概述

如何实现低压力脉冲的液体传输

通过使用多隔膜泵或脉冲阻尼器来降低压力波动

隔膜泵具有许多显著优势,例如耐用性、干运转安全性和适合传输研磨液体。但是,只有一个工作隔膜的隔膜液泵有时可能会引起显著的压力脉冲。高压峰值不仅会降低泵及其部件的使用寿命,还会限制系统效率。

 

作为技术领导者,KNF始终致力于不断改进现有泵和开发新的技术。因此,KNF根据市场需求研发了低脉冲泵FP系列。

 

在下面的博客文章中,您将更多地了解KNF能够在低压力脉冲下实现特别温和液体传输的相关技术。

断断续续的流动:为什么会出现压力脉冲

隔膜液泵属于所谓的容积式排量泵类别。流速是由隔膜室内的周期性体积变化产生的。由于隔膜室和最终负载之间的液压阻力,流量脉冲变成压力脉冲。像这样的流动阻力可见于泵内部,例如单向阀,也可见于用户系统内的部件(管道、过滤器、收缩变径、分支等)。您可以认为这类似于电影院停车场的人流车流:电影结束后,许多观众陆陆续续离开停车场。如果出口处没有障碍物,则车流将在没有集聚(压力)的情况下运动。但是由于单行道出口道路等障碍,流量脉冲(很多人同时离开电影院)变成了压力脉冲(车辆集聚)。当所有车辆都离开停车场后,停车场会变得安静,直到下一部电影结束(类似于隔膜泵的吸入冲程)。

 

在某些应用或使用领域,压力脉冲可以通过并联连接几个隔膜或使用阻尼器来显著降低。

为什么要避免压力脉冲

在泵的许多应用中,不希望产生压力脉冲或流量脉冲。特别是在喷墨印刷领域,压力波动会影响图像印刷的质量。更重要的是,喷码印刷应用中经常使用小径管,而这会带来很高的压力损失。高压力脉冲也会缩短系统部件的寿命,产生强烈的振动,从而产生更大的噪音。这也可能导致液体起泡,最坏的情况下甚至会破坏传输的介质。遗憾的是,几乎所有容积式泵(例如蠕动泵、齿轮泵、活塞泵或隔膜泵)都会产生一些脉冲。

 

作为隔膜泵的领先制造商,KNF开发了低脉冲液体传输解决方案,以实现应用功能优化:FP泵系列基于两种不同的工作原理。这些将在下文中更详细地讨论。

原理1:采用多隔膜泵技术

多年来,成熟的KNF隔膜泵组合包括单头泵和双头泵。对于双头泵,连杆同时驱动两只运动相位差180°的隔膜(类似双缸发动机)。当一个隔膜泵头从进口管路中抽吸液体时,另一个隔膜泵头将液体排入出口管路。这种180°相位差运行模式可减少液体传输中的脉冲。图1显示与单头泵相比多隔膜泵(例如双隔膜泵)的瞬时流量。它以令人印象深刻的方式表明,如果几个隔膜共轭并联,则流速峰值会大大降低。使用三个隔膜后,峰值降低了3/4。由于最大瞬时流速的降低,因此由系统内部流动阻力引起的压力脉冲可以显著降低。

图1:隔膜泵在无背压情况下排液的简化表示。单头泵的最大瞬时流速比标称流速高三倍。并行连接的隔膜越多,超高越小。
图1:隔膜泵在无背压情况下排液的简化表示。单头泵的最大瞬时流速比标称流速高三倍。并行连接的隔膜越多,超高越小。

将双隔膜泵的两个独立入口和出口连接在一起对于客户来说成本更高且更耗时,需要更多空间,而且在每个连接件处存在潜在泄漏风险。因此,KNF在其FP泵系列上更进一步,开发了具有多达五个运动相位差隔膜的低脉冲泵。所有流路均在泵内部汇合。这样,客户可以从吸力侧和压力侧各仅有一个接口的设计中获益浅。这大大简化客户的操作,减少所需空间,并消除额外的管道连接。

原理2:利用脉冲阻尼器和液压蓄能器

降低单头隔膜泵压力脉冲的另一种方法是使用所谓的脉冲阻尼器,该阻尼器通常安装在泵压力侧的流路中。这种方法已经由KNF成功地应用于各种流速和压力水平。但是,正如在讨论双头泵技术时提到,额外连接可能导致潜在泄漏点。与脉冲阻尼器的使用相关的空间增加要求在客户的系统中并不总是得到保证。此外,安装脉冲阻尼器会增加用户的成本。

 

为了满足当前的市场需求,KNF开发了世界上第一台在泵头的吸入侧和压力侧均集成脉冲阻尼器的隔膜液泵。这一创举是使用最先进的模拟和制造工具在非常短的时间内完成的。下面的视频展示这种泵的运行。当泵隔膜在吸入冲程中向下移动时,它不仅从进液管路中抽取液体,还从吸入侧的脉冲阻尼器中抽取液体。这仅仅是因为阻尼隔膜也可以由于负压而向下移动。当泵隔膜回弹时,进口管路中的液体可以重新灌入吸入侧的阻尼室。这一点由向上移动的阻尼隔膜可以很清楚的看出。这样,在吸入管路中实现接近连续的流动。

 

在压力侧,脉冲阻尼器吸收泵排出的部分液体。这由向上移动的阻尼隔膜可以清楚看出。当泵隔膜开始再次吸入,则储存在压力侧阻尼器中的液体将释放回出口管路中(压力侧阻尼器隔膜向下移动)。因此,在压力侧也实现管道内的连续流动。由于集成阻尼器而使得管中的体积流量波动较小,所以此吸入侧和压力侧的压力脉冲很小。这种创新设计为客户提供一种低脉冲隔膜液泵:除背压外,该泵实际上独立于客户的系统运行。脉冲可以减少多达20倍,具体取决于泵的类型和工作点。此外,额外接口的减少也为客户带来益处。

Vimeo: https://vimeo.com/513801596, Youku: https://v.youku.com/v_show/id_XNTEwNTk0OTc0MA==.html

低压力脉冲泵的优点

无论是通过多隔膜泵还是脉冲阻尼器实现稳定、低脉冲的液体输送,它都具有许多独特的优点。对于所需的流速,压降减少10倍。这对于油墨等粘度较高的介质尤为重要。同时,泵的电机功耗降低,这意味着更少的发热。此外,防止较高压力脉冲可减少微气泡的形成,还可以防止起泡,特别是对于表面张力较低的液体。泵的可控性也显著提高,因为流量与速度的相关性更好,且与用户系统无关。最后,由于压力脉冲降低,因此泵内的工作负荷降低,客户系统中的所有组件承受的压力也减轻。这可以提高泵和其他系统部件的使用寿命。作为附加效果,管的振动减少,这有助于降低噪音。

 

如要更多地了解低脉冲隔膜液泵以及它们如何适合您的应用,请联系我们的KNF专家。我们可以为您提供专门针对您需求的解决方案。

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