Как работает обратный осмос: принцип действия устройств тонкой очистки воды. Что такое мембранная одежда Как работает мембранный расширительный бак

Характеристики одежды для активных видов спорта напоминают китайскую грамоту. Что такое «мембрана», «флис» и «гортекс»? Зачем нужно термобельё? Как сочетаются «влагонепроницаемость» и дышащие свойства вещей? «СЭ экстрим» раскрывает секреты снежной одежды!

Повезло нам, современным человечкам! Мы катаемся на сноуборде и горных лыжах, занимаемся альпинизмом, экотуризмом, трекингом и еще бог знает чем, и для всего этого есть специальная одежда. Это не только куртки и штаны, но и белье, носки и обувь, при разработке которых учитываются особенности конкретного вида деятельности. В нашем распоряжении и мембраны, и пуховые куртки, и пропитки, и анатомические подвески рюкзаков — чего только нет. В общем, все у нас хорошо, даже жалуемся иногда: «Хочу не двухслойную, а трехслойную курточку, и чтобы с карманами!»

Если оглянуться назад и задуматься о том, как раньше-то люди справлялись с капризами природы, как ходили, мокли под дождем и снегом, перенося свое богатство в рюкзаках «дедушкин стайл», становится как-то не по себе. Хотя некоторые уже и не помнят, что, кроме брезентовых курток, телогреек, свитеров и шерстяных носков, ничего и не было. Но, несмотря на все неудобства, люди всегда ходили в горы, покоряли вершины, катались на лыжах. Премудрость была у них одна: чем холоднее, тем больше нужно на себя надеть. Сильные это были люди, выносливые и непритязательные.

Но потом они от этого устали, и начался прогресс в области производства тканей, подходящих для активного использования на открытом воздухе. Полным ходом пошла разработка специальных материалов: люди стали ломать голову над тем, как сделать ткань максимально легкой и эффективной, чтобы она не промокала, не продувалась, чтобы и грела и влагу от тела отводила.

Одними из первых, кто преуспел в деле, были Уилберт и Женевьев Гор, основавшие в 1958 году компанию Gore (W. L. Gore & Associates, Inc). Уилберт (Билл) Гор 17 лет проработал в компании DuPont, но потом жизнь пошла другим путем, и на свет появилось то самое частное предприятие Gore. За последующие 12 лет компания добилась практически мирового признания и заняла лидирующие позиции на рынке. Так и началась история одежной мембраны.

С ЧЕМ ЕДЯТ МЕМБРАНУ?

Итак, попробуем разобраться в том, что же такое мембрана (мембранная ткань) и с чем ее едят. Технически мембрана — это что-то вроде пленки особой структуры, а мембранная ткань — это материя, в структуре которой присутствует эта самая специальная пленка. Существует мировая классификация, которая позволяет разделить все мембранные ткани на несколько видов.

По строению мембрана может быть беспоровая, поровая и комбинированная.

Беспоровые мембраны работают по следующему принципу: испарения тела попадают на внутреннюю часть мембраны, оседают на ней и посредством активной диффузии быстро переходят на наружную сторону. Преимущество беспоровых мембран состоит в том, что они долговечны, не требуют бережного ухода, исправно работают в широком диапазоне температур. Такие мембраны обычно используются в дорогих и функциональных изделиях. В чем ее недостатки? Поначалу может показаться, что одежда промокает, но это — как раз те самые испарения, которые скапливаются на внутренней части вещи. То есть беспоровые мембраны начинают дышать медленнее, однако, «раскочегарясь», по дышащим свойствам иногда превосходят поровые.

Поровые мембраны работают по другому принципу: капли воды, которые попадают на мембранную ткань снаружи, пройти через поры мембраны внутрь не могут, так как эти поры слишком малы. Соответственно, снаружи ткань не промокает.

С другой стороны, молекулы пара, образующиеся при выделении пота, свободно выводятся наружу с внутренней части мембранной ткани. В результате мы получаем водонепроницаемость мембранной ткани снаружи изделия и дышащие (пароотводящие) свойства изнутри. Преимущество поровых мембран в том, что они начинают дышать «быстро»: выводят испарения, как только вы начинаете потеть. В чем недостатки? Эта мембрана достаточно быстро «умирает», то есть теряет свои свойства. При неправильной стирке (особенно с отжимом!) поры мембраны забиваются, что сильно снижает дышащие свойства — куртка может начать «протекать». Этот недостаток может проявиться, если вы не особый любитель ухаживать за своими вещами.

Комбинирование мембраны : ткань верха с внутренней стороны покрыта поровой мембраной, а поверх поровой мембраны имеется еще одно покрытие: беспоровая полиуретановая мембранная пленка. Эта ткань сочетает все преимущества поровых и беспоровых мембран, одновременно избегая их недостатков, этакое «два в одном». Но за высокие технологии приходится дорого платить. Именно по этой причине очень немногие фирмы используют данную мембрану в своих изделиях.

Помимо вышеописанного деления, существует разница в самой конструкции материала. По конструкции мембранные ткани делятся надвухслойные, трехслойные и так называемые «двух-с-половиной»-слойные. Эти слова наверняка знакомы сноубордистам и горнолыжникам, а также людям, которые проводят достаточно времени в горах.

Двухслойная ткань — это ткань, на которую с изнаночной стороны специальным образом нанесена мембрана (обычно белая, но бывает прозрачной или с каким-либо иным красителем). В изделиях данная ткань всегда используется с подкладкой, т. к. она обеспечивает должную защиту мембраны от засорения и механического повреждения.

