Устройство мембранного насоса: Мембранные насосы — устройство, принцип действия и типы

Мембранный насос: устройство и принцип работы.

— —

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

• Устройство
• Принцип работы
• Типы насосов
• Характеристики и преимущества
• Видео с принципом работы мембранного насоса

Работа такого оборудования похожа на работу поршневого или плунжерного 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

Q = V * k

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.

Вместе со статьей «Мембранный насос: устройство и принцип работы.» читают:

как устроен, принцип действия, где применяется

Мембранный насос: как устроен, принцип действия, где применяется

Насос – это прибор, служащий для перекачивания жидких или газообразных веществ под давлением. Принцип действия может быть разным, но задача одна, втянуть в себя и вытолкнуть под давлением. Мембранный насос, рассматриваемый в этой статье, имеет достаточно простое устройство и ввиду своей конструкции универсален, так как из-за герметичности устройства может работать в жидкой среде. Способ воздействия на мембрану, или как ее ещё называют – диафрагму, может быть различным, движителем может служить как воздух, так и жидкость. Широко распространены как гидравлические, так и пневматические устройства.

Содержание

Устройство мембранного насоса
Достоинства и недостатки диафрагменных насосов
Сфера применения
Дозирующие насосы

Устройство мембранного насоса

Рабочей деталью насоса этого типа является диафрагма, гибкая пластина из резины или металлического сплава. Мембрана установлена между двумя ёмкостями, первая служит для втягивания и выталкивания откачиваемой жидкости, и снабжены вводом-выводом, вторая для среды вызывающей колебания диафрагмы.

Принцип действия такого насоса прост. При откачивании рабочей среды из полости колебания, мембрана втягивается, тем самым затягивая жидкость в ёмкость для перекачивания, после чего давление в рабочей полости повышается, мембрана опускается, выталкивая выкачиваемую жидкость в отводящий патрубок. Ввиду того что входной и выходной патрубки снабжаются обратными клапанами, перемещение жидкости происходит только в одном направлении.

Как видно, принцип действия мембранного насоса внешне схож с поршневым насосом. Но в качестве рабочей среды для мембраны используется либо жидкость, либо воздух. В результате чего полости практически не загрязняются, кроме того не требуют особой механизации.

Материалом для изготовления корпуса насоса служат металлические сплавы, в том числе стальные и алюминиевые или пластмасса: фторопласт, полипропилен и иные виды. Диафрагма – тонкая металлическая пластина, обладающая достаточной гибкостью или резина.

По типу размещения определяют три разновидности мембранных насосов:

• Работающий под заливом, насос расположен ниже или на уровне источника, рабочая среда подаётся самотёком;
• Самовсасывающий, в этом случае сам насос находится над источником, в цикле работы насос втягивает в себя рабочую среду, в этом случае высота над уровнем рабочей среды может составлять до 6 метров;
• Погружной, корпус насоса находится в рабочей среде.

При самовсасывающем размещении важную роль играет способность мембранного насоса на «сухом ходу» затягивать в себя рабочую жидкость. При погружном размещении преимущества этого насоса в том, что он не требует дополнительной герметизации.

Достоинства и недостатки диафрагменных насосов

Главное достоинство такого насоса это простота конструкции, а также ее надёжность и долговечность. Нет трущихся или вращающихся деталей, износ элементов конструкции минимален, работающая под нагрузкой деталь всего одна, это сама мембрана. Это определяет устойчивость диафрагменного насоса к перекачиванию агрессивных веществ, абразивов и довольно густых по консистенции субстанций.

Также к достоинствам можно отнести возможность насоса работать в любой среде, в том числе и в погруженном виде. Опять же ввиду простоты конструкции и возможности удаления двигателя от самого корпуса насоса, практически к корпусу подходят только патрубки. Кроме этого к достоинствам можно отнести малый вес и размеры насоса.

Также важным преимуществом, особенно для пищевой отрасли является отсутствие сальниковых уплотнений, это исключает попадание смазки в перекачиваемую жидкость.

Мембранный насос неприхотлив в обслуживании и монтаже. Не требует смазки ввиду того что отсутствуют трущиеся и вращающиеся детали.

К недостаткам можно отнести повышенный износ диафрагмы при работе и требование к качеству обратных клапанов, даже небольшой дефект обратного клапана может вызвать перебой в работе мембраны.

 

 

Сфера применения

Мембранные насосы ввиду своей специфики применяются в следующих отраслях промышленности:

• Пищевая – ввиду высокой герметичности самого насоса достигается высокая чистота перекачиваемой продукции, также играет роль способность таких насосов перекачивать густые субстанции, особенно широко это используется в кондитерском производстве;
• Фармацевтика, та же самая причина, что и пищевая промышленость. В этом роде производства часто требуется повышенная чистота перекачиваемых составов, диафрагменный насос вполне справляется с этой задачей;
• Химическая промышленность, для перекачивания агрессивных жидкостей, понятно что в этом случае особые требования предъявляются к материалу корпуса и мембраны насоса;
• Керамическая, добывающая промышленность и обогатительные предприятия, в ней диафрагменные насосы используются из-за возможности перекачивать абразивные вещества.

