环后部垫环，垫环可能是有弹性的部件；

②包括2个或多个填料环、填料环之间的垫环、填料环前部垫环、填料环后部垫环，垫环可能是有弹性的部件；一组填料密封使用1个或2个或多个填料环之间的垫环，距离最近而不相邻的2个垫环之间使用1个或2个或多个填料环，距离最近而不相邻的2个填料环之间使用1个或2个或多个垫环；

(7)密封冲洗液系统和冲洗腔流道

如图3所示，在第3道填料(低压填料)和第4道填料(低压填料)之间，设置压力适宜的低压密封冲洗腔，其功能有三，第一功能是冲洗隔离，防止来自第1填料密封、第2道填料密封、第3道填料密封的泄露介质泄露至最外侧第4道填料密封处污染、破坏之，第二功能是密封柱塞，同时防止来自动力端的润滑油通过第4道填料密封直接侵入污染第3道填料密封、柱塞表面；

如图3所示，设置密封冲洗液系统，设置密封冲洗液K01接口P491，密封冲洗液K01通过接口P491，进入填料函内第3填料压盖N06上的密封冲洗液环形槽内与往复运动的柱塞外表面接触，在密封冲洗槽与柱塞外表面之间的间隙形成油膜向密封冲洗液排出口P492流动，同时冲洗、润滑、冷却与其接触的柱塞外表面，并最终排出填料函离开泵体；

如图3所示，排出填料函离开泵体的密封冲洗液K01，可以经过过滤等处理过程后循环使用，可以是单程使用后别做它用，比如可以用作往复泵的泵送目标液料进入工艺系统；

与密封冲洗液系统相关的填料函115的内置结构或部件，其结构形式可以是任意一种有效的结构形式，可以是一个部件或者2个部件或者多个部件的组合结构；

密封冲洗液腔的操作压力，可以根据需要确定，通常首先要保证密封冲洗液不会泄露出第4填料密封进入环境污染大气、人员，其次密封冲洗液腔的操作压力通常是高于低压中间冲洗腔的操作压力，这样柱塞回程过程中，可能会有少量密封冲洗液串过第3填料密封进入低压中间冲洗液(可能夹带动力端润滑油、灰尘)，当然通常密封冲洗液腔的操作压力大于外部环境的操作压力；

密封冲洗液，通常为粘度适宜、润滑性良好的无毒害组分、无颗粒物的液料；

密封冲洗液的用量，通常低于主泵流量的0.1重量％～0.5重量％以下，维持相关区间柱塞表面冲洗、润滑、冷却的需求即可；

如图3所示，泵组正常工作时，低压密封冲洗油K01经密封冲洗油注入孔P491进入填料函密封腔维持操作压力比如1.10～1.20MPa(G)，然后密封冲洗油经密封冲洗油排出孔P492排出填料函，可能存在的来自第2道填料密封的串流低压中间冲洗油、可能存在的来自第4道填料密封的串流动力端润滑油(可能含灰尘)以及其他非密封冲洗油液体一并被密封冲洗油携带排出密封冲洗腔体；

所述密封冲洗液腔的构成，可以选自下列的1种或几种的组合：

①1个冲洗槽；

②2个或多个串联的冲洗槽；

③单螺纹结构的冲洗套；

④双螺纹或多螺纹结构的冲洗套；

(8)第四填料密封(低压填料密封)

最外侧填料密封的功能是密封柱塞外端，防止来自第3填料密封的泄露介质流动、穿透最外侧第4道填料密封泄露至外部污染环境大气及人员，同时防止来自动力端的润滑油侵入污染填料函和柱塞表面；

如图3所示，第4填料N03包括3个填料环，其左侧是第3填料短距垫环N02，其右侧是长距垫环N04，第4填料压盖N01的外侧部分带螺纹的外端头N01c与填料箱N06(也是第3填料的压盖)的外端部内侧的配对螺纹段配合完成组装紧固连接定位，实现对第4填料N03的合理的预压力和压紧变形，使得第4填料N03与柱塞111紧密配合；

如图3所示，第4填料密封根据具体使用条件选择，可以是任意一种合适的填料密封，比如毛毡密封、软填料密封、硬填料密封、挤压型密封、唇形密封等，软填料密封可能使用的填料材料有橡胶、合成纤维、石棉、合成树脂、柔性填料、油浸石墨填料等，一种记载密封技术的文献是：①出版物名称：《密封设计手册》，全册内容特别是1～11页、85～95页、171～186页；②检索用图书编码：ISBN编码：978-7-122-04682-6；③中国版本图书馆CIP数据核字(2009)第011902号；④主编：付平，常德功；⑤出版社：化学工业出版社；该文献详细介绍了动密封、填料密封的结构、材料和设计方法；

第4填料密封(低压填料密封)S4，其结构形式可以是任意一种有效的结构形式，可以是一个部件或者2个部件或者多个部件的组合结构；

第4填料密封S4，其构成可以选自下列的1种或几种的组合：

①包括1个或2个或多个填料环、填料环前部垫环、填料环后部垫环，垫环可能是有弹性的部件；

②包括2个或多个填料环、填料环之间的垫环、填料环前部垫环、填料环后部垫环，垫环可能是有弹性的部件；一组填料密封使用1个或2个或多个填料环之间的垫环，距离最近而不相邻的2个垫环之间使用1个或2个或多个填料环，距离最近而不相邻的2个填料环之间使用1个或2个或多个垫环。

图3所示的本发明的使用四道填料密封的柱塞往复密封及其往复泵的结构方案，可用于高温油煤浆柱塞式往复泵，设计压力可达2.0～50MPa、设计温度可达350℃，油煤浆的排料操作压力可达2.0～40MPa、操作温度可达330℃，注入油的操作温度可达150℃；注入油在泵缸内充当泵缸体冷却油、油煤浆隔离油。

图5是本发明柱塞填料函两端各设1道填料的往复密封及其柱塞往复泵的技术方案的结构示意图。

图5所示的本发明的技术方案(1道高压填料密封、1道低压填料密封)的结构示意图，与图2所示的柱塞填料函组件的现有技术方案(1道高压填料密封、2道低压填料密封)的差别在于：将图2所示技术方案的第2道填料密封(中间填料密封)取消。

图5所示的本发明的技术方案，其注入液工作方式可以是任意一种有效的工作方式，可以为间断注入间断排放或连续注入连续排放。

图5所示的本发明的技术方案，其功能和工作方式如下：

(1)高压注入液系统和导向套

如图5所示，正常工作时，靠近泵缸侧的第1填料密封，是主填料密封，其任务是阻隔高压介质使其尽可能不要向远离泵缸的一侧流动、泄露，为了防止来自泵缸的泵送目标工艺介质中的有害物(低温液料、高温液体、固体浆液、腐蚀性或燃爆性或有毒或放射性等组分)进入柱塞的密封盘根(密封填料)部位，或者防止高温介质(低温介质)进入柱塞外套中接触柱塞产生超限的热变形(冷变形)，或者防止固体颗粒进入柱塞的密封盘根(密封填料)部位而加剧盘根的磨损，或者防止腐蚀性介质进入柱塞外套中接触柱塞产生腐蚀，或者防止有害组分介质进入柱塞外套中泄露进入环境或者接触人体，在第1填料密封与泵缸之间，设置注入液系统，设置注入液L01接口191，注入液L01通过接口191、流过导流套N53上的通孔N531，进入导流套N53上的注入液环形槽内与往复运动的柱塞外表面接触，绝大部分注入液通过第1填料密封右边的导向套N53与柱塞外表面之间的间隙形成油膜向泵缸侧流动，润滑、冷却、冲洗柱塞外表面，并最终进入泵缸内，随泵缸内的主流体排出泵缸内，这样，在柱塞组件的高压工作腔内，在柱塞与柱塞组件(导流套N53、柱塞套)之间形成流向泵腔的隔离液流动以阻止泵腔泵送目标工艺介质流入柱塞填料函组件，从而在泵组正常工作期间，使得柱塞填料函组件与泵送目标工艺介质形成有效隔离；

注入液，通常为粘度适宜、润滑性良好的无毒害组分、无颗粒物、与泵送目标液料相容的液料；

注入液的用量，全程注入方式时低于主泵流量的8.0重量％～10.0重量％，仅在柱塞回程同步注入时(柱塞前进行程时不注入注入油)低于主泵流量的0.5重量％～3.0重量％以下，维持相关区间柱塞表面隔离、冲洗、润滑、冷却的需求即可；

高压注入液系统的工作目的，是接入注入油，使注入油与往复运动的柱塞外表面接触，在柱塞周围形成环形油膜，而注入液通过导向套N53与柱塞外表面之间的间隙形成油膜向泵缸侧流动，实现了流量受控的流动，在保证充分润滑、冷却、冲洗柱塞外表面的前提条件下，尽量控制、降低注入液的用量，也是一套高压间隙密封，利于防止泵送目标接触主填料密封，提高整体泵组的工作效率和安全性；

因此，与高压注入液系统相关的填料函115的内置部件或者柱塞套119的内置部件，其结构形式可以是任意一种有效的结构形式，可以是一个部件或者2各部件或者多个部件的组合结构；

所述注入液腔的构成，可以选自下列结构的1种：

①1个冲洗槽；

②2个或多个串联的冲洗槽；

③单螺纹结构的冲洗套；

④双螺纹或多螺纹结构的冲洗套；

所述导向套N53的构成，可以选自下列的1种：

①导向圈，即短距导向环，导向圈轴向长度与导向圈沿柱塞轴向厚度之比≤4.0；

②导向套，即长距导向环，导向圈轴向长度与导向圈沿柱塞轴向厚度之比≥4.0。

(2)第1填料密封(高压填料密封)

如图5所示，正常工作时，因为第1填料密封右侧的泵缸带压操作(比如中高压条件)，因此，第1填料密封的工作状态是带压填料密封(或者中高压填料密封)，是柱塞的主填料密封；

如图5所示，主填料N52包括5个填料环，其左侧是长距垫环N51，其右侧是注入液导向套N53，导向套N53同时是主填料N52的压紧部件，导向套N53通过环形定位部件N54被柱塞套119支撑，实现对主填料N52的合理的预压力和压紧变形，使得主填料N52与柱塞111紧密配合；

如图5所示，注入液L01可以采用柱塞回程同步注入的工作方式，当组件M01的柱塞在回程行程时，泵缸15吸入液料，注入液的注入泵柱塞动作对组件M01的柱塞主填料密封前的注入液腔进行注入，这样即使隔离液串过第1填料密封，也隔离了泵缸内的主流体，而实际上，通常经过接口151连续通过冲洗腔的冲洗油的压力高于泵缸进料的操作压力，这样柱塞回程过程中，基本没有注入液(可能夹带泵送目标液料)串过第1填料密封；当组件M01的柱塞在前进行程时，泵缸15排出液料，泵缸15的操作压力高于冲洗腔的操作压力，因此，可能有注入液(可能夹带泵送目标液料)串过第1填料密封，为了防止串过第1填料密封的注入液(可能夹带泵送目标液料)污染副填料密封(低压填料密封)，设置了冲洗液系统；

如图5所示，主填料密封根据具体使用条件选择，可以是任意一种合适的填料密封，比如毛毡密封、软填料密封、硬填料密封、挤压型密封、唇形密封等，软填料密封可能使用的填料材料有橡胶、合成纤维、石棉、合成树脂、柔性填料、油浸石墨填料、碳纤维、高强度碳纤维等，一种记载密封技术的文献是：①出版物名称：《密封设计手册》，全册内容特别是1～11页、85～95页、171～186页；②检索用图书编码：ISBN编码：978-7-122-04682-6；③中国版本图书馆CIP数据核字(2009)第011902号；④主编：付平，常德功；⑤出版社：化学工业出版社；该文献详细介绍了动密封、填料密封的结构、材料和设计方法；

第1填料密封(高压填料密封)S1，其结构形式可以是任意一种有效的结构形式，可以是一个部件或者2各部件或者多个部件的组合结构；

主填料密封S1，其构成可以选自下列的1种或几种的组合：

①包括1个或2个或多个填料环、填料环前部垫环、填料环后部垫环；

②包括2个或多个填料环、填料环之间的垫环、填料环前部垫环、填料环后部垫环，一组填料密封使用1个或2个或多个填料环之间的垫环，距离最近而不相邻的2个垫环之间使用1个或2个或多个填料环，距离最近而不相邻的2个填料环之间使用1个或2个或多个垫环；

(3)密封冲洗液系统和冲洗腔流道

如图5所示，在第1道填料(高压填料)和第2道填料(低压填料)之间，设置压力适宜的低压密封冲洗腔，其功能有三，第一功能是冲洗隔离，防止来自第1填料密封的泄露介质流动至最外侧第2道填料密封处污染和破坏第2道填料密封，第二功能是密封柱塞，防止来自第1填料密封的泄露介质流动通过最外侧第2道填料密封进入环境污染大气、人员，同时防止来自动力端的润滑油侵入污染填料函盒、柱塞表面；

如图5所示，设置密封冲洗液系统，设置密封冲洗液W01接口151，密封冲洗液W01通过接口151，进入填料函上的密封冲洗液环形槽内与往复运动的柱塞外表面接触，在密封冲洗槽与柱塞外表面之间的间隙形成油膜向密封冲洗液排出口流动，同时冲洗、润滑、冷却与其接触的柱塞外表面，并最终排出填料函离开泵体；

如图5所示，排出填料函离开泵体的密封冲洗液，可以经过过滤等处理过程后循环使用，可以是单程使用后别做它用，比如可以用作往复泵的泵送目标液料进入工艺系统；

与密封冲洗液系统相关的填料函115的内置结构或部件，其结构形式可以是任意一种有效的结构形式，可以是一个部件或者2各部件或者多个部件的组合结构；

密封冲洗液腔的操作压力，可以根据需要确定，通常首先要保证密封冲洗液不会泄露出第2填料密封进入环境污染大气、人员，其次密封冲洗液腔的操作压力通常是高于泵缸主进料的操作压力，这样柱塞回程过程中，基本没有注入液(可能夹带泵送目标液料)串过第1填料密封，当然通常密封冲洗液腔的操作压力大于外部环境的操作压力；

密封冲洗液，通常为粘度适宜、润滑性良好的无毒害组分、无颗粒物的液料；

密封冲洗液的用量，通常低于主泵流量的0.1重量％～0.5重量％以下，维持相关区间柱塞表面冲洗、润滑、冷却的需求即可；

如图5所示，泵组正常工作时，低压密封冲洗油经密封冲洗油注入孔进入填料函密封腔维持操作压力比如1.10～1.20MPa(G)，然后密封冲洗油经密封冲洗油排出孔排出填料函；由于密封冲洗腔操作压力低于泵腔排料行程时的操作压力，有少量高压注入油会通过第1道填料密封与柱塞之间的间隙流向密封冲洗腔，可能存在的来自第1道填料密封的串流注入油、可能存在的来自第2道填料密封的串流润滑油以及其他非密封冲洗油液体一并被外排密封冲洗油排出密封冲洗腔体；

所述密封冲洗液腔的构成，可以选自下列的1种或几种的组合：

①1个冲洗槽；

②2个或多个串联的冲洗槽；

③单螺纹结构的冲洗套；

④双螺纹或多螺纹结构的冲洗套；

(4)第2填料密封(低压填料密封)

最外侧填料密封的功能是密封柱塞外端，防止来自第1填料密封的泄露介质流动、穿透最外侧第1道填料密封泄露至外部污染环境大气及人员，同时防止来自动力端的润滑油侵入污染填料函盒柱塞表面；

如图5所示，第2填料N03包括3个填料环，其左侧是第2填料压盖N02，其右侧是垫环N04，第2填料压盖N02的外侧部分带螺纹的外端头N01与填料函115的外端部内侧的配对螺纹段配合完成组装紧固连接定位，同时是第2填料N03的压紧部件，实现对第2填料N03的合理的预压力和压紧变形，使得第2填料N03与柱塞111紧密配合；

如图5所示，第2填料密封根据具体使用条件选择，可以是任意一种合适的填料密封，比如毛毡密封、软填料密封、硬填料密封、挤压型密封、唇形密封等，软填料密封可能使用的填料材料有橡胶、合成纤维、石棉、合成树脂、柔性填料、油浸石墨填料等，一种记载密封技术的文献是：①出版物名称：《密封设计手册》，全册内容特别是1～11页、85～95页、171～186页；②检索用图书编码：ISBN编码：978-7-122-04682-6；③中国版本图书馆CIP数据核字(2009)第011902号；④主编：付平，常德功；⑤出版社：化学工业出版社；该文献详细介绍了动密封、填料密封的结构、材料和设计方法；

