Разумным методом достижения постоянного дозирования является использование «саморегулирующейся диафрагмы». Поток остается постоянным, поскольку отверстие изменяется в зависимости от разницы давлений, вызывая изгиб пластины. Согласно предыдущему опыту, некоторые из известных насосных систем непригодны или недостаточно подходят в качестве дозирующих насосов. Например,. все центробежные насосы непригодны, потому что они являются системами динамического вытеснения и, следовательно, сильно зависят от условий давления на стороне всасывания и нагнетания. Кривая Q (расход) — H (напор) показывает это. Дозировочные насосы, наиболее часто используемые во всем мире, представляют собой мембранные дозирующие насосы, поршневые дозирующие насосы и их комбинацию, называемую поршнево-мембранными насосами.

Дозирующие насосы состоят из следующих модулей

1. Привод 2. Шестерня с механической регулировкой расхода на ход 3. Дозирующая головка с всасывающим и нагнетательным клапанами 4. При необходимости с дистанционной регулировкой хода для использования насоса в системах автоматического управления 5. Электронное управление непосредственно на насосе (по выбору) Вышеупомянутые модули доступны во множестве версий в соответствии с универсальными требованиями различных приложений.

Привод дозирующего насоса

Привод подает энергию, необходимую для перемещения дозируемой среды через систему трубопроводов против трения и рабочего давления. Трехфазные двигатели в основном используются в качестве привода дозирующего насоса, поскольку они обычно вращаются с достаточно постоянной скоростью даже при переменной нагрузке. Если процесс дозирования требует большей точности, можно использовать фитинги, чтобы гарантировать, что нагрузка двигателя остается неизменной в любое время и, таким образом, не влияет на среднюю скорость. Для регулировки расхода через частоту хода насоса, то есть скорость двигателя, используются преобразователи частоты. В настоящее время d.c. двигатели с тиристорными регуляторами редко применяются для регулирования скорости, хотя они предлагают гораздо более широкий диапазон регулирования, чем трехфазные двигатели, особенно в связи с тахографической обратной связью по скорости двигателя. Осторожность! В отличие от центробежных насосов, дозирующим насосам требуется практически одинаковый крутящий момент на любой скорости.

Максимальный крутящий момент дозирующего насоса требуется уже при запуске с места. Кроме того, в случае трехфазного и постоянного тока. двигателей, охлаждающий эффект крыльчатки вентилятора отсутствует на низких оборотах ниже 50% из-за условий эксплуатации. Поэтому необходимо установить дополнительный вентилятор двигателя (отдельный вентилятор), чтобы обеспечить достаточное охлаждение. Это становится необходимым, когда дозирующий насос используется в качестве корректирующего элемента вместе с контроллером. В каждом конкретном случае можно проверить, можно ли обойтись без отдельного вентилятора, используя двигатель увеличенного размера, большая поверхность которого позволяет рассеивать достаточно тепла. В случае трехфазного двигателя с регулируемой скоростью вращения из соображений безопасности следует установить резистор PTC, контролирующий катушку. По экономическим причинам часто трехфазные двигатели работают с пусковым конденсатором, выполненным в виде соединения Штейнмеца в случае однофазного сетевого питания. При этом необходимо учитывать, что крутящий момент таким образом снижается до менее 25% и что дозирующий насос может вообще не запускаться или перезапускаться после сбоя питания.

Для производительности до 100 л / ч так называемые дозирующие насосы с соленоидным приводом, которые не нуждаются в каких-либо шестеренчатых или вращающихся частях, добились успеха во всем мире в дополнение к дозирующим насосам с моторным приводом. Постоянный ток соленоид хода, позволяющий управлять каждым отдельным ходом дозирования, используется для подачи энергии и движения дозирующей диафрагмы. Таким образом, возможно очень точное пропорциональное дозирование, которым можно управлять с помощью контактов (например, счетчика воды) или других сигналов. Принцип действия соленоидного привода технически и экономически ограничен мощностью прибл. 100 л / ч против 1,5. бар. Использование гидравлических и пневматических приводов ограничено. Пневматические мембранные дозирующие насосы в основном используются как шламовые насосы для больших объемов. Эти приводы также встречаются во взрывоопасных установках, поскольку ими можно управлять без тока.

