Дозировочные насосы ─ это насосы, обеспечивающие подачу «с заданной точностью». (Слова в кавычках ─ из действующего нормативного документа «ГОСТ 17398-72 Насосы. Термины и определения»). Для них используют и другие названия ─ насос-дозатор, насос НД. Наряду с «гостовским» определением «дозировочный» (агрегаты дозировочные, дозировочные установки) широко применяют его синоним «дозирующий» ─ дозирующий насос, дозирующая техника. Впрочем, прилагательное «дозирующий», относящееся к торговым автоматам, клапанам, системам распылителей, в ГОСТах тоже встречается.
Для дозирования используют в основном три вида насосов ─ плунжерный насос, мембранный насос, перистальтический насос. Главное «действующее лицо» этой статьи ─ мембранные насосы.
Мембрана, диафрагма, определение мембранного насоса
Есть у мембранного дозировочного насоса и другие наименования ─ насос НДМ, насос-дозатор НДМ. В вышеупомянутом ГОСТ 17398-72 среди множества терминов словосочетание мембранный насос отсутствует. В нем вообще нет слов «мембрана» или «мембранный». Зато сказано о диафрагменных насосах.
Слово «диафрагма», происходящее от греческих diaphragma и diaphrasso (перегородка и перегораживаю соответственно), широко используется в самых разных областях знаний ─ анатомии, оптике, акустике, гидравлике. Существительное «мембрана» (от лат. membrana кожица, перепонка) считается синонимом диафрагмы. Но говорить об абсолютной смысловой идентичности мембраны и диафрагмы в русском языке не приходится. Не всегда мембрану можно безболезненно заменить диафрагмой, и наоборот. Но применительно к насосам диафрагменный насос и мембранный насос ─ это фактически одно и то же.
Можно встретить и такое «тонкое» толкование: простое изделие плоской или сферической формы ─ это мембрана насоса, а в случае сложной конфигурации ─ уже диафрагма.
Кстати, «ГОСТ 24856-2014 Арматура трубопроводная. Термины и определения» устанавливает использование к арматуре, в которой в качестве чувствительного или запирающего элемента применена мембрана, названия «мембранная арматура», одновременно подчеркивая нежелательность использования термина «диафрагмовая арматура».
Исходя из вышесказанного и вслед за ГОСТ 17398-72, можно констатировать, что диафрагменный (мембранный) насос ─ это возвратно-поступательный насос, у которого рабочие органы выполнены в виде упругих диафрагм (мембран).
Мембранные насосы широко применяются в самых разных промышленных технологиях и в быту. От сельского хозяйства ─ мембранный вакуумный насос приводит в действие индивидуальные доильные аппараты, которыми оснащены молочные фермы. До приборостроения ─ мембранные насосы задействованы в тонких и чувствительных магниторазрядных течеискателях.
Мало кому не известен (хотя бы по названию ─ т. н. «Лягушка») самовсасывающий мембранный насос типа НДНМ-4.
Важнейшим элементом карбюратора является мембранный топливный насос, от которого во многом зависит его надежная работа. У некоторых моделей (автомобилисты знают) топливный насос является «проблемным» местом автомобиля.
Мембранный насос для масла эксплуатируют в маслораздаточных установках складов ГСМ.
Мембранный водяной насос высокого давления обеспечивает подъем и транспортировку воды по трубопроводам автономных систем водоснабжения. Достоинство водяных мембранных насосов ─ не ломаться после работы без воды (на сухую).
Принцип действия и устройство мембранного насоса
Действие мембранного насоса ─ перекачка жидких и газообразных сред, в т. ч. содержащих твердые включения, ─ основано на возвратно-поступательном движении мембраны (диафрагмы), соединенной с приводом. Перемещаясь, она изменяет размер рабочей камеры. Выгибаясь при запуске, резко его увеличивает, и в камере создается разряжение, «затягивающее» туда перекачиваемую среду. Затем мембране сообщается обратное движение, объем рабочей камеры уменьшается, и перекачиваемая среда выталкивается из насоса через выходной патрубок. Входной патрубок от ее напора защищает обратный клапан.
