動(dòng)隔膜泵、計(jì)量泵結(jié)構(gòu)及原理介紹
泵是輸送流體或使流體增壓的機(jī)械，主要用來輸送水、油、礦漿、酸堿液、乳化液、懸乳液、氣混合物和液態(tài)金屬等，是礦業(yè)、化工和冶金等行業(yè)常見的輸送設(shè)備，有19種泵（齒輪泵、離心泵、螺桿泵、往復(fù)泵、活塞泵、液壓柱塞泵、泥漿泵、氣動(dòng)隔膜泵、軸流管道泵、自吸泵、旋渦泵、水環(huán)式真空泵、羅茨真空泵、旋片式真空泵、氣氣增壓泵、氣液增壓泵、蒸汽噴射泵）的動(dòng)態(tài)工作原理和特點(diǎn)。根據(jù)作用原理，泵可以分為三大類：1、容積泵：利用容積周期性變化來輸送并提高流體壓力，如活塞泵、柱塞泵、隔膜泵、齒輪泵等；2、葉片泵：依靠泵內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)的葉輪將能量傳給液體，提高壓力并輸送流體，如離心泵、混流泵、軸流泵等；3、其他類型的泵：利用液體靜壓力或流體動(dòng)能來輸送液體的流體動(dòng)力泵，如射流泵、水錘泵等。
本文主要?dú)鈩?dòng)隔膜泵，計(jì)量泵
氣動(dòng)隔膜泵是一種以壓縮空氣為動(dòng)力源，通過氣壓驅(qū)動(dòng)泵內(nèi)部隔膜片往復(fù)變形，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)吸排液動(dòng)作的泵體設(shè)備。這種泵因其獨(dú)特的設(shè)計(jì)，在多個(gè)行業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用�？靠諌簷C(jī)將壓縮空氣輸入隔膜泵的配氣閥來驅(qū)動(dòng)隔膜泵中間體內(nèi)鏈接軸來帶動(dòng)隔膜泵泵體介質(zhì)室內(nèi)的隔膜泵膜片做橫向拉伸運(yùn)動(dòng)來達(dá)到自吸流體的作用的容積式往復(fù)泵。氣動(dòng)隔膜泵由氣流結(jié)構(gòu)和液流結(jié)構(gòu)兩大部分構(gòu)成，通過兩側(cè)膜片完全隔離。
一、工作原理
1. 壓縮空氣驅(qū)動(dòng)：首先，外部提供的壓縮空氣進(jìn)入泵的空氣室，隨著空氣壓力的增加，它推動(dòng)泵內(nèi)部的一個(gè)或多個(gè)隔膜向液體端運(yùn)動(dòng)。這個(gè)過程類似于活塞的作用，不過這里使用的是柔性的隔膜而不是剛性的活塞。
2. 吸入過程：當(dāng)隔膜向液缸方向移動(dòng)時(shí)，隔膜背面的體積增大，形成負(fù)壓，此時(shí)吸入閥（通常是單向閥）打開，而排出閥關(guān)閉，介質(zhì)（液體）被吸入泵腔內(nèi)。
3. 排出過程：當(dāng)壓縮空氣壓力作用方向改變，隔膜開始反向移動(dòng)，泵腔內(nèi)液體所占空間減小，壓力升高。這導(dǎo)致排出閥打開，吸入閥關(guān)閉，液體被強(qiáng)制擠出泵體，完成一次排放過程。
4. 循環(huán)往復(fù)：這個(gè)吸入-排出的過程隨著氣源的連續(xù)供氣而不斷往復(fù)進(jìn)行，隔膜的交替變形實(shí)現(xiàn)了液體的連續(xù)輸送。
5. 隔膜保護(hù)與介質(zhì)隔離：在隔膜的兩側(cè)，通常會(huì)有兩個(gè)互不相通的空氣室，它們通過隔膜分隔開，確保了泵送介質(zhì)不會(huì)與泵的運(yùn)動(dòng)部件接觸，特別適用于輸送易燃、易爆、有毒或貴重的液體。