Трехслойная ткань выглядит, как ткань с мелкой сеткой с изнанки. По сути дела, это ткань верха плюс мембрана, плюс трикотажная сетка, склеенные в одну структуру с применением специальной технологии ламинирования. Трикотажная сетка с изнанки обеспечивает защиту мембраны как от механических повреждений, так и от засорения. Самое главное: в трехслойных изделиях использование подкладки отпадает — остается одна «тряпочка», в которой собраны все три составляющие. В итоге мы имеем: мегалегкую ткань, не стесняющую движения, небольшой объем изделия и максимум функциональности. Сочетанием этих превосходных качеств и объясняется высокая стоимость изделий из трехслойной ткани.

«Двух-с-половиной»-слойная мембранная ткань — это новинка на рынке современной одежды. Звучит не очень-то по-русски, но верно передает смысл технологии. Как правило, это обыкновенная двухслойная мембранная ткань, изнутри покрытая подобием защитного напыления (вспененное защитное нанесение в виде пупырышек, просто трикотажные пупырышки и т. д.), призванного осуществлять функцию третьего слоя, т. е. защиту мембраны. Такие куртки получаются максимально легкими — им не нужна подкладка, а вес защиты намного меньше, чем у трехслойных материалов. Но, как можно догадаться, стоят изделия из этой ткани отнюдь не дешево.

Кстати, уже упоминавшийся нами GoreTex, с которого мы начали обсуждение темы, являет собой всего лишь запатентованное название мембраны определенной структуры. Долгое время компания была практически монополистом на рынке одежды для экстрима, однако сейчас многие уважаемые и известные компании производят не менее уважаемые мембранные ткани. Например, Toray (Япония) (Dermizax, Entrant HB), Event (США, производится в Японии), Unitika (Япония). Это — лидеры в области технологий производства мембранных тканей, которые используют в своем производстве ведущие мировые бренды, производящие одежду и обувь для активного отдыха и спорта.

Существуют еще два важных параметра, на которые необходимо обращать внимание при покупке штанов и курток для активного отдыха, — это водонепроницаемость и дышащие свойства тканей.

Водонепроницаемость — это, грубо говоря, давление водяного столба, которое может выдержать данная ткань. Кусочек ткани помещается в специальную машину, натягивается, и на него направляется столб воды под давлением. Давление постепенно увеличивают и смотрят, в какой момент на обратной стороне тряпочки появятся капли.

Показатели: 20.000 означает, что ткань не промокает в штормовых условиях (сильный ветер, косой сильный дождь, снег); 10.000 — ткань выдерживает сильный дождь; около 5.000 — слабый дождь и снег; около 3.000 — моросящий дождь и мокрый несильный снег.

Дышащие свойства зависят от количества пара, которое пропускает ткань за определенный период времени (сейчас принята единица измерения «X грамм на квадратный метр ткани за 24 часа»). Кусок ткани также помещают в специальную машину, где имитируются испарения, а по прошествии 24 часов смотрят, сколько влаги «отвела» ткань. То есть чем больше цифра, тем большее количество влаги отводится. Например, в дорогих качественных изделиях водонепроницаемость обычно составляет не менее 20.000 мм водного столба, а дышащие свойства — не менее 8.000 г/кв. м./сутки. Мембрана среднего уровня обычно имеет характеристики 8.000 мм/5.000г/кв. м./сутки или около того.

Базовый уровень — это обычно 3.000 мм/3000г/кв. м/сутки, хотя в изделиях из такого вида ткани недостаточно высокие характеристики мембраны могут хорошо сочетаться с наличием большого количества вентиляционных отверстий, позволяющих регулировать температуру внутри изделия.

Для обеспечения дополнительной защиты от внешней влаги существует такая вещь, как покрытие DWR . Если налить немного воды на ткань, обработанную DWR, то капельки не впитываются, а лежат на ткани, скатываясь в шарики! Это и есть результат работы DWR (Durable Water Repellence) — покрытия, не позволяющего воде проходить даже через верхний слой ткани (то есть впитываться в нее). DWR, правда, штука не долговечная (ее наносят при производстве одежды) и со временем исчезает (смывается). Так что в перспективе при эксплуатации и контакте с водой на ткани могут появляться мокрые пятна. Это вовсе не значит, что изделие промокает, так как мембрана все равно воду не пропустит, но некоторый дискомфорт присутствовать может. Образовавшийся слой воды сверху не даст работать мембране, какой бы «крутой» она не была. В этом случае в поровых мембранах возможно проникновение воды внутрь изделия. Как с этим бороться? Избежать умирания DWR поможет специально разработанные средства с этим самым DWR-покрытием (NIKWAX например), которые продаются в магазинах, торгующих одеждой для экстремалов. Если после стирки (или чаще) наносить на ткань, например, NIKWAX или другое аналогичное средство, то изделие определенно прослужит дольше, чем если этого не делать.

После такого обилия информации логичен вопрос: «А как же ухаживать за мембранной одеждой?»Сразу скажем, что стирать мембранные вещи надо, но не так, как обычные. Нельзя использовать стиральные порошки с отбеливателем и другими агрессивными веществами — они засоряют и разрушают поры. Нельзя использовать машинный отжим — мембрана от этого портится, так как отжим нарушает ее тонкую структуру. Нельзя сдавать в химчистку и использовать отбеливатели. Нельзя гладить — расплавится синтетическая ткань верха, к тому же повредится мембрана! Можно стирать одежду вручную со специальными средствами для стирки мембранных тканей (NIKWAX опять же); если изделие не слишком грязное, можно постирать обыкновенным мылом, а особо загрязненные места потереть щеточкой. Можно оставлять сохнуть на веревочке. На сухое изделие можно нанести DWR из баллончика с распрыскивателем. Хочется отметить, что DWR-пропитку следует наносить только на чистые вещи, так как при нанесении пропитки на грязный материал водоотталкивающего эффекта вы не добьетесь. Моющие специальные средства должны иметь на упаковке надпись — «разрешено для мембранных тканей»! Вот и все основные секреты.

