氣動(dòng)隔膜泵工作方法介紹

宋香富

(福建明溪縣氣動(dòng)工具產(chǎn)品研究所,福建 三明365200）

0 概述

氣動(dòng)隔膜泵是目前國(guó)內(nèi)最新穎的一種液體傳輸機(jī)械，其作業(yè)場(chǎng)合的特殊性是其它泵無可比擬的，在噴漆、陶瓷釉漿、底油回收等場(chǎng)合發(fā)揮著重要作用，同時(shí)在環(huán)保、排污、建筑、精細(xì)化工等領(lǐng)域的應(yīng)用也日益廣泛。

氣動(dòng)隔膜泵的主體部件采用鋁合金、鑄鐵、不銹鋼、塑料等。根據(jù)其應(yīng)用場(chǎng)合及傳輸液體介質(zhì)的不同特點(diǎn)，其內(nèi)部液體流經(jīng)的零部件可分別選取丁腈橡膠、氟橡膠、氯丁橡膠、聚四氟乙烯四種。

1 基本結(jié)構(gòu)

除供氣管路、相關(guān)控制閥、壓力表和液體傳輸管路以外，小型氣動(dòng)隔膜泵主要包括泵本體部分和進(jìn)氣換向閥部分，如圖1所示。

氣動(dòng)隔膜泵組裝后應(yīng)放置在專用支架上工作，并確保穩(wěn)定，整體效果圖見圖2。

2 工作原理

外部壓氣流經(jīng)手動(dòng)控制閥和壓力表進(jìn)入換向閥推動(dòng)活塞體向單側(cè)移動(dòng)，打開進(jìn)氣通道，氣流通過進(jìn)氣孔進(jìn)入泵本體單側(cè)氣室，打破膜片兩側(cè)氣室壓力的平衡狀態(tài)，膜片被單側(cè)擠壓帶動(dòng)小軸向氣壓低的一側(cè)移動(dòng)，這一動(dòng)作帶來的結(jié)果有三個(gè)：一是小軸本身的移動(dòng)切換了本體內(nèi)的氣體流向；二是壓強(qiáng)減小的氣室一側(cè)膜片外產(chǎn)生強(qiáng)大的吸引力，將泵外的液體介質(zhì)從下分流器進(jìn)口吸入；三是壓強(qiáng)增大一側(cè)膜片外產(chǎn)生的強(qiáng)大推力將上次吸入的液體朝著本體上分流器擠出，同時(shí)隨著外部壓氣的不斷供給，小軸在膜片的帶動(dòng)下切換移動(dòng)方向，開啟另一個(gè)循環(huán)。因此從上分流器傳輸出的液體介質(zhì)呈現(xiàn)脈沖狀噴出，伴隨著工作過程，隔膜泵膜片帶動(dòng)小軸發(fā)出高頻率的撞擊聲。工作原理圖見圖3。

下面對(duì)氣動(dòng)隔膜泵單側(cè)氣室充氣工作狀態(tài)進(jìn)行具體分析。

圖4中，換向閥進(jìn)氣口3處接進(jìn)氣接頭和壓力表，出氣口4、5分別對(duì)應(yīng)泵本體中部?jī)蓚€(gè)進(jìn)氣口，壓力氣體從進(jìn)氣口3進(jìn)入換向閥，工作壓力根據(jù)泵型號(hào)不同范圍為0.1～0.8 MPa。活塞在上端時(shí)，出氣口4通道開啟，壓氣經(jīng)過通道4進(jìn)入隔膜泵單側(cè)氣室，膜片及小軸單向擠壓移動(dòng)隔開本體一側(cè)氣孔。盈余的氣體被從排氣孔擠出，回流至換向閥C處，改變了換向閥的氣體通道，出口通道5開啟。當(dāng)氣體回流至D處時(shí)，活塞和柱塞又被自動(dòng)頂回，開啟通道4。氣流如此循環(huán)往復(fù)，帶動(dòng)泵本體膜片同時(shí)完成“吸”和“壓”兩種動(dòng)作效果。