Возможно применение двух расположенных друг против друга мембран, соединенных между собой эксцентриковым механизмом и работающих последовательно. (Дозировочные насосы с двумя мембранами представлены в ассортименте Завода дозировочной техники «Ареопаг»). Помимо повышения эффективности работы насоса исполнение с двойной мембраной увеличивает его надежность. При повреждении одной из мембран насос не выйдет из строя. Исключается образование смеси из приводного масла и перекачиваемой среды, что не только предотвращает порчу последней, но в ряде случаев предупреждает опасность образования взрыво- или пожароопасных составов.
Конструкция и качество мембраны во многом определяют эффективность работы насоса. Наряду с обычными плоскими мембранами используют формованные и структурированные. Срок службы мембран измеряется десятками миллионов циклов. В насосах ЗДТ «Ареопаг» мембраны, изготовленные из закаленного фторопласта, выдерживают не менее сорока миллионов циклов. Их долгой службе способствует специально просчитанная форма камер насоса, исключающая повреждение мембран об их стенки. Наличие системы управления положением диафрагмы практически полностью исключает переполнение приводной камеры. Но если такое случится, сработает система защиты диафрагмы, и избыток масла сбросится в масляный резервуар насоса.
Помимо мембраны-диафрагмы важными частями мембранного насоса являются рабочая камера, предотвращающие обратное всасывание перекачиваемой среды клапаны, соединяющий мембрану с приводным валом шток, корпус, крышка, входной и выходной патрубки. Рабочих камер может быть одна или две. Если две, то они соединены между собой последовательно или параллельно.
Из перечисленных выше компонентов формируется конструктивный «остов», позволяющий реализовать принцип работы мембранного насоса. Чтобы сделать эту работу эффективнее, на него «нанизываются» другие комплектующие: фильтры, автоматические устройства, предохраняющие от перегрузок и перегрева.
В мембранных насосах ЗДТ «Ареопаг» по согласованию с потребителем устанавливают датчики, отключающие насос при повреждении одной из мембран или уведомляющие о повреждении (индикатор разрыва диафрагмы). Автоматика позволяет осуществлять дистанционный контроль и регулирование, что особенно актуально для объектов, посещаемых персоналом периодически. В условиях холодного климата полезной окажется опция электроподогрева.
Традиционным для мембранных насосов является электромагнитный привод, когда управляющий движением мембраны шток помещен в электромагнитное поле соленоида. Изменяя амплитуду и частоту движения штока, регулируют объем дозирования.
Используется привод, в котором вращение вала электродвигателя преобразуется в возвратно-поступательное движение штока с помощью кривошипно-шатунного механизма.
Применяется обеспечивающий повышенную точность дозирования гидравлический привод. Движение мембраны в этом случае обусловлено колебаниями воздействующей на нее жидкости, в свою очередь вызываемых действием на нее различных приводов. Достоинство этого метода ─ более равномерное, чем при использовании штока, распределение нагрузки на мембрану. А достоинства гидроприводов мембран насосов «Ареопаг» ─ отсутствие трубок, а, значит, надежность работы и легкость эксплуатации. В ассортименте компании также представлены мембранные насосы с механическим нагружением мембраны.
Мембранные насосы с электроприводом «Ареопаг» комплектуются асинхронными электродвигателями общепромышленного и взрывозащищенного исполнения.
Основные преимущества мембранных насосов
Наиболее яркая отличительная черта мембранного насоса, следующая из принципиальных особенностей его конструкции, ─ герметичность. Он служит надежным барьером, исключающим встречу рабочей и внешней сред. Отсутствие утечек и стерильность требуются всегда, но зачастую становятся жизненно важными. Особенно, когда необходимо защитить чистоту перекачиваемой жидкости от внешних воздействий, обезопасить людей и окружающую среду от токсичного перекачиваемого состава, если контакт двух сред чреват образованием «гремучей» смеси, грозящей пожарами и взрывами. Первое востребовано в фармацевтической промышленности, при производстве пищевых продуктов и электронных компонентов. Второе и третье ─ в атомной и химической отраслях (химические насосы для кислот, щелочей и других агрессивных веществ). Конструкция с использованием мембраны позволяет получить надежный насос для кислоты (например, насос для перекачки серной кислоты).
