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氣動(dòng)隔膜泵是以壓縮空氣或氮?dú)鉃閯?dòng)力，用于輸送流體的一種泵型。它是一種氣動(dòng)雙室隔膜、正向位移泵。對含有顆粒、腐蝕性、粘度高、容易揮發(fā)及有毒液體，具有很好的抽吸作用。

1 氣動(dòng)隔膜泵的工作原理

氣動(dòng)隔膜泵由泵殼、隔膜、球閥、配氣閥等組成。結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 結(jié)構(gòu)示意圖

氣動(dòng)隔膜泵氣源工作原理:氣動(dòng)隔膜泵有左右兩個(gè)對稱的工作腔，各裝有一塊隔膜，由聯(lián)接桿將其連結(jié)成一體。氣源從泵的進(jìn)氣口進(jìn)入配氣閥，通過配氣機(jī)構(gòu)將壓縮空氣引入其中一腔，推動(dòng)腔內(nèi)隔膜運(yùn)動(dòng)，而另一腔中氣體排出，行程終點(diǎn)，配氣機(jī)構(gòu)自動(dòng)將氣體引入另一工作腔，推動(dòng)隔膜朝相反方向運(yùn)動(dòng)，從而使兩個(gè)隔膜連續(xù)同步地往復(fù)運(yùn)動(dòng)。

氣動(dòng)隔膜泵液體側(cè)工作原理:當(dāng)氣源經(jīng)配氣閥進(jìn)入A工作腔，該腔進(jìn)口球閥關(guān)閉，出口球閥打開，液體排出，與此同時(shí)，B腔隔膜由聯(lián)接桿驅(qū)動(dòng)背面氣體進(jìn)入大氣，出口球閥關(guān)閉，進(jìn)口球閥打開，液體被吸入。當(dāng)行程到達(dá)終點(diǎn)，配氣閥將氣體導(dǎo)入B工作腔，運(yùn)行情況與上述相反，如此反復(fù)，泵不斷吸入排出液體。

2 氣動(dòng)隔膜泵特點(diǎn)及適用場合

氣動(dòng)隔膜泵具有很多優(yōu)點(diǎn)［1－5］:

(1)具有很強(qiáng)的自吸功能，開泵前無需灌泵。最大干、濕吸程分別可達(dá)7m和9m。

(2)沒有動(dòng)密封，也無需潤滑，所以避免了介質(zhì)泄漏或潤滑油泄漏對環(huán)境的污染。

(3)可以空載運(yùn)行;可以潛水運(yùn)行。

(4)氣動(dòng)隔膜泵不用電力作動(dòng)力，不會產(chǎn)生火花，且靜電接地后又防止了靜電火花。可用于易燃易爆環(huán)境中。

(5)對介質(zhì)的剪切力低;可用于輸送不穩(wěn)定介質(zhì)。

(6)結(jié)構(gòu)簡單，易損件少，便于操作和維修。體積小、重量輕、易于移動(dòng)。

(7)沒有復(fù)雜的控制系統(tǒng)。

(8)能始終保持高效，不會因?yàn)槟p而降低效率。

(9)性能可靠，開停泵只需打開或關(guān)閉氣源控制閥門。

(10)流量可調(diào)節(jié)，即可通過調(diào)節(jié)空氣流量來調(diào)節(jié)泵流量或在液體出口管處加裝節(jié)流閥來調(diào)節(jié)流量。

(11)泵不會過熱。因排氣過程是膨脹吸熱過程，所以泵在工作時(shí)溫度是降低的。

由于氣動(dòng)隔膜泵具有以上優(yōu)點(diǎn)，氣動(dòng)隔膜泵可用于化工、醫(yī)藥、噴漆、陶瓷、環(huán)保、廢水處理、精細(xì)化工、建筑、煤礦、食品等行業(yè)。

氣動(dòng)隔膜泵除了上述優(yōu)點(diǎn)外，也有不足之處，由于液體的排出是一股一股的，由此脈動(dòng)引起的振動(dòng)相對較大，根據(jù)需要可在泵的出口安裝恒壓閥或緩沖罐。

3 氣動(dòng)隔膜泵的選用

3.1 氣動(dòng)隔膜泵的工藝流程

氣動(dòng)隔膜泵的一般工藝流程見圖2。

圖2 工藝流程

由液體進(jìn)出口管道和壓縮空氣或氮?dú)膺M(jìn)出口管道組成。進(jìn)出液管僅起流體在泵體內(nèi)進(jìn)與出的管道作用。在安裝剛性管路時(shí)，應(yīng)在泵和管路之間安裝撓性金屬軟管，可以減少輸送系統(tǒng)的振動(dòng)和拉緊。氣體入口一般需安裝氣源三聯(lián)件，由過濾器、減壓閥、油霧器組成，其作用用于分離壓縮空氣中凝聚的水分和油分等雜質(zhì)，使壓縮空氣得到初步凈化。過濾器主要負(fù)責(zé)過濾壓縮空氣中的雜質(zhì);減壓閥主要負(fù)責(zé)控制系統(tǒng)的壓力近于恒定;油霧器是將潤滑油霧化后注入壓縮空氣中，對后端元件進(jìn)行潤滑。但現(xiàn)在由于很多產(chǎn)品都可以做到無油潤滑，所以油霧器的使用頻率越來越低。氣體出口安裝消音器，降低泵的噪音。