Шестерня дозирующего насоса с механической регулировкой расхода

Шестерни большинства промышленных дозирующих насосов предназначены для уменьшения вращательного движения приводного двигателя с помощью одноступенчатого червячного колеса, установленного на скорость требуемой частоты хода, и для преобразования его в колебательное движение. Колебательное или обратное и прямое движение производится эксцентриком. В случае простых насосов и насосов с более низким расходом до 1000 л / ч эксцентрик сканируется подпружиненным толкателем, перемещающим поршень или диафрагму. Для настройки производительности дозирующего насоса используется регулируемый упор, который ограничивает обратное действие толкателя. Таким образом, возможна плавная регулировка длины хода от 0 до 100%.

На практике для регулировки производительности дозирующего насоса следует использовать только длину хода более 10%, потому что скорость потока сильно зависит от противодавления в случае более низких настроек. Подпружиненные толкатели показывают синусоидальную кривую только при 100% производительности. При пониженной мощности они останавливаются или резко ускоряются, что приводит к довольно импульсивному режиму дозирования. По сравнению с другими методами, относительно разумная конструкция имеет преимущество. Что касается гидравлических аспектов, то также преимуществом является то, что диафрагма или поршень всегда достигает передней мертвой точки, даже при уменьшенных настройках хода, и, таким образом, сводит к минимуму зазор.

Шестерня дозирующего насоса с регулировкой амплитуды

Более сложные механизмы позволяют непрерывно регулировать эксцентриситет и, следовательно, длину хода во время работы. Перемещение остается синусоидальным без прерывания. Возможна регулировка от 0 до 100%. Дозирующие насосы Lutz-Jesco KARDOS используют следующий принцип плавной регулировки амплитуды. Привод состоит из маслонаполненной червячной передачи с одноступенчатым редуктором. Основным элементом шестерни KARDOS является радиально подвижный эксцентрик. Его можно отрегулировать в соответствии с требуемым расходом с помощью винтовой рейки. Преимущество заключается в том, что после завершения регулировки хода между деталями не возникает очевидного скользящего движения. Эксцентрик действует как фиксированный шатун. Длину хода толкателя или шатуна дозирующего насоса можно регулировать вручную или дистанционно с помощью серводвигателя. Большинство серводвигателей имеют электрическое управление, но они также могут приводиться в действие пневматически (регулировочный цилиндр). Для управления партиями шестерни насоса могут быть оснащены механизмом подсчета ходов. Таким образом, насос можно выключить после заданного количества ходов.

Дозирующая головка

Во многих отношениях дозирующая головка является наиболее важной частью дозирующего насоса. Требуется не только точное дозирование объема, но и устойчивость к чрезвычайно агрессивным средам. В некоторых случаях дозирующая головка должна выдерживать очень высокое рабочее давление и температуру, превышающую 100 ° C. Если необходимо дозировать токсичные, летучие или абразивные среды, дозирующая головка должна быть герметичной. Среда с высокой вязкостью влияет на работу клапана дозирующего насоса, поэтому клапаны закрываются с задержкой. Специальные меры, такие как наличие подпружиненных шариков или клапанных дисков, поддерживают более быстрое закрытие клапанов и, таким образом, обеспечивают идеальное дозирование. Вещества, которые больше не являются жидкими при комнатной температуре (например, застывший жир, жир, патока или бункерное топливо), перед запуском необходимо подогреть до текучести путем нагрева дозирующей головки и клапанов. Конечно, необходимо также нагреть линии всасывания и нагнетания, чтобы среда оставалась текучей.

Всасывающий и нагнетательный клапаны дозирующего насоса

Всасывающий и нагнетательный клапаны выполняют очень важную функцию при дозировании, поскольку они должны гарантировать, что дозируемый химикат течет только в одном направлении и что нет обратного потока. В качестве невозвратных элементов используются шары или клапанные диски. Для большего сечения клапанные диски подходят больше, чем шары, потому что их масса меньше, и, следовательно, уменьшается рабочий шум. Чтобы клапаны закрывались быстро и надежно даже в случае более вязкой среды, рекомендуется использовать усилие пружины. Опыт показывает, что насосы производительностью до 100 л / ч должны оснащаться пружинами для вязкости 200 мПа * с и более и более крупными насосами для вязкости 400 мПа * с и более. Небольшие дозирующие насосы производительностью до 100 л / ч оснащены двумя шарами на клапан для повышения надежности без возврата.

