氣動隔膜泵工作方法介紹

宋香富

(福建明溪縣氣動工具產品研究所,福建 三明365200）

0 概述

氣動隔膜泵是目前國內最新穎的一種液體傳輸機械，其作業場合的特殊性是其它泵無可比擬的，在噴漆、陶瓷釉漿、底油回收等場合發揮著重要作用，同時在環保、排污、建筑、精細化工等領域的應用也日益廣泛。

氣動隔膜泵的主體部件采用鋁合金、鑄鐵、不銹鋼、塑料等。根據其應用場合及傳輸液體介質的不同特點，其內部液體流經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 基本結構

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

氣動隔膜泵組裝后應放置在專用支架上工作，并確保穩定，整體效果圖見圖2。

2 工作原理

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

下面對氣動隔膜泵單側氣室充氣工作狀態進行具體分析。

圖4中，換向閥進氣口3處接進氣接頭和壓力表，出氣口4、5分別對應泵本體中部兩個進氣口，壓力氣體從進氣口3進入換向閥，工作壓力根據泵型號不同范圍為0.1～0.8 MPa。活塞在上端時，出氣口4通道開啟，壓氣經過通道4進入隔膜泵單側氣室，膜片及小軸單向擠壓移動隔開本體一側氣孔。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。當氣體回流至D處時，活塞和柱塞又被自動頂回，開啟通道4。氣流如此循環往復，帶動泵本體膜片同時完成“吸”和“壓”兩種動作效果。

在與換向閥相連的泵本體內部（見圖5），當氣室A進氣時氣室B排氣，此狀態下，液體介質經過下分流器被吸入氣室B膜片右側空間，下鋼球位于球導座中部，處于開啟狀態。同時，氣室A膜片左側空間內存留的液體被膜片擠壓，左側下球導座內的鋼球將下進液口封閉，上側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液體的排出起到了穩壓和緩沖作用。不同型號的泵，工作循環速度在160次/分左右，液體介質傳輸能力約在20～180 L/min之間。

圖4 換向閥工作狀態圖

3 氣動隔膜泵的型號及性能參數

根據氣動工具產品行業標準《鑿巖機械與氣動工具產品型號編制方法JB/T 1590-2010》的規定，氣動隔膜泵型號應為“TBM”，“T”表示氣動機械，“B”表示泵，“M”表示隔膜式。目前市場上的氣動隔膜泵一般分為兩種：一種是QBY氣動隔膜泵，也稱外置配氣閥隔膜泵，外部有配氣閥和導向閥；另一種是QBK氣動隔膜泵，即內置配氣閥隔膜泵。

圖5 泵本體內部工作狀態圖

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

4 氣動隔膜泵的優點

（1）氣動隔膜泵在供氣壓力正常情況下可連續運行，且長時間運轉不會出現過熱。

（2）無電氣系統參與，因此不產生電火花。（3）無有害氣體排出，節能環保。

（4）氣動隔膜泵具有脈沖式自吸功能，可連續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，工作壓力及傳輸流量調節方便，操作簡單，體積小，重量輕，應用廣泛。

5 使用注意事項

（1）氣動隔膜泵應嚴格按照操作規程和使用說明書使用，使用前應確保各個組件和接頭部位連接可靠。

（2）氣源供給壓力應在泵正常工作的額定壓力范圍之內，確保安全。

（3）保證泵傳輸的液體介質中最大顆粒直徑不超過泵的最大安全通過顆粒直徑標準。

（4）泵的各管線連接部位及排液口連接合理、設置規范，防止泄漏，腐蝕。

（5）維修拆解時，應先切斷氣源，打開卸壓閥卸去殘余壓力，再松開接頭。

（6）對泵進行定期保養，更換密封墊和消音器，清理泵體內殘存的液料廢渣、清潔進氣口過濾器，在通風干燥處存放。

6 泵的維護

氣動隔膜泵在運行過程中應確保不漏氣、不漏液，壓力表狀態正常，控制閥工作可靠，各項性能指標符合要求。由于運動部件的磨損或零部件材料的老化，會使泵出現故障，影響使用。因此，用戶應對泵運動部位的易損件定期更換維護。如小軸組件上的密封圈、膜片、換向閥活塞等。良好的使用習慣和定期維護保養可提高泵的工作效率，延長其使用壽命。