無泄漏環形隔膜泵的研製

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tags: 隔膜泵    時間:2014-03-11 13:18:50
無泄漏環形隔膜泵的研製簡介
      針對泵產品密封泄漏以及往複式隔膜泵結構複雜、笨重、調試困難等問題,我們研製成功了Q=2……
無泄漏環形隔膜泵的研製正文
      針對泵產品密封泄漏以及往複式隔膜泵結構複雜、笨重、調試困難等問題,我們研製成功了Q=2m3/h, 25m3/h; P≤0.4MPa環形隔膜泵兩種產品,並於1994年元月通過了部級鑒定,並獲得國家專利,專利號92236204.1。

    1、結構特徵

    環形隔膜泵首先以平面蠕動式剛性支承環和環形隔膜區別於一般轉子泵和往複式隔膜泵。此外現有隔膜泵多採用片狀隔膜來隔開輸送介質和工作介質,並使用往複式曲柄連桿機構、三閥機構、進出口閥組;環形隔膜泵吸收了軟管泵、撓性襯圈泵及其它轉子泵的特點,採用迴轉式驅動機構和環形隔膜有機結合的新穎結構,用環形隔膜將輸送介質與驅動元件隔開,使輸送介質無法向外泄漏。環形隔膜泵主要由泵體1、隔離機構2、剛性支承環3、環形隔膜4、軸承套5、軸承6、傳動軸7及浮動承壓環、泵端蓋等組成(圖1);環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、泵體組成封閉容積,當傳動軸旋轉時,藉助進、出口隔離機構和剛性支承環、泵體形成吸液和排液腔,達到無泄漏輸送介質的目的。
    環形隔膜泵主要結構特徵為:
    (1)隔膜和泵體間設有平面蠕動式剛性支承環;

    (2)環形隔膜內置有浮動承壓環;
    (3)環形隔膜將輸送介質和潤滑介質隔開,
    (4)環形隔膜泵獨有進出口組合隔離機構;

(5)無需底閥和進出口閥組;

(6)獨特的軸向密封結構。

(7)剛性支承環與傳動軸間設有軸承。


2、設計要點

    2 .1、流量
    環形隔膜泵中剛性支承環和隔離元件、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,介質沿進口至出口連續流動。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,可見每轉排出理論流量應為:
        Q;,t=10-'n(RZ一r2)BK [ L]

式中B--剛性支承環寬度,cm
   
R--泵體內腔半徑,cm
   
r--剛性支承環半徑,cm
   
K--理論容積係數,主要考慮無效密
            封角α及結構尺寸R, r等對理
            論流量的影響;通常無效密封角
            α分別控制在20。以內,K值可
            精確求得,一般取0.90-0.95
    設計中有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、介質粘度、間隙大小及泵速對流量的影響,則泵的額定流量為:
          Qr=KvQth

式中Kp--容積係數

    2.2、泵速和泵徑向、軸向間隙的確定
    2.2.1、泵速
    由於採用了平面蠕動的剛性支承環,因而泵體、泵端蓋和剛性支承環間相對滑動速度與泵速相關,其值可估算,即:
          V=πne/30
    可見合理控制與降低泵速,則可以減小摩擦和功率損耗,延長泵使用壽命,提高泵效率。根據經驗,通常將泵速控制在n≤300min-1範圍。

    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。泵的性能與徑向、軸向間隙及相關結構參數和介質特性密切有關,其中徑向間隙主要根據壓差△P;輸送介質的粘度γ;剛性支承環半徑r;偏心值e等因素確定。
    即間隙T = f (ν, r) / f (△P, e),顯然當△P和e增大時,間隙T應取小值;當ν, r增大時,間隙T可取大值。
    軸向密封採用間隙密封和彈性密封相結合效果良好;而平行間隙的泄漏量可由下式估計:
      q=10-5 x T3b△P/1.2γL [mL/s]

式中b—間隙寬度,cm
       L—間隙長度,cm
       △P—壓差,MPa
       ν—介質動力粘度,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

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