隔膜泵設(shè)計(jì)-無(wú)泄漏環(huán)形隔膜泵的設(shè)計(jì)

【資料簡(jiǎn)介】

隔膜泵設(shè)計(jì)-無(wú)泄漏環(huán)形隔膜泵的設(shè)計(jì)
   無(wú)泄漏環(huán)形隔膜泵的設(shè)計(jì)原理：
    1、結(jié)構(gòu)特征
    環(huán)形隔膜泵首先以平面蠕動(dòng)式剛性支承環(huán)和環(huán)形隔膜區(qū)別于一般轉(zhuǎn)子泵和往復(fù)式隔膜泵。此外現(xiàn)有隔膜泵多采用片狀隔膜來(lái)隔開(kāi)輸送介質(zhì)和工作介質(zhì)，并使用往復(fù)式曲柄連桿機(jī)構(gòu)、三閥機(jī)構(gòu)、進(jìn)出口閥組；環(huán)形隔膜泵吸收了軟管泵、撓性襯圈泵及其它轉(zhuǎn)子泵的特點(diǎn)，采用回轉(zhuǎn)式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和環(huán)形隔膜有機(jī)結(jié)合的新穎結(jié)構(gòu)，用環(huán)形隔膜將輸送介質(zhì)與驅(qū)動(dòng)元件隔開(kāi)，使輸送介質(zhì)無(wú)法向外泄漏。環(huán)形   隔膜泵主要由泵體1、隔離機(jī)構(gòu)2、剛性支承環(huán)3、環(huán)形隔膜4、軸承套5、軸承6、傳動(dòng)軸7及浮動(dòng)承壓環(huán)、泵端蓋等組成；環(huán)形隔膜端部靠軸承蓋沿軸向壓緊固定，其和泵端蓋、剛性支承環(huán)、泵體組成封閉容積，當(dāng)傳動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，借助進(jìn)、出口隔離機(jī)構(gòu)和剛性支承環(huán)、泵體形成吸液和排液腔，達(dá)到無(wú)泄漏輸送介質(zhì)的目的。
   環(huán)形隔膜泵主要結(jié)構(gòu)特征為：
   （1）隔膜和泵體間設(shè)有平面蠕動(dòng)式剛性支承環(huán)；
   （2）環(huán)形隔膜內(nèi)置有浮動(dòng)承壓環(huán)；
    （3）環(huán)形隔膜將輸送介質(zhì)和潤(rùn)滑介質(zhì)隔開(kāi)；
    （4）環(huán)形隔膜泵*進(jìn)出口組合隔離機(jī)構(gòu)；
    （5）無(wú)需底閥和進(jìn)出口閥組；
    （6）*的軸向密封結(jié)構(gòu)；
    （7）剛性支承環(huán)與傳動(dòng)軸間設(shè)有軸承。
    2、設(shè)計(jì)要點(diǎn)
    2 .1、流量
   環(huán)形隔膜泵中剛性支承環(huán)和隔離元件、隔膜泵泵體將液腔隔成吸入和排出部分，隨吸入和排出液腔容積的變化，介質(zhì)沿進(jìn)口至出口連續(xù)流動(dòng)。如圖2所示吸人口A和排出口Ｂ分別為吸、排腔徑向密封死點(diǎn)，可見(jiàn)每轉(zhuǎn)排出理論流量應(yīng)為：
    Q；，t=10-''n（RZ一r2）BK [ L]
    式中B--剛性支承環(huán)寬度，cm
    R--泵體內(nèi)腔半徑，cm
    r--剛性支承環(huán)半徑，cm
    K--理論容積系數(shù)，主要考慮無(wú)效密
    封角α及結(jié)構(gòu)尺寸R， r等對(duì)理
    論流量的影響；通常無(wú)效密封角
    α分別控制在20。以內(nèi)，K值可
    求得，一般取0.90-0.95
    設(shè)計(jì)中有R=r+e，其中e為偏心值，cm。則有泵理論流量為：考慮到泵的壓差、介質(zhì)粘度、間隙大小及泵速對(duì)流量的影響，則泵的額定流量為：Qr＝KvQth 式中Kp--容積系數(shù)
    2.2、隔膜泵泵速和泵徑向、軸向間隙的確定
    2.2.1、隔膜泵泵速
    由于采用了平面蠕動(dòng)的剛性支承環(huán)，因而泵體、泵端蓋和剛性支承環(huán)間相對(duì)滑動(dòng)速度與泵速相關(guān)，其值可估算，即： Ｖ=πne/30 可見(jiàn)合理控制與降低泵速，則可以減小摩擦和功率損耗，延長(zhǎng)泵使用壽命，提高泵效率。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，通常將泵速控制在n≤300min-1范圍。
    2.2.2、軸、徑向間隙
    吸人和排出腔間徑向密封為楔形間隙，軸向間隙為平行縫隙。隔膜泵的性能與徑向、軸向間隙及相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)和介質(zhì)特性密切有關(guān)，其中徑向間隙主要根據(jù)壓差△P；輸送介質(zhì)的粘度γ；剛性支承環(huán)半徑r；偏心值e等因素確定。
    即間隙T = f （ν， r） / f （△P， e），顯然當(dāng)△P和e增大時(shí)，間隙T應(yīng)取小值；當(dāng)ν， r增大時(shí)，間隙T可取大值。
    軸向密封采用間隙密封和彈性密封相結(jié)合效果良好；而平行間隙的泄漏量可由下式估計(jì)： q=10-5 x T3b△P/1.2γL [mL/s]
    式中b—間隙寬度，cm
    L—間隙長(zhǎng)度，cm
    △P—壓差，MPa
    ν—介質(zhì)動(dòng)力粘度，Pa·s
    T—間隙值，cm
