Мембранный насос для воды: принцип работы

Принцип работы и устройство мембранных насосов

Корпус агрегата изготавливается из самых разных материалов. В основном это химически стойкие пластмассы: полиамид, полипропилен, поливинилиденфторид. Также используются нержавеющая сталь и алюминий.

Устройство состоит из двух рабочих и двух воздушных камер, а также пары мембран, заключенных в корпус. Каждая пара рабочей и воздушной камер разделена эластичной мембраной.

Две диафрагмы, каждая из которых заключена между парой дисков, соединены штоком. Под давлением воздуха они чередуются, а воздух поочередно проникает в ту или иную воздушную камеру. Воздух перераспределяется через ползунок, установленный в воздушном клапане.

Рабочие камеры оснащены обратными шаровыми кранами. На каждую камеру приходится два клапана. Они осуществляют автоматическое управление перекачиваемой жидкостью внутри насоса в последовательности: всасывающий коллектор — рабочая камера — нагнетательный коллектор.

Схема принципа работы и устройства диафрагменного насоса

Мембранные насосы работают по следующей циклической схеме:

1. Подача сжатого воздуха к воздушному клапану.
2. Воздух проходит по каналам внутри клапана, направляемым змеевиком в одну из воздушных камер.
3. Давление в баллоне нарастает и изгибает мембрану, выталкивая жидкость к выпускному отверстию.
4. Вторая диафрагма, соединенная с первым стержнем, одновременно изгибается к центру устройства. Аспирируется новая порция жидкости.
5. Попеременное открытие / закрытие шаровых кранов регулирует наполнение камер и предотвращает обратный поток.
6. Когда шток диафрагмы находится в крайней точке, золотник воздушного клапана синхронно находится в противоположном положении. Аппарат снова готов к работе, но уже с другой стороны.
7. Цикл повторяется.

Основные преимущества диафрагменного насоса

Основным преимуществом конструкции является ее простота и высокая надежность, а также возможность работы с жидкостями, которые не могут быть обработаны традиционными центробежными насосами. Мембранные модели могут перекачивать чистую и загрязненную воду, а также вязкие, плотные, химически агрессивные жидкие соединения с включениями абразивных частиц.

Мембранный насос не имеет вращающихся частей, поэтому нет необходимости в подшипниках, уплотнениях или смазке. Кроме того, важные плюсы:

• отсутствие риска разлива жидкости;
• компактные размеры и небольшой вес;
• ремонтопригодность;
• высокая эффективность.

Есть и недостатки: мембрана постоянно подвергается нагрузкам, быстро деформируется и разрушается. Мембранный насос не может обеспечить высокий напор, подача рабочей жидкости неравномерная (кроме насосов-дозаторов).

Принцип действия

Соединение создает нагрузку за счет деформации мембраны и изменения объема рабочей камеры. При увеличении объема рабочее тело отсасывается. При уменьшении объема жидкость под давлением начинает перетекать в систему. Принцип работы диафрагменного насоса аналогичен поршневому механизму.

Некоторые модели оснащены двумя диафрагмами. Такое устройство позволяет увеличить производительность. Мембранный насос с двумя парами камер позволяет быстро перекачивать внушительный объем жидкости.

Типы мембран

Плоские

Обеспечивает высокую степень сжатия. Плоские диафрагмы соединяются со штоком через специальное отверстие посередине. Это отверстие нарушает герметичность конструкции, и перекачиваемая среда может проходить в рабочую камеру. Опоры диафрагмы и штока находятся в постоянном контакте с жидкостью: если она агрессивная, они быстро начнут портиться.

Формованные

Шток и мембрана соединяются винтом с задней стороны рабочей камеры. Это исключает попадание рабочего тела на крепежные детали. Однако выпуклые мембраны менее эластичны и поэтому менее эффективны, чем плоские.

Структурированные

Самый прогрессивный вариант. Отсутствует контакт металлической арматуры с перекачиваемой средой. Структурированная диафрагма обладает высокой механической прочностью и максимальными характеристиками.

