隔膜泵应用及维护(2)

6.活塞隔膜泵的特点

往复式活塞隔膜泵通过设置橡胶隔膜将泵的活塞、缸套等部件与输送的介质分隔开来，使之在清洁的油中工作，保证了这些零部件的使用寿命，而该泵的常备易损件仅为阀和橡胶隔膜。与此同时设计了合理的易损件装配结构，使之检修、更换便捷，从而提高了该泵的连续运转率，降低了运行成本。隔膜泵具有高效、节能、工作运行平稳、可靠以及高度自动化等优点，成为高连续运转率工艺系统中理想的料浆输送设备。

第二节 隔膜泵的工况条件

固液两相介质的输送广泛应用于黑色、有色冶金、煤炭、电力、

化工、建材、环保、矿山等诸多领域，其中输送泵是心脏设备。技术的不断进步导致了对输送流量大、输送压力高、输送高温、高磨蚀固液两相介质泵的需求。由于往复式活塞隔膜泵综合了活塞泵压力高、坚固耐用及隔膜泵结构简单、耐腐蚀的优点，克服了活塞泵活塞密封件易磨损的缺点，世界各国竞相研制。随着隔膜泵核心技术的不断完善，其连续运转率、运行成本等关键技术指标明显优于油隔泵、活塞泵、水隔泵等，成为输送流量大、压力高、高温、高磨蚀固液两相介质理想的新一代往复泵，并得到广泛应用，同时又进一步促进了高磨蚀固液两相介质管道化输送、氧化铝溶出、煤化工等工艺技术的发展。该类型泵涉及机械、电子、液压、橡胶、化工等多学科技术，技术复杂程度高。

隔膜泵按活塞的单作用和双作用分为SGMB双作用和DGMB单作用两种系列形式。 三缸单作用DGMB型与双缸双作用SGMB型比较如下：

1、在活塞力相同的情况下，双缸双作用SGMB型的流量较大；但是，活塞力过大时，流量加大的幅度变小；所以，一般压力小于7Mpa选用双缸双作用SGMB型的，一般压力大于7Mpa选用三缸单作用的。

2、隔膜泵的瞬时流量是脉动的，且双缸双作用SGMB型的流量变化幅度大于三缸单作用DGMB型。

3、双缸双作用SGMB型的活塞杆的连接螺纹双向受力，在载荷大的情况下，易产生疲劳失效，可靠性较三缸单作用DGMB型差。

第三节 隔膜泵的机械基础知识

1.曲柄连杆机构

图1——5 曲柄连杆机构

曲柄连杆机构如图1——5所示，能做整周回转的称为曲柄，曲柄AB为主动件，作连续转动，滑块C作往复直线运动。该机构的主动件AB的运动要经过一个不直接与滑块C相连的中间构件，这个中间构件称为连杆，而把具有连杆的这些机构统称为连杆机构。连杆机构中的运动副一般均为低副，低副两元素为面接触，故在传递同样载荷的条件下，两元

素间的压强较小，可以承受较大的载荷。低副两元素间便于润滑，故两元素不易产生大的磨损。

2.偏心轮（轴）机构

将偏心轮与轴连在一起称为偏心轴。机构中零件有足够的刚度和强度。该机构应用在双作用（SGMB）隔膜泵中。单作用（DGMB）隔膜泵应用曲轴结构，曲轴是把原动力的旋转运动转化为活塞往复运动的重要部件之一。工作时，曲轴承受周期性的交变载荷，产生交变的扭转应力和弯曲应力，它是隔膜泵中最重要的受力部件。 3.渐开线花键及鼓形齿联接

在活塞单作用（DGMB）隔膜泵中，有时应用三个单拐曲轴结构。其三个单拐曲轴的连接方式采用渐开线花键及鼓形齿联接。如图1——6所示。齿廓为渐开线。受载时齿上有径向分力，能起自动定心作用，使各齿承载均匀，增加了强度和使用寿命。加工方法与齿轮相同。用于载荷较大、定位要求精度高、以及尺寸较大的联接。 所谓鼓形齿，即其含轴截面上的节圆线也是圆弧的一段。

由于两端齿厚比中间小，可避免棱角接触，能承受重载及冲击载荷，在相同的角位移情况下，比直齿承载能力提高15～20％；机械效率高，密封性好，使用可靠，维护方便。

图1——6 鼓形联轴器

4．流体及液压有关基本概念

⑴ 流量——单位时间内流过流束通流截面的液体体积称为流量。 （2） 通流截面——于流体所有流线正交的截面积,也称过流面积 其计算公式为： q=A.v 单位：m3/h, L/min

