Что такое диафрагменный насос?
Диафрагменный насос — это тип насоса объемного действия, который использует гибкую мембрану (диафрагму) в качестве основного насосного элемента для перемещения и нагнетания давления жидкости. Диафрагменные насосы используются для низкого давления, низкого расхода и могут использоваться для перекачивания многих типов газов, жидкостей и шламов.
Полезно знать: диафрагменный насос получил свое название от диафрагмы, которую он использует для перекачивания жидкости. Насосы часто называют по части насоса, которая обеспечивает перекачивающее действие, например, шестеренчатый насос, поршневой насос и т. д.; то же самое относится и к клапанам, которые обычно называются в честь элемента, который используется для открытия и закрытия клапана, например шаровой клапан, задвижка и т. д.
Каковы основные части мембранного насоса?
Мембранный насос состоит из относительно небольшого количества основных частей, а именно:
- Обратные клапаны (всасывающие и нагнетательные)
- Насосная камера
- Диафрагма
- Всасывающий коллектор
- Разгрузочный коллектор
Детали мембранного насоса
Мембранные насосы обычно имеют пневматический привод, но также могут иметь электрический или механический привод. Для электрических насосов требуются электродвигатели, а для пневматических насосов — распределительный клапан воздуха . В этой статье основное внимание уделяется мембранным насосам с пневматическим приводом, поскольку они наиболее распространены.
Полезно знать: «обратные» клапаны также известны как «опочные» и «запорные клапаны», но все термины означают одно и то же!
Как работает мембранный насос?
Для работы мембранных насосов требуется сжатый воздух, электрический ток или механическое движение. В следующем примере предполагается, что используется сжатый воздух, поскольку это наиболее распространенная среда, используемая для работы мембранного насоса. Можно использовать насос с одинарной или двойной диафрагмой, но насос с двойной диафрагмой встречается гораздо чаще из-за его более высокого КПД (в результате его движения двойного действия).
Работа мембранного насоса
Сжатый воздух (обычно давление 6–7 атм) подается к насосу с двойной диафрагмой через шланги или трубопровод. Пневматический поршень (распределитель воздуха) подает сжатый воздух в пространство за одной из диафрагм при одновременном выпуске воздуха из другой; это стало возможным благодаря тому, что обе диафрагмы установлены на общем валу, т.е. когда одна движется, другая тоже. Отработанный воздух обычно выпускается через глушитель, чтобы насос работал тише и чтобы исключить периодический выпуск струи воздуха под высоким давлением из насоса.
При выпуске воздуха диафрагма сжимается и приобретает вогнутую форму. При подаче воздуха диафрагма расширяется и приобретает выпуклую форму. Когда диафрагма меняет форму, внутри нагнетательной камеры создается положительное давление (выпуклая форма) или отрицательное давление (вогнутая форма). Жидкость всасывается в насос или выбрасывается из него из-за разницы давлений, создаваемой внутри насосных камер. Обратные клапаны используются для обеспечения потока через насос только в одном направлении.
Конструкционные материалы мембранных насосов
Корпус насоса часто изготавливается из алюминия или какого-либо материала на основе полимера , например, ПТФЭ; алюминий делает насос легким, а полимерные материалы делают насос устойчивым к коррозии.
Диафрагмы могут быть изготовлены из резины, термопластичного эластомера (ТПЭ) или политетрафторэтилена (ПТФЭ) .
Преимущества и недостатки мембранного насоса
Мембранные насосы очень универсальны и поэтому используются во многих отраслях промышленности для различных целей. К ним относятся:
- Хорошо подходят для работы в агрессивных средах или для перекачивания агрессивных жидкостей, поскольку их детали могут быть устойчивыми к коррозии.
- Может быть изготовлен в искробезопасном исполнении, т.е. насос не является источником возгорания при размещении во взрывоопасной или огнеопасной среде.
- Может работать даже при частичном или полном погружении (при условии, что выход воздуха находится над поверхностью жидкости).
- Являются самовсасывающими (объемные насосы являются самовсасывающими, как и диафрагменные насосы).
- Благодаря своим размерам эти насосы легкие и портативные.
- Содержат мало деталей и не требуют особого обслуживания.
Полезно знать: термин «самовсасывающий» означает, что насос способен перекачивать воздух.
Обратный клапан
Обратные клапаны пропускают поток только в одном направлении. Когда диафрагма движется, давление, создаваемое внутри корпуса, либо поднимет шар с седла и обеспечит поток, либо прижмет шар к седлу и остановит поток. Влияние мембраны на каждый клапан зависит от ориентации обратного клапана (верхний обратный клапан работает в направлении, противоположном нижнему обратному клапану).
Всасывающий коллектор
Через это соединение жидкость поступ в аетнасос. Мембранные насосы являются насосами объемного вытеснения, таким образом, они могут перекачивать газ, жидкость или пар.
Разгрузочный коллектор
Через это соединение жидкость выводится из насоса.
Мембрана диафрагмы
Диафрагма приводится в действие пневматическим поршнем. Когда к одной стороне поршня прикладывается пневматическое давление, диафрагма принимает вогнутую форму. Когда к другой стороне поршня прикладывается пневматическое давление, диафрагма принимает выпуклую форму. Когда диафрагма меняет форму, между двумя обратными клапанами создается положительное или отрицательное давление; жидкость всасывается или выбрасывается из насоса за счет создаваемой разницы давлений. Мембраны диафрагмы обычно изготавливаются из толстого резинового материала.
Пневматические клапаны
Пневматические клапаны внутри корпуса мембраны распределяют воздух по обе стороны поршня. По мере того, как воздух распределяется по каждой стороне поршня, направление поршня меняется, а также меняется форма диафрагмы (выпуклая на вогнутую и т. д.).