隔膜计量泵之固定冲程隔膜泵的结构改进

2011-08-04

    隔膜计量泵的缺点是膜片易破裂，特别是固定冲程隔膜泵，一旦膜片破裂，计量流体与液压油系统互相污染，损失严重。通过增加辅助阀和采用带报警的双层膜片，使隔膜计量泵的运行更加安全可靠。
    一、隔膜计量泵结构原理：
    隔膜计量泵因其零泄漏，高计量精度，低噪声，广泛用于石油、化工、制药、轻纺等各个行业。通常输送易燃、易爆、剧毒、强腐蚀和有放射性的液体。
    隔膜计量泵由电机、传动机构及泵头组成。通过传动装置把电机产生的旋转运动转变成柱塞的往复运动。柱塞在泵缸两端点间作往复运动时，通过液压油带动隔膜交替地向两边弯曲，使其完成吸入和排出的工作过程。
    隔膜式泵头实际上是输送元件，它由操作室、液压室和液压油箱组成（图1）。

    图1 液压隔膜泵头示意图
    操作室与计量流体接触，靠隔膜与液压室隔开。液压室与液压油箱由柱塞、双功能液压阀和内装式补油阀隔开。双功能液压阀由排气阀和卸压阀组成。排气阀位于液压室的高点，以消除由于气体在液压室聚集而造成计量误差；卸压阀用来保护泵。防止超压。
    在吸入行程完成后，隔膜压向控制推杆，并把它推到后止点。此时补油阀与液压室连通。若液压室形成的真空达到设定值，补油阀打开，进行机械补油。液压油由油箱补入到液压室，以平衡由排气阀和柱塞密封排泄到油箱中的油。
    二、结构改进及效果：
    1、增加辅助阀：
    对于固定冲程隔膜泵，在启动前必须确保隔膜置于后支撑面。如果置于前支撑面。泵启动后，推杆驱动液压油作用在隔膜上，继续往前运动，对隔膜产生过大应力，很易造成破裂。为保证泵启动前隔膜置于后支撑面，德国勒瓦公司在隔膜泵型号为G3F／M514ZS的泵头上增加一个辅助阀（图2），该阀安装在液压室的壳体上。辅助阀使0．3～0．7MPa的空气进入辅助阀活塞的下面，活塞克服弹簧力向上运动，顶开球阀，使液压室和液压油箱之间连通。泵体引液后，靠操作室中计量流体的压力推动隔膜向后运动，使隔膜置于后支撑面，实现隔膜定位。同时液压室中的液压油通过辅助阀回流到液压油箱。

    该辅助阀除有隔膜定位的作用外，还有启动辅助的功能。其操作程序为：（1）泵体引液，（2）电磁阀送电，辅助阀打开，（3）隔膜定位，60s后隔膜泵才允许启动，（4）隔膜泵启动后，延时60s辅助阀关闭。这样，在辅助阀不关闭的情况下启动泵，使隔膜泵空载启动，减小了启动转矩。60s后开始加载。隔膜泵增加辅助阀后，保证了膜片在启动泵时位于后支撑面，使膜片受力均匀，避免隔膜因应力过大而破裂，有效地保护隔膜，隔膜使用寿命延长一倍。通过增加辅助阀，实现了隔膜泵低负荷启动，降低了启动电流，保护了电机。
    2、隔膜改为带报警的双层隔膜：
    如果隔膜破裂，高压的计量流体会很快进入液压油箱，进而损坏油封进入传动装置的减速箱，后果非常严重。为了及早发现隔膜破裂，把损失降到低，德国勒瓦公司将隔膜改为带报警的双层隔膜。其隔膜为聚四氟乙烯塑料制成的双层隔膜，两张隔膜靠液压油贴在一起。隔膜夹层装有隔膜破损检测系统，如果有一张膜片破裂，计量流体或液压油将进入隔膜夹层，使压力升高，压力开关动作，通过传感器把信号远传到中央控制室，发出报警。
   当出现报警时，打开检测用排放接头（图1），如果有液压油排出，说明靠近液压室侧的隔膜破裂；如果有计量流体排出，说明工艺侧的膜片破裂。
    隔膜改为双层隔膜后，如果其中一张膜片损坏，隔膜检漏系统马上报警，另一张膜片仍能维持运行一天。维修人员有充裕的时间采取措施，不致使液压油与计量流体相混合或发生泄漏，保证在复杂和恶劣的介质条件下设备的密封安全和运行寿命。

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