Особенности мембранных насосов

        

Мембранный или диафрагменный насос – это оборудование, основным рабочим элементом которого является гибкая пластина (мембрана).

В мембранных насосах и системах компании KNF (Германия) реализован целый ряд инновационных технических решений, повышающих эффективность работы.

В статье рассмотрены характеристики мембранных насосов, принцип их действия и преимущества.

Принцип работы мембранного вакуумного насоса

Мембранный насос состоит из следующих основных компонентов:

• гибкой мембраны
• поршня
• рабочей камеры
• входного и выходного клапанов.

Мембрана из полимерного материала двигается вверх и вниз при помощи поршня. При движении мембраны «от камеры», объем камеры увеличивается и в ней создается вакуум, в результате чего порция перекачиваемой среды засасывается в насос. При движении мембраны в обратную сторону, повышается давление, объем рабочей камеры уменьшается и среда выталкивается наружу. Кроме мембраны значимыми для функционирования насоса являются входной и выходной клапаны, которые работают зеркально. При всасывании открывается входной клапан, позволяя перекачиваемой среде проходить из исходной емкости в рабочую камеру насоса, выходной клапан в этот момент закрыт для сохранения низкого давления в камере. При выталкивании открывается выходной клапан, позволяющий среде выйти из камеры, а за счет того, что входной клапан при этом закрывается, среда не выходит обратно в емкость. Клапаны работают без специального воздействия, под током перекачиваемой среды.

Камера герметично изолирована от привода мембраной. Насосы могут иметь две головки, в этом случае достигается более низкий вакуум. Минимальный достигаемый вакуум с помощью мембранных вакуумных насосов - 2 мбар.

Преимущества

• Отсутствие загрязнения продукта
• Компактность, малый вес и размеры насоса
• Плавная (бесперебойная) работа
• Простота в управлении, легкость обслуживания и монтажа
• Безмасляная система – исключено попадание смазки в перекачиваемую среду
• Надежность и долговечность конструкции – отсутствует двигатель и вращающиеся детали

Для создания различной степени вакуума компания KNF (Германия) использует три конструктивных схемы мембранных вакуумных насосов:

Одна рабочая камера	Две рабочих камеры, последовательное подключение	Две рабочих камеры, подключение параллельное
Стандартный режим работы	Высокий вакуум да 1,5 мбар	Высокая производительность до 50 л/мин

По типу перекачиваемой среды выделяют две группы мембранных насосов:

1. Газовые (вакуумные насосы). Данные насосы предназначены для перекачивания газово-воздушных смесей и создания вакуума. Они также могут применяться в качестве компрессоров. Насосы этого типа являются совершенно сухими, максимально просты в эксплуатации, сохраняют большой срок эксплуатации даже при непрерывной работе.
2. Гидравлические (жидкостные) – используются для перекачки жидких сред. Жидкостные насосы обладают функциями самозаполнения и защитой от сухого пуска. Они снабжены контроллером и применяются для точного дозирования жидкостей.

Особенности мембранных вакуумных насосов

Типы мембран, применяемых в насосах

1. Плоская диафрагма

Классический тип мембраны представляет собой резиновый диск с отверстием в центре, который крепится с помощью фиксирующего диска и винта к поршню. Насосы с прочными плоскими мембранами обеспечивают высокую степень сжатия за счет жесткого соединения с поршнем.

К недостаткам данного типа мембраны относятся возможность утечки через отверстие в диафрагме и непосредственный контакт фиксирующего диска и винта с перекачиваемой средой.

2. Формованная диафрагма

Данная диафрагма выполнена в виде выпуклого с обратной стороны от рабочей камеры резинового диска. С нижней стороны мембраны запрессован винт, с помощью которого она крепится к поршню. По сравнению с плоской диафрагмой, формованная диафрагма такого же размера обладает меньшей производительностью из-за меньшей упругости в центральной части.

Преимущество формованной мембраны перед плоской состоит в том, что у формованной мембраны нет металлических частей, контактирующих с перекачиваемой средой.

