Принцип действия электрического мембранного насоса для воды

Принцип работы мембранного насоса

Для инженерных систем, зачастую требуется применение надежного насосного оборудования.

Промышленностью, для этих нужд выпускается множество моделей насосов разных типов.

Одним из наиболее универсальных и простых вариантов стал мембранный насос.

Содержание статьи:

Принцип работы

мембранный насос 12 вольт для воды купитьМембранный или диафрагменный насос относится к насосному оборудованию объемного типа, в котором давление в перемещаемой среде создается за счет изменения объема рабочей полости.

По принципу действия мембранный насос напоминает поршневой, только вместо возвратно-поступательного движения поршня воздействие осуществляется за счет изменения конфигурации гибкой мембраны (диафрагмы).

В конструкцию такого насоса входят:

  • рабочая камера;
  • герметично закрывающая ее эластичная мембрана;
  • всасывающий и напорный патрубки с обратными клапанами.

 
В цикле работы различают 2 стадии:

  1. всасывания;
  2. нагнетания.

мембранный расширительный бак системы отопления принцип работыА что вы знаете про принцип работы мембранного расширительного бака для системы отопления? Прочитайте в полезной статье, чем он выгодно отличается от гидроаккумуляторов открытого типа.

Про металлические хомуты с шурупом для крепления трубопроводов написано на этой странице.

Рабочий цикл, например, погружного насоса Малыш выглядит следующим образом:

  • перед началом процесса всасывания диафрагма насоса изогнута в сторону камеры так, что объем рабочей камеры оказывается минимальным;
  • мембрана приводится в движение, деформируясь «от камеры», за счет чего объем камеры начинает увеличиваться, в ней создается разрежение;
  • при уменьшении давления в рабочей камере, надежно запирается выпускной клапан на напорном патрубке и открывается впускной, на всасывающем;
  • перемещаемая жидкость поступает в рабочую камеру и далее в мембранный фильтр для очистки воды, на чем стадия всасывания заканчивается;
  • на стадии нагнетания мембрана деформируется в обратную сторону – «к камере»;
  • в камере за счет уменьшения ее объема растет давление;
  • при увеличении давления отпирается выпускной клапан и закрывается впускной;
  • находящаяся в камере порция жидкости выдавливается в напорный патрубок через открытый клапан.

 
После окончания движения диафрагмы процессы повторяются.

Такой принцип работы обеспечивает, максимально, простую конструкцию насоса, отсутствие подвижных деталей (кроме деформирующейся мембраны) и трущихся поверхностей.

Достоинства и недостатки

мембранный насос для водыСпецифика конструкции диафрагменного насоса:

  • высокая степень герметичности;
  • изолированность насосной части от окружающей среды;
  • минимальное количество движущихся частей;
  • отсутствие необходимости смазки — обусловила его многочисленные достоинства.

 
За счет герметичности конструкции, стала возможной перекачка жидкостей со специфическими свойствами:

  • изолированность насосной части от внешней среды и приводных механизмов позволяет работать с жидкостями, не допускающими загрязнений (например, особо чистыми для химического, фармакологического, пищевого производства);
  • мембранные насосы отлично подходят для транспортировки легковоспламеняющихся и летучих соединений, токсичных веществ;
  • при использовании для корпуса и мембраны материалов, устойчивых к различного рода химическим воздействиям (например, из таких полимеров как полипропилен или фторопласт) становится возможной перекачка агрессивных химических соединений;
  • за счет использования материалов с высокой степенью устойчивости к механическим воздействиям сфера применения диафрагменных еще более расширяется – становится возможной работа с жидкостями, загрязненными крупными механическими (в том числе твердыми и абразивными) включениями.

 

резервуары для хранения питьевой водыА что вы знаете про резервуары для хранения питьевой воды? Из какого материала лучше приобрести емкость для накопления и хранения запасов питьевой и технической воды, написано в полезной статье.

Как сделать ручной труборез для металлических труб, прочитайте здесь.

На странице: http://ru-canalizator.com/vodosnabzhenie/truby-i-furnitura/armatura.html написано про классификацию видов запорной арматуры для трубопроводов.

Минимальное количество подвергающихся износу движущихся деталей конструкции повышает надежность устройств.

Отсутствие трения снижает потери мощности и нагрев узлов, что позволяет даже для насосов высокой производительности не использовать системы принудительного охлаждения.

За счет этого же свойства мембранный насос позволяет эксплуатацию в режиме «сухого хода», который для большинства насосов других типов недопустим.

Не лишена такая конструкция и недостатков.

Основным узлом насоса является мембрана, которая в процессе работы постоянно подвергается деформациям с переменным знаком.

Это приводит к ускоренному ее износу и снижению надежности устройства в целом.

Кроме того, выход из строя мембраны (особенно, при работе со специфическими жидкостями) может привести к значительной утечке перемещаемой среды и разрушению не только насосной, но и приводной части устройства.

Другим элементом ненадежности системы являются впускные и выпускные клапаны.

Разновидности изделий

мембранный электрический насос для водыПроизводители выпускают десятки моделей мембранных насосов для различных, как бытовых, так и промышленных приложений.

Отличаются они:

  • материалом корпуса и мембраны;
  • конструкцией клапанов;
  • типами привода диафрагмы.

 
Для различного применения насосную часть агрегатов выполняют из:

  • чугуна или углеродистой стали;
  • нержавеющей стали;
  • алюминия и его сплавов;
  • медных сплавов;
  • полимеров.

 
Насосы из чугуна и углеродистой стали относятся к устройствам, которые используются для перекачки чистых неагрессивных жидкостей.

