不用說,大家肯定都知道隔膜是隔膜泵的重要組成部件,重要性已經(jīng)不言而喻了。那么關于隔膜的安裝和使用壽命如何延長,本文將進行詳細講解。
隔膜泵中的隔膜不僅起著密封作用,可以將泵的軸密封,使液壓油和輸送液體分離開來,而且作為泵的排放膜,還與泵的排量有著密切關系。當隔膜向左運動時隔膜腔下端的進料閥打開而吸入輸送介質(zhì);當隔膜向右運動時,隔膜腔上部的出料閥打開而排出輸送介質(zhì)。
隔膜泵的內(nèi)部隔膜片安裝方法,是在不影響泵的容積(volume)變化要求,又充分利用隔膜優(yōu)良的抗壓性能,在隔膜的幾何尺寸上進行的,它具有不需增加什么成本和工作量,而又大大提高隔膜的使用周期,保證生產(chǎn)的正常化和提高產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量,它能適用于各種隔膜泵內(nèi)隔膜安裝。
隔膜壽命的長短是影響隔膜泵正常工作時間和工作效率(efficiency)的關鍵因素(factor)之一。隔膜壽命的長短主要取決于隔膜運動過程中隔膜的幾何形狀和尺寸、隔膜的材質(zhì)和隔膜的受力狀態(tài)。
不同材質(zhì)的抗疲勞損壞和耐磨蝕的特性差異很大。長期運行在固體顆粒濃度較大的輸送介質(zhì)(起決定作用的物質(zhì))中的隔膜,尤其是在含大顆粒礦漿時磨損(零部件失效的一種基本類型)劇烈。有些輸送介質(zhì)腐蝕性強、溫度(temperature)高,會嚴重影響隔膜壽命(lifetime)。
隔膜的幾何形狀和尺寸,特別是隔膜邊緣幾何形狀的設計對隔膜壽命(lifetime)的影響很大,一方面需防止應力集中,另一方面還要考慮其密封性,避免液壓油與輸送介質(zhì)之間的互滲。
隔膜的受力狀態(tài)設計是隔膜設計中比較復雜的一項,要考慮(consider)的因素很多,在隔膜的幾何形狀和尺寸確定后,主要受隔膜變形和隔膜腔外型的影響。
了解了隔膜的影響因素后,就好對癥下藥。下面就來說說提高隔膜泵的隔膜壽命的方法。
一、隔膜的材質(zhì)
隔膜材質(zhì)的改進一般以改善配方為主。如:以丁腈膠為主體,加入碳(C)黑及其它防老化劑等。根據(jù)輸送介質(zhì)條件選擇以定應力為主,按溫度、耐堿、耐油等確定的配方,或以定應變?yōu)橹鳎礈囟取⒛蛪A、耐油等確定的配方等。
從結(jié)構(gòu)角度看,可在系統(tǒng)中考慮于輸送介質(zhì)(起決定作用的物質(zhì))與隔膜之間建立溫度(temperature)緩沖段,使高溫的輸送介質(zhì)不直接接觸隔膜,而從緩沖段上方排出,以徹底解決耐高溫問題。同時還可在流程設計中考慮增加料罐及降低溫度梯度的可控冷卻(cooling)裝置來解決耐高溫的問題。
二、選取合適的幾何形狀尺寸
隔膜凹凸變形過程中只有彎曲變形,而沒有拉伸變形,按彈性薄殼無矩理論,這種彎曲變形產(chǎn)生的內(nèi)力極小,甚至可以忽略不計,這就是隔膜長壽命的根本原因。在目前使用的隔膜泵中,一般采用錐臺形狀、韌性好、厚度薄的隔膜,這樣可盡量滿足彈性薄殼無矩理論的適用條件。
這樣從理論上可以實現(xiàn)隔膜的長壽命,但是其缺點是自動補償能力很差。由于實際的輸送介質(zhì)(起決定作用的物質(zhì))在輸送過程中隨機波動時有發(fā)生,而自動控制(control)反饋(feedback)系統(tǒng)往往滯后,這就容易使隔膜因超載而被鼓破。
為此,將隔膜變?yōu)轭A變形隔膜,即隔膜的形狀不是一塊平板形隔膜,而是預先制成波紋曲面,設計采用耐油、耐磨又具有良好彈性的橡膠,經(jīng)模具壓制成設計給定的波紋曲面。這樣一來,隔膜在往復凹凸運動中自動補償能力大大提高,不再易被鼓破。
三、隔膜受力狀態(tài)的改進
1、通過設置隔膜行程控制(control)系統(tǒng),調(diào)整活塞與隔膜之間的油量,保證隔膜運動過程中不出現(xiàn)拉伸。因為隔膜的拉伸變形無法檢測,可以設置探桿來檢測探桿行程,從而檢測隔膜位移狀態(tài),再通過控制單元來調(diào)整油箱中的油量,以防止隔膜拉伸。
2、采用預變形橡膠雙層復合隔膜。一般的隔膜只有一層,在實際工作中因存在隨機振動,其受力狀態(tài)不好控制。可采用將兩層預變形橡膠隔膜很好地吻合在一起的方法,構(gòu)成一塊完整的隔膜,且具有一定的厚度以保證有足夠的磨損周期,使得當隔膜從中心平衡位置向兩側(cè)撓曲變形到允許撓度時,正好使隔膜的曲面伸展成盆狀,不產(chǎn)生附加的拉伸應力,使撓曲變形所產(chǎn)生的內(nèi)應力幾乎等于零。
這樣一來,雖然隔膜在工作狀態(tài)下不斷地從中心平衡位置向兩側(cè)做反復撓曲位移,但因內(nèi)應力近于零,就可大大地增加隔。
四、隔膜腔腔形設計的改進
對于不同的隔膜泵可以根據(jù)泵的具體要求來改進隔膜腔。如果固定沖程隔膜泵的隔膜在啟動前置于前支撐面,泵啟動后,活塞驅(qū)動液壓油作用在隔膜上,使隔膜繼續(xù)往前運動,對其產(chǎn)生過大應力,很易造成破裂。
隔膜泵廣泛(extensive)應用,其中氣動隔膜泵更是可以輸送各種介質(zhì),例如涂料、溶劑、廢水、油和潤滑油,也是油料輸送、化學電鍍等。