Мембранные насосы
Компания ООО «ЭНЦЕ инжиниринг», являясь инжиниринговым и сервисным центром компании ENCE GmbH / Швейцария, готова разработать и поставить по Вашему индивидуальному техническому заданию мембранные насосы.
Общее описание
Современная ситуация в науке и техники такова, что какое-либо открытие, будь то новый вид материала или технология, побуждает его внедрение в уже имеющиеся отрасли путем улучшения имеющегося оборудования или технологии с учетом новых знаний. Подобная ситуация обстоит и в области насосного оборудования.
Развитие органической химии и химии полимеров привело к созданию целого ряда новых материалов, обладающих рядом специфических свойств. В частности, мембран. Применимо к насосному оборудованию мембранная технология позволила создать новый тип насосов, названных мембранными.
По принципу работы мембранные насосы относятся к насосам объемного действия. Как следует из названия, основным компонентом такой гидравлической машины является мембрана, попутно она же единственный подвижный элемент в конструкции насоса. Одной из причин создания подобного рода оборудования стала необходимость в насосах, способных перекачивать вязкие и абразивные среды и при этом иметь высокий ресурс работы, так как используемые для тех же целей поршневые насосы, как правило, подвержены значительному износу со стороны перекачиваемой среды.
Мембрана может приводиться в действие посредством трех разновидностей приводов (пневматического/механического/ гидравлического), она же выполняет функцию вытеснителя.
Мембранные насосы обладают функцией самовсасывания, поэтому они зачастую устанавливаются прямо на опорожняемую емкость/над ней. Такие агрегаты могут работать с веществами, содержащими твердые фрагменты, а также с веществами, имеющими высокие показатели вязкости.
Данные насосные установки могут функционировать на сухом ходу без вреда для основного рабочего органа, их несложно обслуживать. Мембранные насосы исключительно проявили себя при перекачке тех сред, для которых не подходят центробежные насосы (когда существует вероятность повреждения среды).
Конструкция
Как и любой насос объемного действия, мембранный насос имеет рабочую камеру, принудительное изменение объема которой и обеспечивает процесс перекачивания. Ее объем заключен между подвижной мембраной и неподвижным корпусом. Входные и выходные каналы рабочей камеры закрыты обратными клапанами, предотвращающими обратное перетекание жидкости.
Диафрагма жестко соединена с корпусом, что полностью исключает наличие каких-либо уплотнительных поверхностей и исключает любые протечки, чем обеспечивается высокая герметичность насоса. Утечка перекачиваемой среды из рабочей камеры может возникнуть только в случае нарушения целостности мембраны, корпуса или стыка между ними.
В зависимости от способа обеспечения колебательных движений мембраны она может, как иметь соединение с другими подвижными частями насоса (механический привод), так не иметь жесткое соединение только лишь с корпусом (пневматический или гидравлический привод). Независимо от типа привода диафрагма способна совершать колебательные движения, изгибаясь то в сторону рабочей камеры, то в противоположном направлении, чем и достигается циклическое изменение рабочего объема.
Конструкция обратных клапанов может быть самой разной. Конкретное исполнение запорных элементов обычно выбирается исходя из материала корпуса, характеристик перекачиваемой среды и требований к КПД насоса.
Существуют мембранные насосы, оснащенные дозатором. В таких агрегатах процесс перекачки осуществляется посредством вынужденных движений мембраны, которая одновременно выполняет функцию стенки камеры. В данных насосах мембрана может колебаться под воздействием трех видов приводов: пневматического, электромагнитного и электромеханического.
Самое широкое распространение получили насосы соленоидного типа. В них, мембрана приходит в движение от штока, который в свою очередь движется в созданном соленоидом электромагнитном поле.
Процесс дозирования происходит за счет того, что изменяется частота и амплитуда движения штока. В данной конструкции, за один рабочий цикл происходит нагнетание и всасывание одинаковой продолжительности. Привод данных насосов имеет невысокую мощность, поэтому они используются в случаях, когда нет необходимости в высокой производительности (предельный показатель 60 л/ч) и напоре (предельный показатель 30 бар.).
В таких агрегатах дозатор чаще всего сделан из пластмассы, клапаны — из керамики или специальной стали, корпус дозирующей головки — из оргстекла или полипропилена, мембрана — из фторопласта. Существуют мембраны из композитов, они еще более надежны и долговечны. Материалы основных узлов выбираются в зависимости от того, с какими средами будет работать насос.
Мембранными насосами соленоидного типа можно управлять дистанционно. Управляющий сигнал может быть импульсным или токовым (с диапазоном значений от 0.4 до 20 мА).