（3）应力——液体单位面积上作用的表面力称为应力。有法向力和切向力之分。习惯上把液体在单位面积上所受的内法向方向的法向应力称为压力。压力有绝对压力和相对压力之分。

绝对压力：P=P0+pgh（N） 相对压力：P=pgh（N）

（4）压强——物体在单位面积上所受的力称为压强。 其计算公式为： P=F/A（Pa）

（5）液压冲击——当管道中的阀门突然关闭或突然开启时，管内液体压力发生急剧交替升降的被动过程称为液压冲击。液压冲击使工作机械产生巨大振动和噪声，并可能导致液压元件和管道损坏。

（6）液压缸 液压缸是液压系统中的执行元件。把液体的压力能转换成机械能以实现直线往复运动的能量装置。反之可以通过直线往复运动把机械能转换成液体的压力能。液压缸分为活塞缸、柱塞缸及其它形式。

（7）液压阀——用来控制液压系统中液体的流动方向或调节其压力和流量的元件。 （8）蓄能器——其功用主要是储存液体的压力能。用来：1.在短时间内供应大量压力油液；2.维持系统压力；3.减小液压冲击或压力脉动。

第四节 隔膜泵的型号及规格参数

1、隔膜泵型号表示法

2 SGMB、DGMB系列隔膜泵规格参数 压力 1.5 2 3 4 6 8 MPa MPa MPa MPa MPa MPa 流量 25m3/h ○ ○ ○ ○ ○ △ 40 m3/h ○ ○ ○ ○ ○ △ 60 m3/h ○ ○ ○ ○ ○ △ 80 m3/h ○ ○ ○ ○ ○ △ 100 m3/h ○ ○ ○ ○ ○ △ 120 m3/h ○ ○ ○ ○ ○ △ 140 m3/h ○ ○ ○ ○ ○ △ 160 m3/h ○ ○ ○ ○ ○ △ 180 m3/h ○ ○ ○ ○ ○ △ 200 m3/h ○ ○ ○ ○ ○ △ 250 m3/h ○ ○ ○ ○ ○ △ 300 m3/h ○ ○ ○ ○ ○ △ 10 MPa △ △ △ △ △ △ △ △ △ △ △ △ 12 MPa △ △ △ △ △ △ △ △ △ △ △ △ 14 MPa △ △ △ △ △ △ △ △ △ △ △ △ 16 MPa △ △ △ △ △ △ △ △ △ △ △ 20 MPa △ △ △ △ △ 注：○—双缸双作用 △—三缸单作用 表1——1隔膜泵规格参数表

从表1——1可以看出，双缸双作用隔膜泵一般应用于压力低于7Mpa的工况场合，单

缸单作用隔膜泵应用于压力高于7Mpa的工况场合。根据机械耦合、电子耦合可以扩大流量范围，但耦合时需要增加相角耦合系统。 3、隔膜泵的技术参数

隔膜泵的技术参数是指基本性能参数、连续运转率及易损件寿命。基本性能参数是指结构型式、输送介质、技术参数和易损件的寿命。

隔膜泵的结构型式是指活塞的单作用或双作用。隔膜泵有双缸双作用、三缸单作用卧式结构，多缸单作用立式结构。

输送介质是指所输送的介质的密度、粒度、黏度、酸碱度、温度、重量浓度等指标。

技术参数是指输送的流量、压力、吸入压力、活塞直径、活塞行程、电机参数、调速参数、泵的重量、泵的外形尺寸等指标。

易损件的寿命是指橡胶件及阀件等寿命指标。

连续运转率是指泵的工作制及效率。和易损件寿命指标是相互关联的。 （1） 隔膜泵的理论平均输出流量、实际平均输出流量和瞬时输出流量

隔膜泵的流量可分为理论平均输出流量、实际平均输出流量及瞬时输出流量。 （a）理论及实际平均输出流量（

由隔膜泵的工作原理可知，隔膜排出液体的体积也就是活塞排出液体的体积。由于泵的活塞在每个往复行程中排出的液体体积是相等的，所以隔膜泵的理论平均输出流量是恒定的，其值为：

