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隔膜泵特点及工作原理

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一、隔膜泵介绍

1、要材质

隔膜泵又称控制泵,是执行器的主要类型,通过接受调节控制单元输出的控制信号,借助动力操作去改变流体流量。隔膜泵在过程控制中的作用是接受调节器或计算机的控制信号,改变被调介质的流量,使被调参数维持在所要求的范围内,从而达到生产过程的自动化。隔膜泵快易优自动化选型有收录,如果把自动调节系统与人工调节过程相比较,检测单元是人的眼睛,调节控制单元是人的大脑,那么执行单元—隔膜泵就是人的手和脚。要实现对工艺过程某一参数如温度、压力、流量、液位等的调节控制,都离不开隔膜泵。

气动隔膜泵其常用的有四种材质:塑料、铝合金、铸铁、不锈钢、特氟龙。电动隔膜泵其有四种材质:塑料、铝合金、铸铁、不锈钢。隔膜泵膜片根据不同液体介质分别采用丁腈橡胶、氯丁橡胶、氟橡胶、聚四氟乙烯、聚四六乙烯,以满足需要。安置在各种特殊场合,用来抽送各种介质。

2、形式

组合形式有4种即正正(气关型)、正反(气开型)、反正(气开型)、反反(气关型)

a)工艺生产安全;

b)介质的特性;

c)保证产品质量,经济损失最小。

3、量特性

隔膜泵的流量特性是指介质流过阀门的相对流量与位移(阀门的相对开度)间的关系,理想流量特性主要有直线、等百分比(对数)、抛物线和快开等4种。常用的理想流量特性只有直线、等百分比(对数)、快开三种。

具体从下几方面考虑:

①从调节系统的调节质量分析并选择;

②从工艺配管情况考虑;

③从负荷变化情况分析。

4、方式

阀体类型是隔膜泵选择中最重要的环节。隔膜泵阀体种类很多。

(1)阀芯形状结构主要根据所选择的流量特性和不平衡力等因素考虑。

(2)耐磨损性当流体介质是含有高浓度磨损性颗粒的悬浮液时。

(3)耐腐蚀由于介质具有腐蚀性,在能满足调节功能的情况下,尽量选择结构简单阀门。

(4)介质的温度、压力当介质的温度、压力高且变化大时,应选用阀芯和阀座的材料受温度、压力变化小的阀门。

5、隔膜泵选择

(1)输出力的考虑

执行机构不论是何种类型,其输出力都是用于克服负荷的有效力(主要是指不平衡力和不平衡力矩加上摩擦力、密封力、重力等有关力的作用)。

(2)执行机构类型的确定

二、隔膜泵工作原理

隔膜泵是容积泵中较为特殊的一种形式。它是依靠一个隔膜片的来回鼓动而改变工作室容积来吸入和排出液体的。

气动隔膜泵主要由传动部分和隔膜缸头两大部分组成。传动部分是带动隔膜片回来鼓动的驱动机构,它的传动形式有机械传动、液压传动和气压传动等。其中应用较为广泛的是液压传动。隔膜泵的工作部分主要由曲柄连杆机构、柱塞、液缸、隔膜、泵体、吸入阀和排出阀等组成,其中由曲轴连杆,柱塞和液缸构成的驱动机构与往复柱塞泵十分相似。

隔膜泵工作时,曲柄连杆机构在电动机的驱动下,带动柱塞作往复运动,柱塞的运动通过液缸内的工作液体(一般为油)而传到隔膜,使隔膜来回鼓动。

气动隔膜泵缸头部分主要由一隔膜片将被输送的液体和工作液体分开,当隔膜片向传动机构一边运动,泵缸内工作时为负压而吸入液体,当隔膜片向另一边运动时,则排出液体。被输送的液体在泵缸内被膜片与工作液体隔开,只与泵缸、吸入阀、排出阀及膜片的泵内一侧接触,而不接触柱塞以及密封装置,这就使柱塞等重要零件完全在油介质中工作,处于良好的工作状态。

隔膜片要有良好的柔韧性,还要有较好的耐腐蚀性能,通常用聚四氟乙烯、橡胶等材质制成。隔膜片两侧带有网孔的锅底状零件是为了防止膜片局部产生过大的变形而设置的,一般称为膜片限制器。气动隔膜泵的密封性能较好,能够较为容易地达到无泄漏运行,可用于输送酸、碱、盐等腐蚀性液体及高粘度液体。