Все вышесказанное по большому счету относится к верхнему слою одежды. Пришло время сказать несколько слов и о среднем, или нижнем, слое, и о том, с какими материалами, тканями и хитрыми терминами мы можем столкнуться при выборе подобных изделий.

Для начала — о флисе. Флис — это большая группа тканей, которые изготавливаются следующим образом: машинным способом на достаточно прочную тканую основу навязываются узелки, затем другая машина их разрывает, и получается ворс, который привязан к основе. Надо признать, что многие часто путаются в понятиях «флис» и Polartec. Развеем ваши сомнения: Polartec — всего лишь бренд, производящий флис. То есть флис высокого качества от фирмы Malden Mills называется Polartec. Вот и вся премудрость.

Почему именно флис рекомендуют для занятий активными видами спорта? Между ворсом (из которого, собственно, и сделан флис) сохраняется прослойка воздуха, который, как известно, является лучшим термоизолятором. Кроме того, в отличие от натуральных тканей (например хлопка) хороший флис не накапливает влагу, а обеспечивает необходимую вентиляцию при перегреве и выводит наружу конденсат. Это — одна из главных причин, благодаря которой «флиску» (кофту из флиса) рекомендуют надевать при активном катании, особенно в горах — хороший флис означает тепло, сухость и комфорт. Но заметьте: флис будет работать таким образом только при условии, что под него вы надели термобелье, а не любимую хлопковую футболку, которая при всей своей красе, к сожалению, не отводит влагу и сразу намокает.

Флисы также бывают мембранные и немембранные. С немембранными все понятно — в структуре ткани отсутствует мембрана. Мембранные флисы состоят как бы из трех слоев, «склеенных» в один.

Мембранные флисы

1. Soft Shell. Структура: верх — прочная ткань, которая не впитывает влагу и устойчива к изнашиванию; средний слой — мембрана; низ — флис. В некоторых случаях в структуре ткани мембрана может отсутствовать, так как во флисовых тканях она отнюдь не является основной составляющей. Непродуваемость достигается за счет специального тугого плетения.

2. Windbloc (защита от ветра). Структура: верхний слой — обработанная флисовая ткань (антипилинг, DWR), средний слой — мембрана (иногда вместо мембраны используется пенка), нижний слой — ворсистый флис, который собирает влагу и отводит ее от тела.

Немембранные флисы

1. Немембранный Softshell —это по сути, «сандвич», два склеенных вида ткани. Верхняя обеспечивает прочность на истирание и разрыв, а та, что ближе к телу, — греет и отводит испарения путем быстрого впитывания.

2. Polartec Thermal Pro — это теплый, легкий, влагоотталкивающий материал, состоит из двух слоев. Внешняя поверхность, стойкая к истиранию, защищает от ветра и мелкого дождя, а мягкий ворсистый внутренний слой обеспечивает максимальную теплоизоляцию. При этом пары влаги от тела беспрепятственно выводятся наружу. Thermal Pro из полиэфирных волокон очень прочен и быстро высыхает. В отличие от многих ворсистых тканей материал сохраняет свои теплоизолирующие свойства и не «скатывается» после многократных стирок.

3. Polartec Wind Pro —материал с более плотной структурой, чем Thermal Pro, с повышенными характеристиками защиты от ветра.

4. Polartec 200 и аналогичный ему по качеству флис других производителей — мягкий и практически невесомый материал. Он обладает превосходными теплоизолирующими свойствами. В отличие от натуральных тканей он не накапливает, а отводит избыточную влагу от тела. По тепловым свойствам в расчете на один грамм материала Polartec 200 вдвое превосходит овечью шерсть и более чем втрое — хлопок.

Осмыслив все вышеописанное, можно выделить основные свойства качественного флиса:

Продолжительный срок эксплуатации (сохраняет свои теплоизолирующие свойства в течение долгого времени).
Благодаря особенному антипилинговому покрытию ворс не скатывается в ненавистные катышки даже после многократных стирок.
Флис не мнется, обладает приятной на ощупь структурой.

Флис, как и верхняя одежда (например, для катания), тоже требует особенного ухода. Его можно (и нужно!) стирать — вручную или в стиральной машине. Если руками, то обычным мылом в теплой воде при температуре не выше 40 градусов. Если в машине, то при той же температуре, используя режим «бережная стирка для синтетических тканей». Одежда из флиса прослужит дольше, если стирать ее с применением специальных щадящих моющих средств, а затем ополаскивать в растворе, восстанавливающем водоотталкивающие свойства (например, Nikwax Polar Proof). Флис нельзя гладить и сушить в стиральной машине или на батарее. Вешайте на веревочку или на вешалку — одежда высохнет и сохранит пристойный вид.

Как все вышеописанное применить в обычной жизни и для чего все это нужно? Если вы катаетесь на сноуборде и горных лыжах, то наверняка знаете, что условия катания в горах и в городе всегда разные. Классикой считается «капустный» вариант одежды. Первый слой: термобелье (специальные облегающие кофты и штанишки типа «треники») + носки для катания (а не обычные шерстяные). Второй слой — флис, третий — верхняя одежда (штаны-куртка или комбинезон) плюс шапка/шлем, варежки/перчатки. В зависимости от погоды набор может варьироваться. Смысл в том, что все технологии вывода пота работают только вместе, и если под мембранную куртку вы наденете свитер и любимую футболку, то толку от мембраны не будет. А когда все правильно, то всем сухо и комфортно. А что еще человеку нужно?

И немного о деньгах: как мы уже говорили, хорошее качество требует хорошего вложения средств. Если сразу вы не готовы потратить серьезную сумму на одежду, начните с меньшего — покупайте вещи по частям. Например, в начале сезона приобретите термобелье, затем — флис, а уже после «разоритесь» на мембранные вещи. Одевайтесь правильно и не мерзните!

