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无泄漏环形隔膜计量泵的性能特征
日期：2024-04-27 02:05
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摘要：
环形隔膜计算泵首先以平面蠕动式刚性支承环和环形隔膜区别于一般转子泵和往复式隔膜计算泵。此外现有隔膜计算泵多采用片状隔膜来隔开输送媒介和工作媒介，并使用往复式曲柄连杆机构、三阀机构、进出口阀组；环形隔膜计算泵吸收了软管泵、挠性衬圈泵及其它转子泵的特点，采用回转式驱动机构和环形隔膜有机结合的新颖结构，用环形隔膜将输送媒介与驱动元件隔开，使输送媒介无法向外泄漏。环形隔膜计算泵主要由泵体1、隔离机构2、刚性支承环3、环形隔膜4、轴承套5、轴承6、传动轴7及浮动承压环、泵端盖等组成；环形隔膜端部靠轴承盖沿轴向压紧固定，其和泵端盖、刚性支承环、泵体组成封闭容积，当传动轴旋转时，借助进、出口隔离机构和刚性支承环、泵体形成吸液和排液腔，达到无泄漏输送媒介的目的。
环形 隔膜计算泵 主要结构特征为：
（1）隔膜和泵体间设有平面蠕动式刚性支承环；
（2）环形隔膜内置有浮动承压环；
（3）环形隔膜将输送媒介和润滑媒介隔开；
（4）环形隔膜计算泵独有进出口组合隔离机构；
（5）无需底阀和进出口阀组；
（6）独特的轴向密封结构；
（7）刚性支承环与传动轴间设有轴承。
2、方案要点
2.1、流量
环形 隔膜计算泵 中刚性支承环和隔离元件、泵体将液腔隔成吸入和排出部分，随吸入和排出液腔容积的变化，媒介沿进口至出口连续流动。如图2所示吸人口A和排出口Ｂ分别为吸、排腔径向密封死点，可见每转排出理论流量应为：
Q；，t=10-'n（RZ一r2）BK[L]
式中B－－刚性支承环宽度，cm
R－－泵体内腔半径，cm
r－－刚性支承环半径，cm
K－－理论容积系数，主要考虑无效密封角α及结构尺寸R，r等对理论流量的影响；通常无效密封角α分别控制在20。以内，K值可**求得，一般取0.90-0.95方案中有R=r+e，其中e为偏心值，cm。则有泵理论流量为：考虑到泵的压差、媒介粘度、间隙大小及泵速对流量的影响，则泵的额定流量为：
Qr＝KvQth
式中Kp－－容积系数
2.2、泵速和泵径向、轴向间隙的确定
2.2.1、泵速
由于采用了平面蠕动的刚性支承环，因而泵体、泵端盖和刚性支承环间相对滑动速度与泵速相关，其值可估算，即：
Ｖ=πne/30
可见合理控制与降低泵速，则可以减小摩擦和功率损耗，延长泵使用寿命，提高泵效率。根据经验，通常将泵速控制在n≤300min-1范围。
2.2.2、轴、径向间隙
吸人和排出腔间径向密封为楔形间隙，轴向间隙为平行缝隙。泵的性能与径向、轴向间隙及相关结构参数和媒介特性密切有关，其中径向间隙主要根据压差△P；输送媒介的粘度γ；刚性支承环半径r；偏心值e等因素确定。
即间隙T=f（ν，r）/f（△P，e），显然当△P和e增大时，间隙T应取小值；当ν，r增大时，间隙T可取大值。
轴向密封采用间隙密封和弹性密封相结合效果良好；而平行间隙的泄漏量可由下式估计：
q=10-5xT3b△P/1.2γL[mL/s]
式中b-间隙宽度，cm
L-间隙长度，cm
△P-压差，MPa
ν-媒介动力粘度，Pa·s
T-间隙值，cm
通常，合理控制径、轴向间隙可以提高自吸性能和排出压力，减小泵内泄漏量，保持较高容积系数。实践证明，刚性支承环和泵体、传动轴和轴承套以及轴承和轴承盖的公差配合、径轴向尺寸链的计算至关重要。通过方案分析和试验验证，径向、轴向间隙应控制在0.03～0.20范围内。
2.3、环形隔膜的方案
环形隔膜是环形隔膜计算泵中隔开输送媒介和润滑媒介，实现无泄漏输送媒介的关键零件，其方案不同于片状隔膜，我们从结构上保证其承受低压状态，通过预定伸长量使之工作状态下附加变形极小，方案中遵循以下原则：
