Генеральный партнер и сервисный центр компании
EnglishDeutsch
white line white line

Мембранные насосы

Компания ООО "ЭНЦЕ инжиниринг", являясь инжиниринговым и сервисным центром компании ENCE GmbH / Швейцария, готова разработать и поставить по Вашему индивидуальному техническому заданию мембранные насосы.

Общее описание

Современная ситуация в науке и техники такова, что какое-либо открытие, будь то новый вид материала или технология, побуждает его внедрение в уже имеющиеся отрасли путем улучшения имеющегося оборудования или технологии с учетом новых знаний. Подобная ситуация обстоит и в области насосного оборудования.

Развитие органической химии и химии полимеров привело к созданию целого ряда новых материалов, обладающих рядом специфических свойств. В частности, мембран. Применимо к насосному оборудованию мембранная технология позволила создать новый тип насосов, названных мембранными.

По принципу работы мембранные насосы относятся к насосам объемного действия. Как следует из названия, основным компонентом такой гидравлической машины является мембрана, попутно она же единственный подвижный элемент в конструкции насоса. Одной из причин создания подобного рода оборудования стала необходимость в насосах, способных перекачивать вязкие и абразивные среды и при этом иметь высокий ресурс работы, так как используемые для тех же целей поршневые насосы, как правило, подвержены значительному износу со стороны перекачиваемой среды.

Мембрана может приводиться в действие посредством трех разновидностей приводов (пневматического/механического/ гидравлического), она же выполняет функцию вытеснителя.

Мембранные насосы обладают функцией самовсасывания, поэтому они зачастую устанавливаются прямо на опорожняемую емкость/над ней. Такие агрегаты могут работать с веществами, содержащими твердые фрагменты, а также с веществами, имеющими высокие показатели вязкости.

Данные насосные установки могут функционировать на сухом ходу без вреда для основного рабочего органа, их несложно обслуживать. Мембранные насосы исключительно проявили себя при перекачке тех сред, для которых не подходят центробежные насосы (когда существует вероятность повреждения среды).

Конструкция

Как и любой насос объемного действия, мембранный насос имеет рабочую камеру, принудительное изменение объема которой и обеспечивает процесс перекачивания. Ее объем заключен между подвижной мембраной и неподвижным корпусом. Входные и выходные каналы рабочей камеры закрыты обратными клапанами, предотвращающими обратное перетекание жидкости.

Диафрагма жестко соединена с корпусом, что полностью исключает наличие каких-либо уплотнительных поверхностей и исключает любые протечки, чем обеспечивается высокая герметичность насоса. Утечка перекачиваемой среды из рабочей камеры может возникнуть только в случае нарушения целостности мембраны, корпуса или стыка между ними.

мембранные насосы

В зависимости от способа обеспечения колебательных движений мембраны она может, как иметь соединение с другими подвижными частями насоса (механический привод), так не иметь жесткое соединение только лишь с корпусом (пневматический или гидравлический привод). Независимо от типа привода диафрагма способна совершать колебательные движения, изгибаясь то в сторону рабочей камеры, то в противоположном направлении, чем и достигается циклическое изменение рабочего объема.

Конструкция обратных клапанов может быть самой разной. Конкретное исполнение запорных элементов обычно выбирается исходя из материала корпуса, характеристик перекачиваемой среды и требований к КПД насоса.

Существуют мембранные насосы, оснащенные дозатором. В таких агрегатах процесс перекачки осуществляется посредством вынужденных движений мембраны, которая одновременно выполняет функцию стенки камеры. В данных насосах мембрана может колебаться под воздействием трех видов приводов: пневматического, электромагнитного и электромеханического.

Самое широкое распространение получили насосы соленоидного типа. В них, мембрана приходит в движение от штока, который в свою очередь движется в созданном соленоидом электромагнитном поле.

Процесс дозирования происходит за счет того, что изменяется частота и амплитуда движения штока. В данной конструкции, за один рабочий цикл происходит нагнетание и всасывание одинаковой продолжительности. Привод данных насосов имеет невысокую мощность, поэтому они используются в случаях, когда нет необходимости в высокой производительности (предельный показатель 60 л/ч) и напоре (предельный показатель 30 бар.).

В таких агрегатах дозатор чаще всего сделан из пластмассы, клапаны - из керамики или специальной стали, корпус дозирующей головки - из оргстекла или полипропилена, мембрана - из фторопласта. Существуют мембраны из композитов, они еще более надежны и долговечны. Материалы основных узлов выбираются в зависимости от того, с какими средами будет работать насос.

Мембранными насосами соленоидного типа можно управлять дистанционно. Управляющий сигнал может быть импульсным или токовым (с диапазоном значений от 0.4 до 20 мА).