Принцип действия, работы
Мембранный насос имеет простую конструкцию, которую несложно ввести в эксплуатацию.
Мембраны движутся горизонтально на валу, под воздействием сжатого воздуха, который поступает на воздушный клапан. Мембраны также выполняют функцию уплотнителей между камерами жидкости агрегата и камерами воздуха. Рабочая жидкость попадает в насосную установку по всасывающему патрубку под действием вакуума, который образуется в камерах жидкости благодаря тому, что мембраны плотно прилегают к корпусу. Затем, посредством системы клапанов, мембраны двигают перекачиваемую жидкость в направлении напорного патрубка. Система шариковых клапанов насосной установки пропускает вещества с включениями (максимальный размер-30 мм).
Как было сказано выше, мембранные насосы относятся к насосам объемного действия. Соответственно, цикл их работы может быть представлен несколькими последовательно сменяющимися стадиями: всасывание и нагнетание.
На начальный момент всасывания входной клапан рабочей камеры закрыт, выходной клапан открыт, а мембрана изогнута вперед, из-за чего объем рабочей камеры минимален. В зависимости от типа привода насоса, мембрана вследствие откачивания рабочей среды из мембранного пространства или же обратного движения штока приходит в движение, начиная выпячиваться в обратную относительно рабочей камеры сторону. При этом внутри рабочей камеры создается разрежение, обеспечивающее всасывание перекачиваемой жидкости из всасывающего патрубка. При этом происходит переключение входного и выходного кланов, чтобы дать возможность среде заполнить объем рабочей камеры и предотвратить обратный ток из нагнетательного патрубка.
Стадия нагнетания следует сразу за стадией всасывания. Либо нагнетанием в мембранное пространство рабочей жидкости или газа, либо прямым движением штока, мембрана приводится в движение и начинает выпячиваться в сторону рабочей камеры, чем уменьшает ее объем. Увеличивающееся при этом давление выталкивает перекачиваемую жидкость в направлении нагнетательного патрубка, так как вновь происходит переключение входного и выходного клапана. В конце стадии нагнетания мембрана возвращается в исходное положение, и вновь может быть осуществлено всасывание.
Принцип действия мембранного насоса с механическим приводом
Классификация
Как и прочие виды насосов, мембранные можно классифицировать по различным признакам и показателям. Важно отметить, что особо актуальна классификация насосов в зависимости от материального исполнения, так как принцип действия данных гидравлических машин позволяет использовать в качестве конструкционного материала не только металлы и сплавы, но и различные пластические массы.
По типу привода:
Наибольшее распространение получили мембранные насосы с пневматическим приводом. Движение мембраны, а значит и работа насоса путем последовательного изменения объема рабочей камеры, осуществляется за счет попеременного нагнетания и откачки сжатого воздуха в полость позади мембраны. При заполнении полости мембрана изгибается в сторону рабочей камеры, тем самым вытесняя из нее объем жидкости в направлении нагнетательного патрубка, и при опорожнении – мембрана изгибается в противоположную сторону, за счет чего в рабочей камере создается разрежение, обеспечивающее всасывание следующей порции перекачиваемой жидкости и заполнение рабочей камеры. Перекачивание жидкости происходит за счет многократного повторения вышеописанного цикла. Схожим образом работает и гидравлический насос, с той лишь разницей, что вместо газа в полость мембраны подается жидкость.
В случае механического привода к диафрагме крепится шток, приводимый в движение механически. Совершая возвратно-поступательные движения, шток обеспечивает движение мембраны, за счет чего, в свою очередь, происходит цикличное изменение объема рабочей камеры и, как следствие, работа насоса. Так же возможно оснащение мембранного насоса электрическим приводом. В этом случае движение мембраны осуществляется при помощи электромагнитов.
Отдельно стоит выделить мембранно-поршневые насосы. Мембрана в таких насосах приводится в движение, так же как и пневматических или гидравлических, однако подача в полость мембраны рабочей среды и ее отвод происходят за счет возвратно-поступательного движения поршня. Мембрана в таких насосах выступает посредником при передаче энергии от поршня к перекачиваемой среде, и предотвращает их контакт, который может быть нежелательным.
По классификации способа размещения выделяют следующие типы мембранных насосов:
- работающие с самовсасыванием
- работающие под заливом
- погружные
Способность мембранных насосов к самовсасыванию и работе при “сухом ходе” позволяет размешать их над уровнем откачиваемой жидкости. Высота всасывания может достигать 4-6 метров. При работе насоса под заливом так же возможно самовсасывание, и насос располагается ниже уровня откачиваемой жидкости. В свою очередь, благодаря возможности применения пневматического или гидравлического привода, данный вид насосов может работать в погружном режиме, при котором он находится в самой перекачиваемой среде. При этом нет необходимости обеспечивать дополнительную герметичность ввиду отсутствия подвижных частей, требующих герметизации.