Диафрагма дозирующего насоса

Основное преимущество диафрагмы дозирующего насоса состоит в том, что она абсолютно герметична, поэтому токсичные, агрессивные или экологически вредные среды не могут попадать в окружающую среду. Кроме того, диафрагма в большинстве случаев нечувствительна к абразивным средам. Также безопасно работать всухую, хотя это преимущество становится эффективным только в том случае, если остатки химиката не склонны кристаллизоваться из-за попадания воздуха в клапаны (последнего, однако, можно избежать с помощью регулятора уровня, установленного в резервуаре для химикатов). Недостатки в основном заключаются в том, что скорость потока более или менее зависит от давления и что нет линейной зависимости между длиной хода и скоростью потока (половина хода не обязательно означает половину выходной мощности). Обычно дозирующие мембраны можно использовать только до 10 бар. Специальные конструкции или режимы работы с допустимым сокращением срока службы допускают давление до 20 бар. Мембраны изготовлены из армированной тканью резины, такой как EPDM, Hypalon или Viton. Для увеличения сопротивления мембраны доступны с тефлоновым покрытием. Толщина покрытия представляет собой компромисс в отношении непористого тефлона и жесткости, ограничивающей подвижность диафрагмы. Для улучшения характеристики (линеаризация в зависимости от длины хода) и увеличения расхода диафрагмы также могут быть усилены так называемыми «опорными пластинами». Круглая металлическая деталь вулканизирована с резьбовым штоком для крепления диафрагмы к толкателю шестерни.

Поршневые дозирующие насосы

Поршневые насосы могут работать при давлении в несколько сотен бар, а расход практически не зависит от противодавления. Кроме того, существует очень линейная зависимость между длиной хода и скоростью потока. Однако недостатком является утечка, которая фактически необходима для смазки набивки. Сухая работа не допускается. Сухое трение между поршнем и набивкой может вызвать локальный перегрев и задиры с увеличением утечки. Использование токсичных и крайне агрессивных сред невозможно из-за протечки. Однако существует возможность дозирования химиката вышеупомянутого типа путем интенсивной промывки фонарного кольца набивки водой, чтобы утечка, выходящая в окружающую среду, содержала не более чем небольшую концентрацию проблемного химического вещества. Однако промывка дозирующего насоса в значительной степени зависит от местных условий и типа среды. Для абразивных сред может быть полезно создать давление выше рабочего давления на промывочном фонарном кольце, чтобы возможные входящие частицы выталкивались в направлении среды. Конфликтная ситуация между агрессивностью, с одной стороны, требующей герметичной работы, и высоким рабочим давлением, с другой стороны, делающим невозможным использование простых мембранных насосов, решается поршневыми дозирующими насосами. Этот тип насоса сочетает в себе точность и высокое давление нагнетания поршневых насосов с герметичной работой диафрагменных дозирующих насосов.

Диафрагменно-поршневая дозирующая система

Система «поршень-диафрагма» сочетает в себе преимущества диафрагменных насосов и поршневых насосов без учета их недостатков. Функционирование системы поршень-диафрагма легче всего понять, если представить себе цилиндр поршневого насоса, который герметично изолирован от фактической дозирующей головки с помощью диафрагмы. Чтобы передать объемное смещение поршня на сторону среды, зазор между поршнем и диафрагмой заполняется глицерином или силиконовым маслом (без воздуха). Таким образом, диафрагма вынуждена перемещать тот же объем, что и поршень, и среда с другой стороны диафрагмы будет перемещаться таким же образом. Чтобы компенсировать потерю жидкости в поршне дозирующего насоса из-за утечки, продувочный клапан гарантирует, что недостающее количество может быть восполнено. В то же время предохранительный клапан заставляет излишки глицерина или силиконового масла стекать обратно в резервуар подачи в случае избыточного давления.