二、氣動(dòng)隔膜泵主要由以下幾個(gè)關(guān)鍵組件構(gòu)成：泵殼（Body）：泵殼是泵的主體結(jié)構(gòu)，通常分為兩個(gè)或多個(gè)腔室，用以容納隔膜的運(yùn)動(dòng)和介質(zhì)的吸入與排出。隔膜（Diaphragm）：隔膜是氣動(dòng)隔膜泵的核心部件，通常由耐腐蝕、耐磨損的材料制成，它分隔空氣室和液室，通過空氣壓力的變化而往復(fù)運(yùn)動(dòng)，直接驅(qū)動(dòng)介質(zhì)的吸入與排出。空氣閥系統(tǒng)（Air Valve System）：包括進(jìn)氣閥和排氣閥，負(fù)責(zé)控制壓縮空氣的進(jìn)出，協(xié)調(diào)隔膜的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。這些閥門通常設(shè)計(jì)為自動(dòng)開啟和關(guān)閉，確保空氣壓力的有效利用。吸入閥與排出閥（Inlet and Outlet Valves）：位于泵殼的相應(yīng)端口，它們也是單向閥，確保介質(zhì)只能沿一個(gè)方向流動(dòng)——吸入閥允許介質(zhì)進(jìn)入泵腔，而排出閥則在壓力下打開讓介質(zhì)流出泵體�？諝夥峙淦鳎ˋir Distributor）：在雙隔膜泵中尤為重要，它負(fù)責(zé)將壓縮空氣交替分配給兩個(gè)隔膜室，保證隔膜的同步往復(fù)運(yùn)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)（Drive Mechanism）：包括連桿、曲軸等機(jī)械部件，將空氣室的壓力轉(zhuǎn)換為隔膜的線性運(yùn)動(dòng)。調(diào)節(jié)閥（Regulating Valve）：可選部件，用于調(diào)節(jié)進(jìn)入泵的空氣壓力，從而控制泵的輸出流量和壓力。排氣消聲器（Silencer）：安裝在排氣口，用于降低泵運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的噪音。每個(gè)部件協(xié)同工作，確保氣動(dòng)隔膜泵能夠高效、穩(wěn)定地輸送各種介質(zhì)。
主要特點(diǎn)
安全性高：由于以空氣為動(dòng)力源，即便在易燃、易爆環(huán)境中使用也非常安全，不會(huì)產(chǎn)生火花。自吸能力強(qiáng)：無需灌泵，可以從一定高度吸取液體，適用于從地下容器或遠(yuǎn)處吸取介質(zhì)�？煽辙D(zhuǎn)無損：即使在沒有介質(zhì)的情況下運(yùn)行也不會(huì)損壞泵體，適合間歇性供液場(chǎng)合。流量可調(diào)：通過調(diào)節(jié)氣源的進(jìn)氣量，可以方便地控制泵的輸出流量。耐腐蝕性與耐磨性：泵體材質(zhì)多樣，可根據(jù)輸送介質(zhì)的特性選擇相應(yīng)的材質(zhì)，適用于輸送強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、含固體顆粒的液體。無泄漏設(shè)計(jì)：泵內(nèi)部通過隔膜將介質(zhì)與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)完全隔離，保證了介質(zhì)的純凈度，也避免了泄露問題。
計(jì)量泵也稱定量泵或比例泵。計(jì)量泵屬于往復(fù)式容積泵，用于精確計(jì)量的，通常要求計(jì)量泵的穩(wěn)定性精度不超過±1%。 計(jì)量泵可以計(jì)量輸送易燃、易爆、腐蝕、磨蝕、漿料等各種液體，在化工和石油化工裝置中經(jīng)常使用。
API 675 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，計(jì)量泵在0~100%額定流量范圍內(nèi)可調(diào)節(jié)，且在10%~100%額定流量下，穩(wěn)定性精度不超過士1%，復(fù)現(xiàn)性精度和線性度不超過±3% 。精度計(jì)量精度是穩(wěn)定性精度、復(fù)現(xiàn)性精度和線性度的總稱，是衡量計(jì)量泵計(jì)量準(zhǔn)確性和優(yōu)劣的重要依據(jù)。穩(wěn)定性精度是指在某一相對(duì)行程位置連續(xù)測(cè)得的流量測(cè)量值與最大流量的相對(duì)極限誤差。線性度是指在任一相對(duì)行程長(zhǎng)度測(cè)得的單個(gè)流量測(cè)量值和對(duì)應(yīng)的標(biāo)定流量之差相對(duì)最大流量之比。計(jì)量泵在10%額定流量以下操作時(shí)，計(jì)量精度下降較大，故一般不宜在10%額定流量下操作。選型時(shí)最好考慮泵的操作點(diǎn)在30%額定流量以上。計(jì)量泵流量的使用范圍在計(jì)量泵額定流量范圍的30～100%較好，此時(shí)計(jì)量泵的重復(fù)再現(xiàn)精度高