第2填料密封(低压填料密封)S2，其结构形式可以是任意一种有效的结构形式，可以是一个部件或者2各部件或者多个部件的组合结构；

辅助填料密封S2，其构成可以选自下列的1种或几种的组合：

①包括1个或2个或多个填料环、填料环前部垫环、填料环后部垫环；

②包括2个或多个填料环、填料环之间的垫环、填料环前部垫环、填料环后部垫环，一组填料密封使用1个或2个或多个填料环之间的垫环，距离最近而不相邻的2个垫环之间使用1个或2个或多个填料环，距离最近而不相邻的2个填料环之间使用1个或2个或多个垫环。

图5所示的本发明柱塞填料函两端各设1道填料的往复密封及其柱塞往复泵的第3种泵缸内件结构，可用于高温油煤浆柱塞式往复泵，设计压力可达2.0～20MPa、设计温度可达350℃，油煤浆的排料操作压力可达2.0～20MPa、操作温度可达330℃，注入油的操作温度可达150℃；注入油在泵缸内充当泵缸体冷却油、油煤浆隔离油。

图6是本发明柱塞填料函2道填料密封均布置于填料函(115)的后端内腔中的技术方案的结构示意图。

图6所示的本发明柱塞填料函2道填料密封均布置于填料函(115)的后端内腔中的技术方案的结构示意图中，不使用柱塞套，填料函(115)前端内腔中不设置填料密封。

图6所示的本发明柱塞填料函2道填料密封均布置于填料函(115)的后端内腔中的技术方案，与申请日为2007年04月24的中国专利ZL 200720069257.8颗粒煤浆介质往复泵的同步回程冲洗油隔离结构、申请日为2007年06月15的中国专利申请200710024396.3一种带冲洗环的耐高压、耐磨损接触型往复密封，属于同一类结构(柱塞填料函2道填料密封均布置于填料函(115)的后端内腔中)，因此也具有相同的技术缺陷，该柱塞填料函组件使用的全部2道填料密封集中布置在填料函外端(远离泵缸端)，通常柱塞重心位于2道填料之外不能被有效平稳支撑，泵工作过程中，柱塞杆前端极易在重力作用下下沉，导致填料密封效率低、填料易于被磨损从而缩短填料密封函使用寿命，随之而来的是填料函外侧的副密封填料被来自泵缸侧的泄露介质污染甚至泄露溢出泵体污染外部环境如污染大气环境，很明显，这种柱塞填料函组件结构不适用于填料函(或填料箱)长度较长的工况，比如输送高温泵送目标液料的柱塞往复泵，其填料组件(填料函和)需要设置温度过渡段以便向大气环境散热或者在靠近泵缸侧的部位布置换热夹套或换热孔道，通常导致填料组件(填料函)的总体长度较长；这种结构的柱塞填料函，也难以适应液缸高压、超高压的液料输送工况

图6所示的本发明柱塞填料函2道填料密封均布置于填料函(115)的后端内腔中的技术方案的结构示意图中，其注入液工作方式可以是任意一种有效的工作方式，可以为间断注入间断排放或连续注入连续排放。

图6所示的本发明柱塞填料函2道填料密封均布置于填料函(115)的后端内腔中的技术方案，其功能和工作方式如下：

(1)高压注入液系统和注入油导流套

如图6所示，正常工作时，靠近泵缸侧的第1填料密封，是主填料密封，其任务是阻隔高压介质使其尽可能不要向远离泵缸的一侧流动、泄露，以防止来自泵缸的泵送目标工艺介质中的有害物(低温液料、高温液体、固体浆液、腐蚀性或燃爆性或有毒或放射性等组分)进入柱塞的密封盘根(密封填料)部位，或者防止高温介质(低温介质)进入柱塞外套中接触柱塞产生超限的热变形(冷变形)，或者防止固体颗粒进入柱塞的密封盘根(密封填料)部位而加剧盘根的磨损，或者防止腐蚀性介质进入柱塞外套中接触柱塞产生腐蚀，或者防止有害组分介质进入柱塞外套中泄露进入环境或者接触人体；

如图6所示，在第1填料密封V100与泵缸之间，设置注入液系统，设置注入液L01接口P191，注入液L01通过接口P191、流过导流套N53上的通孔N531，进入导流套N53上的注入液环形槽内与往复运动的柱塞外表面接触，绝大部分注入液通过第1填料密封右边的导向套N53与柱塞外表面之间的间隙形成油膜向泵缸侧流动，润滑、冷却、冲洗所接触的柱塞外表面，并最终进入泵缸内，随泵缸内的主流体排出泵缸，这样，在柱塞组件的高压工作腔内，在柱塞与柱塞组件(导流套N53、填料函壳体)之间形成流向泵腔的隔离液流动以阻止泵腔泵送目标工艺介质流入柱塞填料函组件，从而在泵组正常工作期间，使得柱塞填料函组件与泵送目标工艺介质形成有效隔离；

注入液，通常为粘度适宜、润滑性良好的无毒害组分、无颗粒物、与泵送目标液料相容的液料；

注入液的用量，全程注入方式时低于主泵流量的8.0重量％～10.0重量％，仅在柱塞回程同步注入时(柱塞前进行程时不注入注入油)低于主泵流量的3.0重量％～4.0重量％以下，维持相关区间柱塞表面隔离、冲洗、润滑、冷却的需求即可；本发明用泵缸在中低压排液工况时，仅在柱塞回程同步注入注入液时(柱塞前进行程时不注入注入油)，注入液的用量可以低于主泵流量的2.0重量％～3.0重量％以下；

高压注入液系统的工作目的，是接入注入油，使注入油与往复运动的柱塞外表面接触，在柱塞周围形成环形油膜，而注入液通过导向套N53与柱塞外表面之间的间隙形成油膜向泵缸侧流动，实现了流量受控的流动，在保证充分润滑、冷却、冲洗柱塞外表面的前提条件下，可以控制、降低注入液的用量，也是一套高压间隙密封，利于防止泵送目标接触主填料密封，提高整体泵组的工作效率和安全性；

因此，与高压注入液系统相关的柱塞套119的内置部件、填料函115的内置部件，其结构形式可以是任意一种有效的结构形式，可以是一个部件或者2个部件或者多个部件的组合结构；

所述注入液腔的构成，可以选自下列结构的1种或几种的组合：

①1个冲洗槽；

②2个或多个串联的冲洗槽；

③单螺纹结构的冲洗套；

④双螺纹或多螺纹结构的冲洗套；

所述导流套N53的构成，可以选自下列的1种：

①导流圈，即短距导流环，导向圈轴向长度与导向圈径向厚度之比≤4.0；

②导流套，即长距导流环，导向圈轴向长度与导向圈径向厚度之比≥4.0。

(2)第1填料密封(高压填料密封)

如图6所示，正常工作时，因为第1填料密封右侧的泵缸带压操作(比如中高压条件)，因此，第1填料密封的工作状态是带压填料密封(或者中高压填料密封)，是柱塞的主填料密封；

如图6所示，主填料N52包括5个填料环，其右侧是注入液导向套N53，导向套N53中部尺形台阶被柱塞套119限位支撑，导向套N53前端(靠近泵缸侧)是一个自由端；导向套N53同时是主填料N52的压紧支撑部件，实现对主填料N52的合理的预压力和压紧变形，使得主填料N52与柱塞111紧密配合；

如图6所示，第1填料N52(V100)，其左侧是第1填料密封的填料压盖N06(同时是第2填料N03的填料箱)，第1填料压盖N06的后端被压紧螺母N10压紧，压紧螺母N10的带螺纹的部分与填料函115的后端部腔体内侧的配对螺纹段配合完成组装紧固连接定位，作为第1填料N52的压紧部件，实现对第1填料N52的合理的预压力和压紧变形，使得第1填料N52与柱塞111紧密配合；

如图6所示，注入液L01可以采用柱塞回程同步注入的工作方式，当组件M01的柱塞在回程行程时，泵缸15吸入液料，注入液的注入泵柱塞动作对组件M01的柱塞主填料密封前的注入液腔进行注入，这样即使隔离液串过第1填料密封，也隔离了泵缸内的主流体，而实际上，通常经过接口P491连续通过低压中间冲洗腔的低压中间冲洗油的压力高于泵缸进料的操作压力，这样柱塞回程过程中，基本没有注入液(可能夹带泵送目标液料)串过第1填料密封；当组件M01的柱塞在前进行程时，泵缸15的操作压力高于低压中间冲洗腔的操作压力形成压差，注入液(可能夹带泵送目标液料)可能穿过第1填料密封的形成泄漏；

如图6所示，为了防止串过第1填料密封的注入液(可能夹带泵送目标液料)污染第二填料密封(低压填料密封)，设置了低压中间冲洗液系统；

如图6所示，主填料密封根据具体使用条件选择，可以是任意一种合适的填料密封，比如毛毡密封、软填料密封、硬填料密封、挤压型密封、唇形密封等，软填料密封可能使用的填料材料有橡胶、合成纤维、石棉、合成树脂、柔性填料、油浸石墨填料、碳纤维、高强度碳纤维等，一种记载密封技术的文献是：①出版物名称：《密封设计手册》，全册内容特别是1～11页、85～95页、171～186页；②检索用图书编码：ISBN编码：978-7-122-04682-6；③中国版本图书馆CIP数据核字(2009)第011902号；④主编：付平，常德功；⑤出版社：化学工业出版社；该文献详细介绍了动密封、填料密封的结构、材料和设计方法；

第1填料密封(高压填料密封)S1，其结构形式可以是任意一种有效的结构形式，可以是一个部件或者2个部件或者多个部件的组合结构；

主填料密封S1，其构成可以选自下列的1种或几种的组合：

①包括1个或2个或多个填料环、填料环前部垫环、填料环后部垫环，垫环可能是有弹性的部件；

②包括2个或多个填料环、填料环之间的垫环、填料环前部垫环、填料环后部垫环，垫环可能是有弹性的部件；一组填料密封使用1个或2个或多个填料环之间的垫环，距离最近而不相邻的2个垫环之间使用1个或2个或多个填料环，距离最近而不相邻的2个填料环之间使用1个或2个或多个垫环；

(3)密封冲洗液系统和冲洗腔流道

如图6所示，在第3道填料(低压填料)和第4道填料(低压填料)之间，设置压力适宜的低压密封冲洗腔，其功能有三，第一功能是冲洗隔离，防止来自第1填料密封、第2道填料密封、第3道填料密封的泄露介质泄露至最外侧第4道填料密封处污染、破坏之，第二功能是密封柱塞，同时防止来自动力端的润滑油通过第4道填料密封直接侵入污染第3道填料密封、柱塞表面；

如图6所示，设置密封冲洗液系统，设置密封冲洗液K01接口P491，密封冲洗液K01通过接口P491，进入填料函内第3填料压盖N06上的密封冲洗液环形槽内与往复运动的柱塞外表面接触，在密封冲洗槽与柱塞外表面之间的间隙形成油膜向密封冲洗液排出口P492流动，同时冲洗、润滑、冷却与其接触的柱塞外表面，并最终排出填料函离开泵体；

如图6所示，排出填料函离开泵体的密封冲洗液K01，可以经过过滤等处理过程后循环使用，可以是单程使用后别做它用，比如可以用作往复泵的泵送目标液料进入工艺系统；

与密封冲洗液系统相关的填料函115的内置结构或部件，其结构形式可以是任意一种有效的结构形式，可以是一个部件或者2个部件或者多个部件的组合结构；

密封冲洗液腔的操作压力，可以根据需要确定，通常首先要保证密封冲洗液不会泄露出第4填料密封进入环境污染大气、人员，其次密封冲洗液腔的操作压力通常是高于低压中间冲洗腔的操作压力，这样柱塞回程过程中，可能会有少量密封冲洗液串过第3填料密封进入低压中间冲洗液(可能夹带动力端润滑油、灰尘)，当然通常密封冲洗液腔的操作压力大于外部环境的操作压力；

密封冲洗液，通常为粘度适宜、润滑性良好的无毒害组分、无颗粒物的液料；

密封冲洗液的用量，通常低于主泵流量的0.1重量％～0.5重量％以下，维持相关区间柱塞表面冲洗、润滑、冷却的需求即可；

如图6所示，泵组正常工作时，低压密封冲洗油K01经密封冲洗油注入孔P491进入填料函密封腔维持操作压力比如1.10～1.20MPa(G)，然后密封冲洗油经密封冲洗油排出孔P492排出填料函，可能存在的来自第2道填料密封的串流低压中间冲洗油、可能存在的来自第4道填料密封的串流动力端润滑油(可能含灰尘)以及其他非密封冲洗油液体一并被密封冲洗油携带排出密封冲洗腔体；

所述密封冲洗液腔的构成，可以选自下列的1种或几种的组合：

①1个冲洗槽；

②2个或多个串联的冲洗槽；

③单螺纹结构的冲洗套；

④双螺纹或多螺纹结构的冲洗套；

(4)第二填料密封(低压填料密封)

最外侧填料密封的功能是密封柱塞外端，防止来自第3填料密封的泄露介质流动、穿透最外侧第4道填料密封泄露至外部污染环境大气及人员，同时防止来自动力端的润滑油侵入污染填料函和柱塞表面；

如图6所示，第4填料N03包括3个填料环，其左侧是第3填料短距垫环N02，其右侧是长距垫环N04，第4填料压盖N01的外侧部分带螺纹的外端头N01c与填料箱N06(也是第3填料的压盖)的外端部内侧的配对螺纹段配合完成组装紧固连接定位，实现对第4填料N03的合理的预压力和压紧变形，使得第4填料N03与柱塞111紧密配合；

如图6所示，第4填料密封根据具体使用条件选择，可以是任意一种合适的填料密封，比如毛毡密封、软填料密封、硬填料密封、挤压型密封、唇形密封等，软填料密封可能使用的填料材料有橡胶、合成纤维、石棉、合成树脂、柔性填料、油浸石墨填料等，一种记载密封技术的文献是：①出版物名称：《密封设计手册》，全册内容特别是1～11页、85～95页、171～186页；②检索用图书编码：ISBN编码：978-7-122-04682-6；③中国版本图书馆CIP数据核字(2009)第011902号；④主编：付平，常德功；⑤出版社：化学工业出版社；该文献详细介绍了动密封、填料密封的结构、材料和设计方法；

第4填料密封(低压填料密封)S4，其结构形式可以是任意一种有效的结构形式，可以是一个部件或者2个部件或者多个部件的组合结构；

第4填料密封S4，其构成可以选自下列的1种或几种的组合：

①包括1个或2个或多个填料环、填料环前部垫环、填料环后部垫环，垫环可能是有弹性的部件；

②包括2个或多个填料环、填料环之间的垫环、填料环前部垫环、填料环后部垫环，垫环可能是有弹性的部件；一组填料密封使用1个或2个或多个填料环之间的垫环，距离最近而不相邻的2个垫环之间使用1个或2个或多个填料环，距离最近而不相邻的2个填料环之间使用1个或2个或多个垫环。

图1、图3、图5、图6中所示的本发明的往复密封，可以更换图1所示的柱塞往复泵的往复密封，从而组成新型结构的往复密封的柱塞往复泵，可以更好地适应相适宜的操作压力工况；图1、图3、图5、图6中，除本发明的柱塞填料函组件的技术方案部件外，没有表示出的其它部件的功能、结构与图1中所示部件的功能、结构相同或相近，当然部件之间的相对位置可能需要调整，这些均属于常规的公知范围的技术。

图1、图3、图5、图6中，示出的部件或组件，也可以使用其它功能等效的任意合适形式的结构件来置换。

图1、图3、图5、图6示出的本发明的3种技术方案的结构，根据需要，可以将图中所示的蒸汽入口701、蒸汽出口702、蒸汽保温夹套R700全部取消，可以缩短柱塞套119的长度，利于增加泵组的动态稳定性，适合于泵缸操作温度较低的场合。

图1、图3、图5、图6示出的本发明的3种技术方案的结构，也可以采用将第1填料密封的部件安装于柱塞套后端腔体内、将第2填料密封的部件安装于柱塞套后端腔体内

于填料函前端腔体、柱塞套后端腔体构成的承压密封腔内，S3、S4集中布置在填料函后端(远离泵缸端)，

本发明的柱塞填料函组件与其它功能的部件，可以组成一体化组件。

可以使用本发明功能的柱塞填料函组件，与其它适用的已知技术或专利技术相互组合，构成适用的柱塞式往复泵。

与本发明的柱塞填料函组件配套使用的泵缸，可以是任意合适结构的泵缸。

本发明功能的柱塞填料函组件，通常使用抗腐蚀、耐磨蚀材料，可在其表面喷涂耐磨蚀涂层，以延长寿命。

实现本发明的具体方式，可以是任意一种合适的方式，不受附图中示出的具体方式的限制；图中示出的各项独立功能，可以相互组合成多种合适的方案。

当然，本发明也可用作不设置注入油系统的柱塞填料密封组件。

当然，本发明也可用作不设置增压中间冲洗系统的柱塞填料密封组件。

当然，本发明的使用四道填料密封的柱塞往复密封ASEAL的组件M01，其注入油系统、增压中间冲洗油系统、低压中间冲洗油系统、密封冲洗油系统的工作方式，可以采用不同于前述的工作方案，但是，其基本构成是使用四道填料密封、并且保证填料和柱塞的长周期平稳运行。