В зависимости от материала корпуса и проточной части мембранные насосы делятся на:
Алюминиевые насосы хорошо подходят для перекачивания нейтральных сред или вязких сред, так как перекачиваемая среда оказывается менее склонной к прилипанию к проточной части насоса. Для насосов из стали обычно выбирают нержавеющие сплавы, что обеспечивает большую стойкость к коррозии со стороны перекачиваемой среды, и позволяет добиться высокой степени гигиеничности процесса, которая требуется при работе с пищевыми продуктами.
Пластиковые насосы получили широкое распространение и изготавливаются из различных полимеров: полипропилен, тефлон, фторопласт, полиэтилен и т.д. Возможность использования неметаллов в конструкции наделяет пластиковые мембранные насосы рядом преимуществ. Как правило, используемые полимеры обладают крайне высокой химической стойкостью и меньшей в сравнении с нержавеющей сталью ценой, что в ряде случаев позволяет отказаться от использования дорогостоящих сплавов в пользу пластика.
Преимущества и достоинства
К преимуществам мембранных насосов можно отнести простоту конструкции, а именно: отсутствие деталей, которые совершают вращательные движения, отсутствие редуктора, двигателя и сальниковых уплотнений. Отсутствие торцевых уплотнений важно для пищевых производств, т.к. в данной отрасли особое значение имеет невозможность попадания смазочных материалов в продукт. Благодаря вышеописанным параметрам, данный агрегат является более стойким к износу и гарантирует безопасность от утечек. Кроме этого, насосные установки обладают малым весом и небольшими размерами, их применение универсально (работают с водой, вязкими веществами и веществами с фрагментами размером до 10 мм). Агрегаты неприхотливы (не требуют смазки механизмов), просты в обслуживании, экономичны, недороги (если сравнивать с кулачковыми и винтовыми насосами мембранные дешевле приблизительно на 30- 40%), безопасны для окружающей среды.
Основные достоинства мембранных насосов
— Самовсасывание и работа при “сухом ходе”
Отсутствие трущихся деталей в конструкции насоса значительно снижает влияние отрицательных эффектов работы “всухую”, так как не возникает точек локального нагрева, способных приводить к повреждению и разрушению отдельных деталей насоса. Способность перекачивать газовую среду обеспечивает наличие самовсасывания, высота которого может достигать 6 метров при отсутствии предварительной заливки, и 9-10 метров при наличии предварительной заливки.
— Компактность, простота конструкции и эксплуатации
Плотная компоновка деталей обуславливает малые габариты мембранных насосов, а отсутствие вращающихся и подверженных трению деталей (исключая мембрану) значительно упрощает конструкцию насоса в сравнении с другими типами. Эти преимущества в купе делают данный вид гидравлических машин простыми в ремонте и обслуживании, так как единственной подверженной сильным нагрузкам и износу деталью является мембрана. Кроме того, малые габариты и отсутствие громоздких приводов позволяют создавать мобильные мембранные насосы, которые не привязаны к точкам крепления. К примеру, бочковые насосы устанавливаются сразу на емкость, откуда будет происходить откачка содержимого, после чего их можно легко отсоединить.
— Отсутствие необходимости в смазке
Мембранные насосы лишены необходимости в дополнительной смазке, что значительно снижает количество ответственных деталей, вывод из строя которых может привести к поломке насоса. Основная причина этого – отсутствие в конструкции вращающихся элементов, подверженных трению.
— Возможность перекачивать высоко образивные среды
Мембранные насосы способны перекачивать жидкости с большим процентом (до 90%) твердых включений, размеры которых могут достигать 50 мм и более. Перекачивание может происходить без серьезного влияния на структуру включений. Важно отметить, что с ростом абразивного воздействия сто стороны перекачиваемой среды резко снижается срок службы мембраны ввиду ее повышенного износа, что диктует использование износостойких материалов для мембраны.
— Высокая степень герметичности
Поскольку в конструкции насоса отсутствуют подвижные детали, требующие уплотнения, а утечка перекачиваемой среды через корпус возможна только в случае его разрушения, потери жидкости в ходе работы практически невозможны. Однако стоит заметить, что значительные утечки возможны в случае разрушения мембраны, что приведет к попаданию перекачиваемой жидкости за мембранное пространство.