Какие еще надписи могут встретиться на этикетке? Rip Stop — это название способа плетения ткани, которая по своему строению напоминает сетку или соты. То есть в этой фактуре используются как тонкие, так и толстые нити, что позволяет изготавливать прочный и в то же время легкий материал. Twill-плетение — это приятный на ощупь гладкий материал, имеющий отличные прочностные характеристики. Resist Techno Soft Shell — материал, относящийся к классу мембранных флисов. Последнее слово в области высокотехнологичных тканей из серии Softshell — Resist Techno Soft Shell является абсолютно новым материалом, который обеспечивает комфорт при катании и занятиях активными видами спорта, прекрасно сохраняет тепло. Кроме того, этот флис, по сути, работает как термобелье — активно отводит испарения при интенсивных нагрузках и сохраняет тепло. Tкань Windbloc — сочетает в себе теплоизолирующие и «дышащие» свойства флиса и ветро- и влагоустойчивость наружного слоя. Мембранная внешняя поверхность блокирует ветер; внутренний слой ткани отводит избыточную влагу.

Насосы - это агрегаты, которые находят самое широкое применение в различных отраслях промышленности, а также при решении некоторых задач в быту. Существует большое количество разновидностей данного типа приборов. В числе самых востребованных и практичных в использовании - мембранные насосы. Их популярность в России растет. Каковы особенности их конструкции? Какими преимуществами такие насосы обладают? Что необходимо учитывать в процессе их эксплуатации?

Как работает насос

По какому принципу работает мембранный насос? Схема такова. Данное устройство состоит из двух полостей, размещенных одна напротив другой. Разделены они мембраной - очень гибкой, но в то же время прочной пластиной. Одна полость наполняется воздухом, другая - жидкостью. Между ними, в свою очередь, располагается распределитель, который воздействует на мембрану так, чтобы она двигалась взад и вперед с небольшой амплитудой.

В результате из одной полости вытесняется некий объем жидкости, а в другую - всасывается. Когда мембрана занимает противоположное положение - вещество продвигается в горизонтальной плоскости - благодаря наличию в конструкции агрегата особых клапанов. Мембранный насос, таким образом, функционирует по принципу вытеснения вещества - как, впрочем, и приборы поршневого типа. Но в последнем, как правило, нет гибких деталей наподобие мембраны. Схема изготовления агрегата гарантирует высокую стабильность работы устройства.

В силу особенностей конструкции, камера мембранного насоса практически не загрязняется. В связи с этим данного рода приборы в ходе практической эксплуатации ведут себя надежнее, чем традиционные поршневые. Наилучшим образом мембранные насосы справляются с перекачиванием воды, жидкостей с повышенной плотностью и вязкостью, а также суспензий.

Материалы конструкции

Мембрана насоса, как правило, изготавливается из резины или гибких и особо прочных сортов стали. В свою очередь, корпус устройства обычно выполняется из материалов, устойчивых к коррозии и воздействию химических веществ (если предполагается соответствующая специфика их задействования). Подаваемые жидкости или суспензии направляются в напорный трубопровод, который чаще всего также изготавливается из резины или ПВХ.

Преимущества мембранных насосов

Мембранный насос имеет ряд преимуществ. Во-первых, это исключительная простота исполнения (в большинстве технологических реализаций). Как правило, в агрегатах данного типа не предусмотрено вращающихся деталей и двигателей. Те механизмы, что приводят насосы в движение, не представляют собой технологически сложных приборов. Как правило, современные мембранные насосы - с электроприводом достаточно простой конструкции, с пневмосистемой, а то и вовсе ручного хода. Во-вторых, данные агрегаты работают с минимальной вероятностью выхода из строя - собственно, это их свойство обусловлено как раз таки простотой конструкции. Мембранный насос - прибор, который прослужит долго. В-третьих, данные устройства очень просты в установке и монтаже, не требовательны к условиям хранения и транспортировки. Температура, влажность воздуха и иные факторы окружающей среды практически не влияют на функциональность насосов.

Технологические исполнения

Агрегаты, о которых идет речь, бывают разными. В числе самых распространенных - Мембранный агрегат такого типа работает без участия электропривода, иного рода сложных передающих устройств и элементов оснастки. Такое устройство особенно удобно с точки зрения транспортировки. В числе других примечательных свойств - отсутствие заметного нагрева, а также герметичность, что в некоторых случаях позволяет использовать прибор под водой. Как мы уже отметили выше, есть мембранные насосы с электроприводом. Они также достаточно распространены в силу универсальности (они адаптированы к большинству элетросистем, применяемых в России), высокой производительности, умеренной цены. Есть также насосы, приводимые в движение гидравлическим приводом.

Таким образом, основной критерий классификации приборов - тип моторчика. В целом, принцип работы устройства каждого вида одинаковый: мембрана (или, как ее еще называют, диафрагма) изгибается под воздействием механического двигателя, воздуха (если речь идет о пневматическом приводе) или воды (при использовании гидравлической системы), вследствие чего обеспечивается движение подаваемого вещества. В некоторых конструкциях насосов предусмотрено две мембраны. На одну воздействует вследствие чего она изгибается, продвигая подаваемое вещество к выходному клапану. Одновременно,на участке, где расположена вторая мембрана, образуется вакуум, в который в силу естественных физических закономерностей вещество всасывается. И так с каждым движением привода. Две мембраны в этом случае соединяет механический вал. Также в перекачке вещества участвуют воздушные клапаны, действующие автоматически. Таким образом, в насосе происходят два процесса - всасывание (когда первая мембрана разрежает воздух при движении от стенок) и нагнетание (когда вторая диафрагма передает давление пневмопотока на жидкость, что успела попасть в корпус, тем самым обеспечивая движение вещества к выходному отверстию). Показатели давления в области задней стенки той мембраны, которая выпускает жидкость, и той, что расположена на участке входа, таким образом, равны. Часто агрегат, о котором идет речь, носит иное наименование - "вакуумный насос". Мембранный механизм при этом есть во всех технологических реализациях прибора. Причина тому - его простота и, в то же время, высокая эффективность. Что касается двухмембранных насосов - они, как правило, пневматические.

