Co to jest pompa membranowa?
Pompa membranowa to typ pompy wyporowej, która wykorzystuje elastyczną membranę jako kluczowy element do przemieszczania i sprężania cieczy. Pompy membranowe są stosowane w aplikacjach o niskim ciśnieniu i niskim przepływie, i mogą być używane do pompowania różnych gazów, cieczy oraz szlamów.
Pompa membranowa
Warto wiedzieć – pompa membranowa zawdzięcza swoją nazwę membranie, którą wykorzystuje do pompowania cieczy. Pompy często są nazywane od części, która powoduje działanie pompy, np. pompa zębata, pompa tłokowa itp.; to samo dotyczy zaworów, które zazwyczaj są nazywane od dysku używanego do otwierania i zamykania zaworu, np. zawór kulowy, zawór zasuwowy itp.
Jakie są główne części pompy membranowej?
Pompa membranowa składa się z kilku kluczowych komponentów, są to:
- Zawory zwrotne (ssący i tłoczny)
- Komora pompująca
- Membrana
- Kolektor ssący
- Kolektor tłoczny
Części pompy membranowej
Pompy membranowe są zazwyczaj pneumatycznie sterowane, ale mogą być również elektrycznie lub mechanicznie sterowane. Pompy elektryczne wymagają silników elektrycznych, podczas gdy pompy pneumatyczne wymagają zaworu dystrybucji powietrza. Ten artykuł koncentruje się na pompach membranowych sterowanych powietrzem, ponieważ są one najczęściej spotykane.
Warto wiedzieć – ‘zawory zwrotne’ są również znane jako ‘zawory jednokierunkowe’, ‘zawory zwrotne’, ‘zawory stopowe’ i ‘zawory retencyjne’, ale wszystkie te terminy oznaczają to samo!
Podoba Ci się ten artykuł? Sprawdź nasze kursy wideo z inżynierii online. Mamy już ponad 60 godzin treści wideo z inżynierii dostępnych online, a wszystko to w prostym i łatwym do zrozumienia formacie.
Jak działa pompa membranowa?
Pompy membranowe wymagają sprężonego powietrza, prądu elektrycznego lub ruchu mechanicznego, aby działać; poniższy przykład zakłada użycie sprężonego powietrza, ponieważ jest to najczęściej stosowane medium do obsługi pompy membranowej. Możliwe jest posiadanie pojedynczej lub podwójnej pompy membranowej, ale podwójna pompa membranowa jest znacznie bardziej powszechna ze względu na jej wyższą wydajność (wynikającą z jej dwustronnego działania).
Animacja działania pompy membranowej
Warto wiedzieć – pompy dwustronnego działania wypompowują ciecz podczas ruchu w dwóch kierunkach (dwukierunkowe). Pompy jednostronnego działania wypompowują ciecz podczas ruchu tylko w jednym kierunku (jednokierunkowe). Tłoki hydrauliczne i siłowniki pneumatyczne często wykorzystują konstrukcję jednostronnego lub dwustronnego działania.
Pompy jednostronnego i dwustronnego działania
Obsługa pompy membranowej
Sprężone powietrze (zwykle 6-7 bar/87-101psi ciśnienia) jest podłączane do podwójnej pompy membranowej za pomocą węży lub rur. Tłok pneumatyczny (dystrybutor powietrza) dostarcza sprężone powietrze do przestrzeni za jedną z membran, podczas gdy powietrze jest jednocześnie wydmuchiwane z drugiej; jest to możliwe, ponieważ obie membrany są zamontowane na wspólnym wale, tj. gdy jedna się porusza, druga również. Wydmuchiwane powietrze jest zazwyczaj odprowadzane przez tłumik, aby pompa działała ciszej i aby wyeliminować wysokociśnieniowy strumień powietrza, który jest okresowo wydmuchiwany z pompy.