Принцип действия, работы

Мембранный насос имеет простую конструкцию, которую несложно ввести в эксплуатацию.

Мембраны движутся горизонтально на валу, под воздействием сжатого воздуха, который поступает на воздушный клапан. Мембраны также выполняют функцию уплотнителей между камерами жидкости агрегата и камерами воздуха. Рабочая жидкость попадает в насосную установку по всасывающему патрубку под действием вакуума, который образуется в камерах жидкости благодаря тому, что мембраны плотно прилегают к корпусу. Затем, посредством системы клапанов, мембраны двигают перекачиваемую жидкость в направлении напорного патрубка. Система шариковых клапанов насосной установки пропускает вещества с включениями (максимальный размер-30 мм).

Как было сказано выше, мембранные насосы относятся к насосам объемного действия. Соответственно, цикл их работы может быть представлен несколькими последовательно сменяющимися стадиями: всасывание и нагнетание.

мембранные насосы

На начальный момент всасывания входной клапан рабочей камеры закрыт, выходной клапан открыт, а мембрана изогнута вперед, из-за чего объем рабочей камеры минимален. В зависимости от типа привода насоса, мембрана вследствие откачивания рабочей среды из мембранного пространства или же обратного движения штока приходит в движение, начиная выпячиваться в обратную относительно рабочей камеры сторону. При этом внутри рабочей камеры создается разрежение, обеспечивающее всасывание перекачиваемой жидкости из всасывающего патрубка. При этом происходит переключение входного и выходного кланов, чтобы дать возможность среде заполнить объем рабочей камеры и предотвратить обратный ток из нагнетательного патрубка.

Стадия нагнетания следует сразу за стадией всасывания. Либо нагнетанием в мембранное пространство рабочей жидкости или газа, либо прямым движением штока, мембрана приводится в движение и начинает выпячиваться в сторону рабочей камеры, чем уменьшает ее объем. Увеличивающееся при этом давление выталкивает перекачиваемую жидкость в направлении нагнетательного патрубка, так как вновь происходит переключение входного и выходного клапана. В конце стадии нагнетания мембрана возвращается в исходное положение, и вновь может быть осуществлено всасывание.

мембранные насосы
Принцип действия мембранного насоса с механическим приводом

Классификация

Как и прочие виды насосов, мембранные можно классифицировать по различным признакам и показателям. Важно отметить, что особо актуальна классификация насосов в зависимости от материального исполнения, так как принцип действия данных гидравлических машин позволяет использовать в качестве конструкционного материала не только металлы и сплавы, но и различные пластические массы.

По типу привода:

  • Механический
  • Пневматический
  • Гидравлический
  • Электрический
мембранные насосы

Наибольшее распространение получили мембранные насосы с пневматическим приводом. Движение мембраны, а значит и работа насоса путем последовательного изменения объема рабочей камеры, осуществляется за счет попеременного нагнетания и откачки сжатого воздуха в полость позади мембраны. При заполнении полости мембрана изгибается в сторону рабочей камеры, тем самым вытесняя из нее объем жидкости в направлении нагнетательного патрубка, и при опорожнении – мембрана изгибается в противоположную сторону, за счет чего в рабочей камере создается разрежение, обеспечивающее всасывание следующей порции перекачиваемой жидкости и заполнение рабочей камеры. Перекачивание жидкости происходит за счет многократного повторения вышеописанного цикла. Схожим образом работает и гидравлический насос, с той лишь разницей, что вместо газа в полость мембраны подается жидкость.

В случае механического привода к диафрагме крепится шток, приводимый в движение механически. Совершая возвратно-поступательные движения, шток обеспечивает движение мембраны, за счет чего, в свою очередь, происходит цикличное изменение объема рабочей камеры и, как следствие, работа насоса. Так же возможно оснащение мембранного насоса электрическим приводом. В этом случае движение мембраны осуществляется при помощи электромагнитов.

Отдельно стоит выделить мембранно-поршневые насосы. Мембрана в таких насосах приводится в движение, так же как и пневматических или гидравлических, однако подача в полость мембраны рабочей среды и ее отвод происходят за счет возвратно-поступательного движения поршня. Мембрана в таких насосах выступает посредником при передаче энергии от поршня к перекачиваемой среде, и предотвращает их контакт, который может быть нежелательным.

