СтаттіЩо таке мембранний насос: принцип роботи та особливості пристрою

Що таке мембранний насос: принцип роботи та особливості пристрою

Насоси мембранного типу являють собою обладнання, призначене для перекачування різних рідин. Ці пневматичні насоси також називають діафрагмовими. Вони працюють від стисненого повітря і можуть впоратися із середовищами, які не під силу традиційним відцентровим моделям – в’язкими, хімічно агресивними, абразивними.

Мембранні насоси – це пристрої, які отримують енергію для своєї роботи від компресора, а не електричного двигуна. У корпус надходить стиснене повітря, енергія якого приводить мембрани в рух за рахунок золотникового механізму – пневмодвигуна. Діафрагми по черзі втягують рідину через впускний колектор, потім викидаючи її через випускний. Завдяки цьому відбувається перекачування рідини в потрібному напрямку.

Застосування мембранних насосів: сфери використання

Існує велика кількість сфер промисловості, в яких можуть застосовуватися пневматичні насоси мембранного типу. Розглянемо кілька галузей, у яких вони використовуються:

Хімічна і нафтохімічна – у цій галузі для роботи з агресивними середовищами часто застосовується діафрагмовий насос. Він легко справляється з сильними кислотами, лугами, розчинниками, мастильними матеріалами, відходами нафтопереробки тощо.
Харчова – насоси застосовуються для перекачування різних масел, карамелі, джему, горіхових паст та інших рідин.
Керамічна – пневматичні мембранні пристрої легко справляються з керамічними шлікерами, лаками.
Лакофарбова – обладнання підходить для перекачування паст, затирок, лаків та інших матеріалів. Крім того, мембранний насос – пристрій, що відповідає всім нормам щодо вибухобезпеки.
Скляна – пристрої можуть застосовуватися для роботи з полірувальними пастами та іншими подібними рідинами

Як працює насос мембранний пневматичний: принцип дії

Правильно підібраний пристрій легко справляється зі своїми завданнями, але як саме він функціонує? Давайте докладніше розглянемо, як працює мембранний насос і в чому його особливості.

Зауважимо, що модель пневматичного типу потребує стисненого повітря. Його генерує компресор. Він подає повітря всередину насоса через спеціальний отвір.

Потім стиснене повітря надходить у золотниковий механізм пневмоприводу. Цей механізм потрібен для того, щоб повітря потрапляло спочатку в одну, а потім в іншу робочу камеру. Завдяки цьому відбувається почергове переміщення кожної діафрагми. Усе це сприяє створенню розрідження і тиску, необхідних для перекачування середовища.

Додаткові особливості

Розібравшись, як працює діафрагмовий насос, ми розуміємо, що цей процес складається з 2 тактів:

Повітря потрапляє в праву камеру, переміщаючи мембрану. Завдяки цьому рідина виштовхується у вихідний колектор. Діафрагма в другій камері згинається, повертаючись у вихідне положення. Завдяки цьому в лівій камері створюється розрідження, а середовище надходить всередину через всмоктувальний отвір.
На другому такті шток знову рухається, але тепер робоче середовище витісняється з лівої камери, а всмоктується – у правій.

Не будемо забувати і про кулькові клапани, що відповідають за управління струмом середовища:

У кожній камері розташовано по 2 кулькових клапана з боку впускного і випускного колекторів.
На такті всмоктування верхній клапан закривається, створюючи розрідження, а нижній клапан піднімається, втягуючи рідину через впускний колектор.
На такті нагнітання вже нижній клапан закривається, і рідина викидається через випускний колектор, відкриваючи при цьому верхній клапан.
Робота кулькових клапанів у кожній робочій камері виконується по черзі відповідно до такту руху мембран.

Дізнавшись, як працює пневматичний насос, ми розуміємо, що діафрагмова модель має як низку переваг, так і деякі недоліки.

Пневматичний мембранний насос: вибір матеріалів

Різні елементи обладнання можуть контактувати з різними типами робочих середовищ у процесі експлуатації. Цей фактор потрібно враховувати при виборі моделей пневматичних насосів, щоб вони могли ефективно і довго справлятися зі своїми завданнями. В іншому разі обладнання може вийти з ладу, не впоравшись із навантаженням або впливом хімічно агресивних рідин.

Матеріали виготовлення мембран

Діафрагма пневматичного насоса є гнучким компонентом, який безпосередньо контактує з перекачуваним середовищем. Елемент має заглиблення (наскрізне або глухе різьбове) в середині, призначене для кріплення з’єднувального штока.

