Jak funguje membránové čerpadlo: princip činnosti a vlastnosti

Membránové čerpadlo je moderní verze zařízení pro čerpání kapalin a plynů. Hlavní částí zařízení zajišťující změny objemu pracovní komory je pohyblivá pružná membrána (membrána).

Ve srovnání s jinými typy čerpadel mají membránová čerpadla delší životnost. Jedná se o pohodlné, spolehlivé a vysoce výkonné zařízení, které dokáže pracovat v různých typech prostředí. Používá se v chemickém, potravinářském průmyslu a zemědělství.

Konstrukce membránového čerpadla:

• pracovní komora;
• vzduchová komora;
• membrána;
• bydlení;
• pohon (ruční nebo automatický);
• vstupní a výstupní ventil.

Membrána odděluje pracovní a vzduchovou komoru. Konstrukce má také kulový ventil, který zabraňuje zpětnému proudění pracovního média – vzduchu nebo kapaliny.

Princip

Pákový mechanismus vytváří zátěž, deformuje membránu a mění objem pracovní komory. Při zvýšení objemu dochází k nasávání pracovního média. Jak se objem zmenšuje, kapalina začíná vstupovat do systému pod tlakem. Princip činnosti membránového čerpadla je podobný jako u mechanismu poháněného pístem.

Některé modely jsou vybaveny dvěma membránami. Toto zařízení umožňuje zvýšit produktivitu. Membránové čerpadlo se dvěma páry komor dokáže rychle přečerpat impozantní objem kapaliny.

Typy pohonů

• Mechanické, pákové – nejlevnější a nejjednodušší možnost.
• Pneumatická – složitější konstrukce je poháněna stlačeným vzduchem. Tento typ zařízení se vyznačuje nízkým výkonem;
• Hydraulické – „hnací silou“ je tlak kapaliny. Nejvýkonnější a nejspolehlivější varianta.
• Elektrický – mechanismus je poháněn elektromotorem.

Modely s elektrickým pohonem jsou univerzální: používají se pro čerpání viskózních kapalin s velkými vměstky a abrazivními médii, protože jsou odolné proti oděru.

Typy membrán

Ploché

Zajistěte vysoký stupeň komprese. Ploché membrány jsou spojeny s tyčí speciálním otvorem uprostřed. Tento otvor narušuje těsnost konstrukce a čerpané médium může procházet do pracovní komory. Upevnění membrány a tyče je neustále v kontaktu s prostředím – pokud je agresivní, rychle se začnou hroutit.

Lisovaný

Tyč a membrána jsou spojeny šroubem na zadní straně pracovní komory. To umožňuje vyloučit kontakt pracovního prostředí s upevňovacími prvky. Konvexní membrány jsou však méně elastické, a proto méně produktivní než ploché.

strukturovaný

Nejprogresivnější možnost. Nedochází ke kontaktu kovových spojovacích prvků s čerpaným médiem. Strukturovaná membrána má velkou mechanickou pevnost a zajišťuje maximální výkon.

Typy membránových čerpadel

Voda

V takových zařízeních je pracovním médiem kapalina (voda). Používají se pro práci v zemědělství, průmyslu a také v běžném životě. Membránová čerpadla se vyznačují vysokou účinností a jednoduchostí konstrukce, která zajišťuje udržovatelnost. Membránové vodní čerpadlo může vytvořit významný tlak a přitom spotřebovávat energii šetrně, takže je optimální pro organizaci zavlažování a vybavení dřezů.

Membrány jsou vyrobeny z různých materiálů: kov, pryž, polymery, kůže.

Membrána-píst

Určeno pro provoz systémů s hustými médii, pro dopravu kapalin a kalů. Oblasti použití: hutnictví, těžební průmysl. Tento typ čerpadla je dražší než klasické membránové čerpadlo, ale má vyšší účinnost Navíc je lépe chráněno před agresivními vnějšími vlivy.

Vakuum

Vývěva se také nazývá pneumatická, protože k vytvoření tlaku používá vzduch. Navrženo pro práci s neagresivními kapalinami. Stlačený vzduch prochází do desky, pod tlakem se stlačuje a ohýbá. To nutí tekutinu pohybovat se pracovní částí. V této době se ve druhé komoře vytvoří vakuum, které zajišťuje absorpci kapaliny, poté se cyklus znovu opakuje.

