氣動雙隔膜（AODD）泵技術從發明并投入市場應用開始，至今已經超過了55年，毫不夸張地說，1955年首臺氣動雙隔膜泵開始工作的那一天至今都是工業泵歷史上具有劃時代意義的重大時刻。AODD技術從“卑微”的應用開始發展，那時它主要在采礦工業中用來泵送廢水。

　　氣動雙隔膜泵屬于往復式容積泵。其流動路徑，即泵送介質的流經區域，包括入口歧管和排放歧管，以及兩個液室�？諝夥峙湎到y中的氣閥將兩層隔膜后面的壓縮空氣輪流送入氣室內。流體從入口歧管被抽入一個液室內，然后從另一個液室沿排放歧管排出。

　　氣動雙隔膜泵具有許多優點。它們無需電能，屬于自吸泵，能夠泵送含有懸浮固體顆粒的流體，能夠干轉或者工作在“死區”（dead head）而不損傷泵。除此之外，還可以通過調節進氣壓力或者限制泵的排量來調節泵的性能以滿足特定的工作需要。

　　設計氣動雙隔膜泵的初衷，是把它用在大部分其他類型的泵都無法勝任的一些棘手場合。同時，它們的設計還考慮了成本低廉、易于維護、適合各種工況等因素。因此，氣動雙隔膜泵能夠傳輸從廢水到粘性物質的各種介質，例如泥漿，甚至也包括水泥。

　　經過數十年的研究和設計創新，氣閥和流動路徑都得到了改進和提高。從而得到了一系列堅固耐用且功能多樣的泵產品，它們不僅能夠滿足采礦和大型工程行業的嚴格要求，還能達到制藥和食品加工行業對精確性和衛生的要求。

挑戰

　　多年以來，能源成本大大增長，因此制造商們越來越關心如何減小工作成本，并努力提高工廠設備的工作效率。

　　在設計和生產高效氣動雙隔膜泵的過程中，從一開始就遇到了一項重大挑戰，那就是如何在保證為終端用戶提供令人滿意的流速的同時，盡可能減少耗氣量，這等同于減少能耗。

　　所有的氣動雙隔膜泵在其設計中都有一個空氣分配系統ADS。ADS的任務之一就是將壓縮空氣送往一個氣室內，同時從另一個氣室排走空氣。這項工作由氣閥來完成，氣閥可以有多種形式，但是在許多情況下是滑閥，它在泵殼內的圓柱形內孔中前后滑動（如圖1總布置圖所示），由此來打開或者堵住氣孔，從而使壓縮空氣流向對應的氣室，并從另一個氣室排走。這些原始的滑閥具有單一的直徑，它的兩側承受相同大小的氣壓。這個壓力能夠在滑閥的一端瞬間消失，從而使滑閥換向——將壓縮空氣送往另一個氣室。

　　雖然這種單直徑滑閥在早期的氣動隔膜泵設計中顯得新穎有效，但是它的形狀造成了一個潛在的問題，如果瞬時信號沒有徹底使滑閥換向，那么就很有可能造成ADS系統失效。這會導致生產損失，工作低效，并會增加泵的停工期。

解決方案

　　數年來，業內人士對氣動雙隔膜泵的空氣分配系統做出了許多改進，以提高其性能、可靠性和效率。改進措施之一便是引入新穎的“不平衡”氣體滑閥（仍如圖1所示）。這種新穎的設計不依賴瞬時信號來使滑閥換向。它依靠一個非平衡信號來控制泵的換向。新型滑閥有兩個不同的直徑尺寸，直徑較小的那一端持續承受氣壓，迫使氣閥超向一個方向。結果直徑較大的一端被增壓，而更大的那一端會產生更大的力（相對于較小端而言）并推動滑閥朝另一個方向滑動。滑閥兩側的力始終不平衡，不斷推動滑閥朝這個或者那個方向滑動。

　　另一項提高效率，節省能源的創新舉措是引入“先進開孔”（advanced porting）技術，它為空氣分配系統ADS引入更大的氣孔，使廢氣在離開增壓室時盡量少受約束。同時還對入口氣孔的尺寸加以優化，以使流速達到最大，并增加效率。

更大的可調性

　　最新一代的氣動雙隔膜泵獨創性地引入了一套效率管理系統（EMS——見圖2、3、4、5、6的各種泵的示例），從而增大了空氣分配系統ADS的可調性。EMS使終端用戶能夠調節進氣孔的尺寸。減小進氣孔尺寸能夠限制空氣進入氣室的流速。這有利于控制氣室的充氣量以及充氣的迅速程度，還能夠防止氣室“過度充氣”。

有關EMS效率的例子

　　我們來進行一次比較試驗，比較的雙方分別是空氣分配系統（ADS）中沒有引入效率管理系統（EMS）的兩英寸氣動雙隔膜（AODD）泵，和一個集成了EMS的氣動雙隔膜泵。該試驗使用水作為泵送介質。

　　未采用EMS系統的氣動雙隔膜泵工作時的進氣壓力為6.89 bar（100 psig），排氣壓力為1.38 bar（20 psig）。在這些條件下，未采用EMS的氣動雙隔膜泵應用3.68 m3/min（130 scfm）的耗氣量來達到439 l/min (116 gpm) 的流速。

　　當使用具有ADS的氣動雙隔膜泵來進行同樣的試驗時，發現在減小空氣用量，使泵并未在最高能力狀態下工作時，即可達到同樣439 l/min (116 gpm) 的流速。在該試驗中，具有EMS的氣動雙隔膜泵在期望的流速439 l/min（116 gpm）下工作時，其耗氣量減少了42%——即1.53 m3/min（54 scfm）。

　　這種特性令終端用戶能夠調節進氣通道的尺寸，直到符合流速要求，當用戶通過這種調節，在期望的入口氣壓下操作泵的時候能夠優化泵的性能。這樣做確保了泵工作在最高效的狀態，同時依然符合用戶的流量要求，使用最少量的氣體來泵送必需泵送的物質（參考文字框內列舉的節能例子）。

　　利用EMS來減小進氣孔的尺寸并限制氣體進入氣室內的流速，還帶來了一些其他的好處，包括延長隔膜的使用壽命期（減少維護成本），以及增大干式真空度。

　　除了完善ADS空氣分配系統，還有流動路徑方面的改進，這項改進減小了摩擦損失。減小摩擦損失有利于增大流體的流速而不會增大耗氣量。這些改良后的流動路徑經過設計，可以集成到現有的應用中，使用普通的安裝架和流體連接件即可。

結論

　　如今，由于預算緊縮以及賬本底線（bottom line）的壓力，尋找最有效率的制造過程成為了最重要的事情。要實現這一目標，明智的設備經理應該使用具有先進的ADS系統的新型泵來取代過去的氣動雙隔膜技術，并且最好能優先考慮使用了最新EMS技術的新型泵。

　　制造商們不惜花費時間來評估他們的工作，隔離低效率區域，然后通過引入一些有望提高效率并降低能耗的泵送技術，來提高他們的投資收益率，這樣的例子屢見不鮮。將應用了EMS的氣動雙隔膜泵送技術與沒有使用EMS的技術做一個簡單比較，即可發現，EMS能夠減少工作和能耗成本，使得同一家工廠能夠安裝更多的泵，而無需增大壓縮機容量，給制造過程帶來長期的好處。

聯系方式：
Curtis Dietzsch
Development Engineer
Wilden Pump & Engineering
LLC, Grand Terrace, CA, USA,
Tel: +1 909 422 1730
Email: Curtis.Dietzsch@wildenpump.com
Web: www.wildenpump.com / www.pumpsg.com