Области применения

Мембранное насосное оборудование широко применяется в промышленности:

• при добыче, переработке и транспортировке нефти и газа;
• при перекачивании и дозировании кислот, щелочей, растворителей в химической промышленности;
• при изготовлении лакокрасочных материалов;
• в пищевом производстве — для перевозки кремов, сиропов, шоколада, молока и др;
• в производстве бумаги и картона;
• в судостроении, в автомобилестроении;
• в металлургии;

Кроме того, насосные агрегаты незаменимы в строительстве, системах водоснабжения и пожаротушения.

Преимущества и недостатки диафрагменных насосов

Эти устройства обладают рядом существенных преимуществ:

1. Простая и прочная конструкция не требует двигателя или коробки передач. Нет вращающихся частей.
2. Приведение в действие осуществляется с использованием энергии сжатого воздуха, иногда с помощью гидравлического привода, что исключает риск возникновения искр. Устройства полностью безопасны при работе с легковоспламеняющимися жидкими материалами.
3. Они имеют небольшой размер и легкий вес.
4. Устройства универсальны для перекачивания любых жидкостей (агрессивных и токсичных), даже с твердыми примесями диаметром 2-63 мм.
5. В устройствах отсутствуют подшипники и уплотнения, что исключает износ рабочих органов и протечки.
6. Элементарный уровень регулировки исходя из производительности устройства. Производится за счет изменения объема подачи воздуха.
7. В устройстве не предусмотрена смазка и обслуживание механизмов. Работа в отсутствие жидкости не вызывает износа деталей.
8. Он обеспечивает давление на выходе до 65 бар и высоту самовсасывания до 5 м.

Порядок циркуляции воды в диафрагменном насосе

Мембранные насосы не лишены недостатков.

1. Основным рабочим элементом устройства является мембрана, которая испытывает сильные динамические нагрузки, которые приводят к ее выходу из строя.
2. Предусмотренные конструкцией устройства клапаны при засорении перестают выполнять свои функции. Их нужно очистить.

Стендовая проверка мембранного насоса (видео)

Типы привода

• Механический, рычажный — самый дешевый и простой вариант.
• Пневматический: более сложная конструкция, мембрана приводится в движение сжатым воздухом. Этот тип устройства отличается невысокой производительностью;
• Гидравлика — «Движущей силой» является давление жидкости. Самый мощный и надежный вариант.
• Электрический: механизм приводится в действие электродвигателем.

Модели с электроприводом универсальны — используются для перекачивания вязких жидкостей с крупными включениями, абразивных сред, так как устойчивы к истиранию.

Мембранные насосы – виды и комплектация

По принципам работы всасывающего механизма диафрагменные насосы делятся на два типа:

• пустой;
• пневматический (ручной);
• самовсасывающие устройства.

Мембранные вакуумные насосы

Принцип его работы и устройство аналогичны рассмотренному варианту. Устройства полностью герметичны, что предотвращает попадание всевозможных примесей. Учитывая эту характеристику вакуумного мембранного насоса, он используется там, где требуется стерильность процесса и утечки недопустимы, например:

• атомная промышленность;
• лекарство;
• полиграфия;
• лабораторное исследование;
• пищевая промышленность;
• химические процессы.

Мембранный вакуумный насос

Эти устройства благодаря своей конструкции полностью безопасны для окружающей среды, человека и животных. Поэтому они оснащены индивидуальными доильными аппаратами. Положительными показателями использования таких насосов в фермерских хозяйствах можно считать:

• компактность, позволяет размещать устройство на мобильной тележке с воздушными шарами;
• тишина и отсутствие вибраций;
• низкое энергопотребление;
• минимальный процент механических примесей;
• устойчивость к испарению;
• низкая цена.

Мембранные вакуумные насосы используются для откачки газа и создания вакуума в закрытых системах и емкостях. Они также используются в качестве компрессора.

На территории стран СНГ наиболее распространенной моделью является мембранный вакуумный насос НВМ (безмасляный) российского производства. Мембраны аппарата имеют больший ресурс — 3000 часов непрерывной работы, что достигается модернизированным мембранным приводом. Они движутся вверх и вниз параллельно, а не раскачиваются, как обычно.