具体实施方式

以下详细描述本发明。

碳在自然界中以两种晶体单质形式存在：四面体状sp3型C-C键结合的金刚石晶体和正三角或片层状sp2型C-C键结合的石墨晶体。碳的其他存在形式有无定型非晶碳、白碳(由sp1键构成)等。碳之所以能形成诸多晶体或无定形碳，主要是它能以三种化学键存在：sp1、sp2和sp3。类金刚石碳材料是碳的一种非晶亚稳态结构，它的化学键主要是sp2和sp3。

以下介绍金刚石、金刚石膜或金刚石涂层、类金刚石、类金刚石膜及其制备方法。

金刚石的硬度在固体材料中最高，达HV100GPa，热导率为20W·cm^-1·K^-1，为铜的5倍，禁带宽度为5.47eV，室温电阻率高达1016Ω·cm，它还是一种优良耐腐蚀材料。

金刚石膜，指的是用低压或常压化学气相沉积(CVD)方法人工合成的金刚石膜，即CVD金刚石是采用CVD工艺沉积的纯金刚石涂层。金刚石膜的制备方法有热化学气相沉积方法(TCVD)和等离子体化学气相沉积方法(PCVD)两大类。

金刚石薄膜因具有硬度高、耐磨性强、摩擦系数较低、热导率高等特性，目前被用来制备耐磨涂层。一层附着力良好的金刚石薄膜可以极大地提高动摩擦(转动摩擦、往复运动摩擦、微动摩擦)的摩擦磨损服役环境下机械构件的使用寿命，本发明也是基于此而提出的。

但是具有良好可加工性的工件基材的热膨胀系数与金刚石薄膜的热膨胀系数通常相差较大，金刚石薄膜在工件基材表面沉积后，在冷却的过程中，会因热膨胀系数相差较大而产生热应力从而导致金刚石薄膜与工件基体之间的粘附性较差、基材和金刚石薄膜之间形成裂纹，在应力集中的地方甚至会出现金刚石薄膜脱落的现象。因此，结合不同的工件基材，需要选择合适的金刚石薄膜方法。由于希望扩大本发明往复柱塞的使用范围，因此，本发明允许使用一切合适的金刚石薄膜方法。

由于金刚石的优异性质，而CVD法大幅降低了金刚石的生产成本，且CVD金刚石薄膜的品质逐渐赶上甚至在一些方面超过天然金刚石，因而使得金刚石薄膜广泛地用于工业的许多领域中。

金刚石膜的制备方法有热化学气相沉积(TCVD)和等离子体化学气相沉积(PCVD)两大类。

类金刚石膜(DLC)是一种与金刚石膜性能相似的新型薄膜材料，它具有较高的硬度，良好的热传导率，极低的摩擦系数，优异的电绝缘性能，高的化学稳定性及红外透光性能。

类金刚石膜即非晶碳薄膜，是采用物理气相沉积(PVD)工艺沉积的亚稳态非晶碳薄膜，制备方法有物理气相沉积方法(PCVD)和化学气相沉积方法(CVD)两大类。

类金刚石薄膜(DLC)是一种含有大量sp3键的亚稳态非晶碳薄膜，碳原子间主要以sp3和sp2杂化键结合，性能接近于金刚石，类金刚石具有和金刚石几乎一样的特性，由于具有高硬度和高弹性模量，低摩擦因数，耐磨损以及良好的真空摩擦学特性，很适合于作为耐磨涂层，因而通过气相沉积工艺获得的类金刚石薄膜在众多有耐磨、硬度要求的零件上得到广泛应用。常规的类金刚石薄膜制备往往采用单一的电弧技术、磁控溅射技术或者离子束辅助沉积技术，而单一的技术在制备类金钢石涂层时存在一定缺陷，主要表现制备的类金刚石涂层的厚度仅能在2～4μm之间。然而，无论是在什么样的零件上使用，一般来说，在满足零件尺寸要求的前提下，整个涂层的厚度，尤其是其中类金刚石薄膜的厚度往往是越厚越好，这样零件的耐磨性和硬度会相应提高，然而采用单一工艺制备时，一旦整个涂层的厚度增加，尤其是其中类金刚石薄膜的厚度增加，就会导致整个涂层内应力增大，影响涂层和基材的结合力，导致涂层易与基材剥离，这就对涂层的使用寿命和效率产生影响，因此，涂层厚度与膜基结合力的矛盾的调和成为亟待解决的问题。同时，随着涂层以及类金刚石薄膜厚度的增加，涂层表面产生的缺陷增多，涂层表面的粗糙度增加，摩擦系数也会增大。类金刚石薄膜(DLC)，根据薄膜结构是否含氢可分为：氢化非晶碳膜、无氢非晶碳膜、四面体非氢碳膜。

由于类金刚石碳材料的性能与金刚石材料比较相似，因而称其为类金刚石碳。一般认为sp3键含量越高，膜层越坚硬致密，电阻率越高，宏观性质上更接近金刚石。根据薄膜结构是否含氢可分为：氢化非晶碳膜(a-C：H film，一般包括50％的氢)、无氢非晶碳膜(a-Cfilm)、四面体非氢碳膜(ta-C film)。一般来说前一类金刚石膜由化学气相沉积(CVD)制得，而后两类则通过物理气相沉积(PVD)制得。

DLC膜的制备工艺，大体分为两大类：物理气相沉积法(PVD)和化学气相沉积法(CVD)。

DLC膜的物理气相沉积(PVD)法分为以下几类：

(1)溅射法

溅射法是工业生产中常用的薄膜制备方法，又分为直流溅射、射频溅射、磁控溅射等不同工艺：

①直流溅射

直流溅射又称二极磁控溅射，是最简单的溅射方法，其原理是以靶材为阴极，基片为阳极，离子在阴极的吸引下轰击靶面，溅射出粒子沉积在基片上成膜；直流溅射的优点是简单方便，对高熔点、低蒸汽压的元素也适用。缺点是沉积速率低，薄膜中含有较多气体分子；

②射频溅射

射频溅射是利用射频放电等离子体进行溅射的一类方法，由于射频溅射所使用的靶材包括导体、半导体和绝缘材料等，因此应用范围有所增加；其缺点是沉积速率低、荷能离子对薄膜表面有损伤，因而限制了该工艺的广泛应用；

③磁控溅射

磁控溅射是上世纪七十年代后期发展起来的一种先进工艺，是在真空下电离惰性气体形成等离子体，气体离子在靶上附加偏压的吸引下轰击靶材，溅射出碳原子并沉积到基片上，它利用交叉电磁场对二次电子的约束作用，使得二次电子与工作气体的碰撞电离几率大大增加，提高了等离子体的密度；在相同溅射偏压下，等离子体的密度增加，溅射率提高，增加了薄膜的沉积速率；而且由于二次电子和工作气压的碰撞电离率高，因而可以在较低工作气压(10^-1～1Pa)和较低溅射电压下(约500V)产生自持放电。溅射用的惰性气体一般选择氩气(Ar)，因为它的溅射率最高；

(2)离子束沉积

离子束沉积方法的原理是采用氩等离子体溅射石墨靶形成碳离子，并通过电磁场加速使碳离子沉积于基体表面形成类金刚石膜；离子束增强沉积是离子束沉积的改进型，它是通过溅射固体石墨靶形成碳原子并沉积在基体表面，同时用另一离子束轰击正在生长中的类金刚石膜，通过这种方法提高了薄膜的沉积速率和致密性，获得的类金刚石膜在综合性能方面有很大的提高。该工艺可以获得具有较好的化学计量比、应力小且附着力高的薄膜，适合在不宜加热的衬底上制膜。缺点是离子枪的尺寸较小，只能在较小或中等尺寸的基片上沉积薄膜，不适合大量生产；

(3)磁过滤真空弧沉积

这是近年来发展起来的一种新型离子束薄膜制备方法，弧源中的触发电极和石墨阴极之间产生真空电弧放电，激发出高离化率的碳等离子体，采用磁过滤线圈过滤掉弧源产生的大颗粒和中性原子，可使到达衬底的几乎全部是碳离子，可以用较高的沉积速率制备出无氢膜，有结果表明采用此技术可以获得sp3键含量高达90％、硬度高达95，的无氢碳膜，其性质与多晶金刚石材料相近；

(4)激光电弧法

用高能激光束射向石墨靶面，蒸发出的碳原子在脉冲电流作用下产生电弧，形成的离子轰击基体并沉积成膜；激光电弧法的沉积速度高，膜的含氢量低。

DLC膜的化学气相沉积的主要方法有金属有机化学气相沉积(MOCVD)，等离子体辅助化学气相沉积和激光化学气相沉积(LCVD)等，而应用最广的主要是等离子体辅助化学气相沉积，主要有以下几种：

(1)直流化学气相沉积

通过直流辉光放电来分解碳氢气，从而激发成等离子体；等离子体与基体表面发生相互作用，形成DLC膜；Whitmell等首次报道用甲烷气体辉光放电产生等离子，在直流阴极板上沉积成膜，但该方法成膜的厚度小，速率低，因此应用相对较少；

(2)射频化学气相沉积

通过射频辉光放电来分解碳氢气体，再沉积到基体上形成DLC膜。射频化学气相沉积又分为感应圈式和平行板电容耦合式：感应圈式沉积速率小，膜层质量较差，因此应用较少；平行板电容耦合式是通过射频辉光放电将碳氢气体分解为CnHm+离子，在负偏压作用下沉积到基体上形成DLC，具有低压下生成的薄膜厚度均匀、生产效率高、沉积速率高、稳定性好、可调性和重复性好等特点；

(3)微波等离子体化学气相沉积

微波能量通过共振耦合给电子，获得能量的电子与工作气体分子发生非弹性碰撞，使工作气体电离从而产生等离子体。采用该工艺可以高速率地获得高纯度的反应物质(特别是有高化学活性的反应物质)，减少高能离子对沉积物质或基体表面的损伤，提高反应物质的反应活性；可以控制参加反应的粒子的能量，获得其他方法难以得到的高能亚稳定相结构。

高沉积速率和大沉积面积的双源法，有如下一些方法：

①双射频辉光放电法，与射频辉光放电相比，双射频的离化率和沉积速率更高，制备的膜层致密、压应力低；

②微波一射频法，该方法无气体污染及电极腐蚀，可以制备高质量薄膜，但沉积速率较低，设备昂贵，成本较高；

③射频一直流辉光放电法，它在射频辉光放电的基础上增加一直流电源，从而能在很大范围内调节轰击离子的能量，因此沉积速率较快，获得的薄膜质量高。

本发明涉及高压填料接触的柱塞面有金刚石涂层的往复柱塞，所述柱塞面形成金刚石涂层的金刚石涂层制备方法，可以是任意合适的金刚石涂层制备方法，可以使用任意合适的一个单向技术的金刚石涂层制备方法，可以使用任意合适的两个或多个金刚石涂层制备方法的组合应用。

工件表面喷涂金刚石层的方法有多种，合适的方法，基于工件基材性能有关，也与柱塞的工作环境(接触的介质、密封腔压力等)有关，还与制造方法的技术稳定性、经济性有关。

以下介绍本发明的柱塞面有金刚石涂层的往复柱塞可能借鉴的相关金刚石涂层、类金刚石涂层的具体相关制备技术，当然，此处无法列出全部的有借鉴意义的技术，事实上可供使用或借鉴的金刚石涂层制备方法还有许多。

申请日为2011年08月18日的专利号为ZL201110237104.0的专利，公开了一种钢铁基镶嵌金刚石涂层及其制备方法，公开了一种钢铁基体表面沉积镶嵌结构界面金刚石涂层及其制备方法，具体包括下述步骤：(1)在钢铁基体表面溅射沉积Cr膜；(2)在沉积Cr膜的基体上沉积CuCr膜；(3)在沉积有Cr/CuCr膜的样品上，上砂复合电镀Cu-金刚石复合层；(4)在上砂复合镀的样品上，加固镀CuCrMo层；(5)用CVD金刚石生长设备在沉积有镶嵌过渡层样品表面生长出连续金刚石涂层；(6)在CVD金刚石生长结束后，用还原性或中型气体气流喷冷样品淬火。本发明的方法不仅解决了钢铁基体对金刚石沉积的石墨化问题，而且过渡层强度和硬度高，和硬质合金相近，与金刚石涂层结合力好。

申请日为2011年09月17日的专利号为ZL201110274370.0的专利，公开了超厚类金刚石涂层的超高速制备方法，该方法利用等离子体浸没离子注入和高密度等离子体化学气相沉积一体化技术，在不锈钢、铝合金、钛合金、铜、陶瓷等各种试样基底上实现超厚类金刚石涂层的超高速沉积，沉积速率达到80～140nm/min。首先对试样基底实施硅或氮元素浸没离子注入，然后在硅烷、乙炔和氩气混合气氛中，利用高密度等离子体效应交替沉积周期变化硅含量的类金刚石涂层，最终可在试样基底上获得8～30微米厚的超厚类金刚石涂层。本发明获得的超厚类金刚石涂层具有高的膜基结合强度，低摩擦系数和长寿命特性。

申请日为2013年02月21日的申请号为201310055603.7的专利申请，公开了一种TiNi合金表面制备金刚石涂层的方法，属于TiNi合金表面沉积金刚石薄膜的方法，解决TiNi合金由于Ni含量较高无法生长金刚石的问题。包括以下步骤：利用双层辉光离子渗金属方法在TiNi合金表面渗钼，然后利用化学气相沉积方法进行金刚石薄膜沉积，使TiNi合金表面形成金刚石薄膜/渗钼层复合涂层；本发明将双层辉光离子渗金属技术和化学气相沉积镀技术有机结合，工艺重复性好，质量易控，操作简单，所制得的成品性能良好，金刚石薄膜能够与基体有良好的结合强度，并获得基体有效的支撑；其主要方法如下：

①所述的利用双层辉光离子渗金属方法在TiNi合金表面渗钼是首先将TiNi合金置入双层辉光离子渗金属炉，溅射靶材选用钼板，靶材和TiNi合金采用竖直悬挂设置，间距为20mm，工作气体为高纯氩气；溅射完成后，对TiNi合金表面进行基材溅射清理，工艺参数为：工作气压20±5Pa，基材工作电压400～700V，清理时间0.5h；最后对TiNi合金表面进行渗钼，工艺参数为：工作气压40±5Pa，溅射靶电压600～800V，基材工作电压250～450V，试样温度900～950℃，保温时间2～3h，得到表面渗钼的TiNi合金基材；

②所述的利用化学气相沉积方法进行金刚石薄膜沉积，是将上述表面渗钼的TiNi合金基材置于反应室，反应气体为CH4与H2，其中CH4体积含量为0.5％～1.5％，气体压力7～9KPa，沉积温度700～900℃，沉积时间1～5h，即得成品；

③所述的氩气的纯度≥99.999％；

④双层辉光离子渗金属及其渗金属炉是一种表面合金化的技术和设备，可以在金属基材上形成金属靶材元素的渗层，由于渗层中靶材元素的浓度由基体至表面逐渐增大，呈梯度分布，因此，表面渗层与基体之间有很好的结合强度。该技术具有无公害、可处理大批量及大面积工件、渗层厚度和成分范围均很宽等诸多优点。化学气相沉积金刚石薄膜采用甲烷/氢气混合气氛在材料表面制备金刚石薄膜是成熟的技术，可通过控制沉积温度，气体流量，气体压力，气体配比等参数有效控制薄膜的生长速度及薄膜组织结构等。本发明首先在TiNi合金表面通过双层辉光离子渗金属技术制备渗钼层，然后用化学气相沉积方法进行金刚石薄膜的沉积。形成的渗铝层含量由表及里梯度下降，依次由钼沉积层及扩散层构成，如图1、2所示，钼是适合金刚石薄膜生长的基体材料，通过渗钼层的制备，可形成有利于金刚石形成生长的前驱体，阻断基体中Ni元素与反应气氛的接触，从而在TiNi合金表面成功生长金刚石薄膜，；除此之外，渗钼层有效强化了TiNi合金表面，并可有足够的厚度，强度和硬度自表面向基体梯度过渡，使得基体能够对金刚石薄膜提供有效的支撑；采用双层辉光离子渗金属技术和化学气相沉积技术相结合的方法，在TiNi合金表面渗钼及沉积金刚石薄膜，使TiNi表面成功生长出具有微纳米结构的金刚石薄膜/渗钼层复合涂层。经GDS分析检测，作为前驱体的渗钼层，最外侧是约10μm的Mo沉积层，在10μm-20μm之间得到Ti富集的合金层。继续往基体内部延伸时，Ti和Mo原子百分比逐渐减少，Ni原子百分比增加，在50μm以后Mo原子含量几乎为零，直至最后到达基体稳定成分。由于渗钼处理形成了近于纯钼的表面，在渗钼层基础上生长的金刚石薄膜致密均匀。

