一种精密可控计量隔膜水泵的可行性研究

 一种精密可控计量隔膜水泵的可行性研究

熊颖申

深圳华星恒泰泵阀有限公司     广东 深圳     518000

摘要：隔膜泵主要组成部分为电机驱动部分、减速机部分、动力端部分、液力端部分和阀芯部分，由于复杂的结构系统造成现有的精密可控计量隔膜水泵在各方面都还存在一些缺陷，如工作效率低，或工作精度低等问题，本方案的目的在于解决现有技术中的精密可控计量隔膜水泵效率低问题，在日常的生产使用过程中，最容易发生故障的部分为减速机部分、液力端部分和阀芯部分，可为相关技术工作者进行理论交流及实践参考。

关键字：水泵阀芯；液力端；计量隔膜；精密阀组

一、与传统水泵相比可控计量隔膜水泵的优势

隔膜泵是一种容积泵， 是利用曲轴的回转来吸排液体的。隔膜泵中间曲轴为传动轴，由电机带动回转。电机的圆周运动，通过曲轴往复运动带动介杆运动使泵内部的隔膜做往复式运动，从而压缩、拉伸泵腔内的介质形成负压，在进口处与外界大气压产生压力差，在压力差的作用下，将介质从进口吸入泵腔，再从出口排出。与传统隔膜式计量水泵相比，该可控计量泵使用了最新的专利技术，对传统液压隔膜泵进行了巨大革新，取消了普通液压隔膜计量泵都必须配有的前限制板，从而使其既具有了柱塞式计量泵NPSH要求低的优点，又具备了液管式隔膜泵物料通过性较好的优点，同时克服了柱塞泵和普通液压隔膜泵都存在的计量泵精度下滑的缺点。另外该种精密可控计量隔膜水泵，其包括泵壳、进液阀、出液阀、多个隔膜、电机、曲柄和驱动件，泵壳包括互相连通的中间腔体、进液通道和出液通道，进液阀连接在进液通道和中间腔体之间，出液阀连接在出液通道和中间腔体之间，隔膜的内腔与中间腔体连通，曲柄与电机的转轴连接，驱动件的连接轴的两端分别与曲柄和连杆连接，连接轴相对电机的转轴呈设定倾斜角，连接轴的第二端位于电机的转轴的延伸线上，连杆的多个连接端位于不同的位置高度。而且更换维修简单方便，从而大大减少现场维修工作量。在工况较为复杂，要求泵的出口压力比较高的时候，这就对泵长期运行的可靠性提出了较高的要求，在如此高的压力下，传统水泵隔膜式计量泵的可靠性相对较差，经常出现一些机械性的故障，而且由于传统水泵隔膜式计量泵是柱塞泵，柱塞泵中的填料密封在高压下磨损非常严重，造成经常性的泵泄漏，不但造成添加剂的浪费，影响正常的生产，而且还污染环境，而米顿罗采用的是高性能的液压隔膜泵，隔膜泵不易泄漏。

二、结构设计及技术要点分析

精密可控计量隔膜水泵包括泵壳、进液阀、出液阀、多个隔膜、电机、曲柄以及驱动件。泵壳包括中间腔体、进液通道和出液通道，进液通道和出液通道分别与中间腔体连通。进液阀连接在进液通道和中间腔体之间，能够阻挡出液通道的液体向外部排出。出液阀连接在出液通道和中间腔体之间，能够阻挡进液通道的液体向内部回流。隔膜的内腔与中间腔体连通，电机设置在泵壳的底部，曲柄与电机的转轴连接。泵壳包括通道上壳、通道下壳以及支撑壳。通道上壳上设置有第一进液口和第一出液口，第一进液口位于进液通道顶部的开口，第一出液口位于出液通道顶部的开口。通道上壳与通道下壳连接，第一进液口、第二进液口与第一空间连通形成进液通道，第一出液口、第二出液口与第二空间连通形成出液通道。第一空间环绕在第二空间的周围，结构紧凑，多个隔膜均通过进液通道进液，通过出液通道，使得精密可控计量隔膜水泵体积小、效率高，其结构示意图如下图所示：