在泵的两个对称工作腔中中各装有一块隔膜,由中心联杆将其连结成一体。压缩空气从泵的进气口进入配气阀,通过配气机构将压缩空气引入其中一腔,推动腔内隔膜运动,而另一腔中气体排出。一旦到达行程终点,配气机构自动将压缩空气引入另一工作腔,推动隔膜朝相反方向运动,从而使两个隔膜连续同步地往复运动。 在图示中压缩空气由进入配气阀,使膜片向右运动,则室的吸力使介质由入口流入,推动球阀进入室,球阀则因吸入而闭锁;室中的介质则被挤压,推开球阀由出口流出,同时使球阀闭锁,防流,就这样循环往复使介质不断从入口处吸入,出口处排出。

三、隔膜泵适用场合

由于气动隔膜泵具有以上特点,所以在世界上隔膜泵自从诞生以来正逐步侵入其他泵的市场,并占有其中的一部分。如:喷漆、陶瓷业中隔膜泵已占有绝对的主导地位。

四、内部系统

隔膜泵设备系统,由一个或多个双侧泵组成,例如一个气动双隔膜泵。泵上的集合管分开,使泵的每一侧泵出多成分材料中的一种成分,一个积累器与两侧的输出相连,使泵的异相输出变为同相。隔膜式隔离阀可选用在泵的每一侧出口,从而防止混合材料回流。如果需要1:1以外的混合比,可以采用一个以上的这种泵一起使用,从而达到多种混合比。

隔膜失效监测系统,用于检测隔膜泵隔膜的泄漏。该系统包括泵,该泵具有一个工作室,内装工作液;一个泵送室,用以泵送材料进入和送出泵;和一个隔膜,用以将工作室与泵送室隔离。一个第一光纤与工作室相连接,用以传输一光学信号穿过工作液。一个第二光纤与工作室相连接,用以接收由第一光纤传出的光学信号。一个电信号建立装置,在光信号从第一光纤传出,穿过未被污染的工作液到达第二光纤时,建立第一电信号。此电信号建立装置,在光信号从第一光纤传出,穿过被污染了的工作液到达第二光纤时,建立第二电信号。当第二电信号被建立时,据此,污染材料穿过隔膜进入工作室的泄漏问题可被检测到。

隔膜泵内隔膜安装方法,它是在不影响泵的容积变化要求,又充分利用隔膜优良的抗压性能,在隔膜的几何尺寸上进行的,它具有不需增加什么成本和工作量,而又大大提高隔膜的使用寿命,保证生产的正常化和提高产品生产质量,它能适用于各种隔膜泵内隔膜安装。

 

五、隔膜泵输送介质

1. 泵吸花生酱、泡菜、土豆泥、小红肠、果酱苹果浆、巧克力等。

2. 泵吸油漆、树胶、颜料。

3. 粘合剂和胶水、全部种类可用泵吸取。

4. 各种瓦、瓷、砖器及陶器釉浆。

5. 油井钻好后,用泵吸沉积物及灌浆。

6. 泵吸各种乳化剂和填料。

7. 泵吸各种污水。

8. 用泵为油轮,驳船清仓吸取仓内污水。

9. 啤酒花及发酵粉稀浆、糖浆、糖蜜。

10.泵吸矿井、坑道、隧道、选矿、矿渣中的积水。

11.泵吸水泥灌浆及灰浆,各种橡胶浆。

12.各种磨料、腐蚀剂、石油及泥浆、清洗油垢及一般容器。

13.各种剧毒、易燃、易挥发液体。

14.各种强酸、强碱、强腐蚀液体。

15. 各种高温液体最高可耐150度。

16. 作为各种固液分离设备的前级送压装置。

六、隔膜泵使用注意事项

气动隔膜泵是以压缩空气为动力,通过膜片往复变形造成容积变化的容积泵,其工作原理近似于柱塞泵。

使用气动隔膜泵操作运行时要注意以下几点:

1、保证流体中所含的最大颗粒不超过泵的最大安全通过颗粒直径标准。

2、进气压力不要超过泵的最高允许使用压力,高于额定压力的压缩空气可能导致人身伤害和财产的损失及损坏泵的性能。

3、保证泵压的管道系统能承受所达到得最高输出压力,保证驱动气路系统的清洁和正常工作条件。

4、静电火花可能引起爆炸导致人身伤亡事故和财产的损失,根据需要使用足够大截面积的导线,把泵上的接地螺钉妥善可靠接地。

5、接地要求符合当地法规法律要求及现场的一些特殊要求的规定。

6、紧固好泵及各连接管接头,防止因振动撞击擦产生静电火花。使用抗静电软管。

7、要周期性的检查和测试接地系统的可靠性,要求接地电阻小于100欧姆。

8、保持良好的排气和通风、远离易燃易爆和热源。

七、应用优势

隔膜泵是一种新型输送机械,可以输送各种腐蚀性液体,带颗粒的液体,高粘度、易挥发、易燃、剧毒的液体。 隔膜泵其有四种材质:塑料、铝合金、铸铁、不锈钢。

隔膜泵根据不同液体介质分别采用丁晴橡胶、氯丁橡胶、氟橡胶、聚四氟乙烯、聚四六乙烯。以满足不同用户的需要。安置在各种特殊场合,用来抽送种常规泵不能抽吸的介质,均取得了满意的效果。