申请日为2013年12月17日的申请号为201310690904.7的专利申请，公开了组合式压缩机铬基金刚石涂层活塞环，包括组合使用并等高的主活塞环和内副活塞环，主活塞环和内副活塞环上均开设有切口，两个切口相互错开设置，主活塞环的外圆柱面开设有“U”型卸荷槽，主活塞环的外环侧高度为内环侧高度的2倍，内副活塞环的外环侧高度为内环侧高度的1/2，主活塞环和内副活塞环的外环侧、内环侧的厚度均相同且等于外环侧与内环侧之间的距离，主活塞环的外圆柱面设有铬基金刚石涂层，铬基金刚石涂层上设有聚四氟乙烯不粘涂层，聚四氟乙烯不粘涂层的外表面设有松孔网纹；主活塞环和内副活塞环包括由聚四氟乙烯制成的本体和填充于本体内的聚醚醚酮。本发明能够相互有效的对其切口的间隙进行封堵，提高活塞环的密封性。该发明的有益效果在于：

①活塞环包括等高的主活塞环和内副活塞环，主活塞环的内环侧卡入内副活塞环的外环侧与内环侧之间的凹槽内，内副活塞环的外环侧卡入主活塞环的外环侧与内环侧之间的凹槽内，组合后主活塞环和内副活塞环的上下两端面平齐，能够相互有效的对其切口的间隙进行封堵，提高活塞环的密封性；主活塞环的外圆柱面设有铬基金刚石涂层，使活塞环的耐磨性、耐蚀性等较之传统技术中的活塞环都有了很大的改善；铬基金刚石涂层上设有聚四氟乙烯不粘涂层，该涂层性能稳定、使用性能好，可将摩擦系数最大降至0.04～0.09，达到减小摩擦功损失的目的；利用表面张力小的聚四氟乙烯不粘涂层，可改善活塞环的抗粘着磨损；且在聚四氟乙烯不粘涂层的外表面设有松孔网纹，松孔网纹内储存润滑油，在活塞往复的往复运动中更加均匀的分布润滑油，主活塞环的外圆柱面开设有“U”型卸荷槽，可有效卸载活塞环受到的压力，减小因压力增大对活塞环造成的磨损，延长其使用寿命；

②主活塞环和内副活塞环的本体由聚四氟乙烯制成，并在本体内填充有聚醚醚酮，聚四氟乙烯本体耐高温的温度范围为250～300℃，其摩擦系数≤0.20，聚醚醚酮具有机械强度高、耐高温、耐冲击、阻燃、耐酸碱、耐磨、耐疲劳等特点，两者结合可有效减少了活塞环的摩擦系数、提高了活塞环的耐高温性能、耐磨性能。

申请日为2014年05月29日的申请号为201410234041.7的专利申请，公开了适用于水润滑的金刚石涂层拉拔模具制备方法；以各种孔径的硬质合金拉拔模具为衬底，内孔表面经稀盐酸滴加双氧水腐蚀去钴，以碳化硅粉喷砂、钻石粉研磨粗化处理，洗净后热丝CVD法沉积金刚石涂层；将金刚石涂层拉拔模具先后或交叉进行稀硫酸条件下的阳极氧化和有氧条件下对涂层研磨抛光等后处理，使金刚石涂层最后的表面光洁度达到Ra≤0.1μm。金刚石涂层拉拔模具工作面硬度高，耐腐蚀，其表面亲水性又能使水形成连续的润滑膜，加上涂层表面均匀分布有自润滑性的石墨成份，在金属拉丝、管减径减壁的拉拔过程中，可以用水润滑代替油润滑，不但可以降低成本，而且能够有效避免油基润滑剂的大量使用引起的生态环境污染。

申请日为2014年07月02日的专利号为ZL 201480043361.2的专利，公开了金刚石涂层及沉积该涂层的方法，其特征在于它包含至少一个第一纳米晶金刚石层和第二微晶金刚石层的叠层。

申请日为2014年12月01日的专利号为ZL 201480065306.3的专利，公开了包括金刚石内涂层的轴承部件，其包括：基体(2)和开口(3)，开口(3)在基体(2)中并且在开口(3)形成有内轴承面。内轴承面设置有金刚石涂层(4)，金刚石涂层(4)具有长形凹部(42)，长形凹部(42)大致沿开口的长度方向(X-X)延伸。

申请日为2015年03月08日的申请号为201510107764.5的专利申请，公开了一种铬层中镶嵌金刚石粒子的复合涂层活塞环，包括活塞环外圆面上的铬层，并在铬层上形成网纹结构，以及在网纹中嵌入金刚石粒子。所述的铬层硬度：800～1200HV，刻蚀网纹的网纹密度：40～120条/mm²，金刚石粒子硬度：3000～5000HV，金刚石粒子尺寸大小：0.05～5μm，金刚石粒子含量(面积比)：5～15％，整个复合镀层厚度：0.05～0.20mm。该发明采用了在铬层中镶嵌金刚石粒子的复合涂层，由于金刚石粒子硬度高、耐磨性好、热承载性能好等特点，使得涂层具备了更好的耐磨性和更高的耐热负荷性能。通过试验测试，本发明活塞环的耐磨性能比普通涂层活塞环提升2.5倍以上，更好满足了涡轮增压、EGR等新型大功率、高扭矩、高负荷发动机的性能要求。

申请日为2015年04月23日的申请号为201510196098.7的专利申请，公开了提高硬质合金与金刚石涂层结合强度的方法，采用双层辉光等离子体表面合金化技术，以金属碳化物形成元素材料或金属碳化物形成元素的复合材料作为靶材，以惰性气体作为保护气体、含碳气体作为先躯体，在硬质合金表面制备扩散阻挡层，然后使用化学气相沉积法在制备了扩散阻挡层的硬质合金表面沉积金刚石涂层。该方法制备的扩散阻挡层能够有效地阻挡Co元素向硬质合金表层扩散，不仅能够避免表面脱Co处理对硬质合金基体的损伤，还能够避免施加过渡层法因新界面增加而引入的界面应力问题，从而能够大幅度提高金刚石涂层与硬质合金基体间的结合强度。硬质合金工件上金刚石涂层的制备方法包括等离子体化学气相沉积方法、热丝化学气相沉积方法、直流电弧等离子体喷射化学气相沉积方法。

申请日为2015年06月25日的申请号为201510371801.3的专利申请，公开了一种长使用寿命的类金刚石涂层活塞环，首先在活塞环基体外圆沉积一层薄铬层，再在薄铬层的外圆面上沉积一层含有钨和铬金属的类金刚石层，最后在掺入钨和铬金属的类金刚石层外圆面沉积一层纯类金刚石涂层。通过在中间层中添加钨和铬金属使得类金刚石涂层内应力大大降低，提高了涂层的结合力，使得活塞环类金刚石涂层可以做到更厚，活塞环的使用寿命大大延长。其特点是：最里面的过渡薄铬层厚度范围：0.5～1μm，硬度范围：700～1200HV；中间层掺入钨和铬金属的类金刚石层的厚度范围：2～5μm，硬度范围：1800～2200HV；最外面的纯类金刚石涂层厚度范围：3～6μm，硬度范围：2500～3300HV。薄铬层为打底层，其目的是为了活化活塞环基本表面提高层基结合力；中间层为掺入钨和铬金属的类金刚石层，即在类金刚石涂层沉积过程中同时掺入钨和铬金属，其目的是通过在类金刚石涂层中掺入钨和铬金属可有效降低类金刚石涂层的内应力，使类金刚石涂层可以做到更厚；最外圆面的类金刚石涂层为硬度高，耐磨性更好的纯类金刚石涂层。整个结构为从内到外依次是活塞环基体、薄铬层、掺入钨和铬金属的类金刚石层和纯类金刚石层，由内到外硬度逐渐升高形成硬度梯度分布更有利于整体涂层的结合性。本发明中的复合型类金刚石涂层是通过采用物理气相沉积和化学气相沉积相结合的方式形成。首先利用物理气相沉积方式在活塞环表面沉积一层薄铬层，再利用物理气相沉积和化学气相沉积相结合的方式沉积一层同时掺入钨和铬金属的类金刚石层，在利用化学气相沉积方式沉积一层纯类金刚石涂层。整个涂层结合强度好，性能优异，满足活塞环具备长寿命和低摩擦的性能。

申请日为2015年12月14日的申请号为201510934301.6的专利申请，公开了一种利用金刚石的阀门部件表面处理方法及阀门，表面处理过程包括如下步骤：在步骤S1，在阀门的部件表面喷涂金刚石颗粒，在喷涂的同时对所述部件的表面进行热熔，所述部件表面形成一喷焊层；利用激光对完成步骤S1的所述部件的喷焊层进行重熔，使部件表面形成的喷焊层更为均匀，组织致密，无孔隙及氧化物，涂层不发生裂纹或脱落。一种阀门，包括阀球、阀座、阀体，所述阀体上设置有流道，所述阀座经过处理，所述阀座上的喷焊层具有金刚石颗粒。将激光作为热源与金刚石作为相结合完成喷焊过程。由于激光束能量密度大、对基材的热影响小，工件变形量小，适用于金刚石作为，作为喷涂层的硬度比镍基热喷涂喷涂层的硬度更高；因此能获得优良的喷熔涂层，具有更好的抗氧化性、导热导电性，可显著提高阀门使用性能。

申请日为2016年01月29日的申请号为201610062672.4的专利申请，公开了一种超硬多层复合类金刚石涂层及其制备方法，涂层依次由微钻基体、底层粘结层、中间过渡层和表层构成，所述底层粘结层为金属钛或金属铬层，所述中间过渡层为低硬度类金刚石膜，所述表层为复合金刚石涂层；所述复合金刚石涂层为钛或氮气掺杂类金刚石涂层。其制备方法采用阴极过滤电弧技术、离子束技术和真空溅射技术相结合，在试样基底上实现超厚类金刚石复合涂层沉积，获得的超硬类金刚石涂层具有高的膜基结合强度、低内应力、低摩擦系数和长寿命特性。

申请日为2017年04月28日的专利号为ZL 201720460707.X的专利，公开了基于类金刚石薄膜的复合厚膜，包括由基材表面向外依次形成的金属底层、过渡层及类金刚石层，过渡层是采用磁控溅射和增强型阴极电弧技术同时工作形成的两种膜层交错堆叠的混合物层，所述类金刚石层的厚度在1～10μm之间。本实用新型设计精巧，结构简单，通过使过渡层采用两种膜层交替堆叠的结构，充分发挥磁控溅射膜层的内应力小以及增强型阴极电弧膜层的硬度大的优点，实现过渡层硬度大和内应力小的有效结合，而硬度大和应力小都有助于实现类金刚石层厚度的增加，最终形成的复合厚膜的厚度达到20μm以上，并且可以有效缓冲厚膜功能层带来的巨大应力，从而保障复合厚膜与基材的结合力，同时能够有效降低复合厚膜的表面缺陷。

申请日为2017年08月02日的申请号为201720959125.6的专利申请，公开了具有复合渗层的钛铝合金件、具有金刚石涂层的钛铝合金件，包括钛铝合金基体，以及设置于所述钛铝合金基体上的复合渗层；所述复合渗层包括依次层叠设置的TiAl2层、掺锆的Ti5Si4层、掺锆的TiSi2层，沿厚度方向由所述钛铝合金基体向所述复合渗层，所述复合渗层的热膨胀系数逐渐降低。后续在该复合渗层基础上制备金刚石涂层时，该复合渗层能提高金刚石涂层与钛铝合金基体的粘附性，改善钛铝合金不耐磨损的问题，提高金刚石涂层在钛铝合金件上的使用寿命。

申请日为2017年12月25日的申请号为201711430551.1的专利申请，公开了类金刚石复合涂层及其制备方法与用途以及涂层工具，涉及复合涂层技术领域，该类金刚石复合涂层包括以层状结构设置的类金刚石表面涂层和复合过渡层；复合过渡层包括依次交替设置的金属涂层、第一金属过渡层、类金刚石中间涂层和第二金属过渡层；第一金属过渡层用于与类金刚石表面涂层结合；金属涂层或第一金属过渡层用于与金属基底结合；沿金属涂层至类金刚石表面涂层的方向，第一金属过渡层中的碳含量逐渐升高，第二金属过渡层中的碳含量逐渐降低，缓解了现有类金刚石层与金属基底结合力较差，易脱落的技术问题，达到提高类金刚石层与金属基底的结合力的目的。

申请日为2018年02月08日的申请号为201810127560.1的专利申请，公开了一种低应力CVD金刚石复合涂层及其制备方法，包括多层依次交替沉积的微米金刚石涂层和纳米金刚石涂层。制备方法包括：在预处理后的硬质合金基体表面，采用时间模态法依次交替热丝CVD沉积微米金刚石涂层和纳米金刚石涂层。本发明通过时间模态法控制反应气体甲烷的载入流量和时间实现热丝CVD金刚石涂层沉积过程中的热应力自释放，减少涂层内部的热应力积聚，提高涂层与硬质合金基体、复合涂层内部间的结合力，最终得到高性能复合涂层；该方法，控制简便，适合于工业化生产。

申请日为2018年03月21日的申请号为201810237357.X的专利申请，公开了一种在管状工件内壁沉积高品质金刚石涂层的方法；先利用电弧放电在管状工件内部形成等离子体，再利用强直流电弧伸展等离子体化学气相沉积技术在管状工件内壁沉积高品质金刚石涂层。所涉及的装置包括：真空室(1)，陶瓷工件架(2)，管状工件(3)，阳极(4)，等离子柱(5)，阴极(6)，电磁线圈(7)组成的金刚石涂层沉积系统。其中，陶瓷工件架(2)将管状工件(3)与真空室(1)绝缘。电弧放电在管状工件内形成高密度等离子体，能够使管状工件内壁表面形成并保持高浓度原子氢。高浓度原子氢的存在能够使碳的sp2键完全转化为sp3键，促进金刚石相的形成，从而最终实现管状工件内壁的高品质金刚石涂层的沉积。

申请日为2018年03月28日的申请号为201810263024.4的专利申请，公开了一种抗磨类金刚石涂层的制备方法，包括以下步骤：S1：利用气体离子源对基体表面进行高低能交替清洗；S2：以碳靶为阴极，利用磁过滤沉积技术在所述基体上进行类金刚石涂层的沉积；该方法沉积速率高，成本低，能实现大批量生产；S3：利用激光器对类金刚石涂层进行表面刻蚀，刻蚀间隔为2-10微米；S4：利用气体离子源对图形化类金刚石膜进行表面处理。采用该方法制备的涂层为四面体非晶形碳高sp3和低sp3含量交替变化结构；该涂层具备高耐磨损性能，比含氢类金刚石、高sp3含量类金刚石以及低sp3含量类金刚石具备更高的抗裂纹生长能力以及抗摩擦磨损性能。

申请日为2018年05月22日的申请号为201810493053.X的专利申请，公开了一种活塞环表面超厚类金刚石薄膜涂层制备方法；包括以下步骤：(1)活塞环脱脂喷砂，清洗，然后进行活塞环夹装，设置五组靶材；(2)装夹完成后，推入真空涂层设备中，密闭抽真空，然后加热；(3)加热完成后，依次启动第二组靶材的每个靶位进行刻蚀循环；然后再同时启动每个靶位进行刻蚀循环；(4)刻蚀完成后，启动第二组靶材进行铬涂层打底；(5)铬涂层打底完成后，依次启动第一、第五组靶材的每个靶位进行刻蚀循环；(6)上述刻蚀完成后，进行类金刚石薄膜涂层的沉积；(7)涂层结束后，降温，去真空，取出活塞环，即得。本发明方法能够制备超厚类金刚石薄膜涂层，进一步提升了活塞环的寿命，保障发动机的稳定运行。