3. Структурированная диафрагма KNF (Германия)

Структурированная диафрагма является запатентованным изобретением компании KNF и обладает преимуществами как плоской, так и формованной диафрагм за счет особой формы поверхности. Структурированная диафрагма не имеет металлических компонентов с внешней стороны, подобно плоской диафрагме, и обладает лучшими механическими свойствами (и соответственно, большей производительностью) по сравнению с формованной диафрагмой. Конструктивные особенности этой мембраны защищают от утечек перекачиваемой среды.

Насос с плоской мембраной	Насос с формованной мембраной	Насос со структурированной мембраной KNF (Германия)

Основные современные материалы для изготовления мембран насосов:

• Бутадиен-нитрильный каучук (Буна-Н) – для перекачивания горюче-смазочных материалов и абразивных сред. Распространен, благодаря сочетанию низкой стоимости с достаточно высокой маслостойкостью и относительно хорошей износостойкостью. Недостаток – низкая стойкость к повышенным температурам. Подходит для пищевой промышленности. Средний срок службы.
• Вил-флекс (Wil-Flex™) – используется для производства химически стойких мембран, подходит для перекачивания кислотных и щелочных сред. Отличается повышенной износостойкостью, недорогой стоимостью и большим сроком службы.
• Витон (синтетический фторированный каучук) – химически устойчив к широкому спектру сред, отлично подходит для перекачивания супер агрессивных сред. Диафрагмы из Витона обладают повышенной термостойкостью и износостойкостью.
• Геоласт (разработка компании ExxonMobil ) – подходит для широкого круга сред за исключением большинства кислот и хлорсодержащих веществ. Универсальные мембраны средней упругости и устойчивые к абразивному истиранию.
• Неопрен (хлоропреновый каучук) – используется в мембранах для нейтральных и средне агрессивных сред. Отличается средней абразивостойкостью, высокой прочностью на разрыв, огнестойкостью и низкой стоимостью.
• Полиуретан – пригоден только для нейтральных сред. Характеризуется механической износостойкостью, высокой прочностью на растяжение и разрыв и, как следствие, большим сроком эксплуатации, низкой стоимостью и самый дешевый из современных материалов с достаточной выносливостью и большим сроком эксплуатации.
• Фторопласт (PTFE, тефлон) – обладает высокой химической устойчивостью, высокой адгезией, прочностью на разрыв и стойкостью к абразивному истиранию. Долгий срок службы, пригодность для самых агрессивных сред. Соответствует самым высоким гигиеническим нормам, за счет чего применим в медицинском и пищевом производстве.
• Этилен-пропиленовый каучук (EPDM) – материал с высокой химической устойчивостью к кислотам, щелочам, растворителям, спиртам и солевым растворам. Широкий температурный диапазон (от -50 до +150оС ).

Мембраны в вакуумных насосах KNF изготавливаются, как правило, из полимерных PTFE, FFPM.

Система стабилизации мембраны вакуумных насосов

При открытии входного клапана (нижнее положение поршня) давление в рабочей камере мембранного газового насоса равно входному давлению (давлению в сосуде, в котором создается вакуум). В процессе работы насоса, входное давление уменьшается, таким образом, давление с внешней стороны мембраны, равное атмосферному, прижимает мембрану к стенке рабочей камеры, вследствие чего падает производительность насоса (Рис. 1).

Для предотвращения этого эффекта в мембранных вакуумных насосах KNF применяется механизм стабилизации диафрагмы. С внешней стороны рабочей диафрагмы при помощи стабилизационной диафрагмы создается изолированная полость. Входное давление и давление с внешней стороны рабочей мембраны выравнивается с помощью специального канала. (Рис. 2)

Рис. 1	Рис. 2

Если вам требуется консультация по характеристикам мембранных насосов, обращайтесь к нам по телефонам +7 (495) 223-18-03, 8-800-600-18-03, электронной почте info@tirit.org или заполните форму заявки. Ознакомиться с каталогом можно здесь.