— Возможность перекачивать агрессивные среды
Высокая степень герметичности, а также высокая химическая стойкость корпуса и мембраны позволяет насосам эффективно перекачивать как агрессивные, так и пожаро и взрывоопасные среды. Полипропилен, значительно уступая в цене нержавеющей стали, в то же время обладает соизмеримой химической стойкостью. Химическая стойкость тефлона (PTFE) даже выше, чем у полиэтилена, поэтому его применяют при работе с наиболее сильными кислотами, однако его устойчивость к абразивному износу можно охарактеризовать как умеренною. Полиэтилен, напротив, обладая крайне высокой износоустойчивостью, менее стоек к химическому воздействию, чем тефлон, однако остается на уровне с полипропиленом.
Недостатки
— Повышенный износ мембраны
Мембрана, являясь основным рабочим органом насоса, также является и наиболее уязвимой его частью. Исключая клапаны, мембрана – единственная подвижная деталь в насосе, при этом она подвержена постоянным циклическим деформациям, что обуславливает ее недолгий срок службы. Кроме того, повреждение или разрыв мембраны не только приведет к поломке насоса, но и может повлечь за собой значительные утечки перемещаемой среды. Поэтому крайне важно следить за состоянием мембраны и производить своевременную ее замену с целью избегания выхода насоса из строя.
— Повышенные требования к клапанам
Стабильная и безошибочная работа обратных клапанов на входе и выходе из рабочей камеры насоса крайне важна для его правильной работы. Поэтому клапаны являются вторым по важности элементом в насосе после мембраны, от которого зависит способность гидравлической машины выполнять свои функции.
Области применения
Отличительные особенности мембранных насосов определяют соответствующие области применения. Наибольшее значение в этом случае играют крайне высокая химическая стойкость и компактность насосов.
— Пищевая промышленность и фармацевтика
Мембранные насосы, благодаря высокой степени герметичности, способны обеспечить достаточные требования гигиеничности при перекачке жидкостей. Это свойство широко используется в фармацевтике, где требуется соблюдать высокую степень чистоты веществ. Для пищевой промышленности так же важна способность насосов перекачивать вязкие среды (карамели, джемы и т.д.) и среды с твердыми включениями (пасты с орехами или кусочками фруктов и т.п.).
— Химическая и нефтехимическая промышленности
Способность перекачивать особо химически агрессивные вещества делает мембранные насосы крайне востребованными в химических производствах. С помощью данных насосов могут быть перекачаны сильные кислоты, щелочи и различные растворители. В каждом отдельном случае рабочая среда определяет необходимость использования того или иного материала для корпуса насоса.
Использование насосов для перекачки различных паст, затирок и лаков позволяет решать все возникающие при этом проблемы. Герметичность мембранных насосов обеспечивает требования по взрывобезопасности, а возможность перекачивать вязкие среды с возможными твердыми включениями охватывает весь спектр возможных веществ и смесей, с которыми может столкнуться насос.
— Керамическая и добывающая промышленность
В данном случае наиболее важным требованием к насосам является их устойчивость к абразивному износу. С их помощью можно перекачивать различные шликеры, глазури, шламы или же откачивать грязные шахтные воды.
— Стекольное и стекловолоконное производство
Мембранные насосы используются для перекачки полировочных паст, обладающих сильным абразивным воздействием, а также для откачки стоков после процессов резки и полировки.
Мембранные насосы, благодаря своим преимуществам, широко применяются в ряде производств, где используются агрессивные и среды с высоким показателем вязкости (химпроизводство, полиграфия, производство бумаги и лакокрасочных материалов). Кроме того, такие насосы активно функционируют в системах очистки воды (в процессе дозирования и перекачки реагентов) и водоснабжения, сельском хозяйстве и производстве напитков.
avtonomny-dom.ru
В индивидуальных загородных домах, в подсобном или фермерском хозяйстве даже с организованной системой водоснабжения, часто возникает необходимость в простых малогабаритных устройствах для перекачки воды и подачи ее под давлением. Одним из вариантов может быть мембранный насос высокого давления, рассчитанный на питание от сети постоянного тока напряжением 12 В.
Рис.1 Внешний вид диафрагменных насосов
Как и ручные, мембранные малогабаритные электрические насосы могут применяться в бытовом хозяйстве для следующих целей:
- Перекачки жидкостей из одних емкостей в другие — заполнение хозяйственных бочек водой из колодца, пруда, осушение и наполнение природных водоемов и бассейнов.
- Полива огорода из неглубоких источников воды (колодцев, прудов, бочек). Организация полива посредством распылителя.
- Забора чистой питьевой воды из неглубоких колодцев.
- Использования в качестве напорного насоса для мытья техники, хозяйственных построек, помещений для ухода за скотом.
