Принцип действия мембранного насоса

Основные сферы применения

Одним из главных достоинств мембранных насосов https://tehnogrupp.com/katalog/nasosy-po-tipu/diafragmennye-nasosy является их полная герметичность: отсутствие контакта перекачиваемой среды с воздухом. Это обуславливает востребованность оборудования в разных сферах:

  • фармацевтике;
  • медицинской промышленности;
  • пищевой промышленности;
  • атомной энергетике;
  • полиграфии;
  • проведении лабораторных исследований;
  • производстве ЛКМ и пр.

Часто диафрагменные насосы устанавливают в производственных линиях для обслуживания химических процессов. Кроме того, эти агрегаты используются для оснащения вакуумных систем разного типа.

Второе направление, в котором часто используется диафрагменное насосное оборудование — дозирование жидких и газообразных сред. Дозировочные установки этого типа активно используются на предприятиях химической промышленности для дозировки и последующего смешивания различных веществ. В качестве дозаторов мембранные установки также востребованы на опреснительных станциях, на предприятиях, функционирующих в области переработки нефтепродуктов и не только.

Диафрагменные насосы высокого давления позволяют добиться в закрытых системах и разного рода герметичных емкостях создания вакуума с высокими показателями чистоты. Помимо этого, мембранные насосные агрегаты нередко используются в качестве пневматических компрессорных установок.

Мембранная насосная головка. Принцип работы:

  • при движении ползуна редуктора по направлению к редуктору (по рис. 2) мембрана выгибается вправо. Создается разряжение в проточной части и открывается всасывающий клапан. Дозируемая жидкость через всасывающий клапан поступает в камеру проточной части и заполняет её. При этом, под действием собственного веса и давления в напорном трубопроводе, нагнетательный клапан закрыт;
  • при движении ползуна 3 в направлении от редуктора (влево по рис. 2) мембрана выгибается влево, передавая давление в камеру проточной части. Всасывающий клапан закрывается, а нагнетательный – открывается, и жидкость выталкивается из камеры проточной части через нагнетательный клапан в напорный трубопровод.Всасывающий и нагнетательный трубопроводы присоединяются к патрубкам 1 (рис. 4 ) резьбой (G1 1/4-A). 

Достоинства и недостатки диафрагменных насосов

Главное достоинство такого насоса это простота конструкции, а также ее надёжность и долговечность. Нет трущихся или вращающихся деталей, износ элементов конструкции минимален, работающая под нагрузкой деталь всего одна, это сама мембрана. Это определяет устойчивость диафрагменного насоса к перекачиванию агрессивных веществ, абразивов и довольно густых по консистенции субстанций.

Также к достоинствам можно отнести возможность насоса работать в любой среде, в том числе и в погруженном виде. Опять же ввиду простоты конструкции и возможности удаления двигателя от самого корпуса насоса, практически к корпусу подходят только патрубки. Кроме этого к достоинствам можно отнести малый вес и размеры насоса. 

Также важным преимуществом, особенно для пищевой отрасли является отсутствие сальниковых уплотнений, это исключает попадание смазки в перекачиваемую жидкость.

Мембранный насос неприхотлив в обслуживании и монтаже. Не требует смазки ввиду того что отсутствуют трущиеся и вращающиеся детали.

К недостаткам можно отнести повышенный износ диафрагмы при работе и требование к качеству обратных клапанов, даже небольшой дефект обратного клапана может вызвать перебой в работе мембраны.

Сфера применения

Мембранные насосы ввиду своей специфики применяются в следующих отраслях промышленности:

  • Пищевая – ввиду высокой герметичности самого насоса достигается высокая чистота перекачиваемой продукции, также играет роль способность таких насосов перекачивать густые субстанции, особенно широко это используется в кондитерском производстве;
  • Фармацевтика, та же самая причина, что и пищевая промышленость. В этом роде производства часто требуется повышенная чистота перекачиваемых составов, диафрагменный насос вполне справляется с этой задачей;
  • Химическая промышленность, для перекачивания агрессивных жидкостей, понятно что в этом случае особые требования предъявляются к материалу корпуса и мембраны насоса;
  • Керамическая, добывающая промышленность и обогатительные предприятия, в ней диафрагменные насосы используются из-за возможности перекачивать абразивные вещества.

