Membránové čerpadlá hrajú kľúčovú úlohu v rôznych aplikáciách, od čističiek odpadových vôd až po úpravu pitnej vody. Tento článok sa zameriava na princíp funkcie membránových čerpadiel, ich rôzne typy a široké spektrum využitia v priemysle a domácnostiach.
Úvod do membránových čerpadiel
Membránové čerpadlá, známe aj ako membránové kompresory, kyslíkové čerpadlá, vzduchové pumpy alebo dúchadlá, sú typ objemového čerpadla, ktoré využíva membránu na transport tekutín alebo plynov. Táto membrána, zvyčajne vyrobená z gumy, termoplastu alebo teflónu, sa pohybuje tam a späť, čím vytvára podtlak a pretlak, ktorý nasáva a vytláča médium.
Princíp funkcie membránového čerpadla
Základný princíp spočíva v periodickom pohybe membrány, ktorá vytvára zmeny objemu v pracovnej komore čerpadla. Tento pohyb je zabezpečený mechanickým, pneumatickým alebo elektromagnetickým pohonom.
- Sací cyklus: Keď sa membrána pohybuje smerom von, zväčšuje sa objem pracovnej komory, čím sa vytvára podtlak. Tento podtlak otvorí sací ventil a umožní tekutine alebo plynu vstúpiť do komory.
- Výtlačný cyklus: Keď sa membrána pohybuje smerom dovnútra, zmenšuje sa objem komory, čím sa vytvára pretlak. Tento pretlak zatvorí sací ventil a otvorí výtlačný ventil, čím sa médium vytlačí z komory.
Tento cyklus sa neustále opakuje, čím sa zabezpečuje plynulý tok média cez čerpadlo.
Typy membránových čerpadiel
Existuje niekoľko typov membránových čerpadiel, ktoré sa líšia konštrukciou a spôsobom pohonu:
Prečítajte si tiež: BMW E36 316i: Výmena vodného čerpadla
- Membránové kompresory: Používajú sa na stláčanie plynov, napríklad vzduchu. Sú obzvlášť vhodné pre aplikácie, kde je dôležitá čistota plynu, pretože nedochádza ku kontaktu stláčaného plynu s mazivom.
- Vzduchomembránové čerpadlá (AODD): Poháňané stlačeným vzduchom, sú vhodné pre čerpanie rôznych kvapalín, vrátane viskóznych a abrazívnych médií. Vďaka svojej konštrukcii sú odolné voči poškodeniu a ľahko sa udržiavajú. Napríklad, elektronická dávkovacia jednotka je navrhnutá na dávkovanie rôznych kvapalín pomocou vzduchomembránových čerpadiel Tapflo, čo umožňuje čerpanie takmer každej kvapaliny. Jednotka zaznamenáva signály z indukčného senzora pri každom zdvihu membrány a podľa prednastaveného objemu prečerpanej kvapaliny za zdvih riadi prevádzku čerpadla.
- Elektromagnetické membránové čerpadlá: Používajú elektromagnet na pohyb membrány. Sú presné a spoľahlivé, a preto sa často používajú v medicínskych a analytických prístrojoch.
- Mechanické membránové čerpadlá: Membrána je aktivovaná mechanicky, napríklad vačkou alebo kľukovým mechanizmom. Tieto čerpadlá sú robustné a vhodné pre náročné aplikácie.
Využitie membránových čerpadiel
Membránové čerpadlá majú široké spektrum využitia v rôznych odvetviach:
- Čističky odpadových vôd (ČOV): Membránové dúchadlá, čerpadlá a kompresory sa používajú na prevzdušňovanie odpadovej vody, čo je dôležité pre biologické čistenie. Tieto zariadenia zabezpečujú prísun kyslíka pre mikroorganizmy, ktoré rozkladajú organické látky v odpadovej vode. Ponuka spoločnosti ESOair zahŕňa vysoko kvalitné membránové kompresory, ktoré sú ideálne pre použitie ako kyslíkové čerpadlá, vzduchové pumpy a dúchadlá pre domáce a menšie čističky odpadových vôd. Spoločnosti ako SECOH, HIBLOW a CHARLES AUSTEN tiež ponúkajú membránové kompresory, kyslíkové čerpadlá a vzduchové pumpy pre domové a malé domáce čističky odpadových vôd.
- Úprava pitnej vody: Reverzná osmóza (RO) je technológia, ktorá využíva membrány na filtráciu vody a odstraňovanie nečistôt. Membránové čerpadlá sa používajú na zabezpečenie potrebného tlaku pre tento proces. Reverzná osmóza prepúšťa vodu cez polopriepustnú membránu z prostredia s vyššou koncentráciou rozpustených látok do prostredia s nižšou, čím zbaví vodu všetkých škodlivých látok vrátane baktérií a vírusov.
- Potravinársky priemysel: Na dávkovanie prísad, plnenie obalov a iné procesy, kde je potrebná presnosť a hygiena. Alfa Laval ponúka flexibilné portfólio odstredivých, samonasávacích a objemových čerpadiel pre šetrné a efektívne čerpanie kvapalín v potravinárskom priemysle. Čerpadlá s rotačnými piestami sú určené pre médiá s nízkou, strednou a vysokou viskozitou a ponúkajú šetrné čerpanie a spoľahlivú výkonnosť.