По классификации способа размещения выделяют следующие типы мембранных насосов:

  • работающие с самовсасыванием
  • работающие под заливом
  • погружные
мембранные насосы

Способность мембранных насосов к самовсасыванию и работе при “сухом ходе” позволяет размешать их над уровнем откачиваемой жидкости. Высота всасывания может достигать 4-6 метров. При работе насоса под заливом так же возможно самовсасывание, и насос располагается ниже уровня откачиваемой жидкости. В свою очередь, благодаря возможности применения пневматического или гидравлического привода, данный вид насосов может работать в погружном режиме, при котором он находится в самой перекачиваемой среде. При этом нет необходимости обеспечивать дополнительную герметичность ввиду отсутствия подвижных частей, требующих герметизации.

В зависимости от материала корпуса и проточной части мембранные насосы делятся на:

  • алюминиевые
  • стальные
  • пластмассовые

Алюминиевые насосы хорошо подходят для перекачивания нейтральных сред или вязких сред, так как перекачиваемая среда оказывается менее склонной к прилипанию к проточной части насоса. Для насосов из стали обычно выбирают нержавеющие сплавы, что обеспечивает большую стойкость к коррозии со стороны перекачиваемой среды, и позволяет добиться высокой степени гигиеничности процесса, которая требуется при работе с пищевыми продуктами.

Пластиковые насосы получили широкое распространение и изготавливаются из различных полимеров: полипропилен, тефлон, фторопласт, полиэтилен и т.д. Возможность использования неметаллов в конструкции наделяет пластиковые мембранные насосы рядом преимуществ. Как правило, используемые полимеры обладают крайне высокой химической стойкостью и меньшей в сравнении с нержавеющей сталью ценой, что в ряде случаев позволяет отказаться от использования дорогостоящих сплавов в пользу пластика.

Преимущества и достоинства

К преимуществам мембранных насосов можно отнести простоту конструкции, а именно: отсутствие деталей, которые совершают вращательные движения, отсутствие редуктора, двигателя и сальниковых уплотнений. Отсутствие торцевых уплотнений важно для пищевых производств, т.к. в данной отрасли особое значение имеет невозможность попадания смазочных материалов в продукт. Благодаря вышеописанным параметрам, данный агрегат является более стойким к износу и гарантирует безопасность от утечек. Кроме этого, насосные установки обладают малым весом и небольшими размерами, их применение универсально (работают с водой, вязкими веществами и веществами с фрагментами размером до 10 мм). Агрегаты неприхотливы (не требуют смазки механизмов), просты в обслуживании, экономичны, недороги (если сравнивать с кулачковыми и винтовыми насосами мембранные дешевле приблизительно на 30- 40%), безопасны для окружающей среды.

Основные достоинства мембранных насосов

- Самовсасывание и работа при “сухом ходе”

Отсутствие трущихся деталей в конструкции насоса значительно снижает влияние отрицательных эффектов работы “всухую”, так как не возникает точек локального нагрева, способных приводить к повреждению и разрушению отдельных деталей насоса. Способность перекачивать газовую среду обеспечивает наличие самовсасывания, высота которого может достигать 6 метров при отсутствии предварительной заливки, и 9-10 метров при наличии предварительной заливки.

- Компактность, простота конструкции и эксплуатации

Плотная компоновка деталей обуславливает малые габариты мембранных насосов, а отсутствие вращающихся и подверженных трению деталей (исключая мембрану) значительно упрощает конструкцию насоса в сравнении с другими типами. Эти преимущества в купе делают данный вид гидравлических машин простыми в ремонте и обслуживании, так как единственной подверженной сильным нагрузкам и износу деталью является мембрана. Кроме того, малые габариты и отсутствие громоздких приводов позволяют создавать мобильные мембранные насосы, которые не привязаны к точкам крепления. К примеру, бочковые насосы устанавливаются сразу на емкость, откуда будет происходить откачка содержимого, после чего их можно легко отсоединить.

- Отсутствие необходимости в смазке

Мембранные насосы лишены необходимости в дополнительной смазке, что значительно снижает количество ответственных деталей, вывод из строя которых может привести к поломке насоса. Основная причина этого – отсутствие в конструкции вращающихся элементов, подверженных трению.

- Возможность перекачивать высоко образивные среды

Мембранные насосы способны перекачивать жидкости с большим процентом (до 90%) твердых включений, размеры которых могут достигать 50 мм и более. Перекачивание может происходить без серьезного влияния на структуру включений. Важно отметить, что с ростом абразивного воздействия сто стороны перекачиваемой среды резко снижается срок службы мембраны ввиду ее повышенного износа, что диктует использование износостойких материалов для мембраны.

- Высокая степень герметичности

Поскольку в конструкции насоса отсутствуют подвижные детали, требующие уплотнения, а утечка перекачиваемой среды через корпус возможна только в случае его разрушения, потери жидкости в ходе работы практически невозможны. Однако стоит заметить, что значительные утечки возможны в случае разрушения мембраны, что приведет к попаданию перекачиваемой жидкости за мембранное пространство.

