摘要:為提高氣動隔膜泵疲勞壽命，對隔膜形狀、材料、工藝以及壓蓋結(jié)構(gòu)均進(jìn)行了改進(jìn)，并在自行設(shè)計的疲勞壽命試驗裝置上進(jìn)行了試驗，證明效果良好。
1、概述
1893年2月世界上*臺氣動隔膜泵獲，但生產(chǎn)的數(shù)量非常有限，特別是在工業(yè)上的應(yīng)用，更屬罕見。直到二十世紀(jì)中葉，由于工業(yè)迅速發(fā)展的需要，氣動隔膜泵也跟隨發(fā)展?，F(xiàn)在世界上的氣動隔膜泵生產(chǎn)廠主要有美國的WILDEN公司，GRACO（固瑞克）公司，華倫力公司以及英國的哈瑞森公司。
氣動隔膜泵是一種用于輸送粘性大，離心泵無法輸送的料漿類流體的泵。它以壓縮空氣為動力，推動隔膜運動，一但到了極限位置，壓縮空氣分配閥自動改變壓縮氣體的進(jìn)出方向，從而改變隔膜的運動方向，使其不斷進(jìn)行往復(fù)運動，再由進(jìn)出口管內(nèi)四個單向閥的配合來達(dá)到抽送介質(zhì)的目的，是一種應(yīng)用非常廣泛的泵。
該型泵可以輸送高粘度、大顆粒介質(zhì)，可輸送易然、易爆介質(zhì)，具有自吸能力，還可置于介質(zhì)內(nèi)運行。該型泵沒有軸封，無泄漏。另外，其制造成本低，具有離心泵、螺桿泵、轉(zhuǎn)子泵等型泵*的優(yōu)點。但是，該型泵由于是靠隔膜不斷往復(fù)運動來達(dá)到輸液目的，而隔膜往往是非金屬材料制成，如橡膠、聚四氟乙烯，非金屬的疲勞壽命往往很短，現(xiàn)在國外氣動隔膜泵的疲勞壽命次數(shù)一般在2000萬次左右，zui高的也不過5000萬次。而國內(nèi)氣動隔膜泵的疲勞壽命次數(shù)一般在300萬次以下，正是此原因，大大影響國內(nèi)氣動隔膜泵的廣泛使用。
2、結(jié)構(gòu)改進(jìn)
2.1、隔膜改進(jìn)
根據(jù)市場的需要，我廠于98年開發(fā)了氣動隔膜泵系列產(chǎn)品，*個規(guī)格是40口徑，參照國外樣機設(shè)計后，泵運行動作正常，但是經(jīng)過多次實驗，隔膜耐疲勞不超過200萬次，于是進(jìn)行隔膜攻關(guān)。首先，因為隔膜在泵內(nèi)以很快的速度進(jìn)行往復(fù)運動，特別是氣體壓力在0. 7MPa時，往復(fù)次數(shù)達(dá)145次每分鐘，一般實際使用時，往復(fù)次數(shù)在30 } 60次每分鐘左右。要提高隔膜的疲勞壽命，必需zui大限度地減少隔膜的應(yīng)力集中，于是從隔膜的外形著手，只要不影響隔膜安裝，將波形隔膜的波形半徑盡量加大，所有過渡圓角也盡量加大。其次，從隔膜的材料進(jìn)行攻關(guān)，橡膠原料采用進(jìn)口膠，簾子布采用特殊型號，硫化工藝進(jìn)行嚴(yán)格控制，每道工序進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)，制造了10件樣品。改進(jìn)后的隔膜示意圖如圖1所示。
2.2、隔膜壓蓋的改進(jìn)
對隔膜破裂的原因進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)都是在隔膜壓蓋接觸位置破裂，而且空氣腔發(fā)現(xiàn)許多粉末，說明造成隔膜破裂的主要原因是因為隔膜壓蓋對隔膜壓得太死，以及壓蓋不斷與隔膜碰撞和磨擦所致，于是決定改進(jìn)壓蓋和隔膜（壓蓋與隔膜改進(jìn)前的裝配如圖2所示）。首先，壓蓋加大且一個是平的，另一個是圓弧形，使隔膜運動時與壓蓋的接觸始終是沿著圓弧壓蓋的圓弧邊成一條線接觸，改進(jìn)后的裝配如圖3所示
3、疲勞壽命試驗裝置
隔膜樣品是制造出來了，可是如何試驗又是個問題，按照隔膜運行的zui快速度145次每分鐘，疲勞壽命次數(shù)2000萬次計算，每天24小時不間斷運行，試驗時間也得三個月以上，顯然，時間太長。于是自行設(shè)計了一套試驗裝置。利用偏心原理，把兩個球軸承裝在一偏心軸套上，偏心距等于氣動隔膜泵隔膜總行程的一半，由電機驅(qū)動。這樣一來，隔膜在試驗裝置內(nèi)的行程和在氣動隔膜泵內(nèi)的行程幾乎一樣，只不過速度不一樣，試驗裝置內(nèi)，隔膜往復(fù)運動實際次數(shù)是350次每分鐘，因為隔膜始終浸在循環(huán)水中，所以認(rèn)為耐疲勞是一樣的（有待下一步驗證），兩邊的壓蓋和氣動隔膜泵內(nèi)壓蓋一樣。該試驗裝置如圖4:
實驗結(jié)果隔膜疲勞壽命次數(shù)已達(dá)到1200萬次，而且，都是在壓蓋接觸位置破裂。
4、結(jié)論
我廠同時進(jìn)行了兩項試驗，一項是用改進(jìn)前的壓蓋和改進(jìn)前的隔膜裝在氣動隔膜泵中進(jìn)行真實試驗，試驗兩次結(jié)果都達(dá)到1200萬次，證明用試驗裝置進(jìn)行試驗的結(jié)果是*有效、可靠的。
另外，我廠將改進(jìn)后的隔膜和改進(jìn)后的壓蓋裝在試驗裝置內(nèi)進(jìn)行不間斷試驗，試驗結(jié)果是3800萬次，達(dá)到預(yù)期目的。