В последнее время стали пользоваться популярностью малогабаритные устройства для мойки автомобилей на основе китайских мембранных электронасосов. В комплекте для мойки автомобилей вместе с электронасосом поставляются:
Рис. 2 Стандартный комплект для мойки машин
- Шланги для подвода воды к мембранному насосу и разбрызгивающему устройству, фитинги.
- Электрический адаптер, преобразующий переменное напряжение сети 220 В. в постоянное — 12 В. Еще одним источником питания может быть автомобильный прикуриватель — в комплект входит шнур питания с разъемом для его подключения.
- Пистолет с регулировкой режима распыления и ручкой включения подачи воды.
- Водяной фильтр на входе всасывающего шланга.
- Кнопка включения насосного оборудования.
Домашнюю бытовую автомойку также можно использовать и в других хозяйственных целях — поливки огорода, перекачки воды, забора чистой воды для бытовых нужд.
Рис. 3 Откачка масла диафрагменным электронасосом
Благодаря своей способности работать с вязкими жидкостями, диафрагменный электронасос ручного или электрического типа может быть использован для откачки масла из автомобильной техники.
Практически во всех видах автомобилей сливное отверстие для масла в силу конструкционных особенностей расположено внизу и сбоку поддона, поэтому при обычном сливе там остается 0,5 — 0,7 л. старого масла. При откачке его ручным или электрическим насосом всасывающий шланг опускается на самое дно — это позволяет полностью освободить поддон от масла и решить данную проблему.
Рис 4.Принцип действия диафрагменной помпы
Как и ручной насос для воды, мембранные электрические виды относятся к насосам объемного типа, в которых работа по перемещению жидкой среды происходит за счет изменения объема рабочей камеры.
В диафрагменных насосах рабочим элементам являются мембраны, осуществляющие втягивание воды из водозаборной емкости и выталкивание ее наружу через выходной патрубок. Устройства отличаются видом привода: мембрану можно изгибать посредством механического воздействия (механический привод), давления воздуха (пневмопривод) или воздействия жидкости на стенки мембраны (гидропривод).
Можно сконструировать и собрать мембранный ручной насос с одной диафрагмой и двумя обратными клапанами. При движении мембраны жидкость будет всасываться через входной клапан, в то время как выходной будет закрыт. Обратное движение диафрагмы приведет к закрытию входного клапана, выходной при этом открывается и жидкость выталкивается наружу мембраной. На практике с целью повышения эффективности работы используется конструкция с двумя или четырьмя мембранами и рабочими камерами.
Основным элементом типового двухкамерного мембранного насоса является двигатель, две диафрагмы и обратные клапаны, каждая мембрана оснащена двумя обратными клапанами. При вращении двигателя при помощи насадки через передаточный узел мембраны приходят в движение. В определенный момент времени одна из них втягивает воду через клапан, в то время как другая выталкивает ее через выходное отверстие. При дальнейшем вращении вала двигателя диафрагмы меняются местами: втянувшая воду через обратный клапан ее выталкивает, а которая выталкивала — втягивает. Благодаря двухкамерной конструкции процесс забора воды происходит непрерывно, что повышает КПД устройства.
Обычный бытовой мембранный насос имеет небольшие габариты и малый вес, благодаря чему его можно разместить практически в любом удобном месте. Единственным его существенным недостатком является высокий шум при работе, поэтому длительное использование в зоне нахождения людей не практикуется.
Рис. 5 Основные узлы диафрагменной помпы:
- Мембрана с обратными клапанами.
- Насадка на валу двигателя и узел, передающий движение диафрагмам.
- Вал двигателя с насадкой.
- Верхняя мембрана отключения электронасоса.
В стандартном диафрагменном насосе используется бесколлекторный двигатель постоянного тока на напряжение 12 В., сбоку в верхней части корпуса симметрично друг другу расположены две диафрагмы, в каждую из них вмонтированы по два обратных клапана в разных направлениях. Электронасос оснащен защитой от высокого давления — в торце его верхней части встроена диафрагма, связанная с кнопочным выключателем. При повышении давления в системе поверхность диафрагмы выгибается и давит на кнопку выключателя питания — в результате насос останавливается.
На вал электродвигателя насоса насажен эксцентрик в виде сегмента диска. При вращении он воздействует на прямые выступы цилиндрической пластиковой втулки, связанной с диафрагмами. В результате мембраны начинают перемещаться внутри корпуса насоса, втягивая и выталкивая воду через систему обратных клапанов.
На российском рынке в подавляющем большинстве представлены модели электронасосов китайского производства и мексиканские под американскими брендами, отечественный производитель выпускает только промышленные устройства.
