Для чего используются мембранные насосы

Мембранные (диафрагменные) насосы: принцип работы, разновидности, применение

Благодаря развитию технологий на современном рынке регулярно появляются новые виды оборудования и технических средств, отвечающих более высоким требованиям потребителей. Именно к такому оборудованию можно отнести и мембранный насос, который также называют диафрагменным. Основным рабочим органом данного насоса является мембрана (диафрагма), на возвратно-поступательном движении которой и основан принцип работы данного механического объемного устройства. Принудительно и с определенной цикличностью изменяя размеры рабочей камеры такого насоса, с его помощью можно выполнять перекачку как жидких, так и газовых сред.

Мембранный вакуумный насос во взрывозащитном исполнении

Принцип действия и конструктивные особенности

Основными элементами конструкции мембранного насоса, которые располагаются в его неподвижном корпусе, являются:

• подвижная диафрагма или мембрана;
• рабочая камера устройства;
• шток (поршень), который соединяет мембрану с приводным валом;
• кривошипно-шатунный механизм;
• клапаны, которые предотвращают обратное всасывание перекачиваемой среды;
• входной и выходной патрубки.

Мембранный насос с механическим приводом

В том случае, если диафрагменный насос используется в лабораторных целях, его оснащают вакуумметрами, защитными фильтрами, а также дополнительными элементами автоматики, которые предохраняют такое устройство от возможных перегрузок и связанного с ними перегрева.

В зависимости от модели у мембранных насосов может быть одна или две рабочие камеры. Модели с одной камерой являются типовым вариантом такого оборудования и используются наиболее часто. Двухкамерные диафрагменные насосы, камеры которых могут соединяться между собой по последовательной или параллельной схеме, применяются в тех случаях, когда требуется использование более мощного насосного оборудования.

Внутреннее устройство мембранного насоса

Принцип работы мембранного или диафрагменного насоса заключается в следующем.

• В момент запуска насоса шток, связанный с эластичной мембраной, начинает выгибать ее в сторону, обратную от рабочей камеры, в результате чего объем данной камеры увеличивается.
• За счет резкого увеличения объема в рабочей камере создается эффект вакуума, и в нее через входной патрубок начинает поступать перекачиваемая среда.
• Посредством кривошипно-шатунного механизма мембране сообщается обратное перемещение, и объем рабочей камеры резко уменьшается, что приводит к выталкиванию из нее перекачиваемой среды через выходной патрубок. В тот момент, когда мембрана начинает совершать обратное движение, входной патрубок автоматически блокируется при помощи специального клапана.

Мембранные насосы отдельных моделей оснащаются сразу двумя диафрагмами, которые располагаются друг напротив друга и соединяются между собой при помощи эксцентрикового механизма. За счет того, что перекачивание среды осуществляется попеременно каждой из мембран, применение таких устройств является более эффективным.

Рабочие такты двухмембранного насоса

Отдельные производители используют для насосов структурированные мембраны. Наряду с другими преимуществами, мембраны данного типа отличаются увеличенным эксплуатационным сроком, соответственно, реже нуждаются в замене, что делает их использование экономически более выгодным.

Конструктивные элементы мембранных насосов в процессе эксплуатации могут контактировать с различными типами рабочих сред и подвергаться их активному воздействию. Именно поэтому в зависимости от назначения вакуумно-мембранного или диафрагменного насоса следует выбирать модели, которые предназначены для тех типов сред, с которыми будет работать такое устройство. Если пренебречь этим требованием и выбрать оборудование с несоответствующими техническими характеристиками, можно столкнуться с тем, что оно очень быстро выйдет из строя.

Виды мембран для оснащения диафрагменных насосов

Вполне естественно, что от того, какого типа мембраны используются для оснащения диафрагмовых насосов, зависит не только долговечность такого оборудования, но и эффективность его использования. По конструктивному исполнению среди мембран для насосов выделяют три основных типа.

• Наиболее простые по конструкции диафрагмы плоского типа позволяют достигать высокой степени сжатия. Соединение такой диафрагмы со штоком осуществляется за счет отверстия, специально выполненного в ее центральной части. Наличие такого отверстия часто становится причиной ухудшения герметичности мембраны, которая может начать пропускать во вторую камеру насоса перекачиваемую им среду. Кроме того, элементы резьбового соединения, при помощи которых мембрана соединяется со штоком, находятся в постоянном контакте с прокачиваемой средой, что часто нежелательно.
• Формованные мембраны соединяются со штоком насоса при помощи винта, запрессованного в диск выпуклой формы, устанавливаемый с обратной стороны от рабочей камеры. Таким образом, при использовании подобных мембран для насосов исключается контакт перекачиваемой среды с металлическими крепежными элементами. Между тем мембранные насосы, на которых устанавливаются диафрагмы данного типа, характеризуются меньшей производительностью. Объясняется это тем, что, по сравнению с плоскими моделями, выпуклые мембраны отличаются меньшей упругостью.
• Наибольшей производительностью, максимальным сроком службы и минимальными затратами на обслуживание характеризуются насосы мембранные, на которых установлены структурированные диафрагмы. Такие мембраны, кроме специально разработанной формы, отличаются улучшенными механическими характеристиками. При использовании данных мембран практически исключены утечки перекачиваемой среды, кроме того, последняя не контактирует с металлическими крепежными элементами.

