Скидка на подшипники из наличия!
Новое поступление товара в 2026 году!
Мембранный (диафрагменный) насос — объёмный возвратно-поступательный насос, в котором рабочей вытесняющей деталью служит гибкая мембрана (диафрагма), а герметизация полостей всасывания и нагнетания обеспечивается обратными клапанами. При движении мембраны в одну сторону объём камеры растёт — открывается всасывающий клапан и жидкость поступает в камеру; при движении в обратную сторону объём камеры уменьшается — закрывается всасывающий клапан, открывается нагнетательный, и жидкость вытесняется на выход.
Принцип действия определяет ключевые свойства мембранного насоса: самовсасывание, способность работать всухую без повреждения, отсутствие торцевых уплотнений и контакта подвижных металлических деталей с перекачиваемой средой. Это делает мембранные насосы инструментом для перекачивания агрессивных, абразивных, вязких, содержащих включения сред, для дозирования и для применений во взрывоопасных зонах при пневматическом приводе. Распространены две основные группы — мембранные насосы с пневматическим приводом (Air-Operated Diaphragm, AOD/AODD) и мембранные насосы с электромеханическим приводом.
Мембранный насос относится к классу объёмных (вытеснительных) насосов. В отличие от центробежных, перенос жидкости в нём осуществляется не за счёт силового воздействия лопастного колеса на поток, а за счёт периодического изменения объёма рабочей камеры. Гибкая мембрана разделяет камеру на две полости — приводную (со стороны привода) и рабочую (со стороны перекачиваемой среды).
Когда мембрана отклоняется в сторону приводной полости, объём рабочей камеры увеличивается. В камере падает давление, и под действием разности давлений в линии всасывания и в камере открывается всасывающий обратный клапан; жидкость поступает в камеру через всасывающий патрубок. Когда мембрана движется в обратную сторону — в сторону рабочей камеры — объём камеры уменьшается, давление в ней растёт. Всасывающий клапан закрывается, открывается нагнетательный, и жидкость вытесняется в нагнетательный патрубок.
Подача мембранного насоса определяется рабочим объёмом камеры, частотой циклов и объёмным КПД — в первом приближении не зависит от противодавления в нагнетательной линии (в отличие от центробежного насоса).
Эта особенность характерна для всех объёмных насосов и определяет вид рабочей характеристики «подача — напор»: она существенно более крутая, чем у центробежного насоса. Изменение давления нагнетания при постоянной частоте циклов слабо влияет на подачу, пока хватает усилия привода и герметичности клапанов.
Конструктивно типовой мембранный насос с пневматическим приводом включает следующие элементы.
В электромеханическом мембранном насосе вместо воздухораспределителя устанавливают мотор-редуктор с эксцентриковым (кривошипно-шатунным) механизмом, преобразующим вращение в возвратно-поступательное движение штока мембраны. Конструкция чаще однодиафрагменная или с короткими сдвоенными мембранами; типично используется в дозирующих исполнениях.
В двухдиафрагменном пневматическом насосе цикл состоит из двух полутактов: камера А — нагнетание, камера Б — всасывание; затем направление меняется на противоположное. Воздухораспределитель переключает подачу сжатого воздуха автоматически.
За один полный цикл (две перекидки распределителя) каждая мембрана совершает один такт нагнетания и один такт всасывания. Подача насоса на выходе непрерывна, но имеет двойной пик за цикл — наложение нагнетательных тактов двух камер, идущих со сдвигом на половину периода.
Мембранный насос относится к категории самовсасывающих: при пуске без жидкости в линии всасывания он способен сам создать разрежение в рабочей камере и поднять жидкость с некоторой высоты, не требуя предварительного залива линии. Это свойство является прямым следствием того, что насос — объёмный.
При сухом пуске мембрана при ходе всасывания увеличивает объём камеры и снижает в ней давление. Воздух из всасывающей линии засасывается в камеру через всасывающий клапан; на такте нагнетания этот воздух выбрасывается через нагнетательный клапан. Цикл повторяется, пока столб жидкости не поднимется по всасывающей линии до уровня насоса и не заместит воздух. После этого начинается перекачка жидкости.
Высота самовсасывания определяется конструкцией мембраны и клапанов, износом, частотой циклов и характеристиками жидкости (плотностью, давлением насыщенных паров). Конкретные значения приведены в технической документации каждой модели; «всухую» (с воздухом во всасывающей линии) высота самовсасывания меньше, чем «по влажному» (после первоначальной заправки).
Мембранный насос с пневмоприводом допускает длительную работу всухую — без жидкости в рабочих камерах — без повреждения деталей. В нём нет:
Это позволяет применять насос там, где возможна работа на «осушение» резервуара или подача с прерываниями.