Сильфонный дозирующий насос

Что касается эффекта, сильфонный насос находится между поршнево-диафрагменным насосом и обычным диафрагменным насосом. Вместо диафрагмы он снабжен сильфоном, подобным сильфону гармошки, длина которого изменяется за счет эксцентрика. Сильфоны герметичны и имеют довольно линейную характеристику (аналогично поршню). К сожалению, этот принцип подходит только для давления до 5 бар из-за механической прочности ПТФЭ, который используется в большинстве случаев дозирования.

Материалы для изготовления дозирующих насосов

Пластиковые дозирующие головки предпочтительны из-за высокой химической стойкости. Среди других материалов ПВХ, ПП, ПЭ, ПВДФ; Используются PTFE и PMMA (акриловое стекло). Однако пластмассовые материалы подходят только для давлений до 10 бар, если они не усилены металлическими камерами. Для уплотнений и подвижных резиновых деталей используются Hypalon, EPDM, Viton и др. При необходимости все эластомеры доступны с защитным покрытием из ПТФЭ. Поршни изготавливаются из различных типов нержавеющей стали с поверхностной закалкой для защиты от износа или из керамики на основе оксида алюминия. Пластиковые поршни не зарекомендовали себя. Шарики клапанов в основном изготавливаются из стекла, керамики или пластмассы (например, ПВДФ или ПТФЭ), а также из нержавеющей стали. Диски клапана вместо шариков доступны из пластика (ПВХ, ПВДФ и тефлона) и нержавеющей стали. В зависимости от вязкости шарики клапана дозирующего насоса могут быть нагружены стопорными пружинами. Диски клапанов в большинстве случаев подпружинены. Для уплотнения поршней используются, в основном, шелковые уплотнения из ПТФЭ с учетом их почти универсального сопротивления. В случае абразивных сред и давлений, превышающих 100 бар, более подходящими являются арамидные набивки (на основе углеродных волокон) или манжетные уплотнения (желобчатые нежелательные кольца) из эластомеров, поскольку этот тип уплотнения позволяет более эффективно удалять частицы из поршня. (можно использовать для подвесок). Герметизирующий эффект рифленых мусорных колец прогрессивно возрастает с увеличением давления.

Различные задачи дозирования

В промышленных и технологических приложениях существует множество задач, требующих дозирования среды определенным образом. Этими задачами могут быть, например: 1. Непрерывное и равномерное дозирование, пока работает процесс. 2. Дозирование в течение ограниченного периода времени для добавления определенного количества на партию. 3. Одновременное дозирование нескольких компонентов в фиксированном соотношении друг к другу. Важно, чтобы соотношение не изменялось из-за внешних воздействий на дозирующее оборудование, чтобы общая формула оставалась неизменной. 4. Пропорциональное дозирование, гарантирующее, что регулировка скорости дозирования мгновенно следует сигналу. В случае сигнала, поступающего от расходомера, это означает: если расход равен 0, скорость дозирования также равна 0, а при 100% расходе скорость дозирования также увеличивается до 100%. 5. Регулировка скорости дозирования для достижения заданного значения, определенного для процесса. Для этого контролируемое значение должно влиять на скорость дозирования. В случае контроля значения pH дозирующий насос, таким образом, регулируется контроллером pH в зависимости от того, насколько фактическое значение pH отклоняется от заданного значения.

Дозирующий насос также можно использовать для

1. заполнение среды из бака подачи в контейнер для замеса, 2. транспортировка химикатов с высокой концентрацией в смесительное устройство для разбавления, 3. циркуляция среды в том же резервуаре, 4. дозирование определенного количества, определяемого одним движением. в отдельный сосуд, например, ароматические эссенции в разные банки разливочной машины. 5. для питания циркуляционной линии для снабжения различных потребителей от этой линии, 5. для передачи среды, измеренной точно с помощью весов, в резервуар или технологический процесс. В случае гравиметрического дозирования часто взвешивается весь расходный резервуар, и взятое количество измеряется точно в единицу времени.