Якщо отвір наскрізний, зазвичай використовуються подвійні мембрани:
Внутрішня – з боку центрального блоку. Виготовляється з еластичного матеріалу, але не взаємодіє з перекачуваним середовищем, якщо є вторинна накладна мембрана.
Зовнішня – з боку робочої камери. Створюється з хімічно стійкого матеріалу, тому що постійно контактує з рідиною, що перекачується.

Пристрій мембранних насосів допускає використання діафрагм, виконаних із різних матеріалів. Зазвичай використовуються:

Гумові.

Доступні за ціною вироби, що мають оптимальну самовсмоктувальну здатність. Мають помірну стійкість до хімічно активних середовищ із включенням твердих частинок:

Neoprene – підходить для холодоагентів і хімічно нейтральних середовищ.
NBR – вирізняється стійкістю до нафтопродуктів, спиртів, олій тощо. Підходить для перекачування сольових розчинів із незначною кислотністю.
EPDM – може застосовуватися для роботи за дуже низьких температур. Справляється з ацетоном, кетонами, гудроном, лугами і багатьма кислотами (з концентрацією сірки до 65%). Не може використовуватися для перекачування азотної кислоти і нафтопродуктів.
Viton – характеризується широким діапазоном робочих температур. Має відмінну хімічну стійкість, але не витримує впливу органічних кислот. Не дуже підходить для роботи з лугами.

Термопластичні.

У таких мембран середня гнучкість і самовсмоктувальна здатність, але непогана стійкість до абразивних середовищ. Хімічна стійкість варіюється залежно від використовуваного матеріалу:

Hytrel – відмінні міцність і абразивна стійкість, але невелика стійкість до хімічно активних середовищ.
Santoprene – зберігає свої властивості в широкому діапазоні температур. Характеризується середньою стійкістю до хімічно активних і абразивних рідин. Не підходить для роботи з нафтопродуктами.

Оснащені такими мембранами мембранні насоси – це обладнання, яке може тривалий час справлятися зі своїми завданнями. Середній ресурс діафрагм становить 15 мільйонів циклів.

Мембрани з фторопласту (PTFE).

Матеріал має найбільш високу хімічну стійкість. Непогано витримують вплив абразиву, але мають невелику гнучкість і самовсмоктувальну здатність. Діафрагми з фторопласту вважаються універсальними, тому що можуть працювати практично з будь-якими рідинами. Їхній ресурс залежить від типорозміру обладнання і може варіюватися від 30 (невеликі насоси) до 3 (великі моделі) мільйонів циклів.

Матеріали виготовлення корпусу

Мембранні насоси – це обладнання, в якому навантажень зазнає не тільки мембрана, а й корпус. Він може контактувати з різними середовищами і поступово зношується в процесі роботи. Корпус може створюватися з металу або пластику:

Алюмінію – не боїться нейтральних рідин, включно з легкозаймистими. Матеріал має гладку поверхню, до якої слабкіше прилипають в’язкі речовини.
Нержавіючої сталі – має гарну корозійну стійкість. Підходить для завдань, у яких важлива гігієнічність процесу.
Чавуну – довговічний матеріал, який не боїться шламу і середовищ з великим вмістом абразивних частинок.
Поліпропілену – має хорошу хімічну стійкість, підходить для роботи з вибухонебезпечними середовищами.
PVDF – характеризується відмінною хімічною стійкістю.
PTFE – має екстремально високу стійкість до хімічно агресивних рідин, але помірну стійкість до абразивного впливу.
Ацеталю – доступний за ціною полімер, що має стійкість до розчинників і абразиву. Дозволений для використання у вибухонебезпечних завданнях.
HDPE – має непогану хімічну стійкість. Відрізняється неймовірно високою стійкістю до абразиву.

Мембранний насос: переваги та недоліки

У будь-якого обладнання є сильні та слабкі сторони, тому пневматичний діафрагмовий насос – не виняток. Давайте докладніше розглянемо особливості таких пристроїв, їхні переваги та недоліки.