У электромеханического мембранного насоса допустимость сухого хода зависит от конструкции. Часть моделей допускает сухой ход неограниченно (как у пневматических), часть — только кратковременно. Условия работы всухую и допустимая длительность всегда уточняются по руководству на конкретный насос.
Тип привода — один из главных классификационных признаков мембранного насоса.
Сжатый воздух из заводской сети поступает в воздухораспределитель, который автоматически переключает направление подачи между двумя приводными полостями. Частота циклов и подача насоса регулируются давлением и расходом подаваемого воздуха — обычно дросселем и регулятором давления на входе. Уменьшение давления воздуха снижает максимальное давление нагнетания и подачу одновременно. Это свойство ценно для адаптивного управления: при росте противодавления подача автоматически снижается, при росте сопротивления линии выше давления воздуха насос останавливается без перегрузки.
В электромеханических исполнениях мотор-редуктор задаёт постоянную частоту циклов. Подача в первом приближении пропорциональна частоте циклов и не зависит от противодавления. Регулирование подачи выполняется либо изменением частоты (через частотный преобразователь), либо изменением хода мембраны (механической регулировкой эксцентрика).
Конструктивные особенности мембранного насоса дают ему широкий диапазон применимых сред, недоступный для большинства центробежных и многих других объёмных насосов.
Жидкости с высокой температурой и с твёрдыми кристаллизующимися включениями требуют отдельного подбора материалов мембран и клапанов и проверки по температурной стойкости. Для агрессивных сред помимо стойкости материалов проверяется коррозионная стойкость крепежа и стяжных болтов корпуса.
Материал мембраны выбирают по химической совместимости с перекачиваемой средой и по механическим требованиям — гибкости, стойкости к усталостным нагрузкам, диапазону рабочих температур. Для мембран применяются эластомеры, термопластичные эластомеры и фторопласт.
Корпус рабочих камер, коллекторы, седла и клапаны соприкасаются с перекачиваемой средой и подбираются также по стойкости и условиям:
Шаровые клапаны изготавливаются из тех же материалов, что и проточная часть, или из стойких эластомеров; седла — из материала, парного шарам по химической и износной совместимости.
Возвратно-поступательный принцип работы создаёт пульсирующую подачу: на нагнетательной линии давление и расход меняются по периоду циклов. Это свойственно всем объёмным насосам и принципиально не устраняется выбором конструкции; уменьшается перекрытием тактов нагнетания нескольких камер.
Для систем, чувствительных к пульсациям давления (дозирование с требованием стабильного расхода, фильтрация под равномерным давлением, длинные трубопроводы с риском вибрации), применяют демпферы пульсаций.
Пульсации воспринимаются не только как колебания давления и расхода, но и как механическая вибрация трубопровода. При проектировании длинных и жёстких нагнетательных линий обязательно учитывают собственные частоты системы и предусматривают демпфирование, иначе возможны усталостные разрушения опор и резьбовых соединений.
Пневматический мембранный насос (AODD) не имеет вращающихся электрических узлов, контактирующих с перекачиваемой средой, и не содержит источников электрического зажигания в проточной части. Это делает его удобной конструкцией для применения во взрывоопасных зонах с горючими жидкостями, парами и газами.
Для работы во взрывоопасных зонах насос комплектуется в специальном исполнении с проводящими материалами проточной части и корпуса, заземлением и сертификацией по требованиям к оборудованию для соответствующей зоны и группы взрывоопасной смеси. Сертификация выполняется по российским и международным схемам подтверждения соответствия (Технический регламент Таможенного союза о безопасности оборудования для работы во взрывоопасных средах ТР ТС 012/2011; международная директива ATEX).
Применение пневматического мембранного насоса во взрывоопасной зоне обязывает: использовать насос в исполнении, сертифицированном для соответствующей зоны и подгруппы среды; выполнить заземление корпуса и трубопроводов; обеспечить отсутствие накопления статического электричества в проточной части (проводящие материалы); подавать сжатый воздух надлежащего качества и без масла; вести эксплуатацию по инструкции производителя с учётом периодичности технического обслуживания мембран и клапанов.
Основные паспортные параметры мембранного насоса, по которым выполняется подбор и сравнение моделей.
Конкретные значения параметров — в технической документации каждой модели. Подбор насоса выполняется по совместной диаграмме «подача — давление нагнетания — давление сжатого воздуха» для пневматических исполнений и «подача — давление — частота вращения двигателя» для электромеханических.
Мембранный насос — это объёмный насос. Гибкая мембрана периодически изменяет объём рабочей камеры. При ходе всасывания объём растёт, давление в камере падает, открывается всасывающий обратный клапан, и жидкость поступает в камеру. При ходе нагнетания объём уменьшается, давление растёт, всасывающий клапан закрывается, открывается нагнетательный, и жидкость вытесняется в нагнетательную линию. В двухдиафрагменной схеме две мембраны связаны общим штоком и работают в противофазе, обеспечивая непрерывную, но пульсирующую подачу.