在喷漆、陶瓷业中隔膜泵已占有绝对的主导地位,气动隔膜泵的优势在于:

1、由于用空气作动力,所以流量随背压(出口阻力)的变化而自动调整,适合用于中高粘度的流体。而离心泵的工作点是以水为基准设定好的,如果用于粘度稍高的流体,则需要配套减速机或变频调速器,成本就大大的提高了,对于齿轮泵也是同样如此。

2、在易燃易爆的环境中用气动泵可靠且成本低,如燃料、火药、炸药的输送,因为:第一、接地后不可能产生火花;第二、工作中无热量产生,机器不会过热;第三、流体不会过热因为隔膜泵对流体的搅动最小。

3、在工地恶劣的地方,如建筑工地、 工矿的 废水排放、由于污水中的杂质多且成分复杂,管路易于堵塞,这样对电泵就形成负荷过高的情况,电机发热易损。气动隔膜泵可通过颗粒且流量可调,管道堵塞时自动停止至通畅。

4、可用于输送化学性质比较不稳定的流体,如:感光材料、絮凝液等。这是因为隔膜泵的剪切力低,对材料的物理影响小。

5、在有危害性、腐蚀性的物料处理中,隔膜泵可将物料与外界完全隔开。

6、或是一些试验中保证没有杂质污染原料。

另外,隔膜泵体积小易于移动,不需要地基,占地面极小,安装简便经济。可作为移动式物料输送泵。

八、隔膜泵特点

(一)特点:

1、无轴封、无泄漏、流道宽敞,所以输送含颗粒,高粘度〔粘度可达1万厘泊〕,易挥发和腐蚀性介质时,不会造成环境污染和危害人身安全。

2、无旋转部件,通过性能好,允许通过最大颗粒直径达10毫米。液体无剪切流动,泵自身部件磨损小。对输送物损伤小,可输送污泥和生命体如小鱼苗之类。

3、不需灌引水,自吸能力强,吸程高达7米,长时间干呼吸,对泵不损坏。一旦超负荷,泵便会自动停机,负荷恢复正常时,能自动启动运行,具有自我保护功能〔电动泵无此功能〕。

4、气动泵扬程达50米,电动泵达30米,出口压力最大可达0.6兆帕。电动泵无此功能,进口需装调节阀控制。

5、气动泵可以浸没在介质中工作,无电源通过,安全可靠〔电动泵无此性能〕。

6、气动泵不需电源,更适合易燃、易爆场合的介质输送。

(二)气动泵特点

1、压缩空气为动力。

2、是一种由膜片往复变形造成容积变化的容积泵,其工作原理近似于柱塞泵,由于隔膜泵工作原理的特点,因此隔膜泵具有以下特点:

(1)泵不会过热:压缩空气作动力,在排气时是一个膨胀吸热的过程,气动泵工作时温度是降低的,无有害气体排出。

(2)不会产生电火花:气动隔膜泵不用电力作动力,接地后又防止了静电火花

(3)可以通过含颗粒液体:因为容积式工作且进口为球阀,所以不容易被堵。

(4)对物料的剪切力极低:工作时是怎么吸进怎么吐出,所以对物料的搅动最小,适用于不稳定物质的输送

(5)流量可调节,可以在物料出口处加装节流阀来调节流量。

(6)具有自吸的功能。

(7)可以空运行,而不会有危险。

(8)可以潜水工作。

(9)可以输送的流体极为广泛,从低粘度的到高粘度的, 从腐蚀性得到粘稠的。

(10)没有复杂的控制系统,没有电缆、保险丝等。

(11)体积小、重量轻,便于移动。

(12)无需润滑所以维修简便,不会由于滴漏污染工作环境。

(13)泵始终能保持高效,不会因为磨损而降低。

(14)百分之百的能量利用,当关闭出口,泵自动停机,设备移动、磨损、过载、发热

(15)没有动密封,维修简便避免了泄漏。工作时无死点。

(三)电动泵特点

1、 不需灌引水,自吸能力达7米以上。

2、 通过性能好,直径在10毫米以下的颗粒、泥浆等均可以毫不费力地通过。

3、 由于隔膜将被输送介质和传动机械件分开,所以介质绝对不会向外泄漏。且泵本身无轴封,使用寿命大大延长。根据不同介质,隔膜分为氯丁橡胶、氟橡胶、丁晴橡胶等,完全可以满足不同用户的要求。