Jeśli powietrze jest wydmuchiwane, dotknięta membrana kurczy się i przyjmuje wklęsły kształt. Jeśli powietrze jest dostarczane, dotknięta membrana rozszerza się i przyjmuje wypukły kształt. W miarę zmiany kształtu membrany, w komorze pompującej powstaje dodatnie ciśnienie (wypukły kształt) lub ujemne ciśnienie (wklęsły kształt). Ciecz jest zasysana lub wypompowywana z pompy z powodu różnic ciśnienia powstałych w komorach pompujących. Zawory zwrotne są używane, aby zapewnić, że przepływ przez pompę odbywa się tylko w jednym kierunku.
Działanie pompy membranowej
Materiały konstrukcyjne pompy membranowej
Obudowa pompy jest często wykonana z aluminium lub jakiegoś rodzaju materiału polimerowego, np. PTFE; aluminium sprawia, że pompa jest lekka, podczas gdy materiały polimerowe czynią pompę odporną na korozję.
Membrany mogą być wykonane z gumy, elastomeru termoplastycznego (TPE) lub politetrafluoroetylenu (PTFE).
Zalety i wady pompy membranowej
Pompy membranowe są bardzo wszechstronne i dlatego są używane w wielu różnych branżach do wielu zastosowań; są:
- Dobrze przystosowane do pracy w korozyjnych środowiskach lub do pompowania korozyjnych cieczy, ponieważ ich części mogą być wybrane jako odporne na korozję.
- Mogą być wykonane jako bezpieczne z natury, tj. pompa nie jest źródłem zapłonu, gdy jest umieszczona w środowisku wybuchowym lub łatwopalnym.
- Mogą działać nawet jeśli są częściowo lub całkowicie zanurzone (pod warunkiem, że wydech powietrza znajduje się powyżej powierzchni cieczy zanurzeniowej).
- Są samozasysające (pompy wyporowe są samozasysające, więc pompy membranowe również).
- Ze względu na swój rozmiar, te pompy są lekkie i przenośne.
- Zawierają niewiele części i wymagają niewielkiej konserwacji.
Warto wiedzieć – termin ‘samozasysający’ oznacza, że pompa ma zdolność pompowania powietrza.
Adnotacje modelu 3D
Zawór zwrotny
Zawory zwrotne pozwalają na przepływ tylko w jednym kierunku. Gdy membrana się porusza, ciśnienie wytworzone wewnątrz obudowy podnosi kulkę z jej siedziska i pozwala na przepływ, lub dociska kulkę do jej siedziska i zatrzymuje przepływ. Efekt, jaki membrana ma na każdy zawór, zależy od orientacji zaworu zwrotnego (górny zawór zwrotny działa w przeciwnym kierunku do dolnego zaworu zwrotnego).
Zawór zwrotny klapowy
Ssanie
Ciecz wchodzi do pompy przez to połączenie. Pompy membranowe są pompami wyporowymi; dlatego mogą pompować gaz, ciecz lub parę.
Wypływ
Ciecz jest wypompowywana z pompy przez to połączenie.
Membrana
Membrana jest uruchamiana za pomocą tłoka pneumatycznego. Gdy ciśnienie pneumatyczne jest stosowane do jednej strony tłoka, membrana zmienia się na wklęsły kształt. Gdy ciśnienie pneumatyczne jest stosowane do drugiej strony tłoka, membrana zmienia się na wypukły kształt. W miarę zmiany kształtu membrany, pomiędzy dwoma zaworami zwrotnymi powstaje dodatnie (wypukłe) lub ujemne (wklęsłe) ciśnienie; ciecz jest zasysana lub wypompowywana z pompy z powodu różnicy ciśnień. Membrany są zazwyczaj wykonane z grubego materiału gumowego.
Zawory pneumatyczne
Zawory pneumatyczne w obudowie membranowej rozprowadzają powietrze na każdą stronę tłoka. W miarę jak powietrze jest rozprowadzane na każdą stronę tłoka, kierunek tłoka się zmienia, a wraz z nim kształt membrany (wypukły na wklęsły itp.).
Zasoby dodatkowe
https://www.tacmina.com/learn/basics/01.html
https://www.verderliquids.com/us/en/pumps-by-principle/diaphragm-pump/how-do-diaphragm-pumps-work