在與換向閥相連的泵本體內(nèi)部（見圖5），當(dāng)氣室A進(jìn)氣時(shí)氣室B排氣，此狀態(tài)下，液體介質(zhì)經(jīng)過下分流器被吸入氣室B膜片右側(cè)空間，下鋼球位于球?qū)ё胁浚幱陂_啟狀態(tài)。同時(shí)，氣室A膜片左側(cè)空間內(nèi)存留的液體被膜片擠壓，左側(cè)下球?qū)ё鶅?nèi)的鋼球?qū)⑾逻M(jìn)液口封閉，上側(cè)鋼球則在壓力作用下被頂開，打開液體排出通道。上分流器頂部的緩沖筒空間對(duì)液體的排出起到了穩(wěn)壓和緩沖作用。不同型號(hào)的泵，工作循環(huán)速度在160次/分左右，液體介質(zhì)傳輸能力約在20～180 L/min之間。

圖4 換向閥工作狀態(tài)圖

3 氣動(dòng)隔膜泵的型號(hào)及性能參數(shù)

根據(jù)氣動(dòng)工具產(chǎn)品行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《鑿巖機(jī)械與氣動(dòng)工具產(chǎn)品型號(hào)編制方法JB/T 1590-2010》的規(guī)定，氣動(dòng)隔膜泵型號(hào)應(yīng)為“TBM”，“T”表示氣動(dòng)機(jī)械，“B”表示泵，“M”表示隔膜式。目前市場(chǎng)上的氣動(dòng)隔膜泵一般分為兩種：一種是QBY氣動(dòng)隔膜泵，也稱外置配氣閥隔膜泵，外部有配氣閥和導(dǎo)向閥；另一種是QBK氣動(dòng)隔膜泵，即內(nèi)置配氣閥隔膜泵。

圖5 泵本體內(nèi)部工作狀態(tài)圖

氣動(dòng)隔膜泵主要性能參數(shù)有最大工作流量（L/min）、最大允許通過顆粒直徑（mm）、揚(yáng)程（m）、最大工作壓力（MPa）等。

4 氣動(dòng)隔膜泵的優(yōu)點(diǎn)

（1）氣動(dòng)隔膜泵在供氣壓力正常情況下可連續(xù)運(yùn)行，且長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)不會(huì)出現(xiàn)過熱。

（2）無電氣系統(tǒng)參與，因此不產(chǎn)生電火花。（3）無有害氣體排出，節(jié)能環(huán)保。

（4）氣動(dòng)隔膜泵具有脈沖式自吸功能，可連續(xù)傳輸含有一定直徑固體顆粒物的液體，也可傳輸不同粘度的液體介質(zhì)，工作壓力及傳輸流量調(diào)節(jié)方便，操作簡(jiǎn)單，體積小，重量輕，應(yīng)用廣泛。

5 使用注意事項(xiàng)

（1）氣動(dòng)隔膜泵應(yīng)嚴(yán)格按照操作規(guī)程和使用說明書使用，使用前應(yīng)確保各個(gè)組件和接頭部位連接可靠。

（2）氣源供給壓力應(yīng)在泵正常工作的額定壓力范圍之內(nèi)，確保安全。

（3）保證泵傳輸?shù)囊后w介質(zhì)中最大顆粒直徑不超過泵的最大安全通過顆粒直徑標(biāo)準(zhǔn)。

（4）泵的各管線連接部位及排液口連接合理、設(shè)置規(guī)范，防止泄漏，腐蝕。

（5）維修拆解時(shí)，應(yīng)先切斷氣源，打開卸壓閥卸去殘余壓力，再松開接頭。

（6）對(duì)泵進(jìn)行定期保養(yǎng)，更換密封墊和消音器，清理泵體內(nèi)殘存的液料廢渣、清潔進(jìn)氣口過濾器，在通風(fēng)干燥處存放。

6 泵的維護(hù)

氣動(dòng)隔膜泵在運(yùn)行過程中應(yīng)確保不漏氣、不漏液，壓力表狀態(tài)正常，控制閥工作可靠，各項(xiàng)性能指標(biāo)符合要求。由于運(yùn)動(dòng)部件的磨損或零部件材料的老化，會(huì)使泵出現(xiàn)故障，影響使用。因此，用戶應(yīng)對(duì)泵運(yùn)動(dòng)部位的易損件定期更換維護(hù)。如小軸組件上的密封圈、膜片、換向閥活塞等。良好的使用習(xí)慣和定期維護(hù)保養(yǎng)可提高泵的工作效率，延長(zhǎng)其使用壽命。