LEWA Ecoflow泵的优化泵头容量效率翻倍

LEWA M900是一个泵头，液压驱动的隔膜由纯聚四氟乙烯制成，隔膜支架由不锈钢制成。它是为通用而设计的，用于所有LEWA Ecoflow泵以及LEWA过程泵的介质流量。泵头有一系列的优点。它不仅密封，使泵送的流体或液压油不可能泄漏，而且还具有计量精度高，由于膜片弹簧的最佳吸力，膜片使用寿命非常长。

在> 150 bar压力下容量效率低
之前的M900隔膜泵头用于柱塞尺寸为5-12 mm的LDB和LDC驱动单元，在柱塞直径为5和6 mm的高排放压力下，具有最小的LEWA夹层隔膜，容积效率相对较低。LEWA研发工程师Moritz Mildner表示:“造成这种情况的原因是泵头的间隙量。“‘间隙容积’是指在泵运行过程中，每个泵冲程所压缩的容积。它包括液压和流体工作空间。”流体不可压缩的假设只适用于低压。在这种情况下，必须考虑到，虽然水和液压油的体积在100bar时仅减少约1%，但由于可压缩性的压力依赖性，在400bar时体积会增加约10倍。Mildner解释说:“随着泵内压力的增加，流体被压缩，直到达到排放压力。其结果是，顶替体积的减少相当于流体压缩时的体积减少。”驱替体积与理想理论驱替体积之比称为驱替效率。如果泵的容积效率降低，其能源效率和成本效益也会降低。

出于这个原因，LEWA将以前M900泵头的使用限制在100或150 bar。相反，带有金属隔膜的M200泵头用于低流量(< 1升/小时)和排放压力在150至400 bar之间的应用。Mildner解释说:“然而，这些型号不具备M900的一些关键优势，比如更低的最小吸入法兰压力，或者由于膜片弹簧而具有更强大的液压性能。”

适应泵头，显著减少间隙容积
为了能够在更高的压力范围内使用M900技术的优势，LEWA决定重新设计泵头以适应这种应用。由于之前的泵扬程设计基于12毫米柱塞，与两个小柱塞(直径5毫米和6毫米)相比，分别考虑了4倍和4.8倍的冲程量，以及相应的更大的输送和液压流体在组件内的流速，因此必须进行大量调整。Mildner表示:“通过设计专门针对小柱塞尺寸进行优化的膜片体和膜片驱动器，我们能够减少液压系统中的流动路径，减少膜片弹簧、膜片卡托的安装空间，以及压力侧和吸力侧的流体孔。”几何优化使泵头的流体侧间隙减小了约51%，液压侧间隙减小了约22%。这相当于总清仓量节省了37%。

在修订的范围内，卡洛特提出了迄今为止最大的挑战。为了对其进行优化，首先利用激光测量技术研究了膜片的实际运动。为此，LEWA生产了一种特殊的泵头，可以看到通常不可见的隔膜在其安装状态下的情况。Mildner解释说:“膜片的位置和膜片支架在前端的位置与套管的深度有关。”“这就是为什么隔膜轮廓是在两个激光的帮助下扫描的。”其中一个激光用于确定可移动测量装置的当前高度，另一个激光用于测量夹层膜片的偏转。这样，对于5 mm和6 mm的柱塞尺寸以及不同的冲程频率，中心平面被完全测量出来。基于点云产生的包络，可以对膜片体中的流体工作空间进行几何调整，以适应实际的膜片运动。

容积效率显著提高
接下来，研发团队进行了一系列测试，以验证新的泵头。通过隔膜泵扬程的特性图，验证了液压系统的基本功能——气体排出、嗅探功能和压力限制，并确定了容积效率。在最大压力为400bar时，使用工艺水，5 mm直径柱塞的容积效率为40.2%，6 mm直径柱塞的容积效率为56.3%。这些值分别为之前隔膜泵扬程的19.9%和39.0%。因此，新型M900非常适合与Ecoflow泵LDB和LDC在低流量和高达400bar的排放压力下使用。