Дозирующие насосы мембранного типа (диафрагменные)
В мембранных (диафрагменных) дозирующих насосах всасывание и выталкивание вещества из рабочей камеры происходит за счет вынужденного колебания мембраны, которая фактически является одной из стенок рабочей камеры. Использование в качестве своеобразного «поршня» эластичной мембраны обуславливает и преимущества, и недостатки диафрагменных насосов. К преимуществам следует отнести прежде всего отсутствие каких-либо движущихся частей в рабочей камере, что исключает попадание в перекачиваемую среду каких-либо механических примесей при работе насоса.
Именно поэтому насосы мембранного типа используют для дозирования сверхчистых реагентов или ультрачистой воды в электронной и фармацевтической областях промышленности. Второе, неоспоримое преимущество диафрагменных насосов-дозаторов— возможность полного изготовления рабочей камеры из коррозионностойких материалов, способных выдерживать контакт практически с любой агрессивной средой.
Это достоинство дозирующих насосов обусловило их широкое применение в химической промышленности. И, наконец, отсутствие «застойных» зон в рабочей камере насоса позволяет перекачивать с их помощью жидкости, содержащие абразивы (например, СОЖи). Поэтому, мембранные насосы-дозаторы — одни из самых востребованных на рынке.
Основным недостатком мембранных насосов-дозаторов следует считать невысокую точность дозирования (по сравнению с плунжерными). Это связано: а) с циклом колебаний мембраны (невозможно предугадать режим растяжения/сжатия эластомера, особенно при изменениях температуры перекачиваемой среды); б) с накапливающейся со временем «усталости» материала мембраны (эластомер теряет свои первоначальные характеристики, растягивается и, в конечном итоге, ухудшается не только точность дозирования, но и основные характеристики насоса).
Второй отрицательный фактор использования насосов-дозаторов этого типа опять же связан с мембранами, точнее с их механической прочностью. Воздействие каких-либо крупных механических включений на поверхность мембраны может привести к разрушению, и как следствие, к потере герметичности рабочей камеры.
Перечисленные недостатки не дают покоя конструкторам: фирмы-производители постоянно вносят изменения в конструкцию диафрагменных насосов, работают над составом эластомеров, вводя наполнители для улучшения прочностных характеристик мембран и т.д.
Специалистами «Харьковского насосного завода»разработан насос-дозатор со сдвоенной диафрагмой НДР-2М, конструкция которого позволяет «определять» состояние рабочей мембраны и даже «оповещать» владельца о ее разрушении.
И все же эти изменения носят только узконаправленный характер и не касаются основного принципа действия и конструкции мембранного дозирующего насоса. Наиболее традиционный привод мембранных насосов-дозаторов— электромагнитный (соленоидный).При этом колебательное движение штока, движущегося в электромагнитном поле соленоида, передается на мембрану. Регулировка дозирования осуществляется посредством изменения амплитуды и частоты хода штока.
Особенности такой конструкции привода обуславливают равную продолжительность относительно коротких периодов всасывания и нагнетания насоса за время одного рабочего цикла. Ко второму, по степени распространения, типу привода для мембранных насосов относят привод с передачей вращательного момента электродвигателя на возвратно-поступательное движение поршня через кривошипно-шатунный механизм.
И, наконец, наиболее «экзотичный» привод для мембранных дозирующих насосов — гидравлический. Оснащенные им диафрагменные насосы-дозаторы отличаются очень точным дозированием, но все же несколько уступают плунжерным насосам. Их используют для коррозионных, токсичных, абразивных, загрязненных или вязких жидкостей.
Диафрагма у них может быть как одинарной, так и двойной. Подача реагентов насосами этого типа может достигать 2500 л/ч при высоком давлении. Возникновение колебательных движений рабочей мембраны при использовании гидравлического привода осуществляется за счет колебаний жидкости, находящейся по другую сторону мембраны.
Эти колебания вызываются сокращением/увеличением объема этой жидкости, как за счет традиционных приводов, так и за счет пневматических устройств. Их основным достоинством является то, что на рабочую мембрану таких насосов воздействует не шток (поршень), а жидкость. Это позволяет равномерно распределить нагрузку на всю поверхность мембраны, и продлить срок службы эластомера.