1121进液通道；1122出液通道； 12电机； 112通道上壳； 113通道下壳；111支撑壳

                   图1 结构示意图

多个隔膜通过连接盘连接为一体形成多腔隔膜，连接板压固在通道下壳和支撑壳之间，螺钉穿过通道上壳、通道下壳、连接盘并与支撑壳上的螺纹孔固定连接，从而将四者锁紧连接，方便安装，且连接紧固，连接盘与通道下壳之间连接形成多个中间腔体，每个中间腔体连通一个小口和一个第二进液口，电机连接在支撑壳远离通道下壳的一侧，见图2：

 
                         图 2

在通道下壳上还设置有定位筒，在连接盘上设置有与定位筒相对应的定位凹槽，通过定位筒和定位凹槽的配合，以实现连接盘与通道下壳的定位连接，使得每个隔膜与相应的第二进液口相对，另外定位筒还方便螺钉进行贯穿安装。精密可控计量隔膜水泵还包括流量计算组件，流量计算组件包括安装筒、转子以及霍尔检测部件，见图3：

图3

安装筒设置在出液通道内，且压固在通道上壳和通道下壳之间，安装筒的底端压固出液阀，安装筒包括中转通道，安装筒底端的侧壁上设置有连通中转通道的多个中转进液口，顶端设置有连通中转通道的中转出液口，每个中转进液口靠近相应的一个小口设置，一个隔膜通过相应的一个小口输出液体，然后能高效的通过距离最近的一个中转进液口向第一出液口输出液体，安装筒能很好的兼顾压固出液阀以及中转输出液体的作用。霍尔检测部件设置在通道上壳的外侧，且位于平行于转子的转动轴线的一侧，通过感应转子上的磁铁块的磁极转动切换，达到感应转子的转动的目的，进而能用于计算液体流量。

三、日常检查和维护

精密可控计量隔膜水泵经过认真仔细的设计、制造、组装和质量测试，能提供可靠的性能和尽量少的维护，然而，每周应进行维护检查，确保正常工作。应从以下几个部件进行检查：（1）目测机械部件密封情况。若有泄漏的地方，尽快找人维修。检查冲程调节旋钮和电机安装法兰，若有泄漏的地方，更及时更换冲程螺杆密封圈和法兰密封垫圈。(2)检查计量泵流量。打开标定柱的阀门，关闭连通溶液箱的阀门，测蛍不同流蛍设定时，计量泵输送的流量。若在吸入管路中未装标定柱，就要在带刻度的标定容器内部装上一个有吸入管的脚阀，测量不同流量设定时，计量泵输送的流量。(3) 根据看破裂情况确定泵头检测口收集的是过程物料还是润滑油，若是油封破裂，检测口泄漏润滑油，需要换隔膜和油封。若是隔股破裂，那么检测口泄漏的是过程物料。如果电机过热，需要检查三相电源缺项、电机接线是否不正确、电机是否卡死，或者运行环境是否温度过低，需更换低温润滑油。如果泵出口无流量，需要检查电机是否不转、进口管路无物料或堵塞，进、出口单向阀是否堵塞，进、出口单向阀安装方向是否不正确、泵头排气是否不彻底；如果泵伴有运行噪音，需要检查涡轮和蜗杆是否存在非正常磨合、润滑油加注位置正不正确、轴承磨损情况，涡轮、蜗杆啮合齿隙是否过大；如果泵体内油位上升，且润滑油乳化，则要检查隔膜是否存在破裂情况等。

四、结束语

通过以上分析和实验，通过设置多个隔膜，电机转动并通过驱动件驱动多个隔膜收缩或复位，交替往复运动，从而控制由同一个进液通道进液，由同一个出液通道出液，体积小，效率高。且隔膜为多层复合结构压制而成，使用寿命长。在泵运行或停止时也可任意调节流量也可定量输出，计量精确,耐高压,耐强腐蚀且不易泄漏，能够保证注剂正常，保障生产平稳运行。

参考文献：

[1]计量泵的发展及应用[J]. 潘凤芹.  装备制造技术. 2021(06)

[2]隔膜式压缩机金属膜片结构的改进[J]. 陈金. 中国设备管理. 2020(12)

[3]隔膜泵两种特殊故障的原因分析与处理[J]. 赵学平.  有色设备. 2021 (02)