Мембранные электрические насосы

Электродвигатель приводит в движение вал, на котором закреплён шатун. Прямое, то есть – «выталкивающее» жидкость действие обеспечивается передачей на мембрану усилия от толкателя (пистона), который, в свою очередь, приводится в движение эксцентриковым механизмом на валу редуктора электродвигателя. Шатун обеспечивает возвратно-поступательное движение диафрагмы, которая прочно закреплена в корпусе насоса по окружности. Шатун снабжён специальной пружиной, которая ограничивает оказываемое на мембрану давление на случай, если жидкость окажется слишком вязкой, или под диафрагму попадёт твёрдое крупное включение, что позволяет избегать повреждения диафрагмы. При движении мембраны вверх в жидкостной камере образуется разряжение, входной лепестковый клапан открывается, жидкость всасывается внутрь. При движении диафрагмы вниз в рабочей камере образуется избыточное давление, что заставляет выталкивать жидкость наружу через напорный клапан.

• Химическая и нефтехимическая промышленности: способны перекачивать сильные кислоты, щелочи, различные растворители, суспензии, клеи, смазки, отходы нефтепереработки, нефтяные масла и др.
• Пищевая промышленность: используются как фильтр-пресс на пивоваренных компаниях, для переработки масел, вязких жидкостей (карамель, джем), сред с твердыми включениями (пасты с орехами или кусочками фруктов) и др.
• Керамическая промышленность: перекачивание керамических шликеров и лаков, глазури, откачивание шахтных вод.
• Лакокрасочная промышленность: перекачивание паст, затирок и лаков; Герметичность мембранных насосов обеспечивает требования по взрывобезопасности.
• Стекольное и стекловолоконное производство: перекачивание полировочной пасты для оптических линз, отработанных стоков со станков механической обработки и резки стекла.

Любой пользователь для своей задачи рассмотрит в первую очередь центробежный насос, поскольку тот прост и понятен. Попробуем ответить на вопрос, какой смысл в выборе мембранного насоса по сравнению с центробежным. Итак, по пунктам:

 1. Мембранный насос очень прост в эксплуатации?

Скорее да, чем нет. Чаще всего мембранный насос перестает работать по причине разрыва мембран. Некоторые задачи подразумевают частую замену мембран: раз в несколько месяцев. Это вроде бы не очень удобно. Однако замена мембран для опытного оператора может занять всего 15-20 минут.

В любом случае ремонт мембранного электрического насоса по сложности не идет ни в какое сравнение с ремонтом прочих объемных насосов. Если вдруг сломается шестеренный, кулачковый или винтовой насос, то разборка, ремонт и сборка такого насоса может длиться часами, а то и сутками.

Резюмируем так. Мембранные электрические насосы требуют более частого обслуживания, прежде всего, замены мембран. Но зато само это обслуживание во много раз легче по сравнению с другими типами объемных насосов. Ложка дегтя здесь в том, что стоимость запасных частей на мембранный насос может составлять от 20 до 60% от стоимости самого насоса.

2. Мембранные насосы могут работать при экстремальных температурах?

Нет, не могут. Мембранные насосы выдерживают максимальную температуру от до 60 до +100 °С в зависимости от материала корпуса и материала мембран. Высокотемпературные же центробежные насосы могут работать при температурах до +300 и даже до +400 °С.

3. Мембранные насосы обладают хорошей химической стойкостью?

Да, но при условии использования соответствующих материалов корпуса и мембран. Например, корпус из полипропилена и мембрана из сантопрена обеспечат хорошую химическую стойкость, а корпус из фторопласта и мембрана из тефлона обладают превосходной химической стойкостью.

4. Мембранные насосы обладают хорошей самовсасывающей способностью?

Да. Самовсос до 4 метров водяного столба без предварительной заливки всасывающей линии обеспечит практически любая модель. Некоторые насосы обеспечивают самовсос до 6 метров без предварительной заливки и до 9,5 метров с предварительной заливкой всасывающей линии. Что касается центробежных насосов, то, во-первых, самовсасывающие модели стоят дороже, во-вторых, занимают больше места, а в третьих, гораздо хуже переносят наличие твердых частиц.

5. Мембранные насосы не так боятся сухого хода как центробежные?

Не боятся. Далеко не все центробежные насосы могут выдержать даже 2-3 минуты работу без жидкости. Вал крутится со скоростью 3000 оборотов в минуту, что быстро приводит к нагреву и дальнейшему повреждению втулок, уплотнений и подшипников. Конечно, существуют более технологичные (и дорогие) модели, которые могут работать по сухому. А вот любые диафрагменные насосы сухого хода боятся гораздо в меньшей степени. Конкретное время безопасной работы “по сухому” может отличаться у различных производителей.

6. Мембранные насосы не боятся твердых частиц?

