隔膜泵工作像自行车泵,每转一个摄入和一个输出周期的驱动马达,产生一种固有的悸动的流。Dynaflo发达的美国军队,几乎消除了这种效应。
洛伦佐Majno,Dynaflo
隔膜泵提供一定数量的特性对设计师可以有价值的产品,这些产品要求气体和液体的运动:它们是相对便宜;能流、压力和真空水平适合移动或静止的应用程序;他们都是可配置的,高效,耐用,没有滑动密封。
这些泵是用于通风和可以在其他压缩机工作需要non-pulsing输入的应用程序。他们最大的优势之一就是流体路径是完全密封的环境,使它们适合处理敏感的气体和液体。最小的是大约30毫米(1)长,适合在你的手掌,只重12克(半盎司下)移动或抽样少量的空气或气体。重型工业隔膜泵可以重达数百磅的流程应用程序涉及化工、液体和气体。
它们是如何工作的
他们的工作方式非常简单:变速电动机将旋转运动转换成线性运动(泵),开车从一个偏心连杆位置就像一个汽车曲轴和连杆的活塞。由此产生的自由端位移的连杆是用来推和拉弹性隔膜,就像推和拉在一个灵活的墙刚性的盒子。
这个盒子是通常被称为“头”的泵。隔膜的运动引起体积变化交替的头部,从而创造了一个真空(当隔膜向外拉)和压力时向内推。一个进气阀确保隔膜向外冲程中,气体或液体进入头部。内在的中风,气体或液体出口排气阀。因此,这些泵可用于创建真空或压力,取决于他们是如何探究。他们也是天生的自吸。
隔膜泵有广泛的用途,从咖啡机到医用吸引器空气取样系统和血压测量仪器。但是也有缺点:
- 他们本质上是脉动的输出。
- 他们通常噪声由于快速开启和关闭的阀门。
- 如果不平衡振动。
- 他们的使用寿命和操作效率取决于,除此之外,膜片的设计
- 电机的低速齿轮可以限制他们的动态范围。
对于大多数应用程序,流的脉动的自然不是问题,但在医疗呼吸器协助病人自己可能无法呼吸。Dynaflo与所面临的挑战提出了设计一个压缩机通风机隔膜泵的优点,但没有脉冲,和运营能力在一个广泛的输出流,以适应各种通风病人。
解决方案是一个多头面向12径向泵隔膜泵驱动的中央,常见的偏心。这种方法导致每个泵通过其通常的周期每旋转一次,如单头泵。然而,12头连接在系列中,任何的12个泵是30度除了邻国在任何时候,因此创建一个12点平均影响输出流。对称、均衡的设计几乎消除振动和提供了一个相对恒转矩负载电机。
泵的径向12头优化所需的输出流量和压力:140升/分钟(4.9 cfm)和140年mbar (~ 2 psi),分别。这个径向对称的设计有效地解决了脉动和振动问题,并使事情更容易的实现电动机:低调的长寿命无刷直流电机,可以在一个广泛的速度。对称加载马达还允许它运行更有效地比不均匀加载的一个——或者双头设计。
non-pulsing泵的输出流量和压力也方便闭环控制,下游的流量或压力传感器可以用作输入到控制电路仔细控制病人的通风。,加上它重量轻(1.5磅/ 0.7公斤)使它适合移动应用在电池供电的设备需要尽可能长时间,尤其是在实地呼吸器等医疗设备。
效率计算
电池驱动的应用程序的运营效率是至关重要的。在隔膜泵,这意味着电力驱动汽车的权力关注创造尽可能多的压力或真空,而不是克服机械摩擦等障碍,加速质量,或拉伸隔膜。小心注意的隔膜也收益效率高:而不是一个平面弹性部分,必须为每个循环拉伸,flex的膜片设计滚动,而不是通过伸展。这极大地减少了工作所需的电动机和扩展了隔膜的生活。
成千上万的这些压缩机在今天的移动通风系统中部署美国军队,他们可能有其他应用程序在敏感的医疗设备。
洛伦佐Majno是副总裁Dynaflo(阅读、Pa),最近加入公司后39年英斯特朗。在实验室仪器与他拥有学位从布朗大学机械工程和材料科学。
这篇文章的观点是作者的,不一定反映的医疗设计和外包或员工。