Критерии эффективности насосов

Исходя из каких критериев насосы мембранного типа оцениваются в аспекте эффективности и качества работы? Эксперты выделяют следующую совокупность параметров.

Во-первых, насос пневматический мембранный (или же тот, что оснащен электроприводом) должен бесперебойно работать без необходимости ремонта, дополнительной настройки, смазывания и иных процедур, которые требуют затрат производственных ресурсов.

Во-вторых, агрегаты данного типа должны быть экологичными. В принципе, этот критерий соблюдается в отношении большинства современных моделей мембранных насосов. Не так много устройств функционирует, к примеру, на бензине или газе.

В-третьих, желательно, чтобы имела место работоспособная и простая в пользовании система регулирования скорости и объемов подаваемых веществ. То есть насос не должен работать только в режиме "включено" и "выключено". Необходимо иметь возможность подстраивать интенсивность всасывания под тип вещества и задачу, решаемую на производстве.

В-четвертых, конструкция насосов должна быть такой, что в случае попадания внутрь полостей твердых предметов это не привело к механическим повреждениям устройства и его поломке.

Также некоторые технические специалисты считают важным наличие у насосов системы защиты от скачков напряжения (если речь идет об агрегатах на электроприводе), а также экономичность - касательно того же типа приборов.

Сфера применения

Существует несколько классов приборов, о которых идет речь. Есть дозировочный мембранный насос, ручной, вакуумный - и все они успешно используются в самых разных отраслях. Как правило, это промышленность - нефтегазовая, пищевая, лакокрасочная. химическая, а также строительство. Постепенно приборы осваиваются и частными лицами - в фермерских хозяйствах, например. Достаточно популярными становятся миниатюрные устройства. В частности, некоторые из них могут потреблять совсем немного электричества (несмотря на это, в руках пользователя будет полноценный мембранный насос) - 12 Вольт. Подобного рода приборы часто используются дачниками для конструирования систем полива или же небольшого водопровода. Отзывы многих владельцев приусадебных участков характеризуют небольшие бытовые мембранные насосы исключительно с позитивной стороны.

Перекачивать эти механизмы, особенно те, что адаптированы к использованию в промышленности, могут самые разные вещества - воду, жидкости с более высокой плотностью и вязкостью, а также те, что допускают твердые включения (в зависимости от модификации устройства, их допустимый размер варьируется от миллиметров до нескольких сантиметров). Некоторые модели адаптированы для прокачки химически агрессивных веществ.

Дозирующие насосы

Существует подтип рассматриваемых нами агрегатов - дозирующие насосы. Мембранные механизмы в них, в принципе, те же, что и в обычных устройствах даного типа, однако спектр их назначения, как правило, более узок. Многие модели устройств адаптированы к работе как раз таки с химически активными веществами - когда есть необходимость в их периодической дозировке.

Каковы особенности их конструкции? Мембранные насосы-дозаторы, как правило, прецизионные, обладающие исключительной герметичностью корпуса. Их производительность (интенсивность перекачки веществ) очень гибко регулируется. При этом в современных моделях предусмотрены варианты с заданием нужных параметров - как в режиме текущей работы агрегата, так и в процессе предварительной настройки. В зависимости от конструкции и технологического типа прибора, это может осуществляться вручную или с помощью элементов привода.

В числе примечательных особенностей насосов-дозаторов - особая легкость обслуживания. В частности, сконструированы они, как правило, в виде блоков - это обуславливает простоту и минимальную потребность в трудозатратах при сборке или монтаже устройств. Такие насосы обычно снабжены клапанами, адаптированными к воздействию вредных сред. Это особенно важно, так как данные элементы достаточно чувствительны.

Дозирующего типа устройства обладают достаточно большим количеством ходов (движений) - порядка 100-150 в минуту. При этом можно настраивать амплитуду - в современных моделях это можно сделать, используя интервал 0-100 %.

В ряде случаев специфика производства предполагает задействование "гибридной" модели приборов. А именно: может потребоваться Он сочетает в себе преимущества диафрагменного, а также "классического". Рассмотрим специфику агрегатов такого типа.

Особенности мембранно-поршневых насосов

Как таковой, (мембранный), в силу особенности конструкции, не всегда рассчитан на обработку веществ с большой плотностью. К тому же, как считают некоторые технические эксперты, его КПД не всегда оптимален. Поэтому целесообразно использовать насос, обладающий признаками как мембранного, так и поршневого. Данного типа устройства во многих случаях работают с более высоким КПД и пониженными энергозатратами.

Кроме того, область применения мембранно-поршневых насосов, как правило, шире, чем у диафрагменных. В частности, они могут использоваться не только для перекачки жидкостей, но также и для перемещения шламов, в фильтр-прессах, в составе конструкции распылительных сушилок. Некоторые мембранно-поршневые насосы гидравлического типа могут использоваться также и в в ТЭЦ, в керамической индустрии, в металлургии. Таким образом, устройства данного типа, обладая преимуществами, свойственными как мембранным, так и поршневым вариантам, во многих модификациях более универсальны. То есть если диафрагменные устройства в большей степени адаптированы для перекачки жидкостей (с некоторым процентом твердых включений), то "гибридные" вполне могут справиться с перемещением веществ, в которых, в свою очередь, концентрация нерастворимых элементов может быть выше.