Vakuové membránové čerpadlo má řadu důležitých výhod: šetrnost k životnímu prostředí, snadné použití, dlouhá životnost, vysoká konstrukční spolehlivost.

Dávkovací čerpadla

Hlavní oblastí použití tohoto typu zařízení je chemická výroba. Tato zařízení jsou navržena pro práci s chemicky aktivními látkami, které je třeba přesně dávkovat. Dávkovací čerpadlo má utěsněné pouzdro, které umožňuje nastavit provozní parametry v širokém rozsahu. Obvykle vybavena elektrickým pohonem. Existují modely, které umožňují automatické nastavení potřebných parametrů. Ventily v konstrukci takových zařízení mají speciální design – jsou odolné vůči agresivnímu prostředí.

Aplikace

Membránové čerpací zařízení je široce používáno v průmyslu:

• při výrobě, zpracování a přepravě ropy a plynu;
• při čerpání a dávkování kyselin, zásad, rozpouštědel v chemických provozech;
• při výrobě laků a barev;
• v potravinářské výrobě – ​​pro přepravu krémů, sirupů, čokolády, mléka apod.;
• při výrobě papíru a lepenky;
• ve stavbě lodí, automobilovém průmyslu;
• v metalurgii;

Také se nelze obejít bez čerpacích jednotek ve stavebnictví, zásobování vodou a hasicích systémech.

Hlavní výhody membránového čerpadla

Hlavní výhodou konstrukce je její jednoduchost a vysoká spolehlivost a také schopnost pracovat s médii, se kterými si tradiční odstředivá čerpadla neporadí. Membránové modely mohou čerpat čistou a kontaminovanou vodu, stejně jako viskózní, husté, chemicky agresivní sloučeniny, kapaliny obsahující abrazivní částice.

Membránové čerpadlo nemá žádné rotující části, což znamená, že nejsou potřeba žádná ložiska ani těsnění a není potřeba žádné mazání. Kromě toho důležité výhody:

• žádné riziko úniku kapaliny;
• kompaktní rozměry a nízká hmotnost;
• udržovatelnost;
• vysoká účinnost.

Existují také některé nevýhody: membrána je neustále namáhána, deformuje se a poměrně rychle se zhroutí. Membránové čerpadlo nemůže zajistit vysoký tlak, přívod pracovního média je nerovnoměrný (s výjimkou dávkovacích čerpadel).

Možnosti konfigurace

Provozní parametry zařízení můžete zlepšit rozšířením zařízení: přidáním filtrů, mechanismů ochrany proti přetížení a přehřátí. Automatické modely se vyznačují vysokou přesností nastavení parametrů a lze je ovládat na dálku. Automatická zařízení jsou obvykle vybavena senzory, které upozorní na poškození membrány – pokud selže, zařízení se samo vypne. Tím se snižuje riziko nehod. Existují také různé verze, které zajišťují normální provoz v nestandardních podmínkách: například v chladném klimatu bude funkce elektrického ohřevu velmi užitečná.

Chcete-li zakoupit membránové čerpadlo, objednejte si ho na webu Dupad Náš katalog obsahuje všechny oblíbené typy zařízení – pro domácí i průmyslové použití. Napište nám do chatu na webu nebo zanechte své telefonní číslo – konzultant vám do 15 minut zavolá zpět. Zboží si můžete vyzvednout sami nebo si objednat doručení na místo.

V tomto článku se zabýváme konstrukcí a principem činnosti membránového pneumatického čerpadla. Poukážeme na silné a slabé stránky a dotkneme se tématu tlumičů pulzací.

Pro pochopení principu fungování membránového pneumatického čerpadla je nutné seznámit se s jeho konstrukcí a porozumět fungování jeho součástí.

Výstavba

Hlavní části membránového pneumatického čerpadla jsou: pouzdro, pneumatický distribuční mechanismus, membrány spojené tyčí a ventilový mechanismus.