Во всех перечисленных отраслях широкое применение нашли мембранные дозировочные насосы. И не только как дозирующие насосы для агрессивных сред. Мембранные насосы лучше большинства других справляются с составами вязкими и содержащими большое число твердых частиц, включая абразивные. Поэтому мембранный насос эффективен как насос для вязких сред, таких как эмульсии и суспензии, в т. ч. как бочковой насос для вязких жидкостей.
К преимуществам можно смело отнести доступную стоимость, сниженное энергопотребление, «спокойное отношение» к повышенной влажности, низкий уровень шума.
Меньшее по сравнение с плунжерными насосами число трущихся деталей означает более высокую надежность и минимум регламентных работ.
Время российских насосов
Насосы вообще и насосы-дозаторы в частности являются важнейшим видом промышленного оборудования. После так не просто давшегося российской экономике периода коренного реформирования, очень выросла ее зависимость от поставок зарубежной продукции. Огромную роль в комплектовании оборудования для дозирования стали играть импортные насосы. Россия ─ одна из крупнейших экономик мира, и даже только по этой причине не вправе отдавать целые сегменты промышленного производства и классы оборудования зарубежным производителям, тем самым ставя себя в зависимость, как от высоких цен, так и порой принципиальной возможности приобретать высокотехнологичную продукцию. Россия ─ страна с давними научными традициями ─ вполне конкурентоспособна в большинстве отраслей промышленности, и производство насосов входит в их число.
Сегодня российские насосы возвращают себе свою законную долю на отечественном рынке и завоевывают признание на мировом. По своим эксплуатационным параметрам они не уступают зарубежным, а. российский мембранный насос купить можно по существенно более низкой цене, чем импортный. Агрегат электронасосный или установка дозирования будут иметь меньшую себестоимость, если использовать для их комплектации российский насос-дозатор, цена которого заметно ниже, чем у зарубежного аналога.
Пример «ЗДТ «Ареопаг» убедительно доказывает, что насосы российского производства, в т. ч. российские мембранные насосы для дозирования, способны на равных соперничать с продукцией, которую изготавливают ведущие мировые производители мембранных насосов.
Завод дозировочной техники «Ареопаг» ─ это высококачественные мембранные насосы российского производства нового поколения, не менее эффективные, чем мембранные насосы Depa (Германия), Yamada (Япония), Seko (Италия). Насос «Ареопаг», ничуть не ухудшив эксплуатационных параметров промышленных установок или улучшив их, способен заменить мембранный насос Aro Ingersoll Rand (США), Comet (Италия), Jofee (КНР), Husky (Бельгия) и другие.
Мембранный насос: история и ее продолжение
Мембранный насос на двести лет моложе поршневого вакуумного насоса. И гораздо более юн, чем появившийся еще в 200 до н. э. «обычный» поршневой насос.
Изобретение мембранного насоса датируется 1857 годом. Место его рождения ─ США. Изобретатель Якоб Эдсон (Jacob Edson) оказался не только талантливым инженером, но и бизнесменом. Основанная им в 1859 г. компания Edson Corporation существует до сих пор и продолжает выпускать мембранные насосы.
Основные резервы совершенствования мембранных насосов ─ использование более стойких к воздействию агрессивных сред материалов для изготовления проточной части, увеличение надежности и срока службы. А для дозирующих мембранных насосов ─ еще и повышение точности дозирования, которое позволит им при сохранении всех своих достоинств и по этому показателю встать вровень со считающимися наиболее точными плунжерными насосами.