Мембраны для насосов. Верхний ряд – мягкие сантопреновые (похожие на резиновые), нижний ряд – тефлоновые (более жесткие)

Сферы использования

Мембранные насосы за счет особенностей своей конструкции являются абсолютно герметичными устройствами, поэтому среда, которая подвергается перекачке с их помощью, не контактирует с окружающим воздухом. Именно благодаря такому качеству, а также принципу, по которому работают мембранные насосы, их применение особенно актуально в тех случаях, когда важны стерильность и отсутствие утечек перекачиваемых сред. Использование абсолютно герметичных мембранных насосов, что также важно, позволяет защитить людей, которые находятся рядом с ними, а также окружающую среду от вредного воздействия перекачиваемой среды, если она характеризуется высокой токсичностью. Вакуумные устройства в отличие от механических насосов относятся к оборудованию безмасляного типа.

Мембранные вакуумные насосы благодаря перечисленным выше качествам наиболее активно используются в следующих сферах:

• медицинской и фармацевтической промышленности;
• производстве пищевой продукции и напитков;
• атомной промышленности;
• полиграфии;
• лабораториях различной направленности;
• обслуживании химических процессов на различных предприятиях, при котором необходим мембранный дозирующий насос;
• производстве лакокрасочной продукции, где не обойтись без мембранных насосов-дозаторов;
• оснащении различных вакуумных систем – фильтров, присосок, массажеров, манипуляторов и др.

Мембранные пневматические насосы для отраслей химической промышленности выпускаются в полипропиленовых или алюминиевых корпусах

Насосы мембранного типа, как уже было сказано выше, нужны не только для перекачки газа, для воды и других жидких сред. Часто встречается использование мембранных насосов в качестве дозаторов. В частности, мембранные дозировочные насосы успешно применяются на химических предприятиях, где с их помощью выполняют дозировку и смешивание реагентов, в нефтеперерабатывающей отрасли, на опреснительных станциях и т.д.

Мембранный насос высокого давления позволяет создавать чистый вакуум в различных емкостях или других закрытых системах. Кроме того, такое оборудование может быть использовано как пневматический компрессор.

Мембранный насос высокого давления Triplex применяется в системах распыления, фильтрации, охлаждения или дозирования

Вакуумные насосы мембранного типа часто применяют для оснащения молочных ферм, где посредством таких устройств приводятся в действие индивидуальные доильные аппараты. Насос диафрагменный отличается компактными размерами, что позволяет легко размещать его на тележках, которые операторы доильных аппаратов транспортируют вместе с бидонами по территории фермы. Немаловажно, что при работе вакуумных мембранных насосов создается минимум шума и вибраций. Это объясняется отсутствием в их конструкции вращающихся деталей. Другими преимуществами использования мембранных насосов для оснащения молочных ферм являются:

• устойчивость к повышенной влажности;
• обеспечение высокой чистоты перекачиваемой среды;
• экономичность устройства с точки зрения энергопотребления;
• доступная стоимость.

Преимущества применения

В чем заключаются преимущества насосов мембранного типа? Такие устройства:

• отличаются долговечностью (которая выше, чем у подобного оборудования других типов из-за отсутствия в конструкции трущихся деталей);
• обладают высокой надежностью;
• не нуждаются в частом техническом обслуживании за счет простоты конструкции;
• не требуют помощи квалифицированных специалистов для замены износившихся деталей;
• характеризуются высокой универсальностью;
• отличаются минимальным уровнем шума и вибрации при работе;
• не нуждаются в смазочных веществах;
• просты и удобны в использовании.

Промышленный мембранный насос, предназначенный для гидравлической транспортировки твердых материалов (рудничных вод, породных шламов и т. п.)

Выбирая мембранные насосы, которые на современном рынке представлены большим разнообразием моделей, следует обращать внимание на следующие параметры таких устройств:

• производительность;
• рабочее давление;
• мощность;
• размеры модели.