Базовый состав: две мембраны (для двухдиафрагменной схемы), общий шток, четыре обратных клапана (по два на камеру — всасывающий и нагнетательный), всасывающий и нагнетательный коллекторы, корпус с двумя приводными и двумя рабочими камерами, воздухораспределитель (для пневмопривода) или мотор-редуктор с эксцентриком (для электропривода), глушитель отработавшего воздуха. У электромеханических моделей часть деталей заменена соответствующими механическими узлами привода.
Способность насоса при сухом пуске создать разрежение в рабочей камере и поднять жидкость с некоторой высоты, не требуя предварительного залива всасывающей линии. У мембранного насоса самовсасывание обеспечивается тем же механизмом, что и перекачка: мембрана при ходе всасывания увеличивает объём камеры и снижает давление, и в камеру через клапан засасывается сначала воздух из линии, а затем жидкость. Максимальная высота самовсасывания задаётся в паспорте насоса отдельно для сухой и заполненной всасывающей линии.
Пневматический мембранный насос (AODD) допускает длительную работу без жидкости в рабочих камерах: в нём нет торцевых уплотнений, требующих смазки средой, нет трущихся металлических пар в проточной части, нет теплового нагружения от перекачиваемой среды. У электромеханических насосов допустимость сухого хода зависит от конструкции и уточняется по руководству на конкретную модель. Сухой ход — практически ценное свойство при работе с резервуарами, выкачиваемыми «насухо», и при подаче с прерываниями.
Мембранный насос — объёмный (вытеснительный): перенос жидкости за счёт периодического изменения объёма рабочей камеры. Подача в первом приближении не зависит от противодавления (пока хватает привода и герметичности клапанов), характеристика «подача — напор» крутая. Самовсасывающий, допускает сухой ход, работает с агрессивными, вязкими, абразивными средами. Центробежный насос создаёт напор за счёт силового воздействия лопастного колеса; характеристика пологая, подача сильно зависит от противодавления; не самовсасывающий (без особых исполнений); сухой ход недопустим.
В пневматическом мембранном насосе сжатый воздух — источник энергии для движения мембран. Воздух подаётся в одну из двух приводных полостей, прогибает мембрану в сторону рабочей камеры и вытесняет из неё жидкость; одновременно через общий шток вторая мембрана тянется в сторону приводной полости и обеспечивает всасывание. Воздухораспределитель переключает направление подачи воздуха автоматически в крайних положениях штока. Регулируя давление и расход воздуха, изменяют давление нагнетания и подачу насоса.
Очень широкий диапазон: чистые жидкости низкой и высокой вязкости, агрессивные кислоты и щёлочи, растворители и углеводороды, абразивные суспензии и шламы, пищевые жидкости, жидкости с твёрдыми включениями в пределах проходного сечения клапанов, газожидкостные смеси. Конкретный диапазон ограничен материалами мембран, клапанов и проточной части — их подбирают по таблицам химической стойкости и температурным условиям. Не подходит для перекачки чистых газов как технологической задачи (для этого нужны газовые компрессоры или насосы).
Возвратно-поступательное движение мембран принципиально создаёт пульсации: на такте нагнетания каждая камера выталкивает жидкость, на такте всасывания — не выталкивает. В двухдиафрагменной схеме такты двух камер сдвинуты, и подача на выходе непрерывна, но имеет два пика за цикл. Полностью устранить пульсации сменой конструкции мембранного насоса нельзя; их снижают, увеличивая число камер (что не применяется широко) или устанавливая на нагнетании демпфер пульсаций — обычно ресивер с разделительной мембраной и газовой подушкой.
Пневматический мембранный насос для этого хорошо приспособлен: в нём нет вращающихся электрических узлов и нет источников электрического зажигания в проточной части. Для эксплуатации во взрывоопасной зоне применяют насос в специальном сертифицированном исполнении: с проводящими материалами проточной части и корпуса, с возможностью заземления, со сжатым воздухом надлежащего качества. Сертификация выполняется по требованиям к оборудованию для взрывоопасных сред (ТР ТС 012/2011 в Таможенном союзе; директива ATEX за рубежом).
Ресурс мембран зависит от материала, режима работы (частоты циклов, температуры, давления), агрессивности и абразивности среды, а также наличия гидроударов. Производитель указывает периодичность контроля и замены в руководстве по техническому обслуживанию. Признаки износа: падение производительности при тех же параметрах привода, утечка перекачиваемой среды через дренажные отверстия корпуса (в моделях с дренажным каналом между мембранами), нехарактерные шумы. При выявлении признаков мембрану меняют немедленно — повреждённая мембрана пропускает среду в приводную полость, что может вывести из строя воздухораспределитель и привести к загрязнению.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.