以下介绍本发明的柱塞往复泵。

本发明所述的压力，指的是绝对压力。

本发明所述的组分浓度，未特别指明时，均为重量浓度即质量浓度。

本发明所述含固液料，指的是含固体颗粒的液体物料，比如煤加氢直接液化原料油煤浆。

本发明所述使用四道填料密封的柱塞往复密封及其往复泵，适合于输送高温液体或低温液体，适合于输送含固体颗粒的浆液或和含腐蚀性组分液料或和含燃爆性组分液料或和有毒组分液料或含放射性组分液料，如煤加氢直接液化装置使用的高压差常温煤浆泵、高压差中温煤浆泵、高压差高温煤浆泵、高压差高温冲洗油泵。

本发明所述高压填料接触的柱塞面有金刚石涂层的柱塞往复密封以及柱塞往复泵，可用于煤加氢直接液化装置使用的高压差高温管道或仪表冲洗油泵、高压差高温煤浆泵，特别适合于煤加氢直接液化过程CTL使用的高压油煤浆进料泵，其作用是将约50wt％固体颗粒的油煤浆升压到约10～20MPa后进入煤浆加热炉加热，而后进入煤液化反应器内进行加氢反应。

本发明所述高压填料接触的柱塞面有金刚石涂层的柱塞往复密封以及柱塞往复泵，可以安装流量测量元件如流量计、压力测量元件如压力表等。

本发明所述高压填料接触的柱塞面有金刚石涂层的柱塞往复密封以及柱塞往复泵，为了保证泵组动平衡稳定性和排料流量的稳定性，根据输送的含固液料的总流量的大小，通常选择1柱塞、3柱塞、5柱塞等泵型，通常不会选择偶数柱塞的泵型如2柱塞、4柱塞、6柱塞等泵型。因此，本发明所述一种含固液料加压往复泵，可以是单柱塞往复泵，可以是多柱塞往复泵，比如选择3柱塞、5柱塞、7柱塞等泵型。

本发明所述一种含固液料加压往复泵的安装方式，泵缸体或者泵腔体通常是是立式布置，柱塞杆、填料函、柱塞外套通常是卧式布置。

本发明所述高压填料接触的柱塞面有金刚石涂层的柱塞往复密封以及柱塞往复泵，其驱动设备可以是以任意合适形式原动机，如电动机、变频电机、汽轮机等，通常选用电机；由于往复泵的往复频率通常很低，驱动系统在使用电动机时，通常配套使用变速箱或变速器，以适应往复泵的低往复频率要求；为了增加流量调节的灵活性和调节范围，可以使用变频电机，此时需要配套变频器，为了提高变频系统的安全性，可以同时配制2套变频器(工作方式为1用1备)。

本发明所述高压填料接触的柱塞面有金刚石涂层的柱塞往复密封以及柱塞往复泵，根据需要，通常设置密封冲洗油系统，密封冲洗油注入低压填料和高压填料之间，起到润滑和带走可能通过高压填料带来的固体颗粒。

本发明所述高压填料接触的柱塞面有金刚石涂层的柱塞往复密封以及柱塞往复泵，根据需要，通常设置注入油系统，所述注入油大部分或全部最终进入泵送目标液料中随之排出泵体；所述注入油，通常是不会对工艺流体的操作带来危害的不含固体的净洁液料，比如就是与工艺流体联合加工的净洁液料。

本发明所述高压填料接触的柱塞面有金刚石涂层的柱塞往复密封以及柱塞往复泵，根据需要，可以组成撬装结构，便于安装，利于增强动态稳定性。

高压填料密封件材料，可以选择任意合适的材料，比如能够抵抗泵送目标液料组分腐蚀、磨蚀的密封材料。

高压填料密封件的配套件(比如弹性垫环、金属环、导向套等，弹性垫环可以是碟簧)材料，可以选择任意合适的材料，比如能够抵抗泵送目标液料组分腐蚀、磨蚀的密封材料，通常是钢材，特别地可以是传热系数高的合金材料。

本发明柱塞填料函组件的结构形式，可以是任意一种合适的结构，应充分考虑制造、安装、检修、更换的便捷性。

本发明柱塞填料函组件的安装方式，可以是自填料函一侧先行装配、而后装配柱塞套一侧，可以是自柱塞套一侧先行装配、而后装配填料函一侧。

本发明柱塞填料函组件，可以与其它部件组成组合件。

隔离液的工作方式，可以是一次注入长期使用或者间断注入间断排放或者连续注入连续排放，排放的隔离注入液可以最终进入泵体的泵腔中随工作介质排出泵腔。

密封冲洗液的工作方式，可以是间断注入间断排放的工作方式，通常是连续注入连续排放的工作方式。

基于本发明特征结构的柱塞填料函组件，可以制造出改进型的柱塞式往复泵。

本发明所述正常工作的柱塞式往复泵成套泵组，至少包括驱动端、液力端，液力端通常包括柱塞工作组件(包括柱塞、填料函、柱塞外套)，以下结合柱塞工作组件(包括柱塞、填料函、柱塞外套)的功能要求和结构，介绍本发明泵组可能借鉴的相关技术。

以下描述与本发明柱塞式往复泵及其系统相同或相似的现有技术，这些泵部件的结构特征和已有改进经验，均是本发明柱塞式往复泵及其系统的非特征部分(柱塞填料函组件之外)可以借鉴的。

以下描述神华鄂尔多斯煤制油分公司煤浆进料泵SHFB的结构特点和生产使用过程对进料口集合管的改进。神华鄂尔多斯煤制油分公司煤浆进料泵SHFB，泵腔内注入液排液为U形流径的工作方法。

中国神华鄂尔多斯煤制油分公司拥有世界唯一的一套商业化的100万吨/年煤加氢直接液化装置，使用的高压油煤浆进料泵为高压柱塞式往复泵，在文献A02《煤炭直接液化工艺与工程》(出版时间2015年02月)的232页至233页记载了其结构和作用，其作用是将含50wt％固体颗粒的油煤浆升压到约20MPa后进入煤浆加热炉加热，而后进入煤液化反应器内进行加氢反应，是煤液化装置的核心设备之一，制造商是德国的乌拉卡URACA泵业公司。

表1是神华鄂尔多斯煤制油分公司煤浆进料泵SHFB的主要参数。

表1 神华鄂尔多斯煤制油分公司煤浆进料泵SHFB的主要参数

项目	主要参数
		泵型号	5柱塞卧式泵P5-96
流量(正常/最大流量)，m<sup>3</sup>/h	85.3/93.8
		吸入压力(最大/最小)，MPa	0.458/0.41
出口压力(最大/最小)，MPa	20.11/20.04
		出入口压差(最大/最小)，MPa	19.63/19.58
净吸入压头(NPSHQ)，m	44
		工作介质	油煤浆：47.2wt％固体+52.8wt％液体
粘度(正常/最小/最大)，Pa/s	0.034/0.013/0.081
		介质温度(正常/最大)，℃	168.6/290
泵速(正常/最大)，r/min	74/81
		柱塞线速度(正常/最大)，m/s	0.66/0.73
行程，mm	270
		柱塞直径，mm	150
柱塞推力，t	41
		主电机参数	710KW，1500r/min

神华鄂尔多斯煤制油分公司煤浆进料泵SHFB，为水平布置的五缸单作用固定排量往复式柱塞泵，使用5个柱塞的有5个吸液排液腔的往复泵；吸液排液腔的下部安装有球阀形式的进料单向阀，并通过进料接口与泵体外部的进料支管与进料集合管连接；吸液排液腔的上部安装有球阀形式的排料单向阀，通过排料接口与泵体外部的排料支管与排料集合管连接。

神华鄂尔多斯煤制油分公司煤浆进料泵SHFB，主要由动力端、液力端(包括柱塞注入油泵、柱塞冲洗油泵、进/出口稳压器)、控制系统(包括现场仪表和变送器、控制器)等组成；动力端包括电机(包括VFD变频器)、传动链(包括齿轮减速器、联轴器)。

神华鄂尔多斯煤制油分公司煤浆进料泵SHFB，动力端是将电动机的旋转运动转换成十字头及安装在十字头上的柱塞的往复运动。动力端包括曲轴/主轴瓦、连杆/十字头等部件。曲轴五拐，由四个巴氏合金轴瓦支撑。

神华鄂尔多斯煤制油分公司煤浆进料泵SHFB，液力端包括出入口排液阀组件、填料和柱塞等。出口、入口采用球阀，球的直径为φ140mm。柱塞材料为2Cr13+专门涂层。柱塞密封函(填料函)采用同步注入+冲洗+密封的结构形式，填料盒为金属节流圈+特殊PTFE(聚四氟乙烯)填料圈的双填料盒。注射油通过同步驱动的轴头注射泵注入高压填料，末端填料(远离泵缸的最外侧的填料函填料)处采用密封油进行冷却和润滑，冲洗油注入低压填料和高压填料之间，起到润滑和带走可能通过高压填料带来的固体颗粒的作用。

神华鄂尔多斯煤制油分公司，根据装置生产中煤浆进料泵SHFB的操作经验，将油煤浆泵缸的进料膨胀节支管从进料集合管的上部接出(改造前布置方案)改造为从进料集合管的下部接出(改造后布置方案)，从而基本消除了煤浆流动死区，基本消除了运行中吸入口球阀、阀座不均匀磨损现象，从而延长了泵及泵入口阀门的运转寿命、提高了泵安全性，降低了维修成本，关于改造前“泵缸的进料膨胀节支管从进料集合管上部的引出方案”导致该油煤浆进料高压往复泵的吸入球阀和阀座磨损的原因，《内蒙古石油化工》2013年11期第72页、73页刊载的作者为郝阳洋的文章“浅谈煤直接液化进料泵吸入球阀磨损原因及改善措施”，给出了剖析。

申请日为2015年06月25的中国专利ZL 201520443034.8一种柱塞往复泵及其系统，记载的柱塞填料函组件之外的包括柱塞工作组件(包括柱塞、填料函、柱塞外套)的功能要求和结构的其它技术信息，是本发明柱塞式往复泵及其系统可以借鉴的或参考的信息。

以下描述本发明的特征部分。

本发明高压填料接触的柱塞面有金刚石涂层的柱塞往复密封，其特征在于：

使用2～4道填料密封的柱塞往复密封ASEAL的组件M01，包括服务于液缸K10的柱塞(111)、填料函(115)和可能使用的柱塞套(119)，还包括沿柱塞(111)的轴线从靠近液缸K10向远离液缸K10排列依次设置的至少两道填料密封即第1道填料密封、第2道填料密封及可能使用的其它填料密封等；

所述填料函(115)和可能使用的柱塞套(119)相邻安装或通过夹持连接件组装；

使用柱塞套(119)时，柱塞套(119)靠近液缸K10，填料函(115)远离液缸K10；

不使用柱塞套(119)时，填料函(115)靠近液缸K10；

填料函(115)靠近液缸K10一端称为填料函前端，填料函(115)远离液缸K10一端称为填料函后端；

可能使用的柱塞套(119)的近液缸K10的一端称为柱塞套前端，可能使用的柱塞套(119)的远离液缸K10的一端称为柱塞套后端；

在填料函(115)的后端内腔中最多布置两道填料密封；

在填料函(115)前端内腔与可能使用的柱塞套(119)的后端内腔构成的承压密封腔体内最多布置两道填料密封；

正常工作时，柱塞(111)在填料函(115)、可能使用的柱塞套(119)的内部空间中进行往复运动，同时相对于组件M01中设置的填料作往复运动；

正常工作过程中，在组件M01的柱塞(111)远离液缸K10的返回行程时，液缸K10自进料口吸入液料；

正常工作过程中，在组件M01的柱塞(111)靠近液缸K10的前进行程时，液缸K10自排料口排出液料；

在第1道填料与液缸K10之间，可能设置注入液L01接口(P191)，注入液L01进入柱塞与相关腔体组成的注入液腔中，在柱塞与注入液腔之间形成液层，然后通过可能设置的注入液导流件(N53)流向液缸K10，最后随液缸K10的主流体排出液缸K10；

柱塞往复密封ASEAL的组件M01，使用3道填料密封或使用4道填料密封时，靠近液缸侧的第1道填料密封与第2道填料密封之间，可能设置增压中间冲洗腔、增压中间冲洗液PW01接口(P291)、增压中间冲洗液排放口(P292)；可能使用的增压中间冲洗液PW01进入柱塞与相关腔体组成的增压中间冲洗液腔中，在柱塞与增压中间冲洗液腔之间形成液层，然后通过增压中间冲洗液排放口(P292)排出组件M01；

柱塞往复密封ASEAL的组件M01，使用3道填料密封或使用4道填料密封时，远离液缸侧的最外侧一道填料密封与最近一道柱塞填料密封之间，可能设置低压中间冲洗液腔、低压中间冲洗液W01接口(P391)、低压中间冲洗液排放口(P392)；可能使用的低压中间冲洗液W01进入柱塞与相关腔体组成的低压中间冲洗液腔中，在柱塞与低压中间冲洗液腔之间形成液层，然后通过低压中间冲洗液排放口(P392)排出组件M01；

柱塞往复密封ASEAL的组件M01，远离液缸侧的两道填料密封之间，设置密封液腔，可能设置密封液腔、密封液K01接口(P491)、密封液排放口(P492)；可能使用的密封液K01进入柱塞与相关腔体组成的密封液腔中，在柱塞与密封液腔之间形成液层，然后通过密封液排放口(P492)排出组件M01；

所述的使用2～4道填料密封的柱塞往复密封ASEAL的组件M01，其特征在于第1道填料密封接触的柱塞面的至少一部分有金刚石涂层。

本发明所述的柱塞往复密封，其特征通常在于：

使用2～4道填料密封的柱塞往复密封ASEAL的组件M01，包括服务于液缸K10的柱塞(111)、填料函(115)和可能使用的柱塞套(119)，还包括沿柱塞(111)的轴线从靠近液缸K10向远离液缸K10排列依次设置的至少两道填料密封即第1道填料密封、第2道填料密封及可能使用的其它填料密封等；组件M01设置的填料，在柱塞(111)外周向布置；

所述填料函(115)和可能使用的柱塞套(119)相邻安装或通过夹持连接件组装；

使用柱塞套(119)时，柱塞套(119)靠近液缸K10，填料函(115)远离液缸K10；

不使用柱塞套(119)时，填料函(115)靠近液缸K10；

填料函(115)靠近液缸K10一端称为填料函前端，填料函(115)远离液缸K10一端称为填料函后端；

可能使用的柱塞套(119)的近液缸K10的一端称为柱塞套前端，可能使用的柱塞套(119)的远离液缸K10的一端称为柱塞套后端；

在填料函(115)的后端内腔中最多布置两道填料密封；

在填料函(115)前端内腔与可能使用的柱塞套(119)的后端内腔构成的承压密封腔体内最多布置两道填料密封；

正常工作时，柱塞(111)在填料函(115)、可能使用的柱塞套(119)的内部空间中进行往复运动，同时相对于组件M01中设置的填料作往复运动；

正常工作过程中，在组件M01的柱塞(111)远离液缸K10的返回行程时，液缸K10自进料口吸入液料；

正常工作过程中，在组件M01的柱塞(111)靠近液缸K10的前进行程时，液缸K10自排料口排出液料；

在第1道填料与液缸K10之间，设置注入液L01接口(P191)，注入液L01进入柱塞与相关腔体组成的注入液腔中，在柱塞与注入液腔之间形成液层，然后通过可能设置的注入液导流件(N53)流向液缸K10，最后随液缸K10的主流体排出液缸K10；

柱塞往复密封ASEAL的组件M01，使用3道填料密封或使用4道填料密封时，靠近液缸侧的第1道填料密封与第2道填料密封之间，设置增压中间冲洗腔、增压中间冲洗液PW01接口(P291)、增压中间冲洗液排放口(P292)；使用的增压中间冲洗液PW01进入柱塞与相关腔体组成的增压中间冲洗液腔中，在柱塞与增压中间冲洗液腔之间形成液层，然后通过增压中间冲洗液排放口(P292)排出组件M01；

柱塞往复密封ASEAL的组件M01，使用3道填料密封或使用4道填料密封时，远离液缸侧的最外侧一道填料密封与最近一道柱塞填料密封之间，设置低压中间冲洗液腔、低压中间冲洗液W01接口(P391)、低压中间冲洗液排放口(P392)；使用的低压中间冲洗液W01进入柱塞与相关腔体组成的低压中间冲洗液腔中，在柱塞与低压中间冲洗液腔之间形成液层，然后通过低压中间冲洗液排放口(P392)排出组件M01；