Источник

Мембранный насос

Совремное насосное оборудование становиться все более удобным и старается отвечать возростающему количеству требований потребителя. Не стоит в стороне и мембранный (диафрагменный) насос.

Мембранный насос — это оборудование объёмного типа, рабочим орган которого является гибкая пластина (диафрагма, мембрана). Пластина закрепляется по краям и изгибается под действием рычажного механизма (механического привода), или в результате изменения давления воздуха (пневматического привода) или жидкости (гидравлического привода).

Содержание статьи

Работа такого оборудования похожа на работу поршневого или плунжерного насоса.

Устройство мембранного насоса

В устройство мембранного насоса в классическом исполнении с механическим приводом включает:
1 шариковый клапан
2 ограничитель
3 гайка
4 уплотнительные кольца
5 патрубок
6 шпилька
7 крышка
8 мембрана
9 тарелка
10 поршень
11 шатун
12 корпус насоса
13 эксцентрик
14 червячное колесо
15 пробка
16 гильза поршня.

Шариковый клапан 1 необходит для предотвращения обратного тока жидкости или воздуха.

Ограничители 2 необходимы удерживания шариковых клапанов в пределах седла.

Работа мембранного насоса заключается в следующем. При вращении колеса 14, расположенного в корпусе 12, приходит в движение поршень 10, соединенный с колесом шатуном 11.

Поршень 10 соединен с мембранной 8 с помощью шпильки 6.

Мембрана является одной из стенок рабочей камеры. Под действием нагрузки мембрана изгибается, меняя объем рабочей камеры и жидкость находящаяся в этой камере вытесняется в область нагнетания насоса.

При обратном ходе мембрана выгибается в противоположную сторону, создавая вакуум в рабочей камере и затягивая в неё новую порцию рабочей среды. По принципу работы мембрана схожа с поршневым приводом насоса.

Рассмотрим этот процесс подробнее

Принцип работы мембранного насоса

Перемещаясь вправо поршень втягивает мембрану увеличивая объем рабочей камеры и создавая область разрежения. Жидкость поступает из нижнего патрубка в рабочую камеру насоса за счет возникновения эффекта вакуума.

Перемещаясь влево поршень выгибает мембрану обратно создавая давление и уменьшая объем рабочей камеры.

Нижний клапан закрывается, а верхний открывается и жидкость выдавливается в трассу.

Перемещения поршня обеспечивается движением шатуна, а подача насоса связана с циклом вращения колеса агрегата.

Для того чтобы увеличить подачу некоторые модели насосов оборудуются сразу двумя мембранами (диафрагмами) расположенными друг напротив друга. Эти диафрагмы соединяются между собой посредствам эксцентрикового механизма. Стоимость такого оборудования увеличивается, но его применения становится значительно эффективней.

Типы мембранных насосов

Мембранный водяной насос (мембранный насос для воды)

В мембранных водяных насосах рабочей средой является жидкость. Мембранные насосы для воды являются наиболее часто используемыми. Они применяются в производстве, промышленности, сельском хозяйстве и повседневной жизни.

Достоинствами мембранного водяного насоса, помимо широкого спектра его работы также является:
Высокая эффективность работы – высокий КПД
Широкий ассортимент конструкций,
большой ресурс работы
высокая точность дозирования жидкости,
простота конструкции — ремонтопригодность.

Мембранный насос для воды способен создавать большое давление с минимальными затратами. Поэтому такой насос эффективен в областях связанных с водой: подходит для моек, поливочного оборудования и водоснабжения.

По видам воздействия на мембрану выделяют
насосы с механическим приводом – мембрана изгибается под действием рычажного механизма;
насосы с пневматическим приводом – мембрана прогибается под действием давления воздуха;
насосы с гидравлическим приводом – мембрану приводит в движение давление жидкости.

Мембраны изготавливаются из как из тонкой металлической пластины, обладающей высокой упругостью, так и из неметаллических материалов, таких как резина, полимеры и кожа.

Мембранно поршневой насос

Мембранно поршневой насос предназначен для работы со средой высокой плотности. Такой тип насосов сочетает в себе лучшее и от мембранного и от поршневого типа насосов и используются не только для перекачки жидкостей, но и для перемещения шламов.

Широкое распространение мембранно поршневые насосы получили в горнодобывающей промышленности, на ТЭЦ, в керамическом производстве и металлургии.

Благодаря высокому КПД, при сравнительно большой стоимости насосы этого типа быстро “отбивают” вложения.