Не боятся. В зависимости от типоразмера диафрагменного насоса он может перекачивать твердые частицы от 0,4 до 35 мм, при этом доля твердых частиц в жидкости может достигать 90%. Однако следует помнить, что наличие абразивных частиц может сказаться на сроке службы мембран, поэтому для твердых частиц лучше выбирать абразивостойкие мембраны (например, Hytrel).

7. Диафрагменные насосы могут перекачивать вязкие жидкости?

Да, в этом они существенно превосходят своих центробежных собратьев. Допустимая вязкость перекачиваемой жидкости в зависимости от модели от 10 000 до 30 000 сстокс, в то время как центробежные пасуют перед вязкостью более 30 сстокс (до 1000 сстокс у продвинутых моделей центробежных насосов).

8. Мембранные насосы можно перемещать на другое место?

Да, конечно. Они весят гораздо меньше своих центробежных собратьев и не требуют стационарной установки. Мобильность - очень важное преимущество диафрагменных насосов.

9. Мембранные насосы герметичны?

Да, но с оговоркой. Они не требуют уплотнений в отличие от центробежных собратьев, поэтому при нормальной работе насоса жидкость не может попасть наружу. Однако в случае разрыва мембраны жидкость может вытечь через глушитель.

Резюме.

Диафрагменный электрический насос - это палочка-выручалочка для ситуаций, когда несколько тяжелых условий присутствуют одновременно. Например, когда одновременно необходим самовсос, в жидкости присутствуют твердые частицы и жидкость при этом еще и вязкая, центробежный насос уже не поставишь. Добавьте сюда химическую активность жидкости, и у Вас останется один единственный вариант выбора насоса.

1. Материалы мембран.

Мембраны диафрагменных насосов могут изготавливаться из материалов 3 видов:

1а) Резиновые мембраны - наиболее гибкие недорогие мембраны с наилучшей самовсасывающей способностью. Обладают умеренной химической и абразивной стойкостью. К ним относятся NBR (Buna-N), Neoprene, EPDM, Viton.

- Neoprene (неопрен) - самый недорогой материал только для нейтральных сред и хладагентов. Температурный диапазон от -18 до +82 °C. Обычный ресурс работы - 10 миллионов циклов.

- NBR (Buna-N) - бутадиен нитрильный каучук или нитрил. Его используют практически все производители. Европейцы называют его NBR, а американцы Buna-N. По сравнению с неопреном NBR очень стоек ко всем нефтепродуктам и маслам, а также к спиртам, гликолю, антифризам, морской воде, жидким удобрениям, солевым растворам с низким содержанием кислот. Температурный диапазон от -15 до +82 °C. Обычный ресурс работы - 10 миллионов циклов.

- EPDM (Nordel) - этилен-пропиленовый каучук. Также широко используемый материал. Его главный плюс в способности работать при очень низких температурах от -51 до +138 °C. EPDM хорошо подходит к кетонам, ацетону, гудрону, щелочам и многим кислотам, в том числе к серной с концентрацией до 65% (зато совершенно не стоек к азотной). Также подходит для прочих жидкостей, с которыми может работать NBR, кроме нефтепродуктов (при контакте с нефтепродуктами EPDM быстро размягчается). Обычный ресурс работы - 10 миллионов циклов.

- Viton или фторкаучук. Имеет широкий температурный диапазон от -40 до + 135 °C (у некоторых производителей до +177 °C). Химическая стойкость высокая, подходит для нефтепродуктов, многих кислот (кроме органических, например не любит муравьиную кислоту), а также подходит для морской воды, асфальта, гудрона. К щелочам менее стоек, чем EPDM. Также меньше любит гликоль и антифризы, совершенно не стоек к полярным растворителям (ацетон) и аммиаку. Viton обычно используется как альтернатива тефлоновым мембранам, только с более высокой самовсасывающей способностью. Обычный ресурс работы - 3 миллионов циклов. Из-за небольшого срока службы мембраны из Viton используются редко.

1b) Термопластичные мембраны - имеют среднюю гибкость и соответственно самовсасывающую способность. Имеют повышенную стойкость к абразиву. Химическая стойкость низкая или средняя. К ним относятся Santoprene (Wil-Flex), Hytrel (Saniflex).

- Hytrel (Saniflex) - материал с наиболее высокой прочностью и абразивной стойкостью. Может работать с нейтральными жидкостями, нефтепродуктами и с пищевыми продуктами. Температурный диапазон от -29 до +104 °C (до +66 °C у некоторых производителей). Обычный ресурс работы - 15 миллионов циклов.

- Santoprene (Wil-Flex) - сополимер полипропилена и EPDM. Этот материал имеет широкий температурный диапазон, хорошую абразивную стойкость и неплохую химическую стойкость (сравнима с EPDM). Не может работать с нефтепродуктами. Может быть рассмотрен как альтернатива тефлону при повышенной абразивности жидкости или при необходимости работы при отрицательных температурах. Температурный диапазон от -40 до +107 °C (до +82 °C у некоторых производителей). Обычный ресурс работы - 15 миллионов циклов.