- Возможность перекачивать агрессивные среды

Высокая степень герметичности, а также высокая химическая стойкость корпуса и мембраны позволяет насосам эффективно перекачивать как агрессивные, так и пожаро и взрывоопасные среды. Полипропилен, значительно уступая в цене нержавеющей стали, в то же время обладает соизмеримой химической стойкостью. Химическая стойкость тефлона (PTFE) даже выше, чем у полиэтилена, поэтому его применяют при работе с наиболее сильными кислотами, однако его устойчивость к абразивному износу можно охарактеризовать как умеренною. Полиэтилен, напротив, обладая крайне высокой износоустойчивостью, менее стоек к химическому воздействию, чем тефлон, однако остается на уровне с полипропиленом.

Недостатки

- Повышенный износ мембраны

Мембрана, являясь основным рабочим органом насоса, также является и наиболее уязвимой его частью. Исключая клапаны, мембрана – единственная подвижная деталь в насосе, при этом она подвержена постоянным циклическим деформациям, что обуславливает ее недолгий срок службы. Кроме того, повреждение или разрыв мембраны не только приведет к поломке насоса, но и может повлечь за собой значительные утечки перемещаемой среды. Поэтому крайне важно следить за состоянием мембраны и производить своевременную ее замену с целью избегания выхода насоса из строя.

- Повышенные требования к клапанам

Стабильная и безошибочная работа обратных клапанов на входе и выходе из рабочей камеры насоса крайне важна для его правильной работы. Поэтому клапаны являются вторым по важности элементом в насосе после мембраны, от которого зависит способность гидравлической машины выполнять свои функции.

Области применения

Отличительные особенности мембранных насосов определяют соответствующие области применения. Наибольшее значение в этом случае играют крайне высокая химическая стойкость и компактность насосов.

- Пищевая промышленность и фармацевтика

Мембранные насосы, благодаря высокой степени герметичности, способны обеспечить достаточные требования гигиеничности при перекачке жидкостей. Это свойство широко используется в фармацевтике, где требуется соблюдать высокую степень чистоты веществ. Для пищевой промышленности так же важна способность насосов перекачивать вязкие среды (карамели, джемы и т.д.) и среды с твердыми включениями (пасты с орехами или кусочками фруктов и т.п.).

- Химическая и нефтехимическая промышленности

Способность перекачивать особо химически агрессивные вещества делает мембранные насосы крайне востребованными в химических производствах. С помощью данных насосов могут быть перекачаны сильные кислоты, щелочи и различные растворители. В каждом отдельном случае рабочая среда определяет необходимость использования того или иного материала для корпуса насоса.

- Лакокрасочная промышленность

Использование насосов для перекачки различных паст, затирок и лаков позволяет решать все возникающие при этом проблемы. Герметичность мембранных насосов обеспечивает требования по взрывобезопасности, а возможность перекачивать вязкие среды с возможными твердыми включениями охватывает весь спектр возможных веществ и смесей, с которыми может столкнуться насос.

- Керамическая и добывающая промышленность

В данном случае наиболее важным требованием к насосам является их устойчивость к абразивному износу. С их помощью можно перекачивать различные шликеры, глазури, шламы или же откачивать грязные шахтные воды.

- Стекольное и стекловолоконное производство

Мембранные насосы используются для перекачки полировочных паст, обладающих сильным абразивным воздействием, а также для откачки стоков после процессов резки и полировки.

Мембранные насосы, благодаря своим преимуществам, широко применяются в ряде производств, где используются агрессивные и среды с высоким показателем вязкости (химпроизводство, полиграфия, производство бумаги и лакокрасочных материалов). Кроме того, такие насосы активно функционируют в системах очистки воды (в процессе дозирования и перекачки реагентов) и водоснабжения, сельском хозяйстве и производстве напитков.


Инженеры всегда готовы проконсультировать или предоставить дополнительную техническую информацию по предлагаемым мембранным насосам.

Мембранные дозирующие насосы

Ваши запросы на оборудование просим присылать в технический департамент нашей компании на e-mail: info@ence.ch, тел. +7 (495) 225 57 86

Центральный сайт компании ENCE GmbH
Наша сервисная компания Интех ГмбХ

Головные Представительства в странах СНГ:
России
Казахстане
Украине
Туркменистане
Узбекистане
Латвии
Литве

Сообщить об ошибке на сайте ENCE GmbH, Switzerland / ENCE gmbH, Schweiz / ЭНЦЕ ГмбХ, Швейцария © ENCE GmbH