Также диафрагменные насосы используются и в других областях промышленности требующих перемещение густых, агрессивных и абразивных жидкостей и составов.

Дозирующие насосы

Особняком стоит такой вид мембранных насосов как дозирующий. Сфера их применения более узка. Эти насосы применяются для точного и регулируемого дозирования различного рода составов.

Этот подвид мембранных насосов отличается прецизионным изготовлением корпусов, гибкой системой регулировки, что позволяет точно дозировать определённые порции перекачиваемых веществ. Особо стоит отметить конструкцию в виде легко меняемых блоков, этого требует характер применения, что обеспечивает лёгкость монтажа и обслуживания.

Эти насосы используются практически во всех областях промышленности.

Ввиду великолепных технических характеристик мембранные насосы выпускаются в широком ассортименте, тем не менее, для стабильной работы насоса требуется использование качественных материалов при его изготовлении, особенно это касается мембраны и обратных клапанов.

Достоинства и недостатки

Специфика конструкции диафрагменного насоса:

  • высокая степень герметичности;
  • изолированность насосной части от окружающей среды;
  • минимальное количество движущихся частей;
  • отсутствие необходимости смазки — обусловила его многочисленные достоинства.

  За счет герметичности конструкции, стала возможной перекачка жидкостей со специфическими свойствами:

  • изолированность насосной части от внешней среды и приводных механизмов позволяет работать с жидкостями, не допускающими загрязнений (например, особо чистыми для химического, фармакологического, пищевого производства);
  • мембранные насосы отлично подходят для транспортировки легковоспламеняющихся и летучих соединений, токсичных веществ;
  • при использовании для корпуса и мембраны материалов, устойчивых к различного рода химическим воздействиям (например, из таких полимеров как полипропилен или фторопласт) становится возможной перекачка агрессивных химических соединений;
  • за счет использования материалов с высокой степенью устойчивости к механическим воздействиям сфера применения диафрагменных еще более расширяется – становится возможной работа с жидкостями, загрязненными крупными механическими (в том числе твердыми и абразивными) включениями.

Минимальное количество подвергающихся износу движущихся деталей конструкции повышает надежность устройств.

Отсутствие трения снижает потери мощности и нагрев узлов, что позволяет даже для насосов высокой производительности не использовать системы принудительного охлаждения.

За счет этого же свойства мембранный насос позволяет эксплуатацию в режиме «сухого хода», который для большинства насосов других типов недопустим.

Не лишена такая конструкция и недостатков.

Основным узлом насоса является мембрана, которая в процессе работы постоянно подвергается деформациям с переменным знаком.

Это приводит к ускоренному ее износу и снижению надежности устройства в целом.

Кроме того, выход из строя мембраны (особенно, при работе со специфическими жидкостями) может привести к значительной утечке перемещаемой среды и разрушению не только насосной, но и приводной части устройства.

Другим элементом ненадежности системы являются впускные и выпускные клапаны.

Сравнение принципов действия насосов

Реактивы нуждаются в особенных критериях перекачки, к примеру недоступности вибраций и вихревых явлений. Основная масса типов хим. насосов (плунжерных, мембранных, центробежных и винтовых) не удовлетворяют обозначенным притязаниям. В следствие этого для максимально опрятного движения препаратов со трудной структурой (суспензий, коллоидов и пр.) почаще всего пользуют оснащение с перистальтическим принципом воздействия. Оно выделяется довольно плавным контактом со средой, который ликвидирует смешивание и дробление материала. К превосходству перистальтических насосов еще относятся:

  • контакт перекачиваемой среды лишь только с внутренней поверхностью шланга. Благодаря данному эти качества воды, как враждебность, щелочные и кислотные характеристики, ограничены самая чертами материала, из которого приготовлена трубка. Современные технологии дают возможность издавать шланги, которые имеют все шансы долговременное время контактировать с разными типами химически интенсивных препаратов без повреждения и издержки эластичности;