Shurflo ProBlaster II Ultimate ( 225 у.е.) — мембранный электронасос бренда США для перекачки пресной воды, производится в Мексике.
vizada.ru
Как работает насос
По какому принципу работает мембранный насос? Схема такова. Данное устройство состоит из двух полостей, размещенных одна напротив другой. Разделены они мембраной – очень гибкой, но в то же время прочной пластиной. Одна полость наполняется воздухом, другая – жидкостью. Между ними, в свою очередь, располагается распределитель, который воздействует на мембрану так, чтобы она двигалась взад и вперед с небольшой амплитудой.
В результате из одной полости вытесняется некий объем жидкости, а в другую – всасывается. Когда мембрана занимает противоположное положение – вещество продвигается в горизонтальной плоскости – благодаря наличию в конструкции агрегата особых клапанов. Мембранный насос, таким образом, функционирует по принципу вытеснения вещества – как, впрочем, и приборы поршневого типа. Но в последнем, как правило, нет гибких деталей наподобие мембраны. Схема изготовления агрегата гарантирует высокую стабильность работы устройства.
В силу особенностей конструкции, камера мембранного насоса практически не загрязняется. В связи с этим данного рода приборы в ходе практической эксплуатации ведут себя надежнее, чем традиционные поршневые. Наилучшим образом мембранные насосы справляются с перекачиванием воды, жидкостей с повышенной плотностью и вязкостью, а также суспензий.
Материалы конструкции
Мембрана насоса, как правило, изготавливается из резины или гибких и особо прочных сортов стали. В свою очередь, корпус устройства обычно выполняется из материалов, устойчивых к коррозии и воздействию химических веществ (если предполагается соответствующая специфика их задействования). Подаваемые жидкости или суспензии направляются в напорный трубопровод, который чаще всего также изготавливается из резины или ПВХ.
Преимущества мембранных насосов
Мембранный насос имеет ряд преимуществ. Во-первых, это исключительная простота исполнения (в большинстве технологических реализаций). Как правило, в агрегатах данного типа не предусмотрено вращающихся деталей и двигателей. Те механизмы, что приводят насосы в движение, не представляют собой технологически сложных приборов. Как правило, современные мембранные насосы – с электроприводом достаточно простой конструкции, с пневмосистемой, а то и вовсе ручного хода. Во-вторых, данные агрегаты работают с минимальной вероятностью выхода из строя – собственно, это их свойство обусловлено как раз таки простотой конструкции. Мембранный насос – прибор, который прослужит долго. В-третьих, данные устройства очень просты в установке и монтаже, не требовательны к условиям хранения и транспортировки. Температура, влажность воздуха и иные факторы окружающей среды практически не влияют на функциональность насосов.
Технологические исполнения
Агрегаты, о которых идет речь, бывают разными. В числе самых распространенных – насос пневматический. Мембранный агрегат такого типа работает без участия электропривода, иного рода сложных передающих устройств и элементов оснастки. Такое устройство особенно удобно с точки зрения транспортировки. В числе других примечательных свойств – отсутствие заметного нагрева, а также герметичность, что в некоторых случаях позволяет использовать прибор под водой. Как мы уже отметили выше, есть мембранные насосы с электроприводом. Они также достаточно распространены в силу универсальности (они адаптированы к большинству элетросистем, применяемых в России), высокой производительности, умеренной цены. Есть также насосы, приводимые в движение гидравлическим приводом.
Таким образом, основной критерий классификации приборов – тип моторчика. В целом, принцип работы устройства каждого вида одинаковый: мембрана (или, как ее еще называют, диафрагма) изгибается под воздействием механического двигателя, воздуха (если речь идет о пневматическом приводе) или воды (при использовании гидравлической системы), вследствие чего обеспечивается движение подаваемого вещества. В некоторых конструкциях насосов предусмотрено две мембраны. На одну воздействует сжатый воздух, вследствие чего она изгибается, продвигая подаваемое вещество к выходному клапану. Одновременно,на участке, где расположена вторая мембрана, образуется вакуум, в который в силу естественных физических закономерностей вещество всасывается. И так с каждым движением привода. Две мембраны в этом случае соединяет механический вал. Также в перекачке вещества участвуют воздушные клапаны, действующие автоматически. Таким образом, в насосе происходят два процесса – всасывание (когда первая мембрана разрежает воздух при движении от стенок) и нагнетание (когда вторая диафрагма передает давление пневмопотока на жидкость, что успела попасть в корпус, тем самым обеспечивая движение вещества к выходному отверстию). Показатели давления в области задней стенки той мембраны, которая выпускает жидкость, и той, что расположена на участке входа, таким образом, равны. Часто агрегат, о котором идет речь, носит иное наименование – “вакуумный насос”. Мембранный механизм при этом есть во всех технологических реализациях прибора. Причина тому – его простота и, в то же время, высокая эффективность. Что касается двухмембранных насосов – они, как правило, пневматические.