（1）环形隔膜内外表面均无相对滑动摩擦；
（2）控制隔膜内外表面压差在0.1MPa以内；
（3）采用浮动承压环形成浮动支承；
（4）提高隔膜抗拉和抗疲劳性能；
（5）合理选择隔膜硬度；
（6）保证隔膜装拆方便；
（7）给定隔膜预伸长值△L。
若环形隔膜工作变形段尺寸为L，而安装尺寸为L‘，那么环形隔膜方案长度值则为：
L=△L+L'
其中△L=e/sin（arctge/L）－L
通常△L=0.5-2.Omm，考虑环形隔膜虽承压较低，但接触腐蚀性媒介且工作中循环挠动加上结构尺寸要求严格，我们和有关制造厂和科研院校研制了丁腊橡胶、聚氨醋橡胶和夭然橡胶等多种隔膜，经对比试验，聚氨醋隔膜物化性能和疲劳性能较优。
2.4、刚性支承环方案
环形 隔膜计算泵 中刚性支承环有别于普通转子泵和往复式隔膜计算泵。它的设置不仅使轴向和径向密封容易形成，而且可以保护隔膜，保证泵具有较高排出压力和良好的自吸性能。
刚性支承环上任意质点的运动为垂直轴线截面内的往复运动和回转运动合成的平面运动即平面蠕动。刚性支承环的方案应考虑采用轻质材料或中空结构，以减轻重量，减小惯性力。
其工作状态下外表面承受不平衡液压力作用，使传动轴上承受径向力F，当径向密封点在远离组合隔离机构*低点时有下式：
Fmax=20·△P·B·r
式中△P-压差，MPa
B-刚性支承环宽度，cm
r-刚性支承环半径，cm
由上式可知，刚性支承环承受较大的径向力，因此在方案中不仅应保证其足够的刚度和强度，同时还应考虑传动轴可能产生挠度，通过结构方案确保泵径向间隙在方案范围内。
3、性能特点
3.1、性能特点
环形 隔膜计算泵 以独特的结构、优化的方案、参数的合理匹配及高质量的隔膜而具备优良的性能，主要在如下：
（1）无泄漏。由于泵中环形隔膜将输送媒介与润滑媒介隔开，输送媒介无法外泄。
（2）自吸性能强。因是回转式容积泵，故具有较好的自吸能力，可油、气、水混合输送，泵无需灌引，直接启动。
（3）适应范围广。可输送一般液体亦可输送粘稠性媒介，应用参数范围大。
（4）效率高。传动结构紧凑简单，和同参数叶片泵相比，效率高5%以上，且高效区宽广。
该产品易于系列化、通用化；同一机座产品可更换过流部件、调整泵速和间隙来适应不同工况和媒介。目前环形 隔膜计算泵 已形成Q=1～50m3/h，P≤1.OMPa的系列产品，可广泛用于输送强腐蚀性、易燃爆、剧毒和放射性的以及高纯度或高粘度的媒介等。此外，依不同用户要求可采用调速传动方式，还可配用隔膜报警自动执行器。
环形 隔膜计算泵 主要结构特征为：
（1）隔膜和泵体间设有平面蠕动式刚性支承环；
（2）环形隔膜内置有浮动承压环；
（3）环形隔膜将输送媒介和润滑媒介隔开；
（4）环形隔膜计算泵独有进出口组合隔离机构；
（5）无需底阀和进出口阀组；
（6）独特的轴向密封结构；
（7）刚性支承环与传动轴间设有轴承。
2、方案要点
2.1、流量
环形 隔膜计算泵 中刚性支承环和隔离元件、泵体将液腔隔成吸入和排出部分，随吸入和排出液腔容积的变化，媒介沿进口至出口连续流动。如图2所示吸人口A和排出口Ｂ分别为吸、排腔径向密封死点，可见每转排出理论流量应为：
Q；，t=10-'n（RZ一r2）BK[L]
式中B－－刚性支承环宽度，cm
R－－泵体内腔半径，cm
r－－刚性支承环半径，cm
K－－理论容积系数，主要考虑无效密封角α及结构尺寸R，r等对理论流量的影响；通常无效密封角α分别控制在20。以内，K值可**求得，一般取0.90-0.95方案中有R=r+e，其中e为偏心值，cm。则有泵理论流量为：考虑到泵的压差、媒介粘度、间隙大小及泵速对流量的影响，则泵的额定流量为：
Qr＝KvQth
式中Kp－－容积系数
2.2、泵速和泵径向、轴向间隙的确定
2.2.1、泵速
由于采用了平面蠕动的刚性支承环，因而泵体、泵端盖和刚性支承环间相对滑动速度与泵速相关，其值可估算，即：
Ｖ=πne/30
