要:為提高氣動(dòng)隔膜泵疲勞壽命，對隔膜形狀、材料、工藝以及壓蓋結構均進(jìn)行了改進(jìn)，并在自行設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月世界上第一臺氣動(dòng)隔膜泵獲專(zhuān)利，但生產(chǎn)的數量非常有限，特別是在工業(yè)上的應用，更屬罕見(jiàn)。直到二十世紀中葉，由于工業(yè)迅速發(fā)展的需要，氣動(dòng)隔膜泵也跟隨發(fā)展?，F在世界上著(zhù)名的氣動(dòng)隔膜泵生產(chǎn)廠(chǎng)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(dòng)隔膜泵是一種用于輸送粘性大，離心泵無(wú)法輸送的料漿類(lèi)流體的泵。它以壓縮空氣為動(dòng)力，推動(dòng)隔膜運動(dòng)，一但到了極限位置，壓縮空氣分配閥自動(dòng)改變壓縮氣體的進(jìn)出方向，從而改變隔膜的運動(dòng)方向，使其不斷進(jìn)行往復運動(dòng)，再由進(jìn)出口管內四個(gè)單向閥的配合來(lái)達到抽送介質(zhì)的目的，是一種應用非常廣泛的泵。
    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)內運行。該型泵沒(méi)有軸封，無(wú)泄漏。另外，其制造成本低，具有離心泵、螺桿泵、轉子泵等型泵無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)。但是，該型泵由于是靠隔膜不斷往復運動(dòng)來(lái)達到輸液目的，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，現在國外氣動(dòng)隔膜泵的疲勞壽命次數一般在2000萬(wàn)次左右，高的也不過(guò)5000萬(wàn)次。而國內氣動(dòng)隔膜泵的疲勞壽命次數一般在300萬(wàn)次以下，正是此原因，大大影響國內氣動(dòng)隔膜泵的廣泛使用。

　　2、結構改進(jìn)

　　2.1、隔膜改進(jìn)
    根據市場(chǎng)的需要，我廠(chǎng)于98年開(kāi)發(fā)了氣動(dòng)隔膜泵系列產(chǎn)品，第一個(gè)規格是40口徑，參照國外樣機設計后，泵運行動(dòng)作正常，但是經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗，隔膜耐疲勞不超過(guò)200萬(wàn)次，于是進(jìn)行隔膜攻關(guān)。首先，因為隔膜在泵內以很快的速度進(jìn)行往復運動(dòng)，特別是氣體壓力在0. 7MPa時(shí)，往復次數達145次每分鐘，一般實(shí)際使用時(shí)，往復次數在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力集中，于是從隔膜的外形著(zhù)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(guò)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)行嚴格控制，每道工序進(jìn)行嚴格把關(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)現都是在隔膜壓蓋接觸位置破裂，而且空氣腔發(fā)現許多粉末，說(shuō)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(gè)是平的，另一個(gè)是圓弧形，使隔膜運動(dòng)時(shí)與壓蓋的接觸始終是沿著(zhù)圓弧壓蓋的圓弧邊成一條線(xiàn)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(lái)了，可是如何試驗又是個(gè)問(wèn)題，按照隔膜運行的快速度145次每分鐘，疲勞壽命次數2000萬(wàn)次計算，每天24小時(shí)不間斷運行，試驗時(shí)間也得三個(gè)月以上，顯然，時(shí)間太長(cháng)。于是自行設計了一套試驗裝置。利用偏心原理，把兩個(gè)球軸承裝在一偏心軸套上，偏心距等于氣動(dòng)隔膜泵隔膜總行程的一半，由電機驅動(dòng)。這樣一來(lái)，隔膜在試驗裝置內的行程和在氣動(dòng)隔膜泵內的行程幾乎一樣，只不過(guò)速度不一樣，試驗裝置內，隔膜往復運動(dòng)實(shí)際次數是350次每分鐘，因為隔膜始終浸在循環(huán)水中，所以認為耐疲勞是一樣的(有待下一步驗證)，兩邊的壓蓋和氣動(dòng)隔膜泵內壓蓋一樣。該試驗裝置如圖4:
    實(shí)驗結果隔膜疲勞壽命次數已達到1200萬(wàn)次，而且，都是在壓蓋接觸位置破裂。

　　4、結論

    我廠(chǎng)同時(shí)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(dòng)隔膜泵中進(jìn)行真實(shí)試驗，試驗兩次結果都達到1200萬(wàn)次，證明用試驗裝置進(jìn)行試驗的結果是完全有效、可靠的。
    另外，我廠(chǎng)將改進(jìn)后的隔膜和改進(jìn)后的壓蓋裝在試驗裝置內進(jìn)行不間斷試驗，試驗結果是3800萬(wàn)次，達到預期目的。