Критерии эффективности насосов
Исходя из каких критериев насосы мембранного типа оцениваются в аспекте эффективности и качества работы? Эксперты выделяют следующую совокупность параметров.
Во-первых, насос пневматический мембранный (или же тот, что оснащен электроприводом) должен бесперебойно работать без необходимости ремонта, дополнительной настройки, смазывания и иных процедур, которые требуют затрат производственных ресурсов.
Во-вторых, агрегаты данного типа должны быть экологичными. В принципе, этот критерий соблюдается в отношении большинства современных моделей мембранных насосов. Не так много устройств функционирует, к примеру, на бензине или газе.
В-третьих, желательно, чтобы имела место работоспособная и простая в пользовании система регулирования скорости и объемов подаваемых веществ. То есть насос не должен работать только в режиме “включено” и “выключено”. Необходимо иметь возможность подстраивать интенсивность всасывания под тип вещества и задачу, решаемую на производстве.
В-четвертых, конструкция насосов должна быть такой, что в случае попадания внутрь полостей твердых предметов это не привело к механическим повреждениям устройства и его поломке.
Также некоторые технические специалисты считают важным наличие у насосов системы защиты от скачков напряжения (если речь идет об агрегатах на электроприводе), а также экономичность – касательно того же типа приборов.
Сфера применения
Существует несколько классов приборов, о которых идет речь. Есть дозировочный мембранный насос, ручной, вакуумный – и все они успешно используются в самых разных отраслях. Как правило, это промышленность – нефтегазовая, пищевая, лакокрасочная. химическая, а также строительство. Постепенно приборы осваиваются и частными лицами – в фермерских хозяйствах, например. Достаточно популярными становятся миниатюрные устройства. В частности, некоторые из них могут потреблять совсем немного электричества (несмотря на это, в руках пользователя будет полноценный мембранный насос) – 12 Вольт. Подобного рода приборы часто используются дачниками для конструирования систем полива или же небольшого водопровода. Отзывы многих владельцев приусадебных участков характеризуют небольшие бытовые мембранные насосы исключительно с позитивной стороны.
Перекачивать эти механизмы, особенно те, что адаптированы к использованию в промышленности, могут самые разные вещества – воду, жидкости с более высокой плотностью и вязкостью, а также те, что допускают твердые включения (в зависимости от модификации устройства, их допустимый размер варьируется от миллиметров до нескольких сантиметров). Некоторые модели адаптированы для прокачки химически агрессивных веществ.
Дозирующие насосы
Существует подтип рассматриваемых нами агрегатов – дозирующие насосы. Мембранные механизмы в них, в принципе, те же, что и в обычных устройствах даного типа, однако спектр их назначения, как правило, более узок. Многие модели устройств адаптированы к работе как раз таки с химически активными веществами – когда есть необходимость в их периодической дозировке.
Каковы особенности их конструкции? Мембранные насосы-дозаторы, как правило, прецизионные, обладающие исключительной герметичностью корпуса. Их производительность (интенсивность перекачки веществ) очень гибко регулируется. При этом в современных моделях предусмотрены варианты с заданием нужных параметров – как в режиме текущей работы агрегата, так и в процессе предварительной настройки. В зависимости от конструкции и технологического типа прибора, это может осуществляться вручную или с помощью элементов привода.
В числе примечательных особенностей насосов-дозаторов – особая легкость обслуживания. В частности, сконструированы они, как правило, в виде блоков – это обуславливает простоту и минимальную потребность в трудозатратах при сборке или монтаже устройств. Такие насосы обычно снабжены клапанами, адаптированными к воздействию вредных сред. Это особенно важно, так как данные элементы достаточно чувствительны.
Дозирующего типа устройства обладают достаточно большим количеством ходов (движений) – порядка 100-150 в минуту. При этом можно настраивать амплитуду – в современных моделях это можно сделать, используя интервал 0-100 %.
В ряде случаев специфика производства предполагает задействование “гибридной” модели приборов. А именно: может потребоваться насос мембранно-поршневой. Он сочетает в себе преимущества диафрагменного, а также “классического”. Рассмотрим специфику агрегатов такого типа.
Особенности мембранно-поршневых насосов
Как таковой, вакуумный насос (мембранный), в силу особенности конструкции, не всегда рассчитан на обработку веществ с большой плотностью. К тому же, как считают некоторые технические эксперты, его КПД не всегда оптимален. Поэтому целесообразно использовать насос, обладающий признаками как мембранного, так и поршневого. Данного типа устройства во многих случаях работают с более высоким КПД и пониженными энергозатратами.