    通常，合理控制徑、軸向間隙可以提高自吸性能和排出壓力，減小隔膜泵內(nèi)泄漏量，保持較高容積系數(shù)。實(shí)踐證明，剛性支承環(huán)和泵體、傳動(dòng)軸和軸承套以及軸承和軸承蓋的公差配合、徑軸向尺寸鏈的計(jì)算至關(guān)重要。通過(guò)設(shè)計(jì)分析和試驗(yàn)驗(yàn)證，徑向、軸向間隙應(yīng)控制在0.03～0.20范圍內(nèi)。
    2.3、環(huán)形隔膜泵隔膜的設(shè)計(jì)
    環(huán)形隔膜是環(huán)形隔膜泵中隔開(kāi)輸送介質(zhì)和潤(rùn)滑介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)無(wú)泄漏輸送介質(zhì)的關(guān)鍵零件，其設(shè)計(jì)不同于片狀隔膜，我們從結(jié)構(gòu)上保證其承受低壓狀態(tài)，通過(guò)預(yù)定伸長(zhǎng)量使之工作狀態(tài)下附加變形極小，設(shè)計(jì)中遵循以下原則：
    （1）環(huán)形隔膜內(nèi)外表面均無(wú)相對(duì)滑動(dòng)摩擦；
    （2）控制隔膜內(nèi)外表面壓差在0.1MPa以內(nèi)；
    （3）采用浮動(dòng)承壓環(huán)形成浮動(dòng)支承；
    （4）提高隔膜抗拉和抗疲勞性能；
    （5）合理選擇隔膜硬度；
    （6）保證隔膜裝拆方便；
    （7）給定隔膜預(yù)伸長(zhǎng)值△L。
    若環(huán)形隔膜泵隔膜工作變形段尺寸為L(zhǎng)，而安裝尺寸為L(zhǎng)''，那么環(huán)形隔膜設(shè)計(jì)長(zhǎng)度值則為：
    L=△L+L''
    其中△L=e/ sin （arctge/L）－L
    通常△L=0.5-2.Omm，考慮環(huán)形隔膜雖承壓較低，但接觸腐蝕性介質(zhì)且工作中循環(huán)撓動(dòng)加上結(jié)構(gòu)尺寸要求嚴(yán)格，我們和有關(guān)制造廠和科研院校研制了丁臘橡膠、聚氨醋橡膠和夭然橡膠等多種隔膜，經(jīng)對(duì)比試驗(yàn)，聚氨醋隔膜物化性能和疲勞性能較優(yōu)。
    2.4、剛性支承環(huán)設(shè)計(jì)
    環(huán)形隔膜泵中剛性支承環(huán)有別于普通轉(zhuǎn)子泵和往復(fù)式隔膜泵。它的設(shè)置不僅使軸向和徑向密封容易形成，而且可以保護(hù)隔膜，保證泵具有較高排出壓力和良好的自吸性能。
    剛性支承環(huán)上任意質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)為垂直軸線截面內(nèi)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)合成的平面運(yùn)動(dòng)即平面蠕動(dòng)。剛性支承環(huán)的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮采用輕質(zhì)材料或中空結(jié)構(gòu)，以減輕重量，減小慣性力。
    其工作狀態(tài)下外表面承受不平衡液壓力作用，使傳動(dòng)軸上承受徑向力F，當(dāng)徑向密封點(diǎn)在遠(yuǎn)離組合隔離機(jī)構(gòu)zui低點(diǎn)時(shí)有下式：    Fmax=20·△P·B·r
    式中△P—壓差，MPa
    B—剛性支承環(huán)寬度，cm
    r—剛性支承環(huán)半徑，cm
    由上式可知，剛性支承環(huán)承受較大的徑向力，因此在設(shè)計(jì)中不僅應(yīng)保證其足夠的剛度和強(qiáng)度，同時(shí)還應(yīng)考慮傳動(dòng)軸可能產(chǎn)生撓度，通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確保泵徑向間隙在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)。
    3、性能特點(diǎn)
    3.1、性能特點(diǎn)
    環(huán)形隔膜泵以*的結(jié)構(gòu)、優(yōu)化的設(shè)計(jì)、參數(shù)的合理匹配及高質(zhì)量的隔膜而具備優(yōu)良的性能，主要在如下：
    （1）無(wú)泄漏。由于泵中環(huán)形隔膜泵隔膜將輸送介質(zhì)與潤(rùn)滑介質(zhì)隔開(kāi)，輸送介質(zhì)無(wú)法外泄。
    （2）自吸性能強(qiáng)。因是回轉(zhuǎn)式容積泵，故具有較好的自吸能力，可油、氣、水混合輸送，泵無(wú)需灌引，直接啟動(dòng)。
    （3）適應(yīng)范圍廣。可輸送一般液體亦可輸送粘稠性介質(zhì)，應(yīng)用參數(shù)范圍大。
    （4）效率高。傳動(dòng)結(jié)構(gòu)緊湊簡(jiǎn)單，和同參數(shù)葉片泵相比，效率高5%以上，且區(qū)寬廣。
    該隔膜泵產(chǎn)品易于系列化、通用化；同一機(jī)座產(chǎn)品可更換過(guò)流部件、調(diào)整泵速和間隙來(lái)適應(yīng)不同工況和介質(zhì)。目前環(huán)形隔膜泵已形成Q=1～50m3/h， P≤1.OMPa的系列產(chǎn)品，可廣泛用于輸送強(qiáng)腐蝕性、易燃爆、劇毒和放射性的以及高純度或高粘度的介質(zhì)等。此外，依不同用戶要求可采用調(diào)速傳動(dòng)方式，還可配用隔膜報(bào)警自動(dòng)執(zhí)行器。
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