Вместе с тем, такого типа агрегаты, как правило, намного дороже, чем поршневые или диафрагменные в отдельности. Однако при должной оптимизации производственного процесса затраты могут окупить себя. К тому же энергозатраты, благодаря более эффективному КПД "гибридных" насосов, меньше - хотя бы в этой части издержки бизнеса будут снижены. Также, в силу конструкционных особенностей мембранно-поршневых насосов, износ деталей на них зачастую ниже, чем при использовании диафрагменных устройств.

Как выбрать насос?

Исходя из каких критериев следует выбирать мембранный насос (если речь идет о приборе, не относящемся к гибридному типу)? Ключевые параметры, которые могут говорить о производительности приборов данного типа, следующие:

Давление на выходном клапане (в большинстве случаев минимальный показатель должен составлять 60 бар - но все зависит от предполагаемой области использования насоса);

Высота всасывания (желательно, чтобы не менее 4-5 метров);

Интенсивность подачи вещества (измеряется в куб. метрах за час - разброс рекомендуемых параметров очень разный - от 0,5 до десятков единиц, все зависит от целевого назначения устройства);

Расстояние передачи напора (длительность трубы, по которой подается вещество - не менее 50 метров);

Давление сжатого воздуха (как правило, в интервале 0,2-0,6 МПа, но могут быть и иные значения);

Допустимый интервал температуры перекачиваемых веществ (как правило, 0-80 градусов);

Диаметр отверстий на входе и на выходе, а также того, куда подается воздух (указывается в сантиметрах или в дюймах - обычно для импортных моделей);

Предельный диаметр твердых включений (может варьироваться от нескольких миллиметров до сантиметров).

Вместе с тем, классификация насосов и спектр их назначения настолько обширны, что подбор оптимальных параметров при выборе данного рода прибора всегда будет зависеть от конкретной сферы их применения.

Недостатки

Преимуществ у рассматриваемого прибора предостаточно. Это универсальность - использоваться может мембранный насос для воды и большого количества других жидкостей с разными физическими свойствами. Это экологичность - как правило, в конструкции устройств используются приводы без выхлопов и газов. Это широта технического исполнения - есть электрический, гидравлический, пневматический, ручной мембранный насос. Но следует также сказать и о недостатках, что свойственны агрегатам данного типа.

Во-первых, мембрана или диафрагма насоса все время находятся в движении. Это со временем приводит к их износу - они становятся менее герметичными, а то и вовсе выходят из строя. Но, как правило, современные производители техники прилагают к поставляемому комплекту несколько запасных мембран, а если и они закончатся - всегда можно заказать новые. Например, фирма НВМ, поставляя свой флагманский продукт - насос вакуумный мембранный (НВМ специализируется на таких приборах), дополняет комплекты запасными деталями.

Во-вторых, в силу интенсивности эксплуатации, изнашиваются также и клапаны приборов. Также в некоторых случаях возможно их засорение твердыми веществами, что присутствуют в подаваемых жидкостях. Однако и их можно заменять.

Некоторые сложности в работе насосов могут быть обусловлены периодическим появлением паровых пробок в момент всасывания жидкости (если идет обработка веществ, для которых характерно высокое давление паров - например, метилхлорид).

Вместе с тем, отмеченные три недостатка компенсируются высокой ремонтопригодностью насоса, а также легкостью замены износившихся деталей. Кроме того, чтобы минимизировать вероятность повреждения мембран и клапанов, одновременно с агрегатами (а в ряде случаев - в составе их конструкции) могут использоваться различного рода демпфирующие устройства, призванные сглаживать импульсы, возникающие вследствие движения диафрагм. Так или иначе, мембранные насосы использовать предпочтительнее, чем их традиционные аналоги. Экономическая рентабельность многих производств часто предопределяется возможностью задействовать именно такие агрегаты.

Принцип действия

Мембранные насосы работают на сжатом воздухе. Две мембраны, соединенные мембранной шахтой толкаются взад и вперед под давлением в воздушных камерах за мембранами, автоматической пневматической системой клапанов. Во время каждого цикла, давление с обратной стороны выпускающей мембраны равно давлению на стороне жидкости. Поэтому насосы могут работать с закрытым выпускным клапаном без неблагоприятных последствий для срока службы мембраны.

Пластиковые насосы найдут свое место в химической и бумажной промышленности, алюминиевые насосы идеальны для перекачивания нефтепродуктов, жиров, красок, растворителей. Для тех же целей подойдут и стальные (AISI 316) насосы. Но есть одно существенное отличие: они более стойки к абразивным частицам. Кстати, для перекачивания концентрированных кислот и щелочей без абразивных примесей можно использовать насосы из PTFE с мембранами из Santoprene покрытыми слоем фторопласта. Он позволяет работать с любыми жидкостями, невзирая на плотность, смесь, агрессивность.

На видео работает мембранный насос

Если ваше производство связано с агрессивными жидкостями , то вы можете остановить свой выбор на насосе из нержавеющей стали . Сталь AISI 316, используемая при изготовлении этих насосов, стойкая даже по отношению к азотной кислоте и гидроксиду натрия.

Сферы применения

Химическая промышленность

перекачка всех типов кислот, щелочей, спиртов, растворителей и продуктов, чувствительных к разрезу, таких как латекс и эмульсии, а также химические отходы
обработка поверхностей (перекачка химикатов из резервуаров, контейнеров и ванн, например при протравке, гальванизации и обезжиривании, обработка отходов)
обработка воды перекачка образцов, дозировка кислот и щелочей для контроля pH, перемещение хлопьевидных смесей, суспензий, химических реагентов и шлама.