Ручной насос

Ручной мембранный пневматический насос используется в домашних условиях. Такой агрегат незаменим там, где нет возможности подключиться к сети. Применяется для откачки грунтовых вод из подвалов, подвалов, подвалов зданий, траншей. Они могут откачивать сточные воды из канализационных колодцев и перекачивать солярку.

Ручной насос оснащен шаровыми кранами, которые постоянно вращаются и самоочищаются во время работы.

Отсутствие трущихся поверхностей в конструкции, как у поршневых агрегатов, определяет их больший ресурс.

Рабочее положение такого ручного устройства — вертикальное, с опущенным рычагом рукоятки. Нижнее впускное отверстие обращено вниз, выпускное отверстие направлено вверх.

Самовсасывающие мембранные электрические насосы

Такие агрегаты наиболее широко используются в сфере строительства и ЖКХ. Часто на большой строительной площадке можно встретить установки под названием «Лягушка» (NDNM 4). Такой самовсасывающий мембранный водяной насос используется для откачки воды из колодцев, траншей и затопленных инженерных сетей. Они успешно справляются с перекачкой грязной воды, содержащей до 50% взвешенных веществ.

Электрический мембранный топливный насос

Насос Frog — это самый востребованный строительный дренажный агрегат. Он выполнен с вертикальным и горизонтальным расположением мембран и имеет высоту самовсасывания: номинальная 4 м, максимальная 7,6 м. Для удобства установка смонтирована на самоходной тележке.

В быту используются компактные самовсасывающие мембранные насосы высокого давления, способные работать от батареи 12 В или 24 В. Применяются в системах автоматического водоснабжения кемпингов, на дачных участках, для розлива литров воды в бутылки молоко и напитки, удобрения и не очень агрессивные жидкости. Высота самовсасывания до 5 м, расход и давление зависят от модели.

Мембраны для насосов

В зависимости от области применения агрегатов для изготовления основного рабочего элемента — мембраны — используется наиболее подходящий материал. Ведь от этого зависит долговечность и надежность мембранного агрегата. Основываясь на характеристиках материала мембраны, выберите тот, который совместим с жидкостью, с которой будет работать насос.

Мембраны и уплотнения для насосов

Основные современные материалы для производства мембран для насосов и их характеристики:

1. Буна-Н — для перекачки ГСМ, абразивных сред и пищевых продуктов. У них средняя продолжительность.
2. Вил-флекс (Сантопрен) — из него производятся химически стойкие мембраны для перекачивания химических соединений. У них более высокая износостойкость, низкая стоимость и длительный срок службы.
3. Витон — для перекачивания сверхагрессивных жидкостей. Химически стойкие диафрагмы обладают повышенной термической и износостойкостью. Продолжительность средняя.
4. Geolast — подходит для всех сред. В результате получаются износостойкие универсальные мембраны со средним сроком службы.
5. Неопрен — для умеренно агрессивных и нейтральных сред. Мембраны имеют невысокую стоимость и умеренную стойкость к истиранию. Срок службы 10 миллионов циклов.
6. Полиуретан — для нейтральных сред, самый дешевый из современных материалов с достаточной прочностью и длительным сроком службы.
7. Термопластический эластомер — для веществ от легкой до умеренно агрессивной. Мембраны обладают высокой прочностью и недороги.
8. Фторопласт — для агрессивных веществ в фармацевтической и пищевой промышленности. Мембраны износостойкие и имеют длительный срок службы.
9. Этиленпропиленовый каучук — для агрессивных сред. Мембраны могут использоваться в условиях низких температур, средней износостойкости с длительным сроком службы.

Расход стандартных пневматических мембранных насосов варьируется от 0,1 до 72 м3 / ч, давление около 8,5 бар. Есть модели специальных мембранных насосов высокого давления до 220 бар.

Выбор имеющихся в продаже мембранных насосов столь же широк, как и область их применения.