3.2 氣動(dòng)隔膜泵的選型

首先根據(jù)介質(zhì)的屬性選擇泵殼和隔膜的材質(zhì)。氣動(dòng)隔膜泵常用的殼體材料有工程塑料、鑄鐵、鋁合金和不銹鋼。工程塑料的強(qiáng)度、硬度、耐沖擊性、耐熱性及抗老化性和耐化學(xué)藥品性等均好，可用于輸送酸堿類和腐蝕性的液體;鑄鐵的硬度和減震性較好，適用于運(yùn)輸泥漿，瓦、瓷、磚器及陶器釉漿等;鋁合金強(qiáng)度比較高，塑性好，具有優(yōu)良的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和抗蝕性，通常用于輸運(yùn)油漆、溶劑、橡膠、涂料類液體;不銹鋼可耐空氣、蒸汽、水等弱腐蝕介質(zhì)和酸、堿、鹽等化學(xué)浸蝕性介質(zhì)的腐蝕，可用于輸運(yùn)食品、腐蝕性添加劑等。隔膜材料有聚四氟乙烯、丁晴橡膠、氯丁橡膠、氟橡膠、乙丙橡膠等。需根據(jù)介質(zhì)的化學(xué)屬性，來選擇合適的隔膜。

其次根據(jù)實(shí)際流程工藝需要的流量、進(jìn)出口壓力、粘度、密度等來選型，在性能曲線圖上選取合適的性能點(diǎn)，然后選擇合適的口徑。

最后根據(jù)泵的性能曲線計(jì)算所需的氣源壓力和消耗量。

現(xiàn)通過一個(gè)實(shí)例來計(jì)算氣動(dòng)隔膜泵的氣源壓力和消耗量。某化工裝置所需氣動(dòng)隔膜泵的參數(shù)見表1，公用工程中的壓縮空氣壓力為0.8MPa(G)。

表1 氣動(dòng)隔膜泵參數(shù)

圖3為氣動(dòng)隔膜泵的流量揚(yáng)程性能曲線，由氣源壓力曲線 (實(shí)線)和流量曲線 (虛線)組成。隨著氣源壓力的增大，所輸送介質(zhì)的流量和揚(yáng)程都隨著增大。在同一個(gè)氣源壓力下，隨著介質(zhì)流量的增大，泵的揚(yáng)程降低;隨著氣源消耗量增大，隔膜泵沖程頻率加快，介質(zhì)流量變大。在氣源消耗量不變的情況下，隨著介質(zhì)流量的減小，泵的揚(yáng)程增大;隨著氣源壓力增大，介質(zhì)揚(yáng)程變大。

圖3 性能曲線

根據(jù)泵的流量和壓力查曲線得到泵的工作點(diǎn)為點(diǎn)P。由于點(diǎn)P在壓力曲線0.3MPa～0.5MPa之間，則點(diǎn)P的氣源壓力必定在0.3MPa～0.5MPa之間。通過點(diǎn)P作垂直線分別交0.5MPa壓力曲線和0.3MPa壓力曲線于點(diǎn)A和B，點(diǎn)PA與PB之間的距離比值約為1:4，則點(diǎn)P的氣源壓力:

一般情況下會對計(jì)算出來的壓力值增加0.2MPa左右的余量，即此泵的氣源壓力為0.66MPa，可通過三聯(lián)件將公用工程中的0.8MPa的壓縮空氣減壓并穩(wěn)壓到0.66MPa。

同理可以計(jì)算出空氣消耗量。通過點(diǎn)P作水平線分別交0.28m3/h流量曲線和0.56m3/h流量曲線于點(diǎn)C和D，點(diǎn)PC與PD之間的距離比值約為2:1，則點(diǎn)P的空氣消耗量:

4 氣動(dòng)隔膜泵常見故障及處理

氣動(dòng)隔膜泵的常見故障及處理方法見表 2［6－9］。

5 結(jié)語

表2 氣動(dòng)隔膜泵常見故障及處理方法

與其它泵型相比，氣動(dòng)隔膜泵具有很多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，也有其不足。在選型時(shí)，應(yīng)考慮輸送介質(zhì)的性質(zhì)、粘度、密度以及工藝要求等因素。

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