柱塞往复密封ASEAL的组件M01，远离液缸侧的两道填料密封之间，设置密封液腔，设置密封液腔、密封液K01接口(P491)、密封液排放口(P492)；使用的密封液K01进入柱塞与相关腔体组成的密封液腔中，在柱塞与密封液腔之间形成液层，然后通过密封液排放口(P492)排出组件M01；

所述的使用2～4道填料密封的柱塞往复密封ASEAL的组件M01，其特征在于第1道填料密封接触的柱塞面的至少一部分有金刚石涂层。

本发明所述的使用2～4道填料密封的柱塞往复密封ASEAL的组件M01，各道填料密封的相对位置布置方式可以选自下列的1种：

①2道填料密封，布置于填料函(115)的后端内腔中；

②2道填料密封，1道填料密封布置于填料函(115)的后端内腔中，1道填料密封布置于填料函(115)前端内腔与柱塞套(119)的后端内腔构成的承压密封腔体内，且大部分或全部布置于填料函(115)前端内腔中；

③2道填料密封，1道填料密封布置于填料函(115)的后端内腔中，1道填料密封布置于填料函(115)前端内腔与柱塞套(119)的后端内腔构成的承压密封腔体内，且大部分或全部布置于柱塞套(119)的后端内腔中；

④3道填料密封，2道填料密封布置于填料函(115)的后端内腔中，1道填料密封布置于填料函(115)前端内腔与柱塞套(119)的后端内腔构成的承压密封腔体内，且大部分或全部布置于填料函(115)前端内腔中；

⑤3道填料密封，2道填料密封布置于填料函(115)的后端内腔中，1道填料密封布置于填料函(115)前端内腔与柱塞套(119)的后端内腔构成的承压密封腔体内，且大部分或全部布置于柱塞套(119)的后端内腔中；

⑥4道填料密封，2道填料密封布置于填料函(115)的后端内腔中，2道填料密封布置于填料函(115)前端内腔与柱塞套(119)的后端内腔构成的承压密封腔体内，且大部分或全部布置于填料函(115)前端内腔中；

⑦4道填料密封，2道填料密封布置于填料函(115)的后端内腔中，2道填料密封布置于填料函(115)前端内腔与柱塞套(119)的后端内腔构成的承压密封腔体内，且大部分或全部布置于柱塞套(119)的后端内腔中；

⑧4道填料密封，2道填料密封布置于填料函(115)的后端内腔中，2道填料密封布置于填料函(115)前端内腔与柱塞套(119)的后端内腔构成的承压密封腔体内，第1道填料(V100)的大部分至全部布置于柱塞套(119)的后端内腔中，第2道填料(V200)的大部分至全部布置于填料函(115)前端内腔中。

本发明所述的使用2～4道填料密封的柱塞往复密封ASEAL的组件M01，远离液缸侧的最外侧一道填料接触的柱塞面可以涂有金刚石涂层。

本发明所述的所述柱塞往复密封ASEAL，使用注入液L01的工作方式可以选自下列的1种：

①注入液L01采用连续注入、连续排液至液缸K10的工作方式，即在柱塞(111)前进行程和返回行程的全行程过程中，注入液L01连续注入；

②注入液L01采用间断注入、间断排液至液缸K10的工作方式；

③注入液L01采用柱塞回程同步注入的工作方式；

④注入液L01采用柱塞回程同步注入的工作方式，当组件M01的柱塞(111)在回程行程时，液缸K10吸入液料，注入液的注入泵柱塞动作对组件M01的第1道填料(V100)前的注入液腔进行冲洗；当组件M01的柱塞(111)在前进行程时，液缸K10排出液料，注入液泵柱塞动作吸入注入油，不对组件M01的第1道填料(V100)前的注入液腔进行冲洗。

本发明所述的柱塞往复密封ASEAL的组件M01，使用3道填料密封或使用4道填料密封时，靠近液缸侧的第1道填料密封与第2道填料密封之间，设置增压中间冲洗腔，增压中间冲洗液PW01的工作方式可以选自下列的1种：

①增压中间冲洗液PW01采用连续注入、连续冲洗排出的工作方式，即在柱塞(111)前进行程和返回行程的全行程过程中，冲洗液PW01连续注入；

②增压中间冲洗液PW01采用间断注入、间断冲洗的工作方式；

③增压中间冲洗液PW01采用柱塞(111)回程同步注入的工作方式；

④增压中间冲洗液PW011采用柱塞回程同步注入的工作方式，当组件M01的柱塞(111)在回程行程时，液缸K10吸入液料，增压中间冲洗液PW01的注入泵柱塞动作对组件M01的柱塞的增压中间冲洗液腔进行冲洗；当组件M01的柱塞(111)在前进行程时，液缸K10排出液料，增压中间冲洗液PW01的注入泵的柱塞动作吸入冲洗油，不对组件M01的柱塞的增压中间冲洗液腔进行冲洗。

本发明所述的柱塞往复密封ASEAL的组件M01，第1道填料(V100)的靠近液缸K10的一端为第1道填料(V100)前端，第1道填料(V100)的远离液缸K10的一端为第1道填料(V100)后端，在第1道填料(V100)前端与液缸K10之间，设置注入液L01接口，注入液L01进入柱塞(111)与相关腔体组成的注入液腔中，在柱塞(111)与注入液腔之间形成液层，然后通过设置的导流件流向液缸K10，最后随液缸K10的主流体排出液缸K10；

所述注入液腔的构成，可以选自下列结构的1种或几种的组合：

①1个冲洗槽；

②2个或多个串联的冲洗槽；

③单螺纹结构的冲洗套；

④双螺纹或多螺纹结构的冲洗套。

本发明所述的柱塞往复密封ASEAL的组件M01，使用3道填料密封或使用4道填料密封时，靠近液缸侧的第1道填料密封与第2道填料密封之间，设置增压中间冲洗腔，设置增压中间冲洗液PW01接口(P291)、增压中间冲洗液排放口(P292)；

增压中间冲洗液PW01进入柱塞(111)与相关腔体组成的增压中间冲洗液腔中，在柱塞(111)与增压中间冲洗液腔之间形成液层，然后通过增压中间冲洗液排放口(P292)排出排出组件M01，将增压中间冲洗液腔中的可能自第1道填料(V100)泄露过来的液料、可能自第3道填料(V300)泄露过来的液料携带排出组件M01；

所述增压中间冲洗液腔的构成，可以选自下列结构的1种或几种的组合：

①1个冲洗槽；

②2个或多个串联的冲洗槽；

③单螺纹结构的冲洗套；

④双螺纹或多螺纹结构的冲洗套。

本发明所述的柱塞往复密封ASEAL的组件M01，使用3道填料密封或使用4道填料密封时，远离液缸侧的最外侧一道填料密封与最近一道柱塞填料密封之间，设置低压中间冲洗腔，设置低压中间冲洗液W01接口(P391)、低压中间冲洗液排放口(P392)；

低压中间冲洗液W01进入柱塞(111)与相关腔体组成的低压中间冲洗液腔中，在柱塞(111)与低压中间冲洗液腔之间形成液层，然后通过低压中间冲洗液排放口(P392)排出排出组件M01，将低压中间冲洗液腔中的可能自第2道填料(V200)泄露过来的液料、可能自第3道填料(V300)泄露过来的液料携带排出组件M01；

所述低压中间冲洗液腔的构成，可以选自下列结构的1种或几种的组合：

①1个冲洗槽；

②2个或多个串联的冲洗槽；

③单螺纹结构的冲洗套；

④双螺纹或多螺纹结构的冲洗套。

本发明所述的柱塞往复密封ASEAL的组件M01，远离液缸侧的两道填料密封之间，设置密封液腔，设置密封液K01接口(P491)、密封液排放口(P492)；

密封液K01进入柱塞(111)与相关腔体组成的密封液腔中，在柱塞(111)与密封液腔之间形成液层，然后通过密封液排放口(P492)排出填料函(115)，将中间冲洗液腔中自第3道填料(V300)泄露过来的液料、自第4道填料(V400)泄露过来的液料携带排出组件M01；

所述密封液腔的构成，可以选自下列的1种或几种的组合：

①1个冲洗槽；

②2个或多个串联的冲洗槽；

③单螺纹结构的冲洗套；

④双螺纹或多螺纹结构的冲洗套。

本发明所述的柱塞往复密封ASEAL的组件M01，第1道填料(V100)的靠近液缸K10的一端为第1道填料(V100)前端，第1道填料(V100)的远离液缸K10的一端为第1道填料(V100)后端，在第1道填料(V100)前端与液缸K10之间，设置注入液L01接口，注入液L01进入柱塞(111)与相关腔体组成的注入液腔中，在柱塞(111)与注入液腔之间形成液层，然后通过设置的导流件(N53)流向液缸K10，最后随液缸K10的主流体排出液缸K10；

所述导流件(N53)的构成，可以选自下列的1种：

①导流圈，即短距导流环，导向圈轴向长度与导向圈径向厚度之比≤4.0；

②导流套，即长距导流环，导向圈轴向长度与导向圈径向厚度之比≥4.0。

本发明所述的柱塞往复密封ASEAL的组件M01使用的任一填料密封，其构成可以选自下列的1种或几种的组合：

①包括1个或2个或多个填料环、填料环前部垫环、填料环后部垫环，垫环可能是有弹性的部件；

②包括2个或多个填料环、填料环之间的垫环、填料环前部垫环、填料环后部垫环，垫环可能是有弹性的部件；一组填料密封使用1个或2个或多个填料环之间的垫环，距离最近而不相邻的2个垫环之间使用1个或2个或多个填料环，距离最近而不相邻的2个填料环之间使用1个或2个或多个垫环。

本发明所述的柱塞往复密封ASEAL的组件M01使用的任一填料，可以选自下列材料的1种或几种的组合应用：

①橡胶；

②合成纤维；

③石棉；

④合成树脂，包括聚四氟乙烯；

⑤柔性填料

⑥油浸石墨；

⑦高强度碳纤维；

⑧碳纤维。

本发明所述的柱塞往复密封ASEAL的组件M01，在其填料函(115)和或柱塞套(119)的筒体上设置换热夹套(R700)，换热夹套(R700)与填料函(115)和或柱塞套(119)的筒体之间形成空腔，换热夹套(R700)上设有与该空腔连接的换热介质入口(701)和换热介质出口(702)；

换热夹套内流动的介质和工作方式可以选自下列的1种或几种的组合：

①起冷却降温作用的取热介质，为气相或和液相；

②起加热升温作用的加热介质，为气相或和液相；

③起冷却控温作用的取热介质，为气相或和液相；

④起加热控温作用的加热介质，为气相或和液相。

本发明所述的柱塞往复密封ASEAL的组件M01，使用3道填料密封或使用4道填料密封时，靠近液缸侧的第1道填料密封与第2道填料密封之间，设置增压中间冲洗腔；

增压中间冲洗腔的操作压力，通常满足下列的1种或几种的规定：

①大于1.0MPa；

②大于液缸K10进料的操作压力；

③高于液缸K10的排料操作压力的30％；

④高于液缸K10的排料操作压力的50％。

本发明所述的柱塞往复密封ASEAL的组件M01的工作流体的数量通常为：注入液小时体积流量低于液缸K10的排料的体积流量的0.5％～5％。

本发明所述的柱塞往复密封ASEAL的组件M01配套使用的液缸K10，可以是柱塞式往复泵APUMP的液缸K10。

本发明所述的柱塞往复密封ASEAL的组件M01服务的液缸K10的输送目标液料，可以选自下列中的1种或几种：

①高温液料；

②低温液料；

③高压液料；

④高温高压液料；

⑤高温高压含固液料；

⑥含易凝结组分液料；

⑦含易挥发组分液料；

⑧含固体浆液；

⑨含腐蚀组分液料；

⑩含燃爆组分液料；

含毒性组分液料；

含放射性组分液料。

本发明所述的柱塞往复密封ASEAL的组件M01服务的液缸K10的操作条件可以为：温度为150～400℃、入口压力为0.3～1.0MPa、出口压力为2.0～40.0MPa、固体颗粒重量浓度为0～55％、液缸K10入口液料体积流率为0.1～150m³/h。

本发明所述的柱塞往复密封ASEAL的组件M01服务的液缸K10可以是煤加氢直接液化反应过程或煤油共炼加氢反应过程的油煤浆升压用柱塞往复泵的液缸，其操作条件可以为：温度为150～350℃、入口压力为0.3～1.0MPa、出口压力为2.0～30.0MPa、固体颗粒重量浓度为25～60％、液缸K10入口液料体积流率为0.1～200m³/h。

本发明所述的柱塞往复密封ASEAL的组件M01服务的液缸K10可以是煤加氢直接液化反应过程或煤油共炼加氢反应过程的油煤浆升压用柱塞往复泵的液缸，其操作条件可以为：温度为150～350℃、入口压力为0.3～1.0MPa、出口压力为5.0～30.0MPa、固体颗粒重量浓度为40～55％、液缸K10入口液料体积流率为10～150m³/h。

本发明所述的柱塞往复密封ASEAL的组件M01可以使用注入液，与组件M01相关的系统可以设置用于向组件M01的注入液通孔注入液体的注入液泵(IN-PUMP)，注入液泵(IN-PUMP)的泵腔与所述的组件M01的注入液腔一一对应。

本发明所述的柱塞往复密封ASEAL的组件M01可以使用增压中间冲洗液，与组件M01相关的系统可以设置用于向组件M01的增压中间冲洗腔注入通孔注入液体的增压中间冲洗液输送泵(PW01-PUMP)，增压中间冲洗液输送泵(PW01-PUMP)的泵腔与所述的组件M01的增压中间冲洗腔一一对应。

本发明所述的柱塞往复密封ASEAL的组件M01可以使用低压中间冲洗液，与组件M01相关的系统可以设置用于向组件M01的低压中间冲洗腔注入通孔注入液体的低压中间冲洗液输送泵(W01-PUMP)，低压中间冲洗液输送泵(W01-PUMP)的泵腔与所述的组件M01的低压中间冲洗腔一一对应。

本发明所述的柱塞往复密封ASEAL的组件M01可以使用密封液，与组件M01相关的系统可以设置用于向密封油入口注入密封液的密封油系统，该密封油系统为由油箱、油泵、油过滤器、油冷却器、压力调节阀、压力表、温度计组成闭式循环系统。

本发明所述的柱塞往复密封ASEAL的组件M01服务于液缸K10，通常设置液缸K10的进料的入口缓冲罐用于减弱进料压力脉动，通常设置液缸K10的出料的出口缓冲罐用于减弱出料压力脉动。

本发明所述的柱塞往复密封ASEAL的组件M01服务的液缸K10的进口处，通常设有入口阀阀球(171-4)和入口阀阀座(171-2)，入口阀阀球(171-4)设置在入口阀阀座(171-2)上，入口阀阀球(171-4)能够自由运动；

本发明所述的柱塞往复密封ASEAL的组件M01服务的液缸K10的出口处，通常设有出口阀阀球(172-4)和出口阀阀座(172-2)，出口阀阀球(172-4)设置在出口阀阀座(172-2)上，出口阀阀球(172-4)能够自由运动。

