Diagrama pompei cu diafragmă explicată: componente, curse și funcționare AODD

Componentele de bază într-o diagramă de pompă cu membrană

O diagramă a pompei cu diafragmă arată de obicei șase componente etichetate, iar înțelegerea a ceea ce face fiecare explică atât de ce pompa funcționează, cât și ce eșuează mai întâi atunci când nu.

The diafragmă flexibilă - de obicei construit din EPDM, PTFE, Santoprene sau Viton, în funcție de chimia fluidului - formează un perete al camerei pompei. Este singura parte aflată în contact mecanic direct între mecanismul de antrenare și fluidul pompat, iar flexibilitatea sa alternativă este cea care generează toată presiunea de aspirație și de refulare. Pe fiecare parte a camerei de fluid stați doi supape de reținere : unul la intrare si unul la iesire. Acestea sunt supape unidirecționale - tip bilă, clapă sau disc - care asigură curgerea fluidului numai în direcția dorită și nu poate curge înapoi în timpul nici unei curse.

The camera de fluid este cavitatea închisă al cărei volum se modifică pe măsură ce diafragma se mișcă. The corpul pompei sau colectorul conectează porturile de intrare și ieșire la cameră și asigură carcasa structurală pentru toate componentele interne. În modelele cu diafragmă dublă acționată cu aer (AODD), a supapă centrală de aer şi arbore de legătură apar în diagramă, legând cele două diafragme și direcționând aerul comprimat pentru a alterna între cele două camere de aer. Fiecare mod de defecțiune dintr-o pompă cu diafragmă are originea la unul dintre aceste șase elemente.

Cursa de aspirație: lichidul intră în cameră

Cursa de aspirație începe atunci când diafragma se retrage - îndepărtându-se de camera de fluid. Aceasta crește volumul intern al camerei, scăzând presiunea sub nivelul atmosferic. Vidul rezultat forțează supapa de reținere de admisie să se deschidă și fluidul este aspirat din sursa de alimentare.

În același moment, supapa de reținere a ieșirii se închide, prevenind orice reflux de la conducta de refulare în cameră. Întreaga coloană de fluid din linia de admisie accelerează către pompă. Înălțimea de ridicare a aspirației care poate fi atinsă – de obicei până la 6 metri pentru o instalație nescufundată – depinde de presiunea atmosferică disponibilă și de căderea de presiune pe supapa de reținere a admisiei.

La pompele mecanice cu diafragmă, retragerea este condusă de o came, manivelă sau excentric conectat la un motor. În modelele pneumatice AODD, aerul comprimat de pe partea opusă a diafragmei îl împinge spre interior, creând aceeași expansiune a camerei prin presiunea aerului, mai degrabă decât prin legătură mecanică. Rata cursei - numărul de cicluri de aspirație și refulare pe minut - determină direct debitul la un anumit volum de deplasare.

Cursa de descărcare: lichidul iese sub presiune

Pe măsură ce diafragma se inversează și se deplasează înainte în cameră, volumul intern scade și presiunea crește. Această creștere a presiunii închide supapa de reținere de admisie și forțează deschiderea supapei de reținere de ieșire. Fluidul este împins prin orificiul de refulare la orice presiune necesită sistemul din aval - în limitele nominale ale pompei.

Deoarece fiecare cursă deplasează un volum definit, debitul este previzibil din punct de vedere matematic: volumul cursei înmulțit cu cicluri pe minut oferă o putere volumetrică, corectată pentru scurgeri minore dincolo de supapele de reținere. Aceasta este caracteristica de deplasare pozitivă care face ca pompele cu diafragmă să fie atât de potrivite pentru aplicații de măsurare și dozare chimică.

Natura pulsatorie a acestei ieșiri - o serie de impulsuri de presiune mai degrabă decât un flux continuu neted - este o consecință a ciclului de cursă. Pentru aplicațiile în care pulsația ar deteriora echipamentul din aval sau ar afecta precizia măsurării, la portul de descărcare trebuie instalat un amortizor de pulsații dimensionat la aproximativ cinci până la zece ori volumul cursei.

Diagrama pompei AODD: Funcționare cu diafragmă dublă

Pompa cu dublă diafragmă acționată cu aer (AODD) este cea mai răspândită variantă în serviciul industrial, iar diagrama ei prezintă două camere de imagine în oglindă conectate printr-un arbore rigid care trece printr-un bloc central de distribuție a aerului.

Aerul comprimat intră în blocul central și este direcționat de către supapă cu bobină de aer la camera de aer din spatele diafragmei 1. Aceasta conduce Diafragma 1 spre exterior, comprimând fluidul din camera sa și împingându-l prin orificiu de evacuare. Arborele trage simultan Diafragma 2 spre interior, creând aspirație în Camera 2 și aspirând lichid proaspăt prin supapa de admisie.

Când diafragma 1 își încheie cursa, un semnal pilot declanșat de poziția arborelui determină deplasarea ventilului. Aerul curge acum în camera 2, inversând ciclul. Cele două diafragme funcționează în alternanță continuă, ceea ce compensează parțial pulsația unei pompe cu acțiune simplă și permite debite mult mai mari decât un design simplex de aceeași dimensiune fizică. Pentru aplicații de transfer de solvenți și chimici - inclusiv sarcini precum selectarea pompei cu diafragmă acţionate cu aer pentru transferul de etanol și solvent - această acțiune alternativă continuă asigură o performanță fiabilă, fără scurgeri, fără o etanșare a arborelui de menținut.

Materialele diafragmei și impactul lor asupra performanței

Selectarea materialului diafragmei este specificația cea mai importantă în configurația pompei și fiecare diagramă de renume va identifica materialul ca un parametru cheie etichetat.