可见合理控制与降低泵速，则可以减小摩擦和功率损耗，延长泵使用寿命，提高泵效率。根据经验，通常将泵速控制在n≤300min-1范围。
2.2.2、轴、径向间隙
吸人和排出腔间径向密封为楔形间隙，轴向间隙为平行缝隙。泵的性能与径向、轴向间隙及相关结构参数和媒介特性密切有关，其中径向间隙主要根据压差△P；输送媒介的粘度γ；刚性支承环半径r；偏心值e等因素确定。
即间隙T=f（ν，r）/f（△P，e），显然当△P和e增大时，间隙T应取小值；当ν，r增大时，间隙T可取大值。
轴向密封采用间隙密封和弹性密封相结合效果良好；而平行间隙的泄漏量可由下式估计：
q=10-5xT3b△P/1.2γL[mL/s]
式中b-间隙宽度，cm
L-间隙长度，cm
△P-压差，MPa
ν-媒介动力粘度，Pa·s
T-间隙值，cm
通常，合理控制径、轴向间隙可以提高自吸性能和排出压力，减小泵内泄漏量，保持较高容积系数。实践证明，刚性支承环和泵体、传动轴和轴承套以及轴承和轴承盖的公差配合、径轴向尺寸链的计算至关重要。通过方案分析和试验验证，径向、轴向间隙应控制在0.03～0.20范围内。
2.3、环形隔膜的方案
环形隔膜是环形隔膜计算泵中隔开输送媒介和润滑媒介，实现无泄漏输送媒介的关键零件，其方案不同于片状隔膜，我们从结构上保证其承受低压状态，通过预定伸长量使之工作状态下附加变形极小，方案中遵循以下原则：
（1）环形隔膜内外表面均无相对滑动摩擦；
（2）控制隔膜内外表面压差在0.1MPa以内；
（3）采用浮动承压环形成浮动支承；
（4）提高隔膜抗拉和抗疲劳性能；
（5）合理选择隔膜硬度；
（6）保证隔膜装拆方便；
（7）给定隔膜预伸长值△L。
若环形隔膜工作变形段尺寸为L，而安装尺寸为L‘，那么环形隔膜方案长度值则为：
L=△L+L'
其中△L=e/sin（arctge/L）－L
通常△L=0.5-2.Omm，考虑环形隔膜虽承压较低，但接触腐蚀性媒介且工作中循环挠动加上结构尺寸要求严格，我们和有关制造厂和科研院校研制了丁腊橡胶、聚氨醋橡胶和夭然橡胶等多种隔膜，经对比试验，聚氨醋隔膜物化性能和疲劳性能较优。
2.4、刚性支承环方案
环形 隔膜计算泵 中刚性支承环有别于普通转子泵和往复式隔膜计算泵。它的设置不仅使轴向和径向密封容易形成，而且可以保护隔膜，保证泵具有较高排出压力和良好的自吸性能。
刚性支承环上任意质点的运动为垂直轴线截面内的往复运动和回转运动合成的平面运动即平面蠕动。刚性支承环的方案应考虑采用轻质材料或中空结构，以减轻重量，减小惯性力。
其工作状态下外表面承受不平衡液压力作用，使传动轴上承受径向力F，当径向密封点在远离组合隔离机构*低点时有下式：
Fmax=20·△P·B·r
式中△P-压差，MPa
B-刚性支承环宽度，cm
r-刚性支承环半径，cm
由上式可知，刚性支承环承受较大的径向力，因此在方案中不仅应保证其足够的刚度和强度，同时还应考虑传动轴可能产生挠度，通过结构方案确保泵径向间隙在方案范围内。
3、性能特点
3.1、性能特点
环形 隔膜计算泵 以独特的结构、优化的方案、参数的合理匹配及高质量的隔膜而具备优良的性能，主要在如下：
（1）无泄漏。由于泵中环形隔膜将输送媒介与润滑媒介隔开，输送媒介无法外泄。
（2）自吸性能强。因是回转式容积泵，故具有较好的自吸能力，可油、气、水混合输送，泵无需灌引，直接启动。
（3）适应范围广。可输送一般液体亦可输送粘稠性媒介，应用参数范围大。
（4）效率高。传动结构紧凑简单，和同参数叶片泵相比，效率高5%以上，且高效区宽广。
该产品易于系列化、通用化；同一机座产品可更换过流部件、调整泵速和间隙来适应不同工况和媒介。目前环形 隔膜计算泵 已形成Q=1～50m3/h，P≤1.OMPa的系列产品，可广泛用于输送强腐蚀性、易燃爆、剧毒和放射性的以及高纯度或高粘度的媒介等。此外，依不同用户要求可采用调速传动方式，还可配用隔膜报警自动执行器。