本发明所述的使用2～4道填料密封的柱塞往复密封ASEAL的组件M01，第1道填料密封接触的柱塞面的至少一部分有金刚石涂层；

所述金刚石涂层，其成分的至少一部分为金刚石或类金刚石。

本发明所述的使用2～4道填料密封的柱塞往复密封ASEAL的组件M01，第1道填料密封接触的柱塞面的至少一部分有金刚石涂层；

所述金刚石涂层，其成分的至少一部分为晶型金刚石或非晶金刚石。

本发明所述的使用2～4道填料密封的柱塞往复密封ASEAL的组件M01，第1道填料密封接触的柱塞面的至少一部分有金刚石涂层；

所述金刚石涂层，其成分的至少一部分为金刚石或类金刚石；

所述金刚石涂层，可以选自下列的1种：

①由1个含金刚石或类金刚石结构层组成；

②由2个含金刚石或类金刚石结构层组成的复合层；

③由多个含金刚石或类金刚石结构层组成的复合层。

本发明所述的使用2～4道填料密封的柱塞往复密封ASEAL的组件M01，第1道填料密封接触的柱塞面的至少一部分有金刚石涂层；

所述金刚石涂层，其成分的至少一部分为金刚石或类金刚石；

所述金刚石涂层，表面的金刚石耐磨层与工件基材之间存在中间层，可以选自下列的1种：

①中间层，包含1个底层；

②中间层，包含1个底层和1个中间过渡层；

③中间层，包含1个底层和2个中间过渡层；

④中间层，包含1个底层和多个中间过渡层。

本发明所述的使用2～4道填料密封的柱塞往复密封ASEAL的组件M01，第1道填料密封接触的柱塞面的至少一部分有金刚石涂层；

所述金刚石涂层，其成分的至少一部分为金刚石或类金刚石；

所述金刚石涂层的制备方法，可以选自下列的1种或几种的组合：

①金刚石膜的热化学气相沉积(TCVD)法；

②金刚石膜的等离子体化学气相沉积(PCVD)法；

③类金刚石膜的物理气相沉积法；

④类金刚石膜的化学气相沉积法；

⑤机械结合沉积方法，或称为喷涂方法。

本发明所述的使用2～4道填料密封的柱塞往复密封ASEAL的组件M01，第1道填料密封接触的柱塞面的至少一部分有金刚石涂层；

所述金刚石涂层的制备过程，可以包含以下2个步骤：

①第一步，在阀门的部件表面喷涂金刚石颗粒，在喷涂的同时对所述部件的表面进行热熔，所述部件表面形成一喷焊层；

②第二步，利用激光对所述部件表面的喷焊层进行重熔。

实施例

实施例一

如表1描述的神华鄂尔多斯煤制油分公司煤浆进料泵SHFB，采用图2所示的本发明柱塞填料函组件技术方案，第1填料密封(高压填料密封)接触的柱塞面有金刚石涂层；第1填料密封(高压填料密封)与中间填料密封之间的冲洗腔系统采用低压冲洗方案，可使泵缸主液有害物(高温液体、高固体浓度浆液、腐蚀性或燃爆性或有毒或放射性等有害作用强烈组分)穿过第1填料密封泄露至中间冲洗腔的泄漏量有效降低，也利于低压中间冲洗液进入第1填料密封和柱塞的间隙从而润滑、冷却它们，利于降低高压注入油耗量，可显著提高柱塞端的操作安全性。

本实施例设计的油煤浆的柱塞式往复泵，包括动力端、液力端、辅助系统，以及泵组的电气、检测与控制系统，各部分结构特点和功能如下：

(1)动力端

①动力端主件

三柱塞煤浆进料泵的动力端，包括机座、曲轴、连杆、十字头销、中间杆等主要零件及滚动轴承等，为成熟、可靠结构；具体设计方案要求动力端结构刚度大，保以证主泵工作运行平稳，通常许用推力富裕量较大；

②动力端配置专用、可靠的润滑系统

主泵动力端采用压力润滑方法，润滑系统采用双油泵确保安全可靠，泵输出的压力油，一路进入十字头、十字头销、连杆大小轴瓦、曲轴曲拐各摩擦副；一路进入泵的主轴承，满足主泵曲轴双出轴的特点，运行时润滑系统各性能参数处于监控状态，确保润滑可靠；

动力端润滑系统的配有冷却系统，使用的冷却器的散热面积足以确保润滑油的油温在许用范围内，润滑油采用极压型220号齿轮油。

(2)液力端

三柱塞煤浆进料泵的液力端，包括3个单缸型泵缸以及配套的填料函、进液阀、排液阀、高压集液器、低压集液器等，液力端部件分述如下：

①泵缸体

采用图3或图5所示的本发明泵缸技术方案；

泵缸结构特征：每台泵采用3个分体式泵缸体，拆装方便、密封点少、无泄漏，泵体流道通畅无淤堵；

泵体具有通蒸汽的通道与接口，可以根据需要连通蒸汽，减少泵的热应力；

②泵缸的进液阀、排液阀

对有颗粒的高粘度的介质而言，球形阀线与阀座是线接触，开启、关闭灵活方便，因此，根据油煤浆的高温、高压、高粘度介质的特点，阀的型式选择球形阀线结构，整套阀包括阀体、阀座、阀球导向套、阀球；阀座的二面均有阀线，可交替使用(需要停机后重新安装调换上下面位置)，阀座堆焊司太立合金层作阀线，能适应油煤浆的工况，使用寿命长；

③柱塞工作组件采用注入、冲洗与密封三合一结构，柱塞密封结构和材料如下：

注入泵把每一腔压力注入油对应注入主泵柱塞填料腔里(注入量约为3％的主泵油量)，形成注入油屏蔽油煤浆的保护腔，以保证柱塞与密封的寿命；

三柱塞煤浆进料泵设置主填料函冲洗接口，冲洗油进入冲洗腔对主密封的主密封填料进行冲洗，冲刷偶尔进入的颗粒煤浆，确保柱塞密封件的高寿命；

柱塞表面喷焊合适的高硬度材料如碳化钨，保证表面高硬度，柱塞密封填料采用高质量的碳纤24锭编织四氟浸渍，并做过特殊处理；使用密封管路的润滑油，润滑柱塞密封件，确保泵柱塞寿命可达2年以上(16000h以上)；

④高压静密封的结构和材料

高压静密封，涉及泵体与填料函之间的密封、进液阀座与泵体入口之间的密封、排液阀座与泵体出口之间的密封、高压集合管的密封、出口缓冲器与接管的密封，高压静密封方式采用0Cr18Ni9不锈钢材料的透镜垫，透镜垫以及进排液阀座的两端均采用球形圆弧面与15～25°斜面密封结构，能承受380℃高温35MPa高压的经典结构O形圈都采用耐高温高压的氟橡胶；

⑤高压动密封的结构和材料

高压动密封，涉及柱塞与柱塞填料的密封，采用隔圈与特殊处理浸渍高强度碳纤24锭编织注油润滑的密封结构。

⑥填料函夹套的预热和冷却系统

主填料函夹套处，在起动运行时加蒸汽预热减少温差，长时间预热运行温度近200℃后，切断蒸汽；停泵过程中注入冷却水对填料函降温；

⑦泵的动力端、减速器的冷却系统

规定泵的动力端和减速器内的润滑油温最大不能超过70℃，配置冷却器和冷却管路以降低润滑油温度，其中润滑油的油温由温度传感器进行控制报警；

(3)辅助系统

①针对高温工况(正常219℃，最高350℃)采用适应高温的结构和材料

第一方面，液力端高温介质流经的零部件如泵体、主填料函体等，存在高温操作带来的温差应力，为提高受压件的安全系数，需要降低该温差应力；比如，在泵缸体中设置数量适当的蒸汽孔，工作状态下泵体要充蒸汽，减少泵外表面与内腔的温差应力；比如，对主填料函的加热夹套在泵初起动时即应充蒸汽进行预热；

第二方面，泵缸的进料口处的密封、出料口处的密封，其它液力端承高温高压的密封(如泵缸体与填料函、柱塞密封、填料函的O型圈密封)，相应的密封圈采用适应高温高压操作工况的密封结构与材料；

第三方面，油煤浆工作介质温度虽然高(正常219℃，最高350℃)，但是本发明泵缸结构使得油煤浆传递至泵缸体的热量较少，加之泵缸体与动力端的机座之间有散热作用的珩架使机座的温度不会高到导致动力端的润滑油温度超出上限70℃的情况发生(确保动力端正常工作)，这同时关系到分体式泵缸体与主填料函的定位连接问题的解决；

②泵缸进料缓冲器、排料缓冲器

煤浆进料泵是三柱塞泵，因动力端是曲柄连杆机构，柱塞是作变速运动，流量是脉动的，出口压力也是脉动的；为保证泵吸入介质压力的稳定性，特别是为保证偏离进口管道最远一拐的吸入也要稳定，进口压力需要蓄能储备，泵必须配置进料缓冲器、排料缓冲器；

进料缓冲器，采用两端带封头的圆柱形压力容器，设计压力2.5MPa，剩余脉动Max1％，设计压力脉动≤0.1MPa，设计温度370℃，进行声压脉动分析；

进料缓冲器，采用球形高压容器，设计压力25.0MPa，剩余脉动Max2％，设计压力脉动≤0.40MPa，设计温度370℃，进行声压脉动分析；

(4)泵组的电气、检测与控制系统

实施例四所述的三柱塞油煤浆进料泵泵组，是一套机电仪一体化产品，泵机组的启动、停止、控制、监控均可由配套的PLC(可编程逻辑控制器)系统执行，并可通过协议以太网、有触摸屏进行监控保护，需要的硬件和软件将通过配套的PLC和SIS(仪表安全系统)来实施。

Claims (33)

1.高压填料接触的柱塞面有金刚石涂层的柱塞往复密封，其特征在于：

使用2～4道填料密封的柱塞往复密封ASEAL的组件M01，包括服务于液缸K10的柱塞(111)、填料函(115)和可能使用的柱塞套(119)，还包括沿柱塞(111)的轴线从靠近液缸K10向远离液缸K10排列依次设置的至少两道填料密封即第1道填料密封、第2道填料密封及可能使用的其它填料密封等；

所述填料函(115)和可能使用的柱塞套(119)相邻安装或通过夹持连接件组装；

使用柱塞套(119)时，柱塞套(119)靠近液缸K10，填料函(115)远离液缸K10；

不使用柱塞套(119)时，填料函(115)靠近液缸K10；

填料函(115)靠近液缸K10一端称为填料函前端，填料函(115)远离液缸K10一端称为填料函后端；

可能使用的柱塞套(119)的近液缸K10的一端称为柱塞套前端，可能使用的柱塞套(119)的远离液缸K10的一端称为柱塞套后端；

在填料函(115)的后端内腔中最多布置两道填料密封；

在填料函(115)前端内腔与可能使用的柱塞套(119)的后端内腔构成的承压密封腔体内最多布置两道填料密封；

正常工作时，柱塞(111)在填料函(115)、可能使用的柱塞套(119)的内部空间中进行往复运动，同时相对于组件M01中设置的填料作往复运动；

正常工作过程中，在组件M01的柱塞(111)远离液缸K10的返回行程时，液缸K10自进料口吸入液料；

正常工作过程中，在组件M01的柱塞(111)靠近液缸K10的前进行程时，液缸K10自排料口排出液料；

在第1道填料与液缸K10之间，可能设置注入液L01接口(P191)，注入液L01进入柱塞与相关腔体组成的注入液腔中，在柱塞与注入液腔之间形成液层，然后通过可能设置的注入液导流件(N53)流向液缸K10，最后随液缸K10的主流体排出液缸K10；

柱塞往复密封ASEAL的组件M01，使用3道填料密封或使用4道填料密封时，靠近液缸侧的第1道填料密封与第2道填料密封之间，可能设置增压中间冲洗腔、增压中间冲洗液PW01接口(P291)、增压中间冲洗液排放口(P292)；可能使用的增压中间冲洗液PW01进入柱塞与相关腔体组成的增压中间冲洗液腔中，在柱塞与增压中间冲洗液腔之间形成液层，然后通过增压中间冲洗液排放口(P292)排出组件M01；

柱塞往复密封ASEAL的组件M01，使用3道填料密封或使用4道填料密封时，远离液缸侧的最外侧一道填料密封与最近一道柱塞填料密封之间，可能设置低压中间冲洗液腔、低压中间冲洗液W01接口(P391)、低压中间冲洗液排放口(P392)；可能使用的低压中间冲洗液W01进入柱塞与相关腔体组成的低压中间冲洗液腔中，在柱塞与低压中间冲洗液腔之间形成液层，然后通过低压中间冲洗液排放口(P392)排出组件M01；

柱塞往复密封ASEAL的组件M01，远离液缸侧的两道填料密封之间，设置密封液腔，可能设置密封液腔、密封液K01接口(P491)、密封液排放口(P492)；可能使用的密封液K01进入柱塞与相关腔体组成的密封液腔中，在柱塞与密封液腔之间形成液层，然后通过密封液排放口(P492)排出组件M01；

所述的使用2～4道填料密封的柱塞往复密封ASEAL的组件M01，其特征在于第1道填料密封接触的柱塞面的至少一部分有金刚石涂层。

2.根据权利要求1所述的柱塞往复密封，其特征在于：

使用2～4道填料密封的柱塞往复密封ASEAL的组件M01，包括服务于液缸K10的柱塞(111)、填料函(115)和可能使用的柱塞套(119)，还包括沿柱塞(111)的轴线从靠近液缸K10向远离液缸K10排列依次设置的至少两道填料密封即第1道填料密封、第2道填料密封及可能使用的其它填料密封等；组件M01设置的填料，在柱塞(111)外周向布置；

所述填料函(115)和可能使用的柱塞套(119)相邻安装或通过夹持连接件组装；

使用柱塞套(119)时，柱塞套(119)靠近液缸K10，填料函(115)远离液缸K10；

不使用柱塞套(119)时，填料函(115)靠近液缸K10；

填料函(115)靠近液缸K10一端称为填料函前端，填料函(115)远离液缸K10一端称为填料函后端；

可能使用的柱塞套(119)的近液缸K10的一端称为柱塞套前端，可能使用的柱塞套(119)的远离液缸K10的一端称为柱塞套后端；

在填料函(115)的后端内腔中最多布置两道填料密封；

在填料函(115)前端内腔与可能使用的柱塞套(119)的后端内腔构成的承压密封腔体内最多布置两道填料密封；

正常工作时，柱塞(111)在填料函(115)、可能使用的柱塞套(119)的内部空间中进行往复运动，同时相对于组件M01中设置的填料作往复运动；

正常工作过程中，在组件M01的柱塞(111)远离液缸K10的返回行程时，液缸K10自进料口吸入液料；

正常工作过程中，在组件M01的柱塞(111)靠近液缸K10的前进行程时，液缸K10自排料口排出液料；

在第1道填料与液缸K10之间，设置注入液L01接口(P191)，注入液L01进入柱塞与相关腔体组成的注入液腔中，在柱塞与注入液腔之间形成液层，然后通过可能设置的注入液导流件(N53)流向液缸K10，最后随液缸K10的主流体排出液缸K10；

柱塞往复密封ASEAL的组件M01，使用3道填料密封或使用4道填料密封时，靠近液缸侧的第1道填料密封与第2道填料密封之间，设置增压中间冲洗腔、增压中间冲洗液PW01接口(P291)、增压中间冲洗液排放口(P292)；使用的增压中间冲洗液PW01进入柱塞与相关腔体组成的增压中间冲洗液腔中，在柱塞与增压中间冲洗液腔之间形成液层，然后通过增压中间冲洗液排放口(P292)排出组件M01；

柱塞往复密封ASEAL的组件M01，使用3道填料密封或使用4道填料密封时，远离液缸侧的最外侧一道填料密封与最近一道柱塞填料密封之间，设置低压中间冲洗液腔、低压中间冲洗液W01接口(P391)、低压中间冲洗液排放口(P392)；使用的低压中间冲洗液W01进入柱塞与相关腔体组成的低压中间冲洗液腔中，在柱塞与低压中间冲洗液腔之间形成液层，然后通过低压中间冲洗液排放口(P392)排出组件M01；

柱塞往复密封ASEAL的组件M01，远离液缸侧的两道填料密封之间，设置密封液腔，设置密封液腔、密封液K01接口(P491)、密封液排放口(P492)；使用的密封液K01进入柱塞与相关腔体组成的密封液腔中，在柱塞与密封液腔之间形成液层，然后通过密封液排放口(P492)排出组件M01；

所述的使用2～4道填料密封的柱塞往复密封ASEAL的组件M01，其特征在于第1道填料密封接触的柱塞面的至少一部分有金刚石涂层。

3.根据权利要求1所述的柱塞往复密封，其特征在于：

使用2～4道填料密封的柱塞往复密封ASEAL的组件M01，各道填料密封的相对位置布置方式选自下列的1种：

①2道填料密封，布置于填料函(115)的后端内腔中；

②2道填料密封，1道填料密封布置于填料函(115)的后端内腔中，1道填料密封布置于填料函(115)前端内腔与柱塞套(119)的后端内腔构成的承压密封腔体内，且大部分或全部布置于填料函(115)前端内腔中；

③2道填料密封，1道填料密封布置于填料函(115)的后端内腔中，1道填料密封布置于填料函(115)前端内腔与柱塞套(119)的后端内腔构成的承压密封腔体内，且大部分或全部布置于柱塞套(119)的后端内腔中；

④3道填料密封，2道填料密封布置于填料函(115)的后端内腔中，1道填料密封布置于填料函(115)前端内腔与柱塞套(119)的后端内腔构成的承压密封腔体内，且大部分或全部布置于填料函(115)前端内腔中；

⑤3道填料密封，2道填料密封布置于填料函(115)的后端内腔中，1道填料密封布置于填料函(115)前端内腔与柱塞套(119)的后端内腔构成的承压密封腔体内，且大部分或全部布置于柱塞套(119)的后端内腔中；

⑥4道填料密封，2道填料密封布置于填料函(115)的后端内腔中，2道填料密封布置于填料函(115)前端内腔与柱塞套(119)的后端内腔构成的承压密封腔体内，且大部分或全部布置于填料函(115)前端内腔中；