4、 体积小重量轻:由于采用了行星摆线传动结构,故使泵型获得小尺寸如与同类型泵来比较,其体积重量均下降一半左右。

5、 泵体介质流经部份,可根据用户要求,分为铸铁、不锈钢、衬胶、电机分为普通式、防爆式、调速式。

九、选型分类

摘要:主要阐述了隔膜泵的组成和分类,以及调节间的类型、执行机构、作用方式、流量特性等选择原则和方法,并对调节阎选择的方法、原则进行了分析。

关键词:控制阀;隔膜泵;分类;选择;分析

隔膜泵在过程控制中的作用是接受调节器或计算机的控制信号,改变被调介质的流量,使被调参数维持在所要求的范围内,从而达到生产过程的自动化。如果把自动调节系统与人工调节过程相比较,检测单元是人的眼睛,调节控制单元是人的大脑,那么执行单元—隔膜泵就是人的手和脚。要实现对工艺过程某一参数如温度、压力、流量、液位等的调节控制,都离不开隔膜泵。因此正确选择隔膜泵在过程自动化中具有重要意义。

(一)组成与分类

隔膜泵又称控制泵,是执行器的主要类型,通过接受调节控制单元输出的控制信号,借助动力操作去改变流体流量。隔膜泵一般由执行机构和阀门组成。如果按其所配执行机构使用的动力,隔膜泵可以分为气动、电动、液动三种,即以压缩空气为动力源的气动隔膜泵,以电为动力源的电动隔膜泵,以液体介质(如油等)压力为动力的电液动隔膜泵。

(二)类型的选择

1、隔膜泵的阀体类型选择阀体的选择是隔膜泵选择中最重要的环节。隔膜泵阀体种类很多。

(1)阀芯形状结构主要根据所选择的流量特性和不平衡力等因素考虑。

(2)耐磨损性当流体介质是含有高浓度磨损性颗粒的悬浮液时。

(3)耐腐蚀由于介质具有腐蚀性,在能满足调节功能的情况下,尽量选择结构简单阀门。

(4)介质的温度、压力当介质的温度、压力高且变化大时,应选用阀芯和阀座的材料受温度、压力变化小的阀门。

2、隔膜泵执行机构的选择

(1)输出力的考虑

执行机构不论是何种类型,其输出力都是用于克服负荷的有效力(主要是指不平衡力和不平衡力矩加上摩擦力、密封力、重力等有关力的作用)。

(2)执行机构类型的确定

(三)作用方式选择

组合形式有4种即正正(气关型)、正反(气开型)、反正(气开型)、反反(气关型)

a)工艺生产安全;

b)介质的特性;

c)保证产品质量,经济损失最小。

(四)特性的选择

隔膜泵的流量特性是指介质流过阀门的相对流量与位移(阀门的相对开度)间的关系,理想流量特性主要有直线、等百分比(对数)、抛物线和快开等4种,特性曲线和阀芯形状。常用的理想流量特性只有直线、等百分比(对数)、快开三种。

具体从下几方面考虑:

①从调节系统的调节质量分析并选择;

②从工艺配管情况考虑;

③从负荷变化情况分析。

(五)径的选择

1)计算流量的确定。现有的生产能力、设备负荷及介质的状况,决定计算流量的Qmax和Qmin.

2)阀前后压差的确定。根据已选择的阀流量特性及系统特点选定S(阻力系数),再确定计算压差。

3)计算Cv。根据所调节的介质选择合适的计算公式和图表,求得Cmax和Cmin.

4)选用Cv。根据Cmax,在所选择的产品标准系列中选取>Cmax且与其最接近的一级C.

5)隔膜泵开度验算。一般要求最大计算流量时的开度≯90%,最小计算流量时的开度≮10%。

6)隔膜泵实际可调比的验算。一般要求实际可调比≮10。

7)阀座直径和公称直径的确定。验证合适后,根据C确定。

隔膜泵的选择是非常细致的工作,不仅要有扎实的专业理论知识,还要有丰富实践经验。选择得好不仅有利于调节控制回路PID参数的整定,使被调参数得到较好地控制效果,也使隔膜泵的使用寿命大大增长。隔膜泵的选择要因地制宜,并非一成不变,要在实践的过程中不断总结和创新,特别随着机电一体化技术、计算机和数字信息技术的应用,隔膜泵的结构功能变得更好、更全面,为选择隔膜泵提供了极大的方便。

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