Корпус

Tělo čerpadla se skládá z bočních krytů (1), centrálního bloku (2), sacího (3) a výtlačného (4) potrubí. Všechny díly karoserie mají otvory pro pevné spojení se šrouby. Boční kryty na vnitřní straně mají odlévací prohlubně polooválného (nebo polokulového) tvaru, které omezují pracovní komoru čerpadla.

Centrální jednotka

Centrální blok je masivní odlitek, ve kterém jsou umístěny vnitřní kanály pro vstřikování vzduchu a řada technologických otvorů:

• vnější připojovací otvor pro přívod vzduchu;
• vnější otvor pro odvod vzduchu, který je také napojen na vzduchový tlumič;
• otvor pro instalaci pneumatického distribučního mechanismu;
• středový otvor pro tyč čerpadla;
• otvory pro přišroubování k bočním krytům.

Rozdělovače čerpadel jsou napojeny na boční kryty a jsou určeny k přívodu čerpané kapaliny do pracovní komory čerpadla a rovněž k odvodu kapaliny z pracovní komory.

Pneumatický distribuční mechanismus

Mechanismus pneumatického rozvodu pracuje na principu šoupátkového ventilu a, jak již název napovídá, plní funkci střídavého rozvádění stlačeného vzduchu vstupujícího do čerpadla k membránám. U moderních čerpadel jsou hlavní součásti pneumatické distribuční jednotky považovány za hlavní pouzdro a cívku. Hlavní průchodka má jeden nebo více otvorů, které jsou navrženy tak, aby umožňovaly vstup vzduchu. Konstrukce hlavní objímky s několika otvory umožňuje výrazně snížit spotřebu přiváděného vzduchu, protože celková plocha pro přívod vzduchu je mnohem větší. Cívka je pohyblivá část pneumatického rozvodu, která má dva písty na společné hřídeli. Z hlediska tribologie (kontaktní interakce) jsou hlavní pouzdro a cívka dvojice kluzného tření, proto musí být vyrobeny z materiálů odolných vůči teplu a opotřebení.

membrány

Hlavní pracovní částí, jejíž název je obsažen v názvu čerpadla, je membrána. Jde o pružnou desku, která má uprostřed svého vlastního poloměru vybrání.

Otvor ve středu membrány je nezbytný pro připevnění spojovací tyče a může mít průchozí nebo slepý závit. Velikost otvoru v membráně závisí na konstrukčních preferencích výrobce čerpadla. Pokud je otvor průchozí, pak jsou membrány obvykle dvojité:

• Vnitřní z centrálního bloku;
• Externí z pracovní komory čerpadla.

V tomto případě tyč prochází dvěma membránami a je upevněna na straně pracovní komory speciálním závitovým uzávěrem. Vnitřní membrána je vyrobena z elastického materiálu a neinteraguje s čerpanou kapalinou a v celkovém designu hraje roli ohýbacího rámu. Vnější membrána je vyrobena z chemicky odolného materiálu, protože je během provozu čerpadla v přímém kontaktu s různými médii.

Membrána se slepým závitovým otvorem je vyrobena z jednoho kusu, ale skládá se ze dvou vrstev: vnější je chemicky odolná a vnitřní je elastičtější. Tato membrána se také nazývá kombinovaná. V jeho středové části je zabudovaná kovová vložka se závitovým otvorem pro tyč. Tato membránová konstrukce snižuje celkový počet náhradních dílů čerpadla a eliminuje únik čerpané kapaliny do vzduchové komory.

Pro vytvoření ohybového momentu je membrána podél vnějšího průměru pevně upevněna mezi boční kryt a centrální blok utažením spojovacích šroubů. Tyč je umístěna v otvoru centrálního bloku a spojuje membrány protilehlých pracovních komor.