  • высочайшая точность дозирования. Производительность перистальтических насосов располагается в прямой зависимости от скорости вращения роликового диска. За счет регулирования данной скорости возможно с высочайшей степенью точности держать под контролем размер перекачиваемого вещества;
  • вероятность перекачивания сред с большущим численностью грубых примесей и абразивными частицами;
  • присутствие функции самовсасывания, благодаря которой перистальтические насосы считаются самозакачивающими;

  • возвышенный коэффициент готовности, добрая ремонтопригодность, а еще малое время простоя и технического обслуживания;
  • невысокая трудозатратность и высочайшая скорость монтажа;
  • недоступность трущихся железных пар, собственно что увеличивает долговечность перистальтических насосов;

  • сравнительно невысокая шумность работы.

Особенности материалов, применяемых для изготовления насосов

Как уже говорилось, корпуса первых диафрагменных насосов изготавливались из стали, а диафрагмы из обычной резины. Однако развитие органической химии привело к созданию новых материалов — полимеров, обладающих рядом свойств, позволяющих значительно улучшить качество и надежность оборудования. В настоящее время предприятия-изготовители пневматических мембранных насосов применяют широкий спектр различных конструкционных материалов при изготовлении и корпусов, и мембран, и других деталей агрегатов. Это могут быть как металлы и их сплавы, так и разные пластические массы.

Корпус мембранного насоса может быть выполнен из чугуна, нержавеющей стали, алюминия, пластика.

Чугунный корпус имеет наиболее толстые стенки, что заметно увеличивает срок службы оборудования при работе с жидкостями, содержащими абразивные включения или шламами.

Нержавеющая сталь обеспечивает большую антикоррозионную стойкость по отношению к перекачиваемой среде и дает возможность получить высокую степень гигиеничности, необходимую при транспортировке пищевых продуктов.

Алюминиевые насосы — наилучший выбор для перекачивания нейтральных вязких продуктов, поскольку такие жидкости меньше прилипают к алюминиевым стенкам проточной части. Кроме того, они применимы для работы с легковоспламеняющимися жидкостями.

Пластиковые насосы в последнее время широко распространены. Для их изготовления используются различные полимеры — полипропилен, фторопласт, ацеталь, полиэтилен высокой плотности (низкого давления). Применение полимеров в конструкции сообщает мембранным насосам ряд преимуществ — высокую химическую стойкость при меньшей цене, чем у аналогов из нержавеющей стали.

Мембраны — элементы агрегата, определяющие его принцип действия и работоспособность, изготавливаются из различных видов резины (синтетического каучука), из термопластичного сополимера или из тефлона.

Мембраны из резины обладают наилучшей гибкостью и наибольшей самовсасывающей способностью. Они недороги. Их абразивная и химическая стойкость умеренны.

Термопластичные диафрагмы отличаются средней гибкостью и самовсасывающей способностью. Химическая стойкость таких мембран низкая или средняя, но отличаются они повышенной стойкостью к абразивным включениям.

Тефлоновые мембраны характеризуются пониженной гибкостью и самовсасывающей способностью, но имеют наиболее высокую химическую стойкость, что позволяет перекачивать практически любые жидкости. Они самые дорогие.

Материал других деталей насоса обычно выбирается в соответствии с выбором материалов основных элементов агрегата: его корпуса и мембран.

Выбор насоса   

В зависимости от предполагаемого использования стоит выбирать давление на выходе из агрегата. Как правило, его минимум должен быть не ниже 60 бар.

Мембранный насос высокого давления имеет большую эффективность. Уровень всасывания прибора должен быть не ниже 4-5 м. Интенсивность выхода жидкости может быть любой, смотря для чего, вы решили использовать прибор. Если вам нужен мембранный насос для воды, то длина подающей трубы должна быть не меньше 50 м. Хорошо если давление сжатого воздуха будет в пределах 0,2-0,6 Мпа. Работа мембранного насоса может осуществляться в температурном интервале для жидкостей в пределах 0-80 °С. Также при выборе обратите внимание на диаметр входного и выходного отверстия. Он не должен быть слишком маленьким. Допустимый диаметр твёрдых веществ в жидкости может быть от 0,5 мм до 1,5 см. 

