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(jì)的疲勞壽命試驗(yàn)裝置上進(jìn)行了試驗(yàn)，證明效果良好。

    1、概述

    1893年2月世界上第一臺氣動隔膜泵獲專利，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)在世界上著名的氣動隔膜泵生產(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(yùn)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(yùn)動方向，使其不斷進(jìn)行往復(fù)運(yùn)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(yùn)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)子泵等型泵無法比擬的優(yōu)點(diǎn)。但是，該型泵由于是靠隔膜不斷往復(fù)運(yùn)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，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，第一個規(guī)格是40口徑，參照國外樣機(jī)設(shè)計(jì)后，泵運(yùn)行動作正常，但是經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)，隔膜耐疲勞不超過200萬次，于是進(jìn)行隔膜攻關(guān)。首先，因?yàn)楦裟ぴ诒脙?nèi)以很快的速度進(jìn)行往復(fù)運(yùn)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(shí)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?yàn)楦裟荷w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(yùn)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(yàn)裝置

    隔膜樣品是制造出來了，可是如何試驗(yàn)又是個問題，按照隔膜運(yùn)行的快速度145次每分鐘，疲勞壽命次數(shù)2000萬次計(jì)算，每天24小時不間斷運(yùn)行，試驗(yàn)時間也得三個月以上，顯然，時間太長。于是自行設(shè)計(jì)了一套試驗(yàn)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(jī)驅(qū)動。這樣一來，隔膜在試驗(yàn)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(yàn)裝置內(nèi)，隔膜往復(fù)運(yùn)動實(shí)際次數(shù)是350次每分鐘，因?yàn)楦裟な冀K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(yàn)證)，兩邊的壓蓋和氣動隔膜泵內(nèi)壓蓋一樣。該試驗(yàn)裝置如圖4:
    實(shí)驗(yàn)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(xiàng)試驗(yàn)，一項(xiàng)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(shí)試驗(yàn)，試驗(yàn)兩次結(jié)果都達(dá)到1200萬次，證明用試驗(yàn)裝置進(jìn)行試驗(yàn)的結(jié)果是完全有效、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(yàn)裝置內(nèi)進(jìn)行不間斷試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果是3800萬次，達(dá)到預(yù)期目的。