⑦4道填料密封，2道填料密封布置于填料函(115)的后端内腔中，2道填料密封布置于填料函(115)前端内腔与柱塞套(119)的后端内腔构成的承压密封腔体内，且大部分或全部布置于柱塞套(119)的后端内腔中；

⑧4道填料密封，2道填料密封布置于填料函(115)的后端内腔中，2道填料密封布置于填料函(115)前端内腔与柱塞套(119)的后端内腔构成的承压密封腔体内，第1道填料(V100)的大部分至全部布置于柱塞套(119)的后端内腔中，第2道填料(V200)的大部分至全部布置于填料函(115)前端内腔中。

4.根据权利要求1所述的柱塞往复密封，其特征在于：

远离液缸侧的最外侧一道填料接触的柱塞面涂有金刚石涂层。

5.根据权利要求1所述的柱塞往复密封，其特征在于：

所述柱塞往复密封ASEAL，使用注入液L01的工作方式选自下列的1种：

①注入液L01采用连续注入、连续排液至液缸K10的工作方式，即在柱塞(111)前进行程和返回行程的全行程过程中，注入液L01连续注入；

②注入液L01采用间断注入、间断排液至液缸K10的工作方式；

③注入液L01采用柱塞回程同步注入的工作方式；

④注入液L01采用柱塞回程同步注入的工作方式，当组件M01的柱塞(111)在回程行程时，液缸K10吸入液料，注入液的注入泵柱塞动作对组件M01的第1道填料(V100)前的注入液腔进行冲洗；当组件M01的柱塞(111)在前进行程时，液缸K10排出液料，注入液泵柱塞动作吸入注入油，不对组件M01的第1道填料(V100)前的注入液腔进行冲洗。

6.根据权利要求1所述的柱塞往复密封，其特征在于：

柱塞往复密封ASEAL的组件M01，使用3道填料密封或使用4道填料密封时，靠近液缸侧的第1道填料密封与第2道填料密封之间，设置增压中间冲洗腔，增压中间冲洗液PW01的工作方式选自下列的1种：

①增压中间冲洗液PW01采用连续注入、连续冲洗排出的工作方式，即在柱塞(111)前进行程和返回行程的全行程过程中，冲洗液PW01连续注入；

②增压中间冲洗液PW01采用间断注入、间断冲洗的工作方式；

③增压中间冲洗液PW01采用柱塞(111)回程同步注入的工作方式；

④增压中间冲洗液PW011采用柱塞回程同步注入的工作方式，当组件M01的柱塞(111)在回程行程时，液缸K10吸入液料，增压中间冲洗液PW01的注入泵柱塞动作对组件M01的柱塞的增压中间冲洗液腔进行冲洗；当组件M01的柱塞(111)在前进行程时，液缸K10排出液料，增压中间冲洗液PW01的注入泵的柱塞动作吸入冲洗油，不对组件M01的柱塞的增压中间冲洗液腔进行冲洗。

7.根据权利要求1所述的柱塞往复密封，其特征在于：

第1道填料(V100)的靠近液缸K10的一端为第1道填料(V100)前端，第1道填料(V100)的远离液缸K10的一端为第1道填料(V100)后端，在第1道填料(V100)前端与液缸K10之间，设置注入液L01接口，注入液L01进入柱塞(111)与相关腔体组成的注入液腔中，在柱塞(111)与注入液腔之间形成液层，然后通过设置的导流件流向液缸K10，最后随液缸K10的主流体排出液缸K10；

所述注入液腔的构成，选自下列结构的1种或几种的组合：

①1个冲洗槽；

②2个或多个串联的冲洗槽；

③单螺纹结构的冲洗套；

④双螺纹或多螺纹结构的冲洗套。

8.根据权利要求1所述的柱塞往复密封，其特征在于：

柱塞往复密封ASEAL的组件M01，使用3道填料密封或使用4道填料密封时，靠近液缸侧的第1道填料密封与第2道填料密封之间，设置增压中间冲洗腔，设置增压中间冲洗液PW01接口(P291)、增压中间冲洗液排放口(P292)；

增压中间冲洗液PW01进入柱塞(111)与相关腔体组成的增压中间冲洗液腔中，在柱塞(111)与增压中间冲洗液腔之间形成液层，然后通过增压中间冲洗液排放口(P292)排出排出组件M01，将增压中间冲洗液腔中的可能自第1道填料(V100)泄露过来的液料、可能自第3道填料(V300)泄露过来的液料携带排出组件M01；

所述增压中间冲洗液腔的构成，选自下列结构的1种或几种的组合：

①1个冲洗槽；

②2个或多个串联的冲洗槽；

③单螺纹结构的冲洗套；

④双螺纹或多螺纹结构的冲洗套。

9.根据权利要求1所述的柱塞往复密封，其特征在于：

柱塞往复密封ASEAL的组件M01，使用3道填料密封或使用4道填料密封时，远离液缸侧的最外侧一道填料密封与最近一道柱塞填料密封之间，设置低压中间冲洗腔，设置低压中间冲洗液W01接口(P391)、低压中间冲洗液排放口(P392)；

低压中间冲洗液W01进入柱塞(111)与相关腔体组成的低压中间冲洗液腔中，在柱塞(111)与低压中间冲洗液腔之间形成液层，然后通过低压中间冲洗液排放口(P392)排出排出组件M01，将低压中间冲洗液腔中的可能自第2道填料(V200)泄露过来的液料、可能自第3道填料(V300)泄露过来的液料携带排出组件M01；

所述低压中间冲洗液腔的构成，选自下列结构的1种或几种的组合：

①1个冲洗槽；

②2个或多个串联的冲洗槽；

③单螺纹结构的冲洗套；

④双螺纹或多螺纹结构的冲洗套。

10.根据权利要求1所述的柱塞往复密封，其特征在于：

柱塞往复密封ASEAL的组件M01，远离液缸侧的两道填料密封之间，设置密封液腔，设置密封液K01接口(P491)、密封液排放口(P492)；

密封液K01进入柱塞(111)与相关腔体组成的密封液腔中，在柱塞(111)与密封液腔之间形成液层，然后通过密封液排放口(P492)排出填料函(115)，将中间冲洗液腔中自第3道填料(V300)泄露过来的液料、自第4道填料(V400)泄露过来的液料携带排出组件M01；

所述密封液腔的构成，选自下列的1种或几种的组合：

①1个冲洗槽；

②2个或多个串联的冲洗槽；

③单螺纹结构的冲洗套；

④双螺纹或多螺纹结构的冲洗套。

11.根据权利要求1所述的柱塞往复密封，其特征在于：

第1道填料(V100)的靠近液缸K10的一端为第1道填料(V100)前端，第1道填料(V100)的远离液缸K10的一端为第1道填料(V100)后端，在第1道填料(V100)前端与液缸K10之间，设置注入液L01接口，注入液L01进入柱塞(111)与相关腔体组成的注入液腔中，在柱塞(111)与注入液腔之间形成液层，然后通过设置的导流件(N53)流向液缸K10，最后随液缸K10的主流体排出液缸K10；

所述导流件(N53)的构成，选自下列的1种：

①导流圈，即短距导流环，导向圈轴向长度与导向圈径向厚度之比≤4.0；

②导流套，即长距导流环，导向圈轴向长度与导向圈径向厚度之比≥4.0。

12.根据权利要求1所述的柱塞往复密封，其特征在于：

柱塞往复密封ASEAL的组件M01使用的任一填料密封，其构成选自下列的1种或几种的组合：

①包括1个或2个或多个填料环、填料环前部垫环、填料环后部垫环，垫环可能是有弹性的部件；

②包括2个或多个填料环、填料环之间的垫环、填料环前部垫环、填料环后部垫环，垫环可能是有弹性的部件；一组填料密封使用1个或2个或多个填料环之间的垫环，距离最近而不相邻的2个垫环之间使用1个或2个或多个填料环，距离最近而不相邻的2个填料环之间使用1个或2个或多个垫环。

13.根据权利要求1所述的柱塞往复密封，其特征在于：

柱塞往复密封ASEAL的组件M01使用的任一填料，选自下列材料的1种或几种的组合应用：

①橡胶；

②合成纤维；

③石棉；

④合成树脂，包括聚四氟乙烯；

⑤柔性填料

⑥油浸石墨；

⑦高强度碳纤维；

⑧碳纤维。

14.根据权利要求1所述的柱塞往复密封，其特征在于：

所述柱塞往复密封ASEAL的组件M01，在其填料函(115)和或柱塞套(119)的筒体上设置换热夹套(R700)，换热夹套(R700)与填料函(115)和或柱塞套(119)的筒体之间形成空腔，换热夹套(R700)上设有与该空腔连接的换热介质入口(701)和换热介质出口(702)；

换热夹套内流动的介质和工作方式选自下列的1种或几种的组合：

①起冷却降温作用的取热介质，为气相或和液相；

②起加热升温作用的加热介质，为气相或和液相；

③起冷却控温作用的取热介质，为气相或和液相；

④起加热控温作用的加热介质，为气相或和液相。

15.根据权利要求1所述的柱塞往复密封，其特征在于：

柱塞往复密封ASEAL的组件M01，使用3道填料密封或使用4道填料密封时，靠近液缸侧的第1道填料密封与第2道填料密封之间，设置增压中间冲洗腔；

增压中间冲洗腔的操作压力，满足下列的1种或几种的规定：

①大于1.0MPa；

②大于液缸K10进料的操作压力；

③高于液缸K10的排料操作压力的30％；

④高于液缸K10的排料操作压力的50％。

16.根据权利要求1所述的柱塞往复密封，其特征在于：

所述的柱塞往复密封ASEAL的组件M01的工作流体的数量为：注入液小时体积流量低于液缸K10的排料的体积流量的0.5％～5％。

17.根据权利要求1所述的柱塞往复密封，其特征在于：

所述的柱塞往复密封ASEAL的组件M01配套使用的液缸K10，是柱塞式往复泵APUMP的液缸K10。

18.根据权利要求1所述的柱塞往复密封，其特征在于：

液缸K10的输送目标液料，选自下列中的1种或几种：

①高温液料；

②低温液料；

③高压液料；

④高温高压液料；

⑤高温高压含固液料；

⑥含易凝结组分液料；

⑦含易挥发组分液料；

⑧含固体浆液；

⑨含腐蚀组分液料；

⑩含燃爆组分液料；

含毒性组分液料；

含放射性组分液料。

19.根据权利要求1所述的柱塞往复密封，其特征在于：

液缸K10的操作条件为：温度为150～400℃、入口压力为0.3～1.0MPa、出口压力为2.0～40.0MPa、固体颗粒重量浓度为0～55％、液缸K10入口液料体积流率为0.1～150m³/h。

20.根据权利要求1所述的柱塞往复密封，其特征在于：

液缸K10是煤加氢直接液化反应过程或煤油共炼加氢反应过程的油煤浆升压用柱塞往复泵的液缸，其操作条件为：温度为150～350℃、入口压力为0.3～1.0MPa、出口压力为2.0～30.0MPa、固体颗粒重量浓度为25～60％、液缸K10入口液料体积流率为0.1～200m³/h。

21.根据权利要求1所述的柱塞往复密封，其特征在于：

液缸K10是煤加氢直接液化反应过程或煤油共炼加氢反应过程的油煤浆升压用柱塞往复泵的液缸，其操作条件为：温度为150～350℃、入口压力为0.3～1.0MPa、出口压力为5.0～30.0MPa、固体颗粒重量浓度为40～55％、液缸K10入口液料体积流率为10～150m³/h。

22.根据权利要求1所述的柱塞往复密封，其特征在于：

组件M01使用注入液，与组件M01相关的系统设置用于向组件M01的注入液通孔注入液体的注入液泵(IN-PUMP)，注入液泵(IN-PUMP)的泵腔与所述的组件M01的注入液腔一一对应。

23.根据权利要求1所述的柱塞往复密封，其特征在于：

组件M01使用增压中间冲洗液，与组件M01相关的系统设置用于向组件M01的增压中间冲洗腔注入通孔注入液体的增压中间冲洗液输送泵(PW01-PUMP)，增压中间冲洗液输送泵(PW01-PUMP)的泵腔与所述的组件M01的增压中间冲洗腔一一对应。

24.根据权利要求1所述的柱塞往复密封，其特征在于：

组件M01使用低压中间冲洗液，与组件M01相关的系统设置用于向组件M01的低压中间冲洗腔注入通孔注入液体的低压中间冲洗液输送泵(W01-PUMP)，低压中间冲洗液输送泵(W01-PUMP)的泵腔与所述的组件M01的低压中间冲洗腔一一对应。

25.根据权利要求1所述的柱塞往复密封，其特征在于：

组件M01使用密封液，与组件M01相关的系统设置用于向密封油入口注入密封液的密封油系统，该密封油系统为由油箱、油泵、油过滤器、油冷却器、压力调节阀、压力表、温度计组成闭式循环系统。

26.根据权利要求1所述的柱塞往复密封，其特征在于：

组件M01服务于液缸K10，设置液缸K10的进料的入口缓冲罐用于减弱进料压力脉动，设置液缸K10的出料的出口缓冲罐用于减弱出料压力脉动。

27.根据权利要求1所述的柱塞往复密封，其特征在于：

液缸K10的进口处设有入口阀阀球(171-4)和入口阀阀座(171-2)，入口阀阀球(171-4)设置在入口阀阀座(171-2)上，入口阀阀球(171-4)能够自由运动；

液缸K10的出口处设有出口阀阀球(172-4)和出口阀阀座(172-2)，出口阀阀球(172-4)设置在出口阀阀座(172-2)上，出口阀阀球(172-4)能够自由运动。

28.根据权利要求1所述的柱塞往复密封，其特征在于：

所述的使用2～4道填料密封的柱塞往复密封ASEAL的组件M01，第1道填料密封接触的柱塞面的至少一部分有金刚石涂层；

所述金刚石涂层，其成分的至少一部分为金刚石或类金刚石。

29.根据权利要求1所述的柱塞往复密封，其特征在于：

所述的使用2～4道填料密封的柱塞往复密封ASEAL的组件M01，第1道填料密封接触的柱塞面的至少一部分有金刚石涂层；

所述金刚石涂层，其成分的至少一部分为晶型金刚石或非晶金刚石。

30.根据权利要求1所述的柱塞往复密封，其特征在于：

所述的使用2～4道填料密封的柱塞往复密封ASEAL的组件M01，第1道填料密封接触的柱塞面的至少一部分有金刚石涂层；

所述金刚石涂层，其成分的至少一部分为金刚石或类金刚石；

所述金刚石涂层，选自下列的1种：

①由1个含金刚石或类金刚石结构层组成；

②由2个含金刚石或类金刚石结构层组成的复合层；

③由多个含金刚石或类金刚石结构层组成的复合层。

31.根据权利要求1所述的柱塞往复密封，其特征在于：

所述的使用2～4道填料密封的柱塞往复密封ASEAL的组件M01，第1道填料密封接触的柱塞面的至少一部分有金刚石涂层；

所述金刚石涂层，其成分的至少一部分为金刚石或类金刚石；

所述金刚石涂层，表面的金刚石耐磨层与工件基材之间存在中间层，选自下列的1种：

①中间层，包含1个底层；

②中间层，包含1个底层和1个中间过渡层；

③中间层，包含1个底层和2个中间过渡层；

④中间层，包含1个底层和多个中间过渡层。

32.根据权利要求1所述的柱塞往复密封，其特征在于：

所述的使用2～4道填料密封的柱塞往复密封ASEAL的组件M01，第1道填料密封接触的柱塞面的至少一部分有金刚石涂层；

所述金刚石涂层，其成分的至少一部分为金刚石或类金刚石；

所述金刚石涂层的制备方法，选自下列的1种或几种的组合：

①金刚石膜的热化学气相沉积(TCVD)法；

②金刚石膜的等离子体化学气相沉积(PCVD)法；

③类金刚石膜的物理气相沉积法；

④类金刚石膜的化学气相沉积法；

⑤机械结合沉积方法，或称为喷涂方法。

33.根据权利要求1所述的柱塞往复密封，其特征在于：

所述的使用2～4道填料密封的柱塞往复密封ASEAL的组件M01，第1道填料密封接触的柱塞面的至少一部分有金刚石涂层；

所述金刚石涂层的制备过程，包含以下2个步骤：

①第一步，在阀门的部件表面喷涂金刚石颗粒，在喷涂的同时对所述部件的表面进行热熔，所述部件表面形成一喷焊层；

②第二步，利用激光对所述部件表面的喷焊层进行重熔。