Mechanismus ventilu

Ventilový mechanismus zahrnuje ventilové koule, sedla, omezovače a o-kroužky. Každá pracovní komora čerpadla má spodní vstupní a horní výstupní ventil, které jsou instalovány na spojích mezi bočním krytem a každým z rozdělovačů – sací a výtlačný. Během provozu čerpadla se kulové ventily střídavě otevírají a zavírají a provádějí omezený translační pohyb nahoru a dolů. Spodní kulička obvykle provádí tento pohyb uvnitř bočního krytu, horní kulička uvnitř vypouštěcího potrubí. Materiál komponentů ventilového mechanismu se volí na základě fyzikálních, mechanických a chemických vlastností čerpané kapaliny. Například pro husté a viskózní kapaliny je vhodné použít kulový kohout z nerezové oceli, protože jeho specifická hmotnost je mnohem větší než specifická hmotnost fluoroplastových nebo hliníkových kuliček a bude fungovat spolehlivěji díky rozdílu hustoty s čerpanou kapalinou.

Princip činnosti

Stlačený vzduch je přiváděn do pneumatického distribučního mechanismu a při průchodu šoupátkem vstupuje do centrálního bloku, kde vodícími kanály vstupuje do levé nebo pravé vzduchové komory čerpadla (záleží na poloze šoupátka pneumatického distribučního mechanismu ). Ve vzduchové komoře tlačí stlačený vzduch na zadní plochu první membrány a způsobuje její ohýbání směrem k bočnímu krytu. Spodní ventil se uzavře a vlivem přetlaku se otevře horní ventil a kapalina je vytlačena z pracovní komory do výtlačného potrubí. Vzhledem k tomu, že první a druhá membrána jsou pevně spojeny tyčí, druhá membrána se v tomto okamžiku ohne směrem ke středu čerpadla, protože horní ventil je uzavřen, tento pohyb membrány způsobí jev vakua, dolní ventil se otevře a kapalina vstupuje do pracovní komory ze sacího potrubí. Pokaždé, když dojde k sacímu zdvihu kapaliny v jedné ze dvou pracovních komor, dojde ve stejném okamžiku ke vstřikovacímu zdvihu kapaliny v druhé pracovní komoře. Při každém pohybu membránové tyče cívka pneumatického distribučního mechanismu automaticky přerozděluje tlak vzduchu na protilehlou membránu. Odpadní vzduch je odváděn do atmosféry přes výstup, který je umístěn na centrálním bloku a je umístěn na zadní straně přívodu vzduchu. Vývod má vnitřní závit pro připojení vzduchového tlumiče.

Pneumatický tlumič hluku je součástí dodávky membránově-pneumatického čerpadla a je nezbytný pro snížení hlučnosti odváděného stlačeného vzduchu, jakož i pro ochranu mechanismů před nečistotami a prachem. Nejběžnějšími materiály pro výrobu tlumičů hluku jsou bronz a plast.

Vlnění

V důsledku opakovaných náhlých pohybů membrány během provozu čerpadla se na výstupu vytváří turbulentní pulzující proudění kapaliny. Pro částečné snížení velikosti pulsací se používá tlumič pulsací. Například je velmi vhodné použít tlumič pulzací v případech, kdy má čerpaný produkt tendenci pěnit. Při výběru materiálu tlumiče pulzací se řídí stejnými zásadami jako při výběru materiálů pro díly čerpadla.

Výhody

Membránová-pneumatická čerpadla mají oproti čerpadlům poháněným elektrickým pohonem řadu výhod:

• Snadná obsluha, snadná instalace a demontáž
• Relativně nízká hmotnost, snadná přeprava
• Schopnost pracovat s hořlavými kapalinami a ve výbušném prostředí
• Schopnost sebe vstřebávání
• Různé způsoby instalace
• Schopnost pracovat s viskózními a hustými kapalinami
• Provoz na sucho bez opotřebení
• Provoz bez mazání
• Schopnost pracovat při ponoření
• Relativně nízké náklady s relativně vysokým stupněm produktivity
• Možnost kontroly výkonu

Za nevýhody těchto čerpadel se považuje nízká účinnost a nemožnost provozu při kritických teplotách a také pulzující proudění na výstupu.

Proto jsou pneumatická membránová čerpadla dobrým řešením v obtížných situacích, kdy již nelze použít elektrické čerpadlo. Například když je nutné samonasávání a čerpání agresivního nebo výbušného viskózního média s pevnými vměstky s možností nastavení výkonu čerpadla za provozu.