当前位置:首页 期刊杂志

气动隔膜泵的工作特性分析

时间:2024-05-23

周永芳,孙 梅

(常德职业技术学院,湖南 常德 415000)

0 引言

本文介绍一种新型输送机械,也是国内目前最新颖的泵类——气动隔膜泵。使用高压空气作为动力源,通过高压空气对泵内隔膜的挤压作用,将压力势能转化为隔膜往复运动的动能。由于其良好的安全特性,工艺介质的广泛性,使其应用环境多样化,使用场合逐渐增多。

1 结构及工作原理

气动隔膜泵的结构一般有泵壳、隔膜、配气阀、连杆、球阀等,如图1所示。膜片的往复变形会引起工作腔容积变化,是一种容积泵,与柱塞泵的工作原理相似。

图1 气动隔膜泵结构图

气动隔膜泵有两个液体腔室与两个气体腔室,按功能也称工作腔与气动腔,呈对称结构。每一个气室和液室之间各装有一块弹性隔膜,2块隔膜片通过联杆相连,使之能同步运动。

隔膜泵的外壳构成一个封闭空间,是泵体的主要运动部件,工艺介质在其中获得动能,主要由隔膜、球阀和连杆组成;配气系统是提供泵体做功的动力源,是将压缩空气的压力势能转化为动能的关键部件,由配气室、配气阀、消声器组成;内部引导阀对配气阀的阀芯轮流加压,推动阀芯运动,并将另一端排空。

介质进口位于泵体底部, 出口位于泵体顶部, 进气口位于泵体中部。高压空气从进气口进入中间腔体,通过配气机构被引入其中一腔。

每个工作腔的进料管和出料管中都安装了单向球阀,膜片做往复运动引起工作腔容积变化,使单向球阀交替开启与关闭,连续不断地吸入和排出物料。

装配隔膜片时,必须安装在连杆两端,用进料管和出料管将两个工作腔相互连接,同时也使物料室被四个止回阀分离隔开。如此设计能够保证机泵在运行时物料仅仅能够在工作腔中运行,而不会进入气体腔中。

气动隔膜泵在工作中有2个冲程。

第1冲程:当气压作用在左侧隔膜背侧时,左隔膜室被压缩,排出管的单向阀受力开启,物料被压缩至液体出口。由于中心连杆的作用,隔膜做同向运动,右侧隔膜被拉向泵中间,右隔膜室产生负压,导致右边工作腔吸料。到达行程终点时,配气机构自动转换气压到相反侧,将压缩空气压入右侧气动腔,推动隔膜向相反方向运动[1]。

第2冲程:右侧隔膜受到高压气体压缩,工艺介质通过单向球阀被压缩至液体出口。同样,左侧工作腔形成真空,介质通过单向球阀被吸入。

以上两个冲程反复交替进行,通过膜片的往复运动完成介质的吸入与排出,实现完整过程。

2 气动隔膜泵的特点

(1)因为用气体作动力,气压大于10 kPa即可工作,由于气源的压力极限,在安全方面,隔膜泵的最大压力将会有所限制。但是,正因如此,流量却可随着背压(出口阻力)变化而主动调节,可用于中高黏度流体。相较于以电机为动力的离心泵,因其工作点以水为基准,要输送黏度较高的流体时,必须配套减速机或变频调速器,使成本提高,但齿轮泵亦是如此。

(2)安全可靠,适用于易燃易爆环境。第一,接地后不产生火花,因为不使用电力,不会有静电以及触电、漏电的可能;第二,工作中不产生热量,机器不会过热;第三,对流体的搅动较小,流体不会过热。并且,在空气压缩时会排出一部分气体,是吸热过程,泵体本身的温度是降低的。

(3)无旋转部件,在处理危害性、腐化性的物料时,隔膜泵可将物料与外界完全隔离,介质不会外露,不会污染环境,不会危害人身安全。

(4)体积小、质量轻、移动性好,占地小且无需地基,安置经济、简便,可用作挪动式物料输送泵。

(5)具有自吸功能,扬程和流量可无级调节,输出压力可通过调整进气压力和流量来实现。

(6)流体输送的类型广泛,能用于从低黏度到高黏度( 10 Pa·s以下)、含颗粒、易挥发、有毒、易燃和腐蚀性等工况。

(7)无需润滑,工作无死点,可以空运行;2个冲程交替进行,能效比高。

(8)通过脉冲的方式运行,当工作完毕或无介质,出口管关闭时,隔膜泵即处于安全停止运行状态,可对其随时开启和闭合,不需要安装旁路系统以及安全阀,操作简单。

泵体的材质一般有不锈钢、塑料、铸铁、铝合金等四种。膜片材料主要有特氟龙、弹性体混合物、丁腈橡胶、氟橡胶、聚醚弹性体等,耐腐蚀性最好的膜片是聚四氟乙烯。球阀的材质主要有不锈钢、聚四氟乙烯、丁腈橡胶等。工作中,需要根据工艺介质的物性特点进行选型。

3 常见故障排除方法

故障1:机泵运转,出口流量小或完全没有介质流出。

处理措施:(1)降低泵的运转速度;(2)检查球阀是否卡涩;(3)检查法兰是否渗漏[2]。

故障2:机泵不工作或循环一次就停止。

处理措施:(1)拆卸清洗或更换空气阀,或使用过滤空气;(2)更换止回阀球、阀座;(3)卸压、清理配液阀;(4)出口管路降压;(5)更换或拆卸消音器;(6)降低泵的运转速度[3]。

故障3:机泵工作不规律。

处理措施:(1)检查、清理、紧固抽吸管路;(2)更换或清理阀球;(3)更换隔膜片。

故障4:出口流体中有气泡。

处理措施:(1)检查膜片是否破损;(2)检查抽吸管路是否松动,法兰是否渗漏,紧固泵体[4]。

故障5:介质流体从空气排放口流出。

处理措施:(1)检查膜片是否破损;(2)检查膜片内外夹板是否完好;(3)检查液体侧的隔板是否松动;(4)更换O型环。

故障6:空气阀结冰。

处理措施:安装空气干燥装置,降低压缩空气的含水量。

故障7:机泵不动作或动作很慢。

处理措施:(1)检查过滤器是否完好无杂质;(2)检查电磁阀,拆卸清理或更换;(3)检查密封零件,如果磨损严重,则必须更换;(4)拆卸或更换消音器;(5)降低泵的运行速度;(6)检查或更换隔膜;(7)清理或更换球阀[5]。

通过以上常见故障排除措施可知,隔膜泵的安装、质量问题对于泵的正常运转影响较大。然而,隔膜泵在连续不间断工作时,膜片的使用寿命较短,需要频繁更换膜片。

免责声明

我们致力于保护作者版权,注重分享,被刊用文章因无法核实真实出处,未能及时与作者取得联系,或有版权异议的,请联系管理员,我们会立即处理! 部分文章是来自各大过期杂志,内容仅供学习参考,不准确地方联系删除处理!