Hz :外吸入管路及泵内至隔膜室内隔膜表面的管路的沿程阻力水头 HG :外吸入管路及泵内至隔膜室内隔膜表面的管路的沿程惯性水头 Kz :单向阀阻水头 KG :单向阀惯性水头 V : 流速 g :重力加速度 γ :比重
活塞表面的压力公式:
Ph/γ=Pa/γ+Hc-(V2/2g+Hz+HG+Kz+KG+Kb+Kgz) ------- (1—11)
式中 : Ph :活塞缸内活塞表面的压力
Hc :液体表面与活塞缸内活塞表面的位差
Kb :隔膜变形的液体能量损失
Kgz :隔膜及导杆运动惯性水头
隔膜泵工作时,在吸入过程中,要求隔膜室内隔膜表面的压力必须大于所输送的矿浆的饱和蒸汽压力,否则造成矿浆汽化,造成隔膜与矿浆脱流,引起撞击、噪声、振动及容积效率下降,还可造成隔膜异常变形,进而引起隔膜寿命降低,严重的造成隔膜瞬间破裂。同时,要求活塞缸内活塞表面的压力必须大于缸内推进液油的饱和蒸汽压力,否则造成推进液油的汽化,造成推进液油与隔膜或活塞脱流,同样引起撞击、噪声、振动及容积效率下降,还可造成隔膜异常变形,进而引起隔膜寿命降低,严重的造成隔膜瞬间破裂。 通过(1—10)、(1—11)式及上述的分析,可以得出这样的结论:隔膜泵与其它往复泵相比,对最小允许吸入压力有严格的要求,且大于其它往复泵。对于泵输送不同的介质及工况,最小允许吸入压力也是不同的。在输送系统的工程设计中,应特别注意。 排出过程:活塞表面的压力公式:
Pd/γ=Pa/γ+Hc+V2/2g+Hz+HG+Kz+KG+Kb+Kgz ------ (1—12)
式中 : Pd:活塞缸内活塞表面的压力
Hc :液体表面与活塞缸内活塞表面的位差
Hz :外排出管路及泵内至活塞缸内活塞表面的管路的沿程阻力水头 Hz :外排出管路及泵内至活塞缸内活塞表面的管路的沿程惯性水头 Kz :单向阀阻水头 KG :单向阀惯性水头
Kb :隔膜变形的液体能量损失
Kgz :隔膜及导杆运动惯性水头
通过对(1—10)、(1—11)、(1—12)式在吸入、排出过程中的压力变化的分析,可以看出,吸入压力、排出压力与流量无关,其值取决于泵内、外管路的负载特性。泵的技术参数中的吸入压力是指最小允许的吸入压力,排出压力是指最高允许的排出压力。泵在实际运行中,其吸入压力大于最小允许的吸入压力,排出压力小于最高允许的排出压力,泵就能正常运行。
隔膜泵允许的最高排出压力决定于泵本体的零件结构强度及原动机的功率。由于泵的原动机为电动机,其具备调速性能,输出流量可以变化。 (3)、连续运转率
连续运转率是隔膜泵的最主要的参数。隔膜泵的易损件直接影响泵的连续运转率。隔膜泵的连续运转率可以达到93%~95%。同时,其单台流量可以达到300M3/H(n≤45r/min. 三缸单作用),单台最高压力达到25MPa。对于其它各类往复泵,在众多高磨蚀固—液两相介质的输送工艺中,像隔膜泵同时满足最大流量、最高压力及连续运转率这些参数是不可能的。所以,在众多高磨蚀固—液两相介质的输送工艺中,只能应用隔膜泵作为工艺系统中的心脏输送设备,这样,才能使工艺系统的运行经济、可靠。另外,在活塞泵、柱塞泵、油隔离活塞泵等其他往复泵应用的工艺系统中应用隔膜泵,虽然初期购置投资大,但是运行效率高,运行费用低,一般运行3~5年后均可持平,以后运行的经济效益显著。
第二章 隔膜泵工作原理及结构
第一节 隔膜泵的工作原理
三缸单作用隔膜泵工作原理见图2——1,电动机1通过减速机驱动曲轴2、连杆3、十字头4,使旋转运动转为直线运动,带动活塞6进行往复运动。当活塞向左运动时,活塞借助油介质将隔膜室10中的橡胶隔膜9吸到左方向,借助矿浆喂料压力打开进料阀11,吸入矿浆充满隔膜室10。当活塞向右方向运动时,关闭进料阀11,活塞6借助油介质将隔膜室10中橡胶隔膜9推向右方向运动,并借助压力开启出料阀12,将矿浆输送到管道。由于矿浆不接触活塞等运动部件,减少了这些部件的磨蚀。同时,通过设置灵敏、可靠的检测自动化系统(导杆7、探头8),保证了橡胶隔膜的长使用寿命,成为矿浆管道化输送的理想设备。三缸单作用隔膜泵有三个隔膜室,每个隔膜室的起始排料相位相隔120°,可使矿浆输送量均匀. 1.电机 2.曲轴 3.连杆 4.十字头 5.活塞缸 6.活塞 7.导杆 8.探头 9.橡胶隔膜 10.隔膜室 11.进料阀 12.出料阀
图2——1 三缸单作用隔膜泵工作原理图
吸入冲程:见图2——2
活塞(A)向后移动并使推进液体(B)减压。 隔膜(F)向后移动。
在隔膜室(E)内产生的低压促使进料阀箱(C)打开并关闭出料阀箱(G)。 泥浆通过进料管(D)充满隔膜室(E)。
图2-2 吸入冲程工作原理图 图2-3 排出冲程工作原理图
排出冲程:见图2——3
活塞(A)向前移动并使推进液体(B)增压。 隔膜(F)向前移动。
在隔膜室(E)内产生的低压促使进料阀箱(C)关闭并打开出料阀箱(G)。 泥浆通过出料管(G)离开隔膜室(D)。
双缸双作用隔膜泵的工作原理见图2——4。电动机1通过减速机驱动小齿轮2、大齿轮3,大齿轮3安装在偏心轮上,偏心轮带动连杆4、十字头5,使旋转运动转为直线运动,带动活塞8进行往复运动。当活塞向左运动时,活塞借助油介质将左隔膜室6中矿浆通过左出料阀排除。当活塞向右运动时,活塞借助油介质将右隔膜室10中的矿浆通过右出料阀排除。双缸双作用隔膜泵有四个隔膜室,每个隔膜室的起始排料相位相隔90?,可使矿浆输送量均匀。
1.电机 2.小齿轮 3.大齿轮 4.连杆 5.十字头 6.左隔膜室 7.进料阀 8.活塞 9.橡胶隔膜 10.右隔膜室 11.出料阀
图2_4 双缸双作用隔膜泵工作原理图
第二节 隔膜泵的结构组成
根据输送液体压力和流量的不同,隔膜泵分为三缸单作用(DGMB型)和双缸双作用(SGMB型)两种。两种形式的隔膜泵如图2——5,图2——6所示。图2——5为三缸单作用型隔膜泵结构图。图2——6为双缸双作用型隔膜泵结构图。它们均由1动力端 2液压辅助系统 3液力端 4传动系统 5电控系统 6出料压力补偿系统(出料空气包) 7进料压力补偿系统(压力补偿罐)7组成。
1动力端 2液压辅助系统 3液力端 4传动系统 5电控系统 6出料压力补偿系统(出料空气包) 7进料压力补偿系统(压力补偿罐)
图2——5 三缸单作用隔膜泵结构图