- Chemický priemysel: Na čerpanie agresívnych chemikálií a rozpúšťadiel. Vzduchomembránové čerpadlá Tapflo, spolu s elektronickou dávkovacou jednotkou, umožňujú čerpanie takmer každej kvapaliny.
- Farmaceutický priemysel: Na presné dávkovanie liečiv a sterilné aplikácie.
- Medicínske prístroje: Na presné dávkovanie tekutín a plynov v analytických a terapeutických zariadeniach.
- Bioplynové stanice a rybárske farmy: Membránové dúchadlá a čerpadlá sa používajú na rôzne účely, ako je prevzdušňovanie a transport tekutín.
Reverzná osmóza: Detailný pohľad
Reverzná osmóza je proces, ktorý využíva polopriepustnú membránu na odstránenie iónov, molekúl a väčších častíc z pitnej vody. Aplikuje sa tlak, ktorý prekračuje osmotický tlak, aby sa voda pretlačila cez membránu. Týmto spôsobom sa oddeľuje čistá voda od nečistôt, ktoré sú zachytené na membráne a následne odvedené do odpadu.
Výhody reverznej osmózy
- Vysoká účinnosť: Odstraňuje široké spektrum nečistôt, vrátane baktérií, vírusov, ťažkých kovov a rozpustených solí.
- Zlepšenie chuti a vône vody: Odstraňuje chlór a iné látky, ktoré ovplyvňujú senzorické vlastnosti vody.
- Bezpečnosť: Voda upravená reverznou osmózou je bezpečná pre dojčatá, deti a osoby s oslabenou imunitou.
Systémy reverznej osmózy
Systémy reverznej osmózy sa skladajú z niekoľkých stupňov filtrácie:
- Sedimentačný filter: Odstraňuje mechanické nečistoty, ako sú piesok, hlina a hrdza.
- Filter s aktívnym uhlím: Odstraňuje chlór, organické nečistoty a pesticídy.
- Membrána reverznej osmózy: Odstraňuje ióny, molekuly a väčšie častice. Zariadenie filtruje vírusy, baktérie, krvinky a iné potenciálne nebezpečné prvky cez membránu reverznej osmózy pri veľkosti častíc 0,0001 mikrónu.
- Post-filter s aktívnym uhlím: Zlepšuje chuť a vôňu vody po prechode cez membránu.
Príkladom je reverzná osmóza Oregon Plus od Shurity, ktorá je vybavená jednorázovou CO2 fľašou na výrobu perlivej vody a mikroprocesorom riadeným automatickým výplachom membrány. Tento systém tiež obsahuje TDS regulátor na úpravu obsahu minerálnych solí vo vode.
Reverzná osmóza RO-H305
Reverzná osmóza RO-H305 je spoľahlivý a výkonný systém na úpravu vody určený pre domácnosti, kancelárie, ambulancie či iné priestory. Využíva pokročilú 5-stupňovú filtráciu s technológiou RO membrány (75G) a automatickým preplachom.
Prečítajte si tiež: Bezpečnosť a obehové čerpadlá
Technológia WHR (Waste Heat Recovery)
Technológia WHR, alebo rekuperácia odpadového tepla, je metóda na využitie kondenzačného tepla zo spalín z tepelných zdrojov, ako sú plynové kotly a kogeneračné jednotky. Princíp spočíva v trvalom využití kondenzačného tepla, obsiahnutého v spalinách z tepelných zdrojov, počas ktorého dochádza ku uvoľneniu kondenzačného tepla, obsiahnutého v spalinách. Tepelné čerpadlo využíva rôzne druhy nízkopotencionálneho tepla, získaného zo spalín kotlov a KGJ, zo zdrojov termálnych vrtov a taktiež aj zo sálavého tepla z okolia prevádzky tepelných zdrojov. Náklady na zapojenie a prevádzku sú pritom minimálne a v konečnom efekte dochádza aj ku zníženiu emisných qv.
Výber membránového čerpadla
Pri výbere membránového čerpadla je potrebné zvážiť niekoľko faktorov:
- Typ média: Je potrebné zohľadniť viskozitu, chemickú agresivitu a teplotu média.
- Požadovaný prietok a tlak: Čerpadlo by malo byť schopné zabezpečiť požadovaný prietok a tlak pre danú aplikáciu.
- Prevádzkové podmienky: Je potrebné zvážiť teplotu okolia, vlhkosť a prítomnosť výbušných látok.
- Údržba: Je dôležité vybrať čerpadlo, ktoré sa ľahko udržiava a má dlhú životnosť.
Výrobcovia a dodávatelia
Na trhu existuje množstvo výrobcov a dodávateľov membránových čerpadiel, ktorí ponúkajú široký sortiment produktov. Medzi popredných výrobcov patria:
- SECOH
- AIR MAC
- HIBLOW
- NITTO
- CHARLES AUSTEN
- ESOair
- Alfa Laval
- Tapflo
- Shurity
Prečítajte si tiež: Efektívne vykurovanie a ohrev vody