Именно такие конструкции являются наиболее подходящими для бытового и общепромышленного применения.

мембранный насос для воды 12 вольтК этим же категориям относят и устройства, выполненные из алюминиевых сплавов.

Последние, нередко применяются для транспортировки вязких жидкостей, благодаря низкой адгезионной способности материала.

Из нержавеющей стали и медных сплавов изготавливают насосную часть устройств, предназначенных для работы в условиях повышенной коррозионной опасности.

Кроме того, использование нержавеющей стали позволяет добиться высоких гигиенических показателей, что обуславливает применение таких насосов в пищевой, фармацевтической, косметологической и других отраслях.

Агрегаты с насосной частью из полимерных материалов отличает высокая стойкость к химическим воздействиям, малый вес устройств и низкая цена.

Именно такие мембранные насосы нашли наиболее широкое распространение как в специфических приложениях (при перекачке агрессивных сред), так и при работе в обычных условиях.

Особых требований к конструкции клапанов мембранных насосов не предъявляется.

Для их срабатывания не требуется внешних управляющих воздействий, отпирание и запирание клапанов осуществляется под действием потока перемещаемой жидкости.

Наиболее часто, в конструкциях используются простейшие клапаны шарикового типа, обеспечивающие высокую надежность запирания каналов и скорость срабатывания.

Основные различия между насосами этого типа определяет привод мембраны.

принцип действия мембранного насосаВсе многообразие приводов можно разбить на 4 группы:

Мембранные — с электромагнитным приводом

В насосах с электромагнитным приводом мембрана приводится в движение штоком, соединенным с якорем (сердечником) катушки электромагнита.

При подаче напряжения на катушку, якорь втягивается (выталкивается), приводя в движение шток, который, в свою очередь, приводит к деформации мембраны.

После снятия напряжения шток возвращается в исходное положение под действием возвратной пружины.

За счет управления амплитудой или длительностью импульса, подаваемого на катушку напряжения, осуществляется регулирование производительности насоса.

Как правило, электромагнитные диафрагменные насосы не позволяют добиться высокой производительности – ее рост требует значительного увеличения габаритов приводного механизма и приводит к снижению КПД.

В то же время, при простоте управления (воздействовать можно на частоту и амплитуду импульсов, регулировать ход сердечника) достигается высокая точность регулирования.

Соответственно, такие насосы нашли широкое применение в качестве дозирующей аппаратуры.

Диафрагменные с электромеханическим приводом

принцип действия мембранного насоса в разрезеВ устройствах этого типа шток мембраны перемещается кулачковым толкателем, который приводится в движение электродвигателем, напрямую или через редуктор.

Управление производительностью осуществляется за счет регулирования скорости вращения двигателя (плавное или ступенчатое) или изменением передаточного числа редуктора (ступенчатое).

По такому принципу, часто, строят мощные насосы общепромышленного исполнения.

Однако, использование электродвигателя с редуктором нивелирует одно из главных преимуществ диафрагменного насоса – минимальное количество вращающихся механизмов в конструкции.

Пневматические агрегаты

В пневматических мембранных насосах мембрана приводится в действие под давлением воздуха.

Эти устройства наиболее широко применяются в промышленных установках с высокой производительностью (вплоть, до десятков тысяч литров в час) при работе, практически, с любыми средами.

Основная особенность конструкции таких насосов – наличие двух рабочих камер, работающих в противофазе.

Диафрагмы насоса соединены общим штоком, воздух на них поступает через пневматический коаксиальный обменник.

устройство мембранного насосаВ то время, как давление воздуха деформирует одну диафрагму, обеспечивая работу ее камеры в стадии нагнетания, шток движется и приводит в движение вторую.

В этот момент, во второй камере происходит такт всасывания.

После достижения крайних положений обменник переключает направление воздушного потока, и в обеих камерах, одновременно, происходит смена стадий рабочего цикла.

Поскольку напорные патрубки обеих камер объединены, жидкость на выход поступает непрерывно.

Регулирование производительности насоса осуществляется за счет изменения уровня давления на выходе компрессора.

Аналогичным образом работают и диафрагменные насосы с гидравлическим приводом.

Варианты подключения

Мембранные насосы оказались наиболее универсальным типом насосного оборудования.

Они допускают несколько видов подключения:

    ручной мембранный насос
  • с самовсасыванием — располагаются выше уровня перемещаемой жидкости (манометрическая глубина всасывания достигает 6 м);
  • под залив — уровень жидкости находится выше уровня установки насоса (применяется при обустройстве пруда на даче своими руками — написано на этой странице);
  • погружной – вся конструкция насоса, кроме выхода напорного патрубка, находится в объеме жидкости.

 
Герметичность и надежность, простой монтаж, например, при помощи трубореза из болгарки (как сделать своими руками, написано здесь) и ремонтопригодность, широкий диапазон регулирования производительности при минимальных дополнительных затратах — позволяют использовать мембранные насосы, практически, во всех отраслях хозяйства:

  • нефтяной и химической промышленности,
  • пищевой,
  • фармакологической и косметической отраслях,
  • в лабораторных установках,
  • устройствах для перекачки особо чистых средств.

 

Широко применяются они и в бытовых целях как устройства подъема жидкости из колодцев, дренажные насосы и т.д.

Посмотрите небольшой анимационный фильм, в котором показан принцип работы мембранных насосов.

Понравилась статья? Подписывайтесь на обновления сайта по RSS, или следите за обновлениями В Контакте, Одноклассниках, Facebook, Google Plus или Twitter.

Подписывайтесь на обновления по E-Mail:

Расскажите друзьям!


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *


x