Плюси обладнання

Для початку розглянемо ключові переваги мембранних пневматичних моделей:

Пневматичні насоси – це пристрої, у яких немає електродвигуна. Завдяки цьому вони можуть експлуатуватися у вибухонебезпечних середовищах, а також перекачувати рідини, які можуть легко запалюватися. Однак корпус у такого вибухозахищеного обладнання має бути виготовлений з алюмінію, нержавійки або кондуктивного полімеру.
Мають відмінну хімічну стійкість, якщо виконані з відповідних матеріалів. Наприклад, корпус може бути з поліпропілену, а діафрагма – з сантопрена.
Самовсмоктувальна здатність у мембранних насосів може становити до 10 метрів залежно від параметрів рідини, що перекачується. Причому цей показник досягається без попередньої заливки всмоктувальної лінії.
З огляду на принцип дії пневматичного насоса, вони абсолютно не бояться роботи “по-сухому” (без рідини). Це відрізняє їх від відцентрових і багатьох інших моделей.
Відрізняються мобільністю, тому їх можна переносити з одного місця на інше в разі потреби.
Повністю справні пневматичні діафрагмові насоси є абсолютно герметичними.

Мінуси обладнання

Виділимо два основні недоліки таких моделей:

Пневматичні види мембранних насосів не вирізняються високим коефіцієнтом корисної дії. Це пов’язано з тим, що в них відбувається подвійне перетворення енергії. Воно тягне за собою втрати ефективності.
Не можна застосовувати обладнання за дуже високих температур. Вони не витримують нагрівання понад +100…+120° C (залежно від моделі).

Основні переваги, заради яких слід обирати пневматичний мембранний насос

Існує низка причин, чому для перекачування рідин обирають обладнання саме цього типу:

Діафрагмовий насос – це обладнання, яке підходить для перекачування робочих середовищ із твердими частинками різних розмірів. Їхній вміст у рідині може досягати 90%. Процес перекачування не чинить істотного впливу на структуру включень. Важливо враховувати, що через вплив абразивних частинок діафрагми можуть зношуватися швидше. Рішенням може стати використання мембран, виготовлених зі зносостійких матеріалів.
Мембранні пневматичні насоси герметичні і можуть виконуватися із застосуванням хімічно стійких матеріалів. Оптимальну хімічну стійкість має поліпропілен. Тефлон (PTFE), своєю чергою, витримує вплив найсильніших кислот, але має помірну зносостійкість. Поліетилен, навпаки, має відмінну стійкість до зношування, але його хімічна стійкість перебуває на рівні поліпропілену. Усе це дає змогу підібрати обладнання, яке зможе легко перекачувати агресивні, а також пожежо- або вибухонебезпечні середовища.
Діафрагмові насоси чудово справляються з високов’язкими середовищами. Вони можуть перекачувати рідини з в’язкістю до 30 000 стокс. За цим параметром вони значно ефективніші за відцентрові моделі, які справляються із середовищами з в’язкістю до 1000 стокс. Окремо слід виділити той факт, що найпотужніші пневматичні мембранні насоси справляються з речовинами, щільність яких можна порівняти з найгустішим промисловим клеєм.
Одна з причин, чому обирають діафрагмовий насос – принцип роботи, що дає змогу обладнанню перекачувати продукт без порушення його структури. На відміну від насосів інших типів, пневматичні мембранні моделі не мають обертальних елементів, таких як крильчатка. Це особливо важливо під час роботи з харчовими продуктами, які не можна спінювати або порушувати їхню структуру (йогурти, вино тощо).

Мембранний насос: особливості обслуговування

Як правило, мембранні насоси не потребують складного і специфічного обслуговування. Найчастіше такі моделі виходять з ладу через розрив діафрагми або некоректну експлуатацію обладнання. Однак кваліфікований оператор може замінити зношений компонент на новий всього за 15-20 хвилин.

Мембранний насос – це не найпростіший пристрій, однак навіть у разі поломки повітряного пневмоприводу замінити цю деталь не складно. Це пов’язано з тим, що найчастіше змінюють зовнішню силову частину, не розбираючи при цьому проточну. Але якщо пневмопривод складається з одного елемента, тоді потрібно буде розбирати всю гідравлічну частину.

У разі поломки пневмопривода, якщо він складається з однієї деталі, для ремонту знадобиться 1-2 години. Якщо змінюють тільки зовнішній елемент, для заміни знадобиться 10-20 хвилин. Ремонт внутрішньої частини пневмопривода потребуватиме більше часу, проте вона досить рідко ламається, тому зазвичай служить стільки ж, скільки і сам діафрагмовий насос.

Якщо розглянути, чим відрізняється мембранний насос від поршневого насоса, можна зробити низку висновків. Наприклад, діафрагмові пристрої містять менше рухомих елементів, тому їх легше чистити і лагодити.

Якщо ви хочете дізнатися більше про мембранні пневматичні насоси, звертайтеся за персональною консультацією до наших експертів.