В любом случае при выборе данного агрегата руководствуйтесь областью его использования. Мембранные насосы, цена на которые несколько выше, имеют большую производительность. Приобретая мембранные насосы Москва, стоит внимательно ознакомиться с правилами их использования. В комплекте к каждому агрегату идёт инструкция мембранного насоса. 

Неважно, какие агрегаты вы решили приобрести, мембранные насосы с пневмоприводом или приборы на электроприводе, вы всегда можете ознакомиться с рекомендациями по покупке и отзывами покупателей в сети, достаточно лишь написать в поисковике «мембранный насос отзывы». 

Конструкция и принцип действия современного мембранного насоса с пневматическим приводом

Принцип действия и устройство насосов рассмотрим на примере агрегата с двумя мембранами, поскольку большинство современных моделей имеют именно такую конструкцию. Одномембранные пневматические насосы встречаются значительно реже.

Конструктивно аппарат состоит из следующих основных частей: корпуса, двух гибких мембран, входного и выходного патрубков с клапанами, по которым поступает и отводится перекачиваемая жидкость, распределительного воздушного механизма, через который от компрессора воздух поступает в камеры насоса.

Внутреннее пространство корпуса разделено на две части, в каждой из которых находится диафрагма (мембрана), жестко соединенная с корпусом и разделяющая полость на две камеры: рабочую, расположенную ближе к наружной поверхности корпуса, и воздушную — ближе к внутренней перегородке. Герметичное соединение мембраны с корпусом исключает необходимость в применении каких-либо уплотнительных деталей для качественной изоляции рабочей камеры от воздушной. Между собой мембраны соединены штоком, что обеспечивает их согласованное движение в горизонтальном направлении.

Распределительный воздушный механизм направляет воздух попеременно то в одну, то в другую воздушные камеры, в результате чего он действует то на одну, то на другую мембрану, вызывая ее смещение.

Управление потоком жидкости осуществляется с помощью шариковых клапанов, которые поочередно открывают вход в одну рабочую камеру и закрывают выход из нее, одновременно закрывая вход в другую и открывая выход из нее.

Полный рабочий цикл в таком насосе состоит из двух тактов.

1-й такт : воздух направляется в одну воздушную камеру (например, правую), заставляя изгибаться правую диафрагму, которая выталкивает перекачиваемую жидкость из правой рабочей камеры через открытый клапан выпускного патрубка. Входной клапан этой камеры в это время закрыт, что исключает обратный ток жидкости. Другая (левая) диафрагма, соединенная штоком с первой, также оказывается выгнутой вправо, в результате чего в левой рабочей камере образуется разреженное пространство, и жидкость через всасывающий патрубок через открывающийся клапан попадает в нее.

2-й такт : аналогичные процессы в другой части насоса, в результате чего жидкость поступает в правую рабочую камеру и выходит в нагнетательный патрубок в левой.

Варианты подключения

Мембранные насосы оказались наиболее универсальным типом насосного оборудования.

Они допускают несколько видов подключения:

  • с самовсасыванием — располагаются выше уровня перемещаемой жидкости (манометрическая глубина всасывания достигает 6 м);
  • под залив — уровень жидкости находится выше уровня установки насоса (применяется при обустройстве пруда на даче своими руками — написано на этой странице);
  • погружной – вся конструкция насоса, кроме выхода напорного патрубка, находится в объеме жидкости.

  Герметичность и надежность, простой монтаж, например, при помощи трубореза из болгарки (как сделать своими руками, написано здесь) и ремонтопригодность, широкий диапазон регулирования производительности при минимальных дополнительных затратах — позволяют использовать мембранные насосы, практически, во всех отраслях хозяйства:

  • нефтяной и химической промышленности,
  • пищевой,
  • фармакологической и косметической отраслях,
  • в лабораторных установках,
  • устройствах для перекачки особо чистых средств.

Широко применяются они и в бытовых целях как устройства подъема жидкости из колодцев, дренажные насосы и т.д.

 

Поделитесь в социальных сетях:FacebookTwitterВКонтакте
Напишите комментарий