Кроме того, область применения мембранно-поршневых насосов, как правило, шире, чем у диафрагменных. В частности, они могут использоваться не только для перекачки жидкостей, но также и для перемещения шламов, в фильтр-прессах, в составе конструкции распылительных сушилок. Некоторые мембранно-поршневые насосы гидравлического типа могут использоваться также и в горнодобывающей промышленности, в ТЭЦ, в керамической индустрии, в металлургии. Таким образом, устройства данного типа, обладая преимуществами, свойственными как мембранным, так и поршневым вариантам, во многих модификациях более универсальны. То есть если диафрагменные устройства в большей степени адаптированы для перекачки жидкостей (с некоторым процентом твердых включений), то “гибридные” вполне могут справиться с перемещением веществ, в которых, в свою очередь, концентрация нерастворимых элементов может быть выше.
Вместе с тем, такого типа агрегаты, как правило, намного дороже, чем поршневые или диафрагменные в отдельности. Однако при должной оптимизации производственного процесса затраты могут окупить себя. К тому же энергозатраты, благодаря более эффективному КПД “гибридных” насосов, меньше – хотя бы в этой части издержки бизнеса будут снижены. Также, в силу конструкционных особенностей мембранно-поршневых насосов, износ деталей на них зачастую ниже, чем при использовании диафрагменных устройств.
Как выбрать насос?
Исходя из каких критериев следует выбирать мембранный насос (если речь идет о приборе, не относящемся к гибридному типу)? Ключевые параметры, которые могут говорить о производительности приборов данного типа, следующие:
– давление на выходном клапане (в большинстве случаев минимальный показатель должен составлять 60 бар – но все зависит от предполагаемой области использования насоса);
– высота всасывания (желательно, чтобы не менее 4-5 метров);
– интенсивность подачи вещества (измеряется в куб. метрах за час – разброс рекомендуемых параметров очень разный – от 0,5 до десятков единиц, все зависит от целевого назначения устройства);
– расстояние передачи напора (длительность трубы, по которой подается вещество – не менее 50 метров);
– давление сжатого воздуха (как правило, в интервале 0,2-0,6 МПа, но могут быть и иные значения);
– допустимый интервал температуры перекачиваемых веществ (как правило, 0-80 градусов);
– диаметр отверстий на входе и на выходе, а также того, куда подается воздух (указывается в сантиметрах или в дюймах – обычно для импортных моделей);
– предельный диаметр твердых включений (может варьироваться от нескольких миллиметров до сантиметров).
Вместе с тем, классификация насосов и спектр их назначения настолько обширны, что подбор оптимальных параметров при выборе данного рода прибора всегда будет зависеть от конкретной сферы их применения.
Недостатки
Преимуществ у рассматриваемого прибора предостаточно. Это универсальность – использоваться может мембранный насос для воды и большого количества других жидкостей с разными физическими свойствами. Это экологичность – как правило, в конструкции устройств используются приводы без выхлопов и газов. Это широта технического исполнения – есть электрический, гидравлический, пневматический, ручной мембранный насос. Но следует также сказать и о недостатках, что свойственны агрегатам данного типа.
Во-первых, мембрана или диафрагма насоса все время находятся в движении. Это со временем приводит к их износу – они становятся менее герметичными, а то и вовсе выходят из строя. Но, как правило, современные производители техники прилагают к поставляемому комплекту несколько запасных мембран, а если и они закончатся – всегда можно заказать новые. Например, фирма НВМ, поставляя свой флагманский продукт – насос вакуумный мембранный (НВМ специализируется на таких приборах), дополняет комплекты запасными деталями.
Во-вторых, в силу интенсивности эксплуатации, изнашиваются также и клапаны приборов. Также в некоторых случаях возможно их засорение твердыми веществами, что присутствуют в подаваемых жидкостях. Однако и их можно заменять.
Некоторые сложности в работе насосов могут быть обусловлены периодическим появлением паровых пробок в момент всасывания жидкости (если идет обработка веществ, для которых характерно высокое давление паров – например, метилхлорид).
Вместе с тем, отмеченные три недостатка компенсируются высокой ремонтопригодностью насоса, а также легкостью замены износившихся деталей. Кроме того, чтобы минимизировать вероятность повреждения мембран и клапанов, одновременно с агрегатами (а в ряде случаев – в составе их конструкции) могут использоваться различного рода демпфирующие устройства, призванные сглаживать импульсы, возникающие вследствие движения диафрагм. Так или иначе, мембранные насосы использовать предпочтительнее, чем их традиционные аналоги. Экономическая рентабельность многих производств часто предопределяется возможностью задействовать именно такие агрегаты.
fb.ru