Q th = kzAsnτ/60 ----------------------------------- （1—1） 式中 ：Qth ：理论平均输出流量，m3/s

k ：作用数；单作用泵k=1，双作用泵k=2 z ：活塞缸数

A ：活塞面积，m2 s ：活塞行程，m

n ： 活塞每分钟的往复次数，min-1

τ ： 排挤系数，为考虑活塞杆面积Ad对流量减少的系数，τ = 1—Ad/2A

由于泵的阀的开启、关闭及液体中含气等原因，泵的实际排出流量要小于其理论平均输出流量，实际的平均输出流量值：

Q = Qthη =η kzAsnτ/60 -----------------------------------（1—2） 式中：Q ：平均输出流量，m3/s

η ：流量系数，η = 0.88~0.98

由（1—1）式、（1—2）式分析，隔膜泵的理论及实际平均输出流量与排出压力无

关，其决定于泵的活塞直径、活塞行程、活塞每分钟的往复次数（冲次）。 （b）瞬时输出流量

泵活塞往复位移X的公式：

λ

X=R(1-cos? + 2 sin2?) ------------------------------ (1—3)

式中：? ：曲柄转角； ?=ωt，ω：曲柄角速度

t ：时间

R

λ ：λ= L ，R—曲柄半径 L ：连杆长度

根据上式，可以推导出单缸单作用往复泵的瞬时理论流量Qs的公式：

λ

Qs=Au=ARω(sin? + 2 sin2? ) ----------------------（1—4）

式中：A ：活塞面积

R

由于λ=L 的值一般很小，可以忽略不计，则（1-3）式变为：

Qs=ARωsin? ----------------------------------------- （1—5）

显然，单缸单作用隔膜泵的瞬时理论流量是脉动的。由于隔膜泵的结构型有双缸双作用及卧式三缸单作用两种。双缸双作用、三缸单作用泵的瞬时流量曲线可由单缸单作用的瞬时流量曲线叠加得到。对于双缸双作用，两缸的活塞的相角差?=90o，其瞬时流量曲线见图1——7，其中取有活塞杆端的面积Ar=(0.8～0.9)A。对于三缸单作用，三缸的各活塞之间的相角差?=120o，其瞬时流量曲线见图2。

三缸单作用 双缸双作用 图1——7 瞬时流量曲线图 显然，双缸双作用的流量变化幅度大于三单缸单作用。 为表示瞬时流量不均匀程度，引入流量不均匀系数δq，其公式为： Qsmax-Qsminδq = Qsm -------------------------------------------------（1—6） 式中：Qsm—平均流量。 根据伯努利方程(4)，在泵排出管路任一点a，有： PaVa2r +2g +ha+ΣSa=恒值---------------------------------------------（1—7） 式中：Pa—a点处的压力； Va—a点处的流速； ha—a点处的水柱高； ΣSa—a点处的各种水力损失及惯性损失的总和 由于Qs=AVa，代入（3-7）式有： PaQS2r +2Ag +ha+ΣSa=恒值-------------------------------------------- （1—8） 由（1-8）式不难看出，流量脉动必然造成压力脉动，并且是二次方放大的关系。

压力脉动由压力不均匀系数δP来表示，其公式为：

Pmax-PminδP =P -----------------------------------------------（1—9）

m式中：Pmax—最大压力；Pmin—最小压力；Pm —平均压力

在实际工业生产中，一般压力不均匀系数值为0.01～0.05，高压时取小值，低压

时取大值。为保证往复泵及管路的正常使用，往复泵必须设置进出料补偿装置。进出料补偿装置型式很多，常用的有圆筒补偿罐及球型空气室、筒式空气室。大多数隔膜泵经过补偿装置后，其压力不均匀系数大多能达到0.01～0.05的要求。但是流量超过200m3/h时，单套补偿装置很难满足要求，需要增加数量。 （2）、 吸入及排出压力

隔膜泵输送液体由吸入、排出两个过程组成。研究吸入压力、排出压力，必须研究在吸入、排出两个过程中，隔膜、活塞表面的压力变化情况。由不稳定流动伯努利方程，推导在吸入、排出两个过程中的隔膜、活塞表面的压力变化情况的公式如下： 吸入过程：隔膜表面的压力公式：

Pg/γ=Pa/γ+Hc-(V2/2g+Hz+HG+Kz+KG) ------------------ （1—10） 式中 ： Pg ： 隔膜室内隔膜表面的压力

Pa ：大气压力

Hc ：液体表面与隔膜室内隔膜表面的位差

百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说综合文库隔膜泵应用及维护(2)在线全文阅读。