1c) Мембраны из фторопласта.

PTFE (Teflon) - мембраны из PTFE имеют пониженную гибкость и более низкую самовсасывающую способность (до 40% меньше по сравнению с каучуковыми мембранами). Зато обладают самой высокой химической стойкостью и могут работать с любыми жидкостями. Стойкость к абразиву умеренная. Мембраны из PTFE наиболее дорогие, но в то же время самые универсальные. Они могут работать практически с любыми жидкостями. Поскольку PTFE твердый материал, то быстро разрушается из-за деформации мембраны во время работы. Чтобы продлить срок жизни тефлоновых мембран обычно для изготовления мембраны используют комбинацию PTFE с более гибким материалом (например, EPDM, Santoprene или Hytrel). При этом к жидкости обращена тонкая тефлоновая сторона мембраны, а к воздуху гибкая подложка из дополнительного материала. Температурный диапазон для мембран из PTFE от +4 до +104 °C. Ресурс работы тефлоновых мембран различается от типоразмера насоса. 30 миллионов циклов для самых маленьких насосов (1/4"), 10 миллионов циклов для небольших насосов (от 3/8" до 1/2"), 3 миллиона циклов для средних и больших насосов (от 3/4" до 3").

2. Материалы корпуса насоса.

Корпус насоса может быть выполнен из металла или пластика.

- Алюминий. Насос в алюминиевом корпусе хорош для перекачивания нейтральных сред, в том числе легковоспламеняющихся. Алюминий хорош для вязких сред (вязкая жидкость меньше прилипает к такому корпусу).

- Нержавеющая сталь - самый дорогой материал корпуса мембранных насосов. Обладает лучшей устойчивостью к коррозии по сравнению с алюминием, также пригодна для абразивных и легковоспламеняющихся жидкостей. Чаще всего используется при перекачке химически активных сред или пищевых продуктов, когда требуется гигиеничность процесса.

- Чугун. Насос в чугунном корпусе обычно имеет самые толстые стенки. Такие насосы самые долговечные, если перекачивать ими шламы или жидкости с большим содержанием абразивных частиц.

- Полипропилен - самый недорогой и самый распространенный материал. Обладает хорошей химической стойкостью, даже лучшей, чем у нержавеющей стали. Более дорогой кондуктивный (токопроводящий) полипропилен может использоваться во взрывоопасных приложениях. Появление этого материала резко сократило потребность в использовании дорогой нержавеющей стали.

- PVDF (фторопласт поливинилденфторид) - обладает лучшей химической стойкостью по сравнению с полипропиленом, но ощутимо более высокой ценой. Насосы из фторопласта используются, когда жидкость слишком агрессивна для полипропилена.

- PTFE (Teflon, фторопласт политетрафторэтилен) - еще одна разновидность фторопласта, обладающая экстремально высокой химической стойкостью. Насосы из тефлона очень дороги и используются для самых сильных кислот. Стойкость к абразиву умеренная.

- Ацеталь. Недорогой полимер, стойкий к растворителям и абразиву. Не применяется для кислот и щелочей. Может использоваться во взрывоопасных задачах.

- Полиэтилен высокой плотности (HDPE). Этот материал соединяет в себе химическую стойкость полипропилена и невероятно высокую стойкость к абразиву, в 1,5 раза выше, чем у нержавеющей стали. Стоит дороже полипропилена, поэтому применяются для химически активных сред с твердыми частицами. Кондуктивный полиэтилен может использоваться во взрывоопасных задачах.

3.Материалы других элементов насоса.

Другие элементы мембранного насоса (шарики, седла) также могут быть изготовлены из различных материалов, но их обычно подбирают в зависимости от выбора основных компонентов насоса: корпуса и мембраны.

Для пластиковых насосов предпочтительна пара шарик/седло из PTFE/PP или PTFE/PVDF.

Для алюминиевых насосов, а также насосов из нержавеющей стали обычно используют шарики из того же материала, что и диафрагмы и твердое седло из нержавеющей стали. Еще более хороший (но и более дорогой) вариант - использовать шарики из PTFE, а седло из нержавеющей стали.

Иногда для удешевления вопроса используют полностью гибкие материалы для пары шарик/седло, например, Santoprene/Santoprene, Hytrel/Hytrel или NBR/NBR. Такие решения менее надежные, потому что часто приводят к залипаниям шарика и седла, особенно при высоком давлении воздуха или при перекачивании вязких сред. Неидеальная форма гибких седел и шариков (технологически сделать их идеальной формы весьма сложно) приводит к ухудшению самовсоса.

Обычно, производители указывают производительность насоса при перекачке воды. На эти данные можно ориентироваться при работе с большинством жидкостей. Однако, следует иметь в виду, что с ростом вязкости жидкости производительность насоса падает. На графике ниже показано, как падает расход насоса при перекачке жидкостей с разной вязкостью. Кроме того, обратите внимание, что у насосов есть показатель предельной вязкости, с которой они могут работать.