Также диафрагменные насосы используются и в других областях промышленности требующих перемещение густых, агрессивных и абразивных жидкостей и составов.

Дозирующие насосы

Особняком стоит такой вид мембранных насосов как дозирующий. Сфера их применения более узка. Эти насосы применяются для точного и регулируемого дозирования различного рода составов.

Этот подвид мембранных насосов отличается прецизионным изготовлением корпусов, гибкой системой регулировки, что позволяет точно дозировать определённые порции перекачиваемых веществ. Особо стоит отметить конструкцию в виде легко меняемых блоков, этого требует характер применения, что обеспечивает лёгкость монтажа и обслуживания.

Эти насосы используются практически во всех областях промышленности.

Ввиду великолепных технических характеристик мембранные насосы выпускаются в широком ассортименте, тем не менее, для стабильной работы насоса требуется использование качественных материалов при его изготовлении, особенно это касается мембраны и обратных клапанов.

Миниатюрные мембранные насосы

Parker Precision Fluidics предлагает линейку миниатюрных насосов, используемых в медицинских устройствах, требующих точности и высокой производительности. Эти миниатюрные насосы предлагают множество функций, таких как компактная эффективная конструкция, малая мощность, небольшой размер и малый вес, идеально подходящие для применения в медицинских устройствах, таких как мониторинг пациентов, клиническая диагностика, аналитическая химия, портативное обнаружение газов и медицинские приборы.

Семейство миниатюрных насосов Parker Precision Fluidics состоит из следующих продуктов:

Смарт-шприц . Смарт-шприцевой насос Parker, в три раза меньше по размеру и весу по сравнению со стандартными 30-мм шприцевыми насосами, повышает производительность систем клинической диагностики и аналитической химии за счет улучшенного разрешения и перевода насоса в точку дозирования.

Микронасосы (воздух/газ)

T2 05 — 13,5 Микромембранный насос шириной мм предназначен для использования там, где другие насосы не могут быть установлены из-за его небольшого и компактного размера. Путь потока T2-05 оптимизирован для обеспечения высокого потока с высокой эффективностью, что приводит к увеличению срока службы батареи. Низкая мощность, небольшой размер и малый вес насоса играют решающую роль в портативном обнаружении газов и медицинских приложениях.

T2 03 — Серия микродиафрагменных насосов идеально подходит для высокопроизводительных стационарных и портативных систем обнаружения воздуха и газа, а также для медицинских применений, требующих расхода до 2,5 л/мин.

CTS Series — модель с микродиафрагменным насосом обеспечивает подачу до 2,5 л/мин в компактном корпусе шириной 20 мм. Конфигурируется с тремя различными двигателями для удовлетворения конкретных потребностей вашего приложения и ожидаемого срока службы.

Мининасосы (воздух/газ)

9Серия 0002 BTC — миниатюрные мембранные насосы представляют собой серию насосов с приводом от щеточного и бесщеточного двигателя постоянного тока, которые предназначены для удовлетворения конкретных требований к рабочим характеристикам. Инновационная компактная конструкция включает в себя передовые технологии, которые позволяют им работать более эффективно, чем существующие конструкции насосов.

BTC IIS Series – Миниатюрные мембранные насосы предлагают многокомпонентные конфигурации, что позволяет использовать их для вакуума, давления или чередования вакуума и давления. BTC-IIS идеально подходит для компактных устройств с высоким расходом, широким диапазоном давления, длительным сроком службы и низким уровнем шума.

TTC Series — Миниатюрные мембранные насосы представляют собой серию насосов с приводом от щеточных и бесщеточных двигателей постоянного тока, которые предназначены для удовлетворения конкретных требований к рабочим характеристикам. Серия TTC лучше всего подходит для компактных устройств с низким давлением, требующих высокой эффективности.

TTC IIS Series — Миниатюрные мембранные насосы представляют собой серию насосов с приводом от щеточных и бесщеточных двигателей постоянного тока, которые предназначены для удовлетворения конкретных требований к рабочим характеристикам. Насосы TTC-IIS предлагают конфигурации с несколькими компонентами, что позволяет использовать их для вакуума, давления или чередующихся операций вакуума и давления.

T2 04 — Высокопроизводительный и ультракомпактный насос, который идеально подходит для портативных систем обнаружения воздуха и газа. Обеспечивая расход до 7,0 л/мин, насос хорошо работает в средах, где важны высокая эффективность для продления срока службы батареи, высокая производительность, низкая стоимость, минимальный вес и компактный размер.

Миниатюрные жидкостные насосы

Серия LTC — Миниатюрные мембранные насосы предлагаются как с щеточными, так и с бесщеточными двигателями постоянного тока, которые можно настроить в соответствии с вашими конкретными требованиями к производительности и работать с широким спектром жидких сред в широком диапазоне давления. Монолитная конструкция диафрагмы обеспечивает максимальное всасывание, всасывание и непрерывную работу всухую. Серия LTC идеально подходит для отходов, перекачки и перемещения жидкостей.