Насосы устойчивы к соляной кислоте и хлориду железа, а также многим другим агентам Полиграфическая и бумажная промышленность

перекачка клея
силиката натрия
красящего и титанового оксида
отбеливающих продуктов
взятие проб и обработка сточных вод

Гигиенические применения перемещение пищевых продуктов, таких как:

сливки
сироп
молоко
йогурт
приправы
алкоголь
шоколад
тесто
кремы
паста
зубная паста

На видео пневматический насос перекачивает краску

Видео с канала Яртехсервис

Назначение

Пневмонсосы предназначены для перекачивания абразивосодержащих (размер твердых включений до 12 мм), вязких до 50000мПас, пастообразных, чувствительных к перемещению агрессивных и других продуктов. Представляют собой переносные установки мембранного типа, работающие от источника сжатого воздуха.

Преимущества:

способность обеспечения самовсасывания (на сухую) до 5метров
неограниченная регулировка подачи продукта простым поворотом вентиля на магистрали сжатого воздуха
способность работать всухую, а также с полностью запертым напорным трубопроводом без разрушения.

Работоспособность насоса обеспечивается двумя попеременно действующими мембранами, разделяющими рабочие камеры на две полости: приводную и напорную. Рабочий процесс в камерах регулируется с помощью двух клапанов. Проточная часть выполнена из нержавеющей пищевой стали AISI 316, РР — полипропилен, PVDF — поливинилденфторид, ECTFE — тефлон усиленный стекловолокном,Al — алюминий материалы мембран и клапанов зависят от перекачиваемой среды (NBR, EPDM, AISI 316, PTFE, стекло, керамика, фторопласт).

Насосы обеспечивают:

бесперебойную, абсолютно устойчивую работу без смазки и текущего ремонта
чистоту окружающей среды
простоту и легкость регулирования скорости подачи продукта
передвижение твердого вещества в продукте без особых затруднений
защиту продукта от сдвигающих напряжений
экономный расход сжатого воздуха.

Насосы для функционирования не требуют электродвигателей, передающих устройств, опорных плит и прочей оснастки, они компактны и удобны при транспортировке, при работе не нагреваются, герметичны, возможна эксплуатация погруженными в перекачиваемую среду. Пневматические насосы универсальные промышленные насосы, которые характеризуются сочетанием важнейших эксплуатационных характеристик:

Самовсасывающие. В залитом и опорожнённом состоянии
Работают «насухую» без повреждений
Полностью герметичны
Не используют смазок и уплотнений
Не используют электрические приводы
Легко разбираются и очищаются
Минимум деталей

Стабильные характеристики и простая надёжная конструкция обеспечивают высокий ресурс работы. Они успешно конкурируют со специализированными версиями химических, пищевых, гигиенических, фармацевтических, топливных, бочковых и т.п. насосов.

Насосы AlphaDynamic (старое обозначение – DEBEM) нашли широкое применение во всех видах промышленности. Такие насосы можно использовать в любом взрывоопасном производстве, полностью погружать их в перекачиваемые среды и даже использовать как дозаторы, подключив датчик импульсов

бесперебойность рабочего цикла
низкие энергозатраты
герметичность
высокий ресурс
простота конструкции и монтажа

Автономной системой подачи воды сегодня уже никого не удивить. Такие конструкции очень удобны и практичны, однако для их функционирования, зачастую, требуются устройства, о которых человек, пользующийся только централизованным водопроводом, может просто не знать. К примеру, автономная система подачи воды будет длительное время бесперебойно работать только в случае, если в нее включен расширительный бак для водоснабжения. Современная промышленность выпускает множество самых разных моделей таких устройств. Чтобы подобрать для себя оптимальный вариант, необходимо ориентироваться в типах оборудования и хорошо представлять себе принцип его работы.

Устройство и функции этого оборудования

Типы мембранных баков

Существует два основных типа расширительного мембранного оборудования.

Прибор со сменной мембраной

Главная отличительная особенность – возможность замены мембраны. Она вынимается через специальный фланец, который держится на нескольких болтах. При этом нужно учесть, что в приборах большого объема для стабилизации мембраны ее дополнительно закрепляют задней частью к ниппелю. Еще одна особенность устройства в том, что вода, заполняющая бак, остается внутри мембраны и не контактирует с внутренней частью бака. Что оберегает металлические поверхности от коррозии, а саму воду от возможного загрязнения и существенно продляет срок эксплуатации оборудования. Выпускаются такие модели, как в горизонтальном, так и в вертикальном исполнении.

Устройства со сменной мембраной отличаются более долгим сроком службы, поскольку наиболее уязвимый элемент системы можно заменить и вода не соприкасается с металлическим корпусом прибора

Устройство со стационарной диафрагмой

В таких устройствах внутренняя часть бака разделена на две части жестко закрепленной мембраной. Она не подлежит замене, следовательно, при выходе ее из строя, оборудование придется менять. В одной части устройства содержится воздух, в другой – вода, которая напрямую контактирует с внутренней металлической поверхностью прибора, что может провоцировать ее быструю коррозию. Для предотвращения разрушения металла и загрязнения воды внутренняя поверхность водной части бака покрывается специальной краской. Однако такая защита не всегда долговечна. Выпускаются устройства горизонтального и вертикального типов.

Разновидность прибора с жестко закрепленной мембраной. Конструкция предполагает, что вода соприкасается со стенками оборудования

В нашем следующем материале представлены рекомендации эксперта по выбору мембранного бака:

Как правильно подобрать прибор?

Основной характеристикой, на основании которой выбирается оборудование, является его объем. При этом обязательно учитываются такие факторы:

Количество людей, использующих систему водоснабжения.
Число водозаборных точек, в количество которых входят не только душ и краны, но и бытовые приборы, например, стиральная и посудомоечная машины.
Вероятность, что вода будет расходоваться несколькими потребителями одновременно.
Предельное количество циклов «пуск-стоп» за один час для установленного насосного оборудования.