EPDM tratează bine apa, substanțele chimice ușoare și majoritatea soluțiilor alcaline. Oferă o flexibilitate bună pe milioane de cicluri și rezistă la degradarea ozonului și UV, făcându-l o alegere generală rentabilă. Santoprene (un elastomer termoplastic) oferă o rezistență chimică mai bună decât EPDM pentru acizi diluați și solvenți blânzi, cu o durată de viață excepțională la oboseală - depășind de obicei 20 de milioane de cicluri flexibile înainte de înlocuire. PTFE (teflon) este inert din punct de vedere chimic împotriva practic tuturor fluidelor industriale, inclusiv acizii concentrați, oxidanții puternici și solvenții aromatici. Se ocupă de chimia agresivă care ar distruge orice elastomer, dar este mai rigid decât materialele pe bază de cauciuc, ceea ce reduce eficiența volumetrică cu 10-15% la aceeași rată de cursă și durata de viață la oboseală este mai scurtă - aproximativ 5-10 milioane de cicluri. Viton (FKM) se află între PTFE și Santoprene în spectrul cost-performanță, oferind o rezistență excelentă la hidrocarburi și mulți solvenți la costuri moderate.

Pentru nămolurile corozive care conțin particule abrazive, materialul corpului pompei contează la fel de mult ca și diafragma. O pompă de nămol rezistentă la coroziune și rezistentă la uzură construită cu căptușeală UHMW-PE combină rezistența chimică cu toleranța la abraziune care depășește oțelul inoxidabil în multe aplicații de prelucrare a mineralelor.

Citirea diagramei pentru depanare

Cele mai multe probleme ale pompei cu diafragmă pot fi urmărite direct la componentele etichetate pe diagramă, fără a fi demontate. Maparea defecțiunii la componentă este consecventă în toate modelele de pompe.

Pierderea primei peste noapte indică spre supapa de reținere de admisie. Când pompa se oprește, supapa de reținere de admisie ar trebui să mențină coloana de fluid în conducta de aspirație. Dacă lichidul se scurge înapoi, scaunul supapei de reținere este uzat, resturi sunt înțepate sub bilă sau elastomerul supapei s-a întărit. Inspectați bila și scaunul pentru uzură și curățați sau înlocuiți scaunul.

Debit redus la presiunea normală de funcționare de obicei indică o supapă de reținere a ieșirii parțial murdară sau uzată sau oboseală a diafragmei care reduce volumul efectiv de cursă. Comparați debitul real cu volumul de cursă nominal la rata ciclului măsurat: un deficit semnificativ indică ocolirea supapei de verificare, mai degrabă decât defecțiunea diafragmei.

Scurgerea aerului din orificiul de evacuare în repaus (în modelele AODD) indică o supapă cu bobină de aer uzată sau deteriorată sau un sigiliu pilot în blocul central - vizibil în diagramă ca componentă care conectează cele două camere de aer. Aceasta este o piesă de service pentru majoritatea mărcilor și nu necesită unelte speciale pentru a fi înlocuite.

Ruptura diafragmei — identificat prin lichidul care apare în fluxul de evacuare a aerului — este cel mai grav mod de defecțiune și necesită oprire imediată. Diafragma prezintă diafragma ca separator între camera de fluid și camera de aer; odată încălcate, cele două nu mai sunt izolate, iar fluidul de proces contaminează sistemul de aer în timp ce pompa pierde amorsa.

Pompă cu diafragmă vs pompă centrifugă: o comparație structurală

Compararea diagramelor de secțiune transversală a unei pompe cu diafragmă și a unei pompe centrifuge una lângă alta dezvăluie de ce acestea sunt potrivite pentru aplicații fundamental diferite. Diagrama pompei centrifuge arată un singur rotor rotativ în centru, o carcasă în formă de volută care transformă viteza în presiune și o etanșare mecanică a arborelui unde arborele iese din carcasă. Nu există supape de reținere, nici camere care schimbă volumul și nici partea de aer. Întregul transfer de energie este dinamic - fluidul este în mișcare constantă prin pompă.

Diagrama pompei cu diafragmă nu arată nicio piesă rotativă în contact cu fluidul. Fluidul se află într-o cameră statică până când începe un ciclu de cursă, apoi trece prin supapele de reținere. Diafragma este singura componentă în mișcare pe partea umedă, iar modul său de defecțiune este oboseala treptată, mai degrabă decât criza mecanică bruscă. Pentru o analiză cuprinzătoare a locurilor în care fiecare tip de pompă îl depășește pe celălalt - inclusiv curbele de presiune, limitele de vâscozitate și costul ciclului de viață - ghidul de comparare între pompa centrifugă și pompa cu deplasare pozitivă acoperă decizia de selecție în detaliu.

Consecința structurală a designului diafragmei este o pompă fără etanșare a arborelui de scurgere, fără rotor de cavitate și fără cerințe de debit minim pentru a evita supraîncălzirea. Pentru fluide corozive, vâscoase, încărcate cu particule sau sensibile la forfecare - și pentru instalațiile în care pompa trebuie să funcționeze uscat sau să se autoamorseze în mod fiabil - aceste caracteristici se traduc direct la o frecvență de întreținere mai mică și o durată de viață mai lungă. Gama de produse pentru pompe centrifuge chimice rămâne cea mai bună alegere pentru servicii cu flux continuu, cu vâscozitate scăzută și volum mare, unde eficiența ridicată și costul de capital scăzut sunt factorii care guvernează. A ști să citești diagrama fiecărui tip este fundamentul pentru a face alegerea corectă.