新式工业用泵-呼吸泵的初步研究成果

复合材料的应用是工业泵发展的一个方向，尤其是在污水处理、海洋工业等，复合材料性能与金属具有互补性，不仅比重小、强度高，且弹性、韧性、耐腐蚀性好。工业泵主流产品集中在透平式离心泵、轴流泵，体积式柱塞泵、螺杆泵、罗茨泵等，其普遍存在密封困难、寿命短等弊病。透平式泵的扬程一般在20~50m，如果60m以上则需要提高泵的转速或增加泵的串联级数，以牺牲泵的效率和成本为代价，并导致结构不紧凑。其实，高扬程场合是非常多的，象自来水、锅炉供水、污水压滤等。离心式泵的效率一般在35%以下，低压高流量场合才达到50%~80%，效率随着扬程的升高下降。轴流泵效率一般在45%以下。螺杆泵效率较高，可到78%左右，但加工工艺复杂，价格昂贵。柱塞泵效率最高，可达到019以上，输运非油物料时，结合部位的摩擦导致泵的寿命较短。隔膜泵泵腔无需顾虑泄漏和密封问题，但流量太小。综合上述情况，本文提出了一种新型的工业用泵-呼吸泵[1~3]，并进行了初步研究。     泵体4呈鼓形，是泵的核心部件，材料需要专用配方，象汽车轮胎一样由橡胶、纤维(或帘布)及钢丝按一定工艺混制而成，当然也可以研制一种专用的复合材料，但必须针对不同的流质具有响应的耐腐蚀性；它的抗拉强度决定着泵可设计达到的出口压力，就目前来看，实现115MPa输出没有什么问题；它的弯曲疲劳寿命最终决定着泵的维修周期，设计应保证无限期寿命[4]；它具有较高的弹性和韧性，以便内为真空、外为大气压时泵体不瘪。泵体4在推拉杆5的往复拉压下，不断将流质吸入、呼出，故为呼吸泵，该泵为体积式。     呼吸泵主要优点如下：对输送流质无严格要求。用于输送中性或腐蚀性的流质；洁净或磨损性的 流质；含有气体或易产生气泡的流质；也可用于输送含有纤维和固体物的流质；且对输送流质的温度敏感性小；无泄漏，无传统工业泵密封困难，密封结构复杂、寿命短的问题；泵体由橡胶等复合材料组成，泵重量轻、成本低；寿命特别长；泵总效率90%以上，极大地降低了运营成本；系统安装维修方便；对流质无剪切作用；无传统工业泵的气蚀现象；泵扬程可设计得非常大。     主要缺点有：泵体内始终有一些困流存在，使泵的结构不够紧凑；需要往复运动机构作原动机；开始工作时，泵体内的未排净空气会降低泵的吸程(可设计为3m以上)；具有往复泵的固有缺陷，流质脉动，需要配油机构或单向阀，泵出口应设限压装置，否则采用电机变频调速或皮带传动。     本文提出了一种新式工业用泵-呼吸泵，具有寿命长、无泄漏、成本低、效率和扬程高等系列优点，也具有往复泵的一切缺点。泵体变形影响着泵的排量。泵内的困流影响了泵的吸程。推荐使用偏心轮机构驱动推拉杆往复运动。集成阀可以缩小泵的体积，降低泵的成本。     呼吸泵可在以下领域推广应用：作计量泵；作低压泵，无任何泄漏污染；从成本和结构上都优于现有的计量式隔膜泵或汽车上广泛使用的膜片泵，象东风EQ610021发动机采用EQB6012C型汽油泵等[6]；作高压水泵；污水处理方面的优势，其他泵无可比拟；作第二级泵，既克服了吸程低的缺点，又发挥了所有优点。