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WILDEN气动隔膜泵

  1、概述
  1893年2月世界上第一台气动隔膜泵获专利,但生产的数量非常有限,特别是在工业上的应用,更属罕见。直到二十世纪中叶,由于工业迅速发展的需要,美国的WILDEN公司,GRACO(固瑞克)公司,威马VERSA-MATIC公司,英格索兰ARO以及德国弗尔德VERDER公司气动隔膜泵也跟随发展。现在世界上著名的气动隔膜泵生产厂主要有美国的WILDEN公司,GRACO(固瑞克)公司,威马VERSA-MATIC公司,英格索兰ARO以及德国弗尔德VERDER公司。   气动隔膜泵是一种用于输送粘性大,离心泵无法输送的料浆类流体的泵。它以压缩空气为动力,推动隔膜运动,一但到了极限位置,压缩空气分配阀自动改变压缩气体的进出方向,从而改变隔膜的运动方向,使其不断进行往复运动,再由进出口管内四个单向阀的配合来达到抽送介质的目的,是一种应用非常广泛的泵。该型泵可以输送高粘度、大颗粒介质,可输送易然、易爆介质,具有自吸能力,还可置于介质内运行。该型泵没有轴封,无泄漏。另外,其制造成本低,具有离心泵、螺杆泵、转子泵等型泵无法比拟的优点。但是,该型泵由于是靠隔膜不断往复运动来达到输液目的,而隔膜往往是非金属材料制成,如橡胶、聚四氟乙烯,非金属的疲劳寿命往往很短,现在国外美国的WILDEN公司,GRACO(固瑞克)公司,威马VERSA-MATIC公司,英格索兰ARO以及德国弗尔德VERDER公司的疲劳寿命次数一般在2000万次左右,蕞高的也不过5000万次。而国内气动隔膜泵的疲劳寿命次数一般在300万次以下,正是此原因,大大影响国内气动隔膜泵的广泛使用。
  2、结构改进
 2.1、隔膜改进
 根据市场的需要,美国的WILDEN公司,GRACO(固瑞克)公司,威马VERSA-MATIC公司,英格索兰ARO以及德国弗尔德VERDER公司于98年开发了气动隔膜泵系列产品,第一个规格是40口径,参照国外样机设计后,泵运行动作正常,但是经过多次实验,隔膜耐疲劳不超过200万次,于是进行隔膜攻关。首先,因为隔膜在泵内以很快的速度进行往复运动,特别是气体压力在0.7MPa时,往复次数达145次每分钟,一般实际使用时,往复次数在30 }60次每分钟左右。要提高隔膜的疲劳寿命,必需蕞大限度地减少隔膜的应力集中,于是从隔膜的外形着手,只要不影响隔膜安装,将波形隔膜的波形半径尽量加大,所有过渡圆角也尽量加大。其次,从隔膜的材料进行攻关,橡胶原料采用进口胶,帘子布采用特殊型号,硫化工艺进行严格控制,每道工序进行严格把关,制造了10件样品。改进后的隔膜示意图如图1所示


 

   2.2、隔膜压盖的改进
  对隔膜破裂的原因进行分析,发现都是在隔膜压盖接触位置破裂,而且空气腔发现许多粉末,说明造成隔膜破裂的主要原因是因为隔膜压盖对隔膜压得太死,以及压盖不断与隔膜碰撞和磨擦所致,于是决定改进压盖和隔膜(压盖与隔膜改进前的装配如图2所示)。首先,压盖加大且一个是平的,另一个是圆弧形,使隔膜运动时与压盖的接触始终是沿着圆弧压盖的圆弧边成一条线接触,改进后的装配如图3所示

 

 3、疲劳寿命试验装置

  隔膜样品是制造出来了,可是如何试验又是个问题,按照隔膜运行的蕞快速度145次每分钟,疲劳寿命次数2000万次计算,每天24小时不间断运行,试验时间也得三个月以上,显然,时间太长。于是自行设计了一套试验装置。利用偏心原理,把两个球轴承装在一偏心轴套上,偏心距等于气动隔膜泵隔膜总行程的一半,由电机驱动。这样一来,隔膜在试验装置内的行程和在气动隔膜泵内的行程几乎一样,只不过速度不一样,试验装置内,隔膜往复运动实际次数是350次每分钟,因为隔膜始终浸在循环水中,所以认为耐疲劳是一样的(有待下一步验证),两边的压盖和气动隔膜泵内压盖一样。该试验装置如图4:实验结果隔膜疲劳寿命次数已达到1200万次,而且,都是在压盖接触位置破裂。

   


 

 
  4、结论
    我厂同时进行了两项试验,一项是用改进前的压盖和改进前的隔膜装在气动隔膜泵中进行真实试验,试验两次结果都达到1200万次,证明用试验装置进行试验的结果是完全有效、可靠的。另外,我厂将改进后的隔膜和改进后的压盖装在试验装置内进行不间断试验,试验结果是3800万次,达到预期目的。