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WILDEN氣動隔膜泵

  1、概述
  1893年2月世界上第一臺氣動隔膜泵獲專利,但生產的數量非常有限,特別是在工業上的應用,更屬罕見。直到二十世紀中葉,由于工業迅速發展的需要,美國的WILDEN公司,GRACO(固瑞克)公司,威馬VERSA-MATIC公司,英格索蘭ARO以及德國弗爾德VERDER公司氣動隔膜泵也跟隨發展?,F在世界上著名的氣動隔膜泵生產廠主要有美國的WILDEN公司,GRACO(固瑞克)公司,威馬VERSA-MATIC公司,英格索蘭ARO以及德國弗爾德VERDER公司。   氣動隔膜泵是一種用于輸送粘性大,離心泵無法輸送的料漿類流體的泵。它以壓縮空氣為動力,推動隔膜運動,一但到了極限位置,壓縮空氣分配閥自動改變壓縮氣體的進出方向,從而改變隔膜的運動方向,使其不斷進行往復運動,再由進出口管內四個單向閥的配合來達到抽送介質的目的,是一種應用非常廣泛的泵。該型泵可以輸送高粘度、大顆粒介質,可輸送易然、易爆介質,具有自吸能力,還可置于介質內運行。該型泵沒有軸封,無泄漏。另外,其制造成本低,具有離心泵、螺桿泵、轉子泵等型泵無法比擬的優點。但是,該型泵由于是靠隔膜不斷往復運動來達到輸液目的,而隔膜往往是非金屬材料制成,如橡膠、聚四氟乙烯,非金屬的疲勞壽命往往很短,現在國外美國的WILDEN公司,GRACO(固瑞克)公司,威馬VERSA-MATIC公司,英格索蘭ARO以及德國弗爾德VERDER公司的疲勞壽命次數一般在2000萬次左右,最高的也不過5000萬次。而國內氣動隔膜泵的疲勞壽命次數一般在300萬次以下,正是此原因,大大影響國內氣動隔膜泵的廣泛使用。
  2、結構改進
 2.1、隔膜改進
 根據市場的需要,美國的WILDEN公司,GRACO(固瑞克)公司,威馬VERSA-MATIC公司,英格索蘭ARO以及德國弗爾德VERDER公司于98年開發了氣動隔膜泵系列產品,第一個規格是40口徑,參照國外樣機設計后,泵運行動作正常,但是經過多次實驗,隔膜耐疲勞不超過200萬次,于是進行隔膜攻關。首先,因為隔膜在泵內以很快的速度進行往復運動,特別是氣體壓力在0.7MPa時,往復次數達145次每分鐘,一般實際使用時,往復次數在30 }60次每分鐘左右。要提高隔膜的疲勞壽命,必需最大限度地減少隔膜的應力集中,于是從隔膜的外形著手,只要不影響隔膜安裝,將波形隔膜的波形半徑盡量加大,所有過渡圓角也盡量加大。其次,從隔膜的材料進行攻關,橡膠原料采用進口膠,簾子布采用特殊型號,硫化工藝進行嚴格控制,每道工序進行嚴格把關,制造了10件樣品。改進后的隔膜示意圖如圖1所示


 

   2.2、隔膜壓蓋的改進
  對隔膜破裂的原因進行分析,發現都是在隔膜壓蓋接觸位置破裂,而且空氣腔發現許多粉末,說明造成隔膜破裂的主要原因是因為隔膜壓蓋對隔膜壓得太死,以及壓蓋不斷與隔膜碰撞和磨擦所致,于是決定改進壓蓋和隔膜(壓蓋與隔膜改進前的裝配如圖2所示)。首先,壓蓋加大且一個是平的,另一個是圓弧形,使隔膜運動時與壓蓋的接觸始終是沿著圓弧壓蓋的圓弧邊成一條線接觸,改進后的裝配如圖3所示

 

 3、疲勞壽命試驗裝置

  隔膜樣品是制造出來了,可是如何試驗又是個問題,按照隔膜運行的最快速度145次每分鐘,疲勞壽命次數2000萬次計算,每天24小時不間斷運行,試驗時間也得三個月以上,顯然,時間太長。于是自行設計了一套試驗裝置。利用偏心原理,把兩個球軸承裝在一偏心軸套上,偏心距等于氣動隔膜泵隔膜總行程的一半,由電機驅動。這樣一來,隔膜在試驗裝置內的行程和在氣動隔膜泵內的行程幾乎一樣,只不過速度不一樣,試驗裝置內,隔膜往復運動實際次數是350次每分鐘,因為隔膜始終浸在循環水中,所以認為耐疲勞是一樣的(有待下一步驗證),兩邊的壓蓋和氣動隔膜泵內壓蓋一樣。該試驗裝置如圖4:實驗結果隔膜疲勞壽命次數已達到1200萬次,而且,都是在壓蓋接觸位置破裂。

   


 

 
  4、結論
    我廠同時進行了兩項試驗,一項是用改進前的壓蓋和改進前的隔膜裝在氣動隔膜泵中進行真實試驗,試驗兩次結果都達到1200萬次,證明用試驗裝置進行試驗的結果是完全有效、可靠的。另外,我廠將改進后的隔膜和改進后的壓蓋裝在試驗裝置內進行不間斷試驗,試驗結果是3800萬次,達到預期目的。

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