卫生级气动膈膜泵的选型技术

卫生应用领域如食品饮料、日化、化妆品、制药行业中，流体输送适用面最广的产品是气动膈膜泵, 气动膈膜泵因其背压停机的能力而广为人知，这意味着无需安装额外的控制装置用于启动和关停泵。

不过，气动膈膜泵最显著的特点在于其无密封的设计，消除了其它泵类产品因机械密封而带来的昂贵维修成本以及泄露问题。

气动膈膜泵可以实现自吸，在干运转情形下对泵不产生损伤，是输送食品物料的理想选择。符合美国FDA（食品和药品管理监督局）标准的气动膈膜泵能够处理各种物料，从水样流体到粘稠的物料如白干酪等。

气动膈膜泵不仅仅应用于卫生领域。许多工业品厂商早已在各自的工艺上采用气动膈膜泵输送各类物料，诸如油漆、化学剂、油墨、清洗剂、粘合剂、密封剂、润滑油以及混凝土浆料。大口径气动膈膜泵甚至能够输送粘度超过20,000厘泊的物料。在工业领域中，许多客户也利用金属泵、导电聚丙烯泵接地后无电火花的特点，将气动膈膜泵应用于具有防爆要求的危险工作区域。

在卫生领域中，聚丙烯、不锈钢以及聚偏氟乙烯（PVDF）材质的气动膈膜泵常在在线清洗工艺（CIP）中用于输送、计量化学药剂。

气动膈膜泵通过在内部流体腔和外部供料来源之间产生的压力差进行工作。泵送时，泵的一侧通过推开顶部的单向球阀而将流体推出泵腔。与此同时，泵的另一侧则关闭顶部球阀形成密封，同时提起底部球阀让其离开阀座并将流体吸入泵腔。气动膈膜共有四个球形单向阀，在任何一个给定的工作时间点，其中的两个被打开，另外两个被关闭。

▲图1 流体在泵内的流动路径

流体是怎样进入泵内的呢？很多人认为是气动膈膜泵内部产生了真空。然而，实际上泵只是将一侧流体腔内的压力降到一定的水平，该压力水平低于供料桶和管路上方存在的大气压。结果是在泵流体腔和供料系统之间产生了压差。每一次泵流体腔中的压力低于外界大气压时，供料桶和管路中的高压流体就会冲入泵腔以达到新的压力平衡。

选择合适的泵

不同的气动膈膜泵服务于特定的应用场合。气动隔膜泵的流量范围从最小1加仑/分钟以内到最大接近300加仑/分钟。泵的材质可选便宜的铝合金或不锈钢以及诸如乙缩醛、聚丙烯和聚偏氟乙烯（PVDF）等耐腐蚀性好的高分子聚合物。此外，浸液部件通过配置不同材质的球阀、阀座和和膜片以适应各类不同的介质。

当选择一款气动膈膜泵时，工厂设备经理应首先考虑以下几个问题：

➤ 实际要求的流量多大？

➤ 泵送的介质是什么？

介质的粘度多高？

是否是磨蚀性介质？

介质所含颗粒的尺寸大小？

➤ 供料罐相对于泵的位置是怎样的?

泵的自吸高度多高？

泵出口的垂直输送距离多高？

➤ 泵出口的排料距离多长?

➤ 泵进口管径多大?

➤ 泵出口管径多大?

➤ 介质温度多高?

➤ 如果选择气动泵，车间内供气压力多少？

➤ 是否有产品证书或认证要求？

➤ 是否有其它需要考虑进去的特殊应用？

卫生领域特殊的问题

在卫生行业，流体流经泵体的方式也需要考虑进去。大多数气动膈膜泵采用螺栓通过中部连接的方式，利用压板将膜片固定压紧，螺栓头暴露在膜片外表面并与物料接触。

这种设计使得物料中的颗粒能够渗入压板背面，以不易察觉的方式逐步磨损膜片，缩短膜片工作“寿命”。另外一个问题则是泵在每一次做功形成冲程时，压板和膜片之间会产生一个空隙“藏污纳垢”滋生细菌。在不拆解泵体、不拆卸压板的情况下，该区域几乎不可能得到彻底清洗。

▲图2 标准膜片使用压板固定压紧膜片，

连接处易于滋生藏匿细菌

在卫生领域应用中，被泵送的介质通常都含有悬浮的小颗粒。在这种情况下，许多用户都会选用PTFE/EPDM一体式膜片，其接触物料一侧的材质是聚四氟乙烯（PTFE），接触压缩空气一侧的材质是三元乙丙橡胶（EPDM）。一体式膜片可阻止任何介质渗入膜片压板背面，从而不会滋生细菌。

▲图3 一体式膜片大大延长了膜片的挠曲寿命，

并杜绝物料渗入压板背面

PTFE/EPDM一体式膜片大大延长了膜片的工作寿命，因为膜片压板的任何部分都不会与介质直接发生接触。例如，在美国乔治亚州的一个调味品灌装厂，客户使用配置了这种一体式膜片的气动膈膜泵持续不断地将300加仑桶装的蛋黄酱输送至缓冲罐以进行单个成品包装。泵送过程没有改变一点蛋黄酱的稠度。另外，一体式膜片由于其“合二为一”的简单设计也更易于清洗。

膜片的更换通常费时费力。标准两片式PTFE膜片的替换时间一般为一个小时。固瑞克开发出一个简单易用的膜片替换工具安装在气阀上，可将整个过程缩短至15到20分钟

该工具避免了气阀的常规操作，能将压缩空气引至特定的气室。导向销被重新安放在主阀杯座的活塞上，不让其发生位移。主阀杯座则被替换成一个定向工具，上面刻有箭头以供维修人员选定方向。该工具将压缩空气引至希望其吹送的那一侧（通常为膜片已被组装好的一侧）。当两侧膜片都完全组装好后，取下导向销并将主阀杯座替换回去。

▲图4 膜片替换工作

气动膈膜泵最主要的部件就是气阀。市面上的气阀设计也各种各样。然而，许多用户更青睐具有封闭中心的设计以消除气阀运行时出现的“粘性”停滞问题，这一问题多出现在带有管式阀芯的气阀设计上。

固瑞克气动膈膜泵的双环滑块式气阀100%可在泵体外部进行替换和维修，正常运行时无需润滑，整个气阀仅仅包含9个运行部件，工作时稳定性更高。

▲图5 气阀运动不减少，易于维护