LTC IIS серии — Миниатюрные мембранные насосы предлагаются с бесщеточными двигателями постоянного тока, которые можно настроить в соответствии с вашими конкретными требованиями к производительности и работать с широким спектром жидких сред в диапазоне давлений. Запатентованная LTC-IIS усовершенствованная технология уплотнения Fluid-Blok™ обеспечивает дополнительные возможности уплотнения для устранения потенциальных утечек.

Высокопроизводительные насосы (воздух/газ)

T2 01 — Высокопроизводительные диафрагменные насосы представляют собой высокопроизводительные и высокоэффективные диафрагменные насосы. Компактные и легкие конфигурации делают серию T2-01 предпочтительной технологией для стационарных и переносных высокопроизводительных систем подачи воздуха и газа.

EZ Mount — Виброизолирующая монтажная система обеспечивает простоту установки и эффективный контроль передачи вибрации. Крепление EZ Mount было разработано для простой установки на все мембранные насосы семейства Precision Fluidic BTC, TTC и LTC.

Для получения дополнительной информации о различных типах миниатюрных насосов загрузите каталог.

Как работают пневматические мембранные насосы?

Пневматические насосы с двойной мембраной (AODD) используются на объектах любого размера и в различных отраслях промышленности. Эти насосы популярны и универсальны, начиная от нефтехимии и заканчивая продуктами питания и напитками. Их уникальная конструкция идеально подходит для перекачивания высокоабразивных или вязких продуктов. Но как они работают?

Насос AODD представляет собой объемный насос прямого вытеснения, в котором в качестве источника питания используется сжатый воздух. Сжатый воздух перемещается из одной камеры в другую с помощью связанного вала, который позволяет камерам двигаться одновременно. Это возвратно-поступательное движение выталкивает жидкость из одной камеры в выпускной трубопровод, в то время как другая камера одновременно заполняется жидкостью.

СЖАТЫЙ ВОЗДУХ И ПОТРЕБЛЕНИЕ ВОЗДУХА

Важное замечание о сжатом воздухе: когда воздух выходит из компрессора, он часто бывает влажным, грязным, теплым и нерегулируемым. Грязный, неотрегулированный воздух может повредить насосы AODD. Чтобы пневматические мембранные насосы работали успешно, важно снабжать их воздухом самого высокого качества.

Регуляторы фильтра обеспечивают фильтрацию воздуха и регулирование давления. Этот компонент удаляет твердые и жидкие загрязнения и обеспечивает чистое, контролируемое и стабильное давление воздуха.

ДИАФРАГМЫ

В этих насосах используются возвратно-поступательные эластомерные диафрагмы и обратные клапаны для перекачивания жидкости. Эти гибкие диафрагмы изготавливаются из самых разных материалов, и в первую очередь их следует выбирать на основе химической совместимости.

Жидкостные камеры заполняются и опорожняются жидкостью, которая всасывается через общий вход и выпускается через один выход.

Пневматические насосы с двойной диафрагмой имеют хорошие характеристики высоты всасывания и могут перекачивать шламы или шламы с относительно высоким содержанием песка и твердых частиц. Насосы AODD также хорошо подходят для работы с высоковязкими жидкостями.

Посмотрите видео ниже, чтобы увидеть визуальное объяснение:

НАСОСЫ С ШАРОВЫМ КЛАПАНОМ И НАСОСЫ С КЛАПАНОМ

В зависимости от типа, состава и поведения твердых частиц в перекачиваемой жидкости насос AODD может иметь шаровые клапаны или лепестковые клапаны. Эти клапаны работают за счет разницы давлений в перекачиваемой жидкости.

Откидные клапаны лучше всего подходят для крупных твердых частиц (вплоть до размера трубопровода) или шламов с высоким содержанием твердых частиц. Шаровые краны лучше всего работают с твердыми частицами, которые оседают, всплывают или взвешиваются.

Еще одно существенное различие между насосами с шаровыми клапанами и насосами с клапанами заключается во всасывающем и нагнетательном патрубках. В насосах с шаровыми кранами всасывающие патрубки находятся в нижней части насоса. В насосах с откидным клапаном всасывающие отверстия расположены сверху, что позволяет лучше справляться с твердыми частицами.

ПУЛЬСАЦИЯ

Важно отметить, что в пневматических мембранных насосах обычно наблюдается некоторая пульсация нагнетаемого потока. Это может вызвать избыточное движение в насосной системе. Этот пульсирующий поток можно несколько уменьшить, используя демпферы пульсаций в нагнетательном трубопроводе.

Гасители пульсации поглощают энергию пульсовой волны, создаваемой насосами AODD. Они создают в системе область низкого давления достаточного объема, чтобы поглощать пульсацию.

Демпфер пульсаций имеет мембрану с подушкой из сжимаемого газа/воздуха за ней, которая изгибается для поглощения импульса, обеспечивая ламинарный поток после демпфера.