Если количество потребителей не превышает трех человек, а установленный насос имеет производительность до 2куб. м в час, выбирается бак объемом от 20 до 24 л.
Если число потребителей от четырех до восьми человек и производительность насоса в пределах 3,5 куб. м в час устанавливается бак объемом в 50 л.
Если количество потребителей свыше десяти человек и производительность насосного оборудования составляет 5 куб. м в час, выбирают расширительный бак на 100 л.

При подборе нужной модели устройства стоит учитывать, что чем меньше объем резервуара, тем чаще будет включаться насос. А так же тот факт, что чем меньше объем, тем больше вероятность скачков давления в системе. Кроме того оборудование является и резервуаром для хранения определенного запаса воды. Исходя из этого корректируется и объем расширительного бака. Следует знать, что конструкция прибора позволяет установку дополнительного резервуара. Причем это можно сделать в ходе эксплуатации основного оборудования без проведения трудоемких демонтажных работ. После монтажа нового прибора объем резервуара будет определяться совокупностью объемов установленных в системе емкостей.

Кроме технических характеристик выбирая расширительный бак, особое внимание следует обращать на его производителя. Погоня за дешевизной может вылиться в гораздо более существенные расходы. Чаще всего для производства привлекающих своей стоимостью моделей используются самые дешевые материалы, а они, как показывает практика, не всегда качественные. Особенно важно качество каучука, из которого изготавливается мембрана. От этого напрямую зависит не только срок службы бака, но и безопасность воды, которая из него поступает.

При покупке бака со сменной мембраной обязательно нужно уточнить стоимость расходного элемента. Очень часто в погоне за прибылью не всегда добросовестные производители существенно завышают цену сменной мембраны. В таком случае будет более целесообразным подобрать модель другой компании. Чаще всего крупный производитель готов отвечать за качество своей продукции, поскольку дорожит репутацией. Таким образом, стоит в первую очередь рассматривать модели именно таких брендов. Это Джилекс и Elbi (Россия) и Reflex, Zilmet, Aquasystem (Германия).

Объем расширительного бака для водоснабжения может быть разным, он выбирается исходя из потребностей пользователей. Если впоследствии потребуется больший объем, можно будет установить дополнительный прибор

Особенности самостоятельной установки

Все расширительные баки можно разделить на две группы, определяющиеся способом подключения. Различают вертикальные и горизонтальные модели. Особых различий между ними не существует. При выборе руководствуются параметрами помещения, где будет размещено оборудование. В процессе монтажа следует придерживаться таких рекомендаций:

Расширительный бак устанавливается таким образом, чтобы к нему можно было обеспечить беспрепятственный доступ для обслуживания.
Необходимо предусмотреть возможный впоследствии демонтаж соединительного трубопровода для замены или ремонта оборудования.
Диаметр присоединяемого водопровода не может быть меньше, чем диаметр патрубка.
Нужно заземлить устройство, так можно избежать электролитической коррозии.

Монтаж прибора проводится со стороны всасывания насоса. На отрезке между насосным оборудованием и местом подключения нужно исключить все элементы, которые способны внести значительное гидравлическое сопротивление в систему. Линию подпитки подсоединяем к циркуляционному контуру всей системы.

По типу установки различают расширительные баки горизонтального и вертикального подключения

Обратите также внимание на материал о том, какие неисправности чаще всего возникают в насосных станциях, и как их устранить самостоятельно:

Расширительный бак – неотъемлемая часть автономной системы водоснабжения. Он поддерживает , предотвращает преждевременную порчу насоса и сохраняет определенный запас воды. Однако все эти функции выполняются только при условии грамотного подбора и правильно монтажа конструкции. Поэтому при отсутствии опыта лучше не увлекаться самодеятельностью, а найти квалифицированных специалистов, которые качественно установят любое устройство.

Для чего нужен мембранный бак для водоснабжения? При организации автономного водообеспечения частного дома от скважин или колодцев необходимо создать аварийный запас воды. Для этих целей прекрасно подходит расширительный бак для водоснабжения. Эти емкости практичны, имеют большой объем, но для обеспечения нормального рабочего режима необходимо применить ряд устройств, а не ограничиться только одной установкой.

При включении в систему водоподачи бака существенно повышается автономность водообеспечения. Созданный запас позволит решить проблемы с подачей воды, которые могут возникнуть при и при проведении эксплуатационного ухода за оборудованием и скважиной. На данный момент промышленностью выпускается огромное количество различных моделей, что существенно осложняет выбор.

Расширительный бак для водоснабжения используется для поддержки нужного уровня давления при автономном водоснабжении. Наиболее часто для этих целей применяют мембранные (расширительные баки). Это емкости, внутри которых имеются резиновые мембраны, которые разделяют бак на камеры. Одна камера — водная, другая — воздушная.

Бак соединен с водопроводом автономной системы подачи воды так, что входная ветка подает воду в бак, наполняя его, и только после заполнения определенного объема происходит подача воды потребителям.

Принцип работы таков: когда система включена (запущена), то насос накачивает в водную камеру воду до ее заполнения. При этом объем второй камеры значительно сокращается. При сокращении воздушной камеры количество воздуха внутри нее не изменяется, поэтому увеличивается давление на мембрану. Соответственно, давление в системе увеличивается.

В расширительных баках используется мембрана, разделяющая его на 2 резервуара, один из которых с воздухом, а другой с жидкостью. При этом необходимо наличие в баке аппаратуры контроля давления (реле давления). Это необходимо для автоматического отключения насоса, этим же датчиком насос автоматически запускается при падении давления в резервуаре ниже запрограммированного значения. Это позволит осуществлять автоматическую работу всей системы водоснабжения.