根據(jù)計(jì)量泵液力端的結(jié)構(gòu)型式，常將計(jì)量泵分成柱塞式，液壓隔膜式，機(jī)械隔膜式3種。現(xiàn)主要介紹柱塞式計(jì)量泵 柱塞式計(jì)量泵與普通往復(fù)泵的結(jié)構(gòu)基本一樣，其液力端由液缸、柱塞、吸入和排出閥、密封填料等組成。電機(jī)經(jīng)聯(lián)軸器帶動(dòng)蝸桿并通過蝸輪減速使主軸和偏心輪作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，由偏心輪帶動(dòng)弓型連桿的滑動(dòng)調(diào)節(jié)座內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)柱塞向后死點(diǎn)移時(shí)，泵腔內(nèi)逐漸形成真空，吸入閥打開，吸入液體；當(dāng)柱塞向前死點(diǎn)移動(dòng)時(shí)，此時(shí)吸入閥關(guān)閉，排出閥打開，液體在柱塞向進(jìn)一步運(yùn)動(dòng)時(shí)排出。在泵的往復(fù)順還工作形成連續(xù)有壓力、定量的排放液體。但由于其柱塞裸露，且柱塞在液體中工作，在液體研磨作用下柱塞磨損非�？�，一旦配備口徑較大的噴嘴，其柱塞往復(fù)頻率提高，加劇柱塞的磨損，機(jī)器壽命短。而更換柱塞價(jià)格非常昂貴，如果電壓不正常也將直接導(dǎo)致工作直流電的不正常。另外，由于大幅來回往復(fù)運(yùn)動(dòng)，柱塞泵的工作脈動(dòng)很大，使得流量不穩(wěn)定。
機(jī)械隔膜式計(jì)量泵，其設(shè)計(jì)式在柱塞泵基礎(chǔ)上得到了更大的改進(jìn)，原理為用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)活塞往復(fù)工作（注意，活塞并不直接接觸液體），再推動(dòng)隔膜運(yùn)動(dòng)，將液體吸收加壓后推出。優(yōu)點(diǎn)：由于其活塞在防磨損的油中工作，工作環(huán)境大大優(yōu)化，壽命大大提高，經(jīng)過滲透硬化處理的活塞更是不易損壞，加上高分子材料制成的高抗絞隔膜更使隔膜泵壽命進(jìn)一步提高。運(yùn)行可靠是隔膜泵的又一長(zhǎng)處，故障率極低，對(duì)電壓要求低，對(duì)環(huán)境要求低，維修容易，維修費(fèi)用僅為柱塞泵的五分之一左右。隔膜泵性價(jià)比優(yōu)，其優(yōu)異的性能價(jià)格比將推動(dòng)隔膜泵的推廣。
傳動(dòng)組成：
⑴ 由電機(jī)動(dòng)力傳遞給蝸桿、蝸輪實(shí)現(xiàn)減速旋轉(zhuǎn)，促使曲軸、連桿機(jī)構(gòu)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)柱塞產(chǎn)生液力。
⑵ 行程調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)：由曲軸、偏心輪、調(diào)節(jié)螺母、調(diào)節(jié)絲桿、調(diào)節(jié)手輪（手柄）、刻度盤（指針）和標(biāo)尺構(gòu)成，由改變偏心距來達(dá)到柱塞的相對(duì)行程。
流量調(diào)節(jié)：泵的流量調(diào)節(jié)是靠旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)手輪，帶動(dòng)調(diào)節(jié)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，從而改變弓型連桿間的間距，改變柱塞（活塞）在泵腔內(nèi)移動(dòng)行程來決定流量的大小。調(diào)節(jié)手輪的刻度決定柱塞行程，精確率為95%。