Мембранный вакуумный насос (насос мембранный пневматический )

Мембранный вакуумный насос часто называют насос мембранный пневматический, ведь в качестве рабочего тела используется воздух. Работает такой насос по следующему принципу: сжатый воздух проходящий в одну из мембранных пластин, заставляет её изгибаться и сжиматься – это способствует движению жидкости через рабочую часть насоса от входа в сторону нагнетания (выхода). Вместе с этим, параллельным процессом происходит работа второй пластины, в которой создается вакуум, всасывающий жидкость и цикл повторяется.

Мембранный вакуумный насос являются совершенно сухими, не загрязняют окружающую и перекачиваемую среды и очень просты в эксплуатации. Дополнительным плюсом является и большой срок эксплуатации при непрерывной работе.

Мембранный пневматический насос может использоваться в качестве компрессора.

Мембранный вакуумный насос изготавливается из высококачественных материалов. Все комплектующие к насосам производятся с использованием высокотехнологичного оборудования мировых производителей

Насосы получили широкое распространение в медицинской технике, вакуумных печах, печатных машинах, вакуумных массажерах и фильтрах и многих других областях. Мембранный вакуумный насос используется также и на серийном производстве, где главный упор делается на количество изготовленной продукции.

Мембранные насосы дозаторы (мембранный дозирующий насос)

Спектр применения мембранных насосов дозаторов довольно специфичен. Такие насосы адаптированы для работы с химически активными веществами, когда есть необходимость их периодической дозировки.

Мембранный дозирующий насос, как правило, оборудуется герметичным корпусом. Его работа по перекачке среды может быть отрегулирована в широком диапазоне, а в современным моделях предусмотрены варианты с заданием нужным параметров. В зависимости от модели и типа мембранного насоса дозатора величина производительности может быть задана вручную или с помощью элементов привода.

В конструктивном плане насосы отличаются в легкости обслуживания, сборке и монтаже насоса. Кроме того мембранные дозировочные насосы оборудованы клапанами, адаптированными к воздействию вредных сред.

Мембранный насос 12 вольт

Мембранный насос на 12 вольт применяется в домашнем и фермерском хозяйстве, где необходимо малогабаритное устройство для подачи воды под давлением

Благодаря небольшому размеру и малому весу мембранный насос на 12 вольт можно разместить практически в любом месте.

Единственный его недостаток – это шум при работе.

Ещё одна область применения такого оборудования – автомобильная. Насосное оборудование этого типа используется для откачки масла или для создания давления в автомойке. Некоторые модели оборудованы переходниками для автомобильной сети

Самые популярные модели:

Shurflo ProBlaster II Ultimate— используется для перекачивания пресной воды

Технические характеристики:
подача: 11,3 л./мин.;
питание: 12 В.;
давление: 3,1 бар.

SeaFlo — китайсткий мембранный насос для воды 12 вольт.

Технические характеристики:
подача — 15 л./м.;
питание — 12 В.;
давление: 4,2 бар.

Характеристики и преимущества

Подача мембранного насоса определяется по формуле

где V – изменяющийся объем рабочей камеры насоса
k – количество рабочих циклов в единицу времени

Подача мембранного насоса зависит от объема рабочей камеры (от размеров самого насоса) и от количества циклов воздействия в единицу времени и составляет от 1 до 150 м3/ч.

Современный насос мембранного типа обеспечивает в зависимости от модели подачу от 27 и до 1060 литров в минуту и максимальное давление до 8 бар

Преимущества и недостатки мембранных насосов.

Преимущества

Мембранные насосы отличаются простотой конструкцией и, как следует из этого высокой надежностью

Поскольку в мембранном насосе нет вращающихся деталей, отпадает необходимость в подшипниках и уплотнениях.

Отсутствие подшипников и вращающихся частей позволяет исключить необходимость в смазке.

Отсутствие уплотнений позволяет полностью исключить возможность утечки жидкости из насоса.

Мембранные насосы обладают компактными размерами и небольшим весом

Недостатки

Рабочим органом насоса является мембрана, которая при работе постоянно изгибается, что приводит к её быстрому разрушению.

Мембранные насосы обладают сравнительно небольшим напор, а так же особенно большой среди насосов своего типа неравномерностью подачи.

Только зная плюсы и минусы каждого конкретного типа оборудования, можно сделать правильный выбор и заключение о его эффективности и надежности, а если вдруг произошла поломка, то выполнить ремонт вакуумных насосов.

Мембранный насос относится к типу насосов вытеснения. Для составления мнения об этом типе насосов прочитайте статью о винтовых насосах.

Видеоматериалы

Насос мембранного типа на сегодняшний день получил широкое признание. Такие насосы используются в автомобильной, дорожной и сельскохозяйственной технике.

Кроме того насосы используются в строительстве, в обработке отходов, в газодобывающих компаниях, на нефтяных комплексах, в химической и нефтехимической отраслях.

Источник