[发明专利]一种隔膜保护系统

说明书

技术领域

本发明属于隔膜泵隔膜保护技术领域，尤其涉及一种隔膜保护系统。

背景技术

隔膜泵作为一种工业领域常用的管道输送设备，以其输送压力高、输送流量稳定、输送物料与活塞隔离等特点，在固液两相介质输送场合中得到了广泛的应用，其中橡胶隔膜作为隔膜泵结构的重要部件，在输送物料与活塞隔离上起到了不可替代的作用，隔膜泵的橡胶隔膜使用寿命直接决定了隔膜泵的连续运转时间及设备运转率，因此在隔膜泵制造及控制技术中，隔膜的保护技术与隔膜破损检测技术是隔膜泵技术发展的重中之重。

隔膜主要为橡胶材质，辅以铁芯提供定位及导向的作用，如图2所示，橡胶隔膜安装于隔膜腔中，起到隔离输送物料与液压油的作用，使活塞及活塞缸避免与输送物料直接接触，保护了活塞的寿命，同时也避免液压油流入输送管路，防止液压油污染输送物料，保证了管道工艺的清洁性，另一方面相对于油隔离泵节省了液压油，降低了设备运转成本。

由于橡胶隔膜本身的材质，决定了橡胶隔膜本身不能够承受过大应力，因此，橡胶隔膜本身不能够作为物料输送的动力张量来源，而是应该在橡胶隔膜的一侧通过液压油均匀的提供压力，同时在橡胶隔膜的另一侧，通过物料对隔膜的反作用力，达到橡胶隔膜两侧的压力平衡，使橡胶隔膜在设计允许的弹性形变范围内折叠与伸缩形变，从而发挥橡胶隔膜应有的设备部件特性，保护橡胶隔膜的使用寿命。

目前市场上的隔膜泵油量控制系统的控制方案，都是通过测试信号检测探头，检测液压油油量，当检测到液压油油量较少时，通过液压管路进行自动的补油动作，当检测到液压油油量较多时，通过液压管路进行自动的排油动作，从而实现控制隔膜腔液压油量，达到隔膜两侧压力平衡的目的，进而保护橡胶隔膜运转。

此种控制方式能够满足隔膜泵运转以及隔膜腔油量控制的一般性设备需求，但其控制方式简单，执行能力被动，对隔膜腔液压油量缺乏充分的预估手段，并且当橡胶隔膜破损时缺乏必要的响应能力，难以保护隔膜泵的运转安全，导致设备运行风险增加，连续运转时间缩短。

总结目前市场上的隔膜泵油量控制系统的结构特征，综合分析其运行效果，可以看出现有技术具有以下几种缺点：

1、隔膜室油量检测方式落后：目前市场上的隔膜泵油量控制系统，其油量检测装置为定性检测方案，仅能通过磁式信号检测探头对隔膜腔油量的多少进行判断，得出的检测结果为1bool的数字量，其中0为油量匮乏，1为油量超出，但不能进一步对隔膜室油量的匮乏量与超出量进行判断，通过该特性可以看出，旧的隔膜油量控制系统只能对隔膜室油量进行定性检测，而无法对隔膜室油量进行定量检测。

2、补油动作及排油动作油量不可控：目前市场的隔膜室补排油液压系统在对隔膜室做出补油或排油动作时已然采用的是定量补排油的控制策略，即通过固定时间的补油与排油，对隔膜室油量进行控制，此种控制方式较为落后，受到外部影响较大，缺乏必要的补排油流量检测的闭环控制策略，导致补油与排油效率较低，例如假设单次补油时间为t1,在单次补油的油量为V1，因补油压力的不同以及隔膜室压力的周期性与工艺性变化，必然导致单次补油量V1每次不尽相同，此时隔膜泵会经过多次的补油与排油交替动作，通过补油量与排油量总和的差值将隔膜室内油量调整至最佳状态，可见，在此补排油控制系统中，补排油效率较低，系统震荡时间较长，稳态性差。总结上述现象，可以看出补排油液压系统对补油动作及排油动作油量控制的作用，但是在隔膜室油量检测系统无法对隔膜室油量进行定量检测的基础上，补排油液压系统无法通过闭环反馈对单次补油油量进行控制。

3、隔膜室补排油液压系统故障无法判断：在工业场合下，环境恶劣，化工酸性气体、外部冲击、机械振动、粉尘等复杂因素作用于隔膜室补排油液压系统，造成隔膜室补排油液压系统出现不可预料的故障，此时，因补油阀门或排油阀门无法有效打开或关闭，将导致橡胶隔膜的损坏，隔膜室补排油液压系统故障大致可以分为以下几个方面：

补油阀门无法有效打开导致补油动作无法对已经缺少液压油的隔膜室进行补偿，或排油阀门无法有效关闭导致排油阀门持续对隔膜室进行过量排油，此两种情况将导致隔膜室油量匮乏，压力降低，隔膜处于物料压力大于隔膜室油压的状态，造成橡胶隔膜破损，同时由于隔膜室油量匮乏，在每个往复运动周期内，橡胶隔膜的铁芯会撞击隔膜室后端，造成机械损害。

排油阀门无法有效打开导致排油动作无法对已经处于液压油过分充盈状态的隔膜室进行泄流，或补油阀门无法有效关闭导致补油阀门持续对隔膜室进行过量补油，此两种情况将导致隔膜室油量过多，压力增高，隔膜处于物料压力小于隔膜室油压的状态，造成橡胶隔膜破损。