在工业流体输送领域,精确控制流体的流量和投加量是一个核心需求。为了实现这一目标,各种类型的计量泵被开发出来,其中电磁隔膜计量泵因其独特的工作原理和结构特点,在许多场合得到了广泛应用。这类泵结合了电磁驱动技术和隔膜结构,提供了一种相对简单而有效的计量解决方案。
电磁隔膜计量泵,顾名思义,其核心在于“电磁驱动”和“隔膜”这两个关键部分。它与传统的电机驱动机械式泵有所不同,其动力源并非来自旋转的电机,而是利用电磁铁产生的磁力进行直线往复运动,进而带动隔膜片变形,完成吸液和排液的过程。
要理解它是如何工作的,我们可以将其工作周期分解为几个简单的步骤。
1.通电吸合阶段:当控制电路向电磁铁的线圈输送脉冲电流时,线圈会产生一个强大的磁场。这个磁场会吸引内部的电枢(通常是永磁体或导磁材料)向线圈方向移动。电枢的运动通过推杆直接连接到一层柔软的、耐腐蚀的隔膜片上,从而迫使隔膜片向泵头方向弯曲变形。
2.排液过程:隔膜片的这种弯曲导致泵腔的容积减小,内部压力瞬间升高。在这个压力的作用下,泵腔底部的单向阀(排出阀)被推开,而另一个单向阀(吸入阀)则因压力作用而紧闭。泵腔内的液体就这样被精确地推送出出口,进入输送管道。
3.断电复位阶段:当电流脉冲结束,电磁场消失,对电枢的吸力也随之消失。此时,依靠泵内部预设的复位弹簧(或利用永磁体的回复力)将电枢推回初始位置。与电枢连接的推杆也随之撤回,带动隔膜片反向弯曲,恢复原状。
4.吸液过程:隔膜片回弹导致泵腔容积增大,内部形成负压(真空)。这个负压使得出口处的排出阀关闭,同时吸入口的吸入阀被外部大气压或液位压力推开,新的液体被吸入泵腔,为下一个工作周期做好准备。
通过控制输入脉冲电流的频率(即单位时间内电流通断的次数),就可以精确控制隔膜片往复运动的频率,从而直接决定了单位时间内泵送液体的体积,实现了精确计量。而通过调节脉冲电流的占空比或幅度,有时也可以改变电枢的行程长度,从而改变单次排液的体积,实现冲程长度的调节。
基于上述原理,电磁隔膜计量泵展现出一些鲜明的特点。
其优点主要包括:
1.结构简单,成本较低:由于省去了复杂的电机和齿轮减速机构,其主要运动部件较少,结构紧凑,这使得其在制造成本和销售价格上通常更具优势,初始投入的rmb相对较少。
2.密封性好,无泄漏:动力部件(电磁驱动部分)与输送的液体之间通过隔膜片完全隔离,液体只存在于泵头腔体和阀门内。这种静态密封从根本上避免了轴封可能出现的泄漏问题,非常适合输送昂贵、危险、腐蚀性或对环境不友好的介质。
3.操作简便,易于控制:其流量调节非常方便,只需改变电信号的频率或强度即可实现宽范围的流量调节,非常容易与外部控制器、PLC或流量计连接,实现自动化控制。
4.能耗较低:仅在产生磁场的瞬间消耗电能,待机状态下功耗极低。
当然,它也存在一些固有的局限性:
1.压力和流量范围有限:受限于电磁力的大小和隔膜材料的强度,其产生的排出压力通常不高,流量范围也相对较小,更适合于中小流量、低压力的应用场景。
2.脉冲式输送:由于其工作方式是脉冲式的,出口流量会呈现周期性波动。在对流量平稳性要求极高的场合,可能需要加装脉冲阻尼器来平滑流量。
3.隔膜片寿命:隔膜片是易损件,在长期频繁的弯曲变形下会产生疲劳,需要定期检查和更换。其寿命取决于材质、输送介质的性质以及工作压力和环境。
4.对介质特性的敏感性:介质的粘度、温度、是否含有颗粒物等都会对泵的计量精度和正常工作产生影响。高粘度液体会导致吸入困难,颗粒物可能损坏阀门或阻碍隔膜片正常运动。
尽管有这些限制,电磁隔膜计量泵依然在其能力范围内找到了广阔的应用天地。它常见于:
-水处理行业:用于精确投加絮凝剂、消毒剂(如氯、次氯酸钠)、酸碱液(pH调节)等化学药品。
-环保领域:在废水处理中添加营养剂、脱硝剂等。
-实验室:作为小型实验设备,进行精确的流体分配和添加。
-食品饮料行业:输送食品添加剂、香料、色素等(需采用食品级材质)。
-小型锅炉:注入阻垢剂或其它水处理药剂。
-印刷、造纸等行业:输送油墨、添加剂等。
在选择和使用电磁隔膜计量泵时,需要考虑几个关键因素以确保其适用性和longevity(长久的使用寿命)。首先是流量和压力需求,多元化确保所选泵的额定值满足工艺要求,并留有一定余量。其次是泵头材质和隔膜材质,多元化与所输送的介质相容,具有良好的耐腐蚀性,常见材质有PVC、聚丙烯、不锈钢、聚四氟乙烯(PTFE)等。隔膜材质则有橡胶、PTFE等多种选择。阀球和阀座的材质也同样重要,其密封性直接影响计量精度。
安装和维护同样不容忽视。泵应安装在稳固的基础上,进出口管道应给予支撑以减少振动和应力。入口管道应尽量短而直,保证良好的吸入条件,有时甚至需要加装加药罐以提升吸液效果。定期维护包括检查各部件是否有泄漏迹象、倾听运行是否有异响、以及定期清洗阀门和泵腔,防止结晶或堵塞。最重要的是,根据运行时间和工况,定期预防性更换隔膜片,以免其突然破裂造成停机或工艺事故。
总而言之,南京电磁隔膜计量泵作为一种设计精巧的流体计量设备,以其无泄漏、控制方便、经济实用的特点,在众多需要精确、小流量添加液体的场合发挥着不可替代的作用。理解其工作原理和特点,并根据实际应用条件进行合理选型和妥善维护,是确保其长期稳定、精确运行的关键。