動隔膜泵、計量泵結(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、往復泵、活塞泵、液壓柱塞泵、泥漿泵、氣動隔膜泵、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）的動態(tài)工作原理和特點。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能來輸送液體的流體動力泵，如射流泵、水錘泵等。
本文主要氣動隔膜泵，計量泵
氣動隔膜泵是一種以壓縮空氣為動力源，通過氣壓驅(qū)動泵內(nèi)部隔膜片往復變形，進而實現(xiàn)吸排液動作的泵體設(shè)備。這種泵因其獨特的設(shè)計，在多個行業(yè)中得到了廣泛應用�？靠諌簷C將壓縮空氣輸入隔膜泵的配氣閥來驅(qū)動隔膜泵中間體內(nèi)鏈接軸來帶動隔膜泵泵體介質(zhì)室內(nèi)的隔膜泵膜片做橫向拉伸運動來達到自吸流體的作用的容積式往復泵。氣動隔膜泵由氣流結(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：首先，外部提供的壓縮空氣進入泵的空氣室，隨著空氣壓力的增加，它推動泵內(nèi)部的一個或多個隔膜向液體端運動。這個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：當隔膜向液缸方向移動時，隔膜背面的體積增大，形成負壓，此時吸入閥（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：當壓縮空氣壓力作用方向改變，隔膜開始反向移動，泵腔內(nèi)液體所占空間減小，壓力升高。這導致排出閥打開，吸入閥關(guān)閉，液體被強制擠出泵體，完成一次排放過程。
4. 循環(huán)往復：這個吸入-排出的過程隨著氣源的連續(xù)供氣而不斷往復進行，隔膜的交替變形實現(xiàn)了液體的連續(xù)輸送。
5. 隔膜保護與介質(zhì)隔離：在隔膜的兩側(cè)，通常會有兩個互不相通的空氣室，它們通過隔膜分隔開，確保了泵送介質(zhì)不會與泵的運動部件接觸，特別適用于輸送易燃、易爆、有毒或貴重的液體。
二、氣動隔膜泵主要由以下幾個關(guān)鍵組件構(gòu)成：泵殼（Body）：泵殼是泵的主體結(jié)構(gòu)，通常分為兩個或多個腔室，用以容納隔膜的運動和介質(zhì)的吸入與排出。隔膜（Diaphragm）：隔膜是氣動隔膜泵的核心部件，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運動，直接驅(qū)動介質(zhì)的吸入與排出�？諝忾y系統(tǒng)（Air Valve System）：包括進氣閥和排氣閥，負責控制壓縮空氣的進出，協(xié)調(diào)隔膜的往復運動。這些閥門通常設(shè)計為自動開啟和關(guān)閉，確�？諝鈮毫Φ挠行Ю�。吸入閥與排出閥（Inlet and Outlet Valves）：位于泵殼的相應端口，它們也是單向閥，確保介質(zhì)只能沿一個方向流動——吸入閥允許介質(zhì)進入泵腔，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，它負責將壓縮空氣交替分配給兩個隔膜室，保證隔膜的同步往復運動。驅(qū)動機構(gòu)（Drive Mechanism）：包括連桿、曲軸等機械部件，將空氣室的壓力轉(zhuǎn)換為隔膜的線性運動。調(diào)節(jié)閥（Regulating Valve）：可選部件，用于調(diào)節(jié)進入泵的空氣壓力，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，用于降低泵運行時產(chǎn)生的噪音。每個部件協(xié)同工作，確保氣動隔膜泵能夠高效、穩(wěn)定地輸送各種介質(zhì)。
主要特點
安全性高：由于以空氣為動力源，即便在易燃、易爆環(huán)境中使用也非常安全，不會產(chǎn)生火花。自吸能力強：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)的情況下運行也不會損壞泵體，適合間歇性供液場合。流量可調(diào)：通過調(diào)節(jié)氣源的進氣量，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)的特性選擇相應的材質(zhì)，適用于輸送強酸、強堿、含固體顆粒的液體。無泄漏設(shè)計：泵內(nèi)部通過隔膜將介質(zhì)與傳動機構(gòu)完全隔離，保證了介質(zhì)的純凈度，也避免了泄露問題。
計量泵也稱定量泵或比例泵。計量泵屬于往復式容積泵，用于精確計量的，通常要求計量泵的穩(wěn)定性精度不超過±1%。 計量泵可以計量輸送易燃、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 標準規(guī)定，計量泵在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%，復現(xiàn)性精度和線性度不超過±3% 。精度計量精度是穩(wěn)定性精度、復現(xiàn)性精度和線性度的總稱，是衡量計量泵計量準確性和優(yōu)劣的重要依據(jù)。穩(wěn)定性精度是指在某一相對行程位置連續(xù)測得的流量測量值與最大流量的相對極限誤差。線性度是指在任一相對行程長度測得的單個流量測量值和對應的標定流量之差相對最大流量之比。計量泵在10%額定流量以下操作時，計量精度下降較大，故一般不宜在10%額定流量下操作。選型時最好考慮泵的操作點在30%額定流量以上。計量泵流量的使用范圍在計量泵額定流量范圍的30～100%較好，此時計量泵的重復再現(xiàn)精度高
根據(jù)計量泵液力端的結(jié)構(gòu)型式，常將計量泵分成柱塞式，液壓隔膜式，機械隔膜式3種。現(xiàn)主要介紹柱塞式計量泵 柱塞式計量泵與普通往復泵的結(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。電機經(jīng)聯(lián)軸器帶動蝸桿并通過蝸輪減速使主軸和偏心輪作回轉(zhuǎn)運動，由偏心輪帶動弓型連桿的滑動調(diào)節(jié)座內(nèi)作往復運動，當柱塞向后死點移時，泵腔內(nèi)逐漸形成真空，吸入閥打開，吸入液體；當柱塞向前死點移動時，此時吸入閥關(guān)閉，排出閥打開，液體在柱塞向進一步運動時排出。在泵的往復順還工作形成連續(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，其柱塞往復頻率提高，加劇柱塞的磨損，機器壽命短。而更換柱塞價格非常昂貴，如果電壓不正常也將直接導致工作直流電的不正常。另外，由于大幅來回往復運動，柱塞泵的工作脈動很大，使得流量不穩(wěn)定。
機械隔膜式計量泵，其設(shè)計式在柱塞泵基礎(chǔ)上得到了更大的改進，原理為用電動機帶動活塞往復工作（注意，活塞并不直接接觸液體），再推動隔膜運動，將液體吸收加壓后推出。優(yōu)點：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一步提高。運行可靠是隔膜泵的又一長處，故障率極低，對電壓要求低，對環(huán)境要求低，維修容易，維修費用僅為柱塞泵的五分之一左右。隔膜泵性價比優(yōu)，其優(yōu)異的性能價格比將推動隔膜泵的推廣。
傳動組成：
⑴ 由電機動力傳遞給蝸桿、蝸輪實現(xiàn)減速旋轉(zhuǎn)，促使曲軸、連桿機構(gòu)作往復運動，帶動柱塞產(chǎn)生液力。
⑵ 行程調(diào)節(jié)機構(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）和標尺構(gòu)成，由改變偏心距來達到柱塞的相對行程。
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，帶動調(diào)節(jié)螺桿轉(zhuǎn)動，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%。
