蠕動泵 選購知識
助您解決流體輸送問題
本文曾刊登在《泵及泵系統(tǒng)》雜志上
簡介
蠕動泵 最顯著的優(yōu)點就是將泵管當作泵室使用。流體只流經(jīng)泵管而不會污染泵體，泵管也不會污染流體。清潔時只需更換泵管即可。這樣可免去高成本的拆卸時間和維護時間。
蠕動泵可在下列行業(yè)中泵送流體：食品加工、制藥、化工流程、實驗研究、農(nóng)業(yè)、及水處理。具體應用場合包括：分配、取樣、計量、過濾、發(fā)酵（見圖1）?？傊灰橇黧w，蠕動泵 就能泵送。在許多情況下，蠕動泵 是泵送具有磨蝕性或腐蝕性的流體的理想選擇。
用好蠕動泵 的關(guān)鍵在于選好泵頭、泵管和驅(qū)動器。特定的應用要求決定了選購泵產(chǎn)品時需考慮的功能。針對特定的需求，我們可提供不同類型及形狀的泵頭、泵管材質(zhì)及泵管尺寸。不同的組合方式可應對不同的流體輸送要求。
蠕動泵 原理
蠕動泵 的運行原理十分簡單。其通過對泵管交替進行擠壓和釋放來泵送流體。
在兩個輥子之間的一段泵管形成“枕”形流體。“枕”的體積取決于泵管的內(nèi)徑和轉(zhuǎn)子的幾何特征。流量取決于泵頭的轉(zhuǎn)速與“枕”的尺寸、轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一圈產(chǎn)生的“枕”的個數(shù)這三項參數(shù)之乘積。“枕”的尺寸一般為常量（泵送粘性特別大的流體時出外）。拿轉(zhuǎn)子直徑相同的泵相比較，產(chǎn)生較大“枕”體積的泵，其轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一圈所輸送的流體體積也較大，但產(chǎn)生的脈動度也較大。這與膜閥的情形相似。而產(chǎn)生較小“枕”體積的泵，其轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一圈所輸送的流體體積也較?。欢?，快速、連續(xù)地形成的小“枕”使流體的流動較為平穩(wěn)。這與齒輪泵的情形相似。
優(yōu)點和限制因素
流體被隔離在泵管中、可快速更換泵管、流體可逆行、可以干運轉(zhuǎn)等特點構(gòu)成了蠕動泵的主要競爭優(yōu)勢。有關(guān)蠕動泵的全部優(yōu)點，請參見表1。
其主要成限制因素為：使用壽命、化學相容性、流體壓力。當選購泵管時，應考慮上述限制因素。
表 1:
蠕動泵的優(yōu)點列表
1. 除泵管以外，流體不與泵的任何部件接觸。
2. 無接縫，流體無處可滲漏。
3. 無須閥門。
4. 自灌能力(某些機型的抽吸壓頭達到30 英尺(8.8 米))
5. 可泵送液體、氣體、固體、或多相混合體。
6. 從入口到出口可采用一條完整的泵管。
7. 有些泵管材質(zhì)可承受高溫消毒過程。
8. 用完后易清洗，節(jié)省了時間，消除了雜物或細菌聚集之所。
9. 快速更換產(chǎn)品----只需更換泵管即可----避免交叉感染。
10. 可在任意位置使用（對方向不敏感）。
11. 流量調(diào)節(jié)范圍較大。
12. 有多種類型的泵管供選。.
13. 有多種類型的驅(qū)動器/電機供選。
14. 易維修。
15. 不需太多備用部件。
16. 可應用于多通道泵送場合。
主要市場/應用領(lǐng)域
·實驗室研發(fā)
蠕動泵 在小體積流體分配和計量方面具有極好的可重復性。無閥門機型消除了流體常見的阻塞及虹吸現(xiàn)象。分體式泵系統(tǒng)可使同一個泵具有多種用途。實驗室研發(fā)過程中常見的應用場合有：細胞組織輸送、標本脫色、灌注、液體色譜分析、以及酸性或堿性溶液輸送。
·制藥
無污染和無腐蝕的泵管類型極受歡迎。符合USP VI級要求的泵管可承受高溫消毒處理。有多種驅(qū)動器供選擇，以用于于多種泵送場合。如：在媒質(zhì)發(fā)酵過程中泵送營養(yǎng)劑或pH值調(diào)整劑；分配化妝液等。
·通用領(lǐng)域
蠕動泵 可在連續(xù)性泵送場合中工作，同時能及時發(fā)現(xiàn)并解決許多棘手的流體輸送中出現(xiàn)的送問題。其可輸送污水、懸浮固體、腐蝕性化學物質(zhì)、及其它疑難流體，泵送流量可達45 升/分鐘 (12加侖/分鐘)。多款驅(qū)動器可用于條件惡劣的工廠環(huán)境。蠕動泵的自灌及干運轉(zhuǎn)行能力可免除許多工業(yè)系統(tǒng)中的災難性故障。部分常見用途有：燃料液、刻蝕用化學腐蝕液、印刷油墨、洗衣房化學溶液、研磨液、潤滑液等的泵送。
·食品化工過程
許多現(xiàn)有泵管材料均能滿足USP、 FDA、 NS、 及3A 的要求。順暢輸送粘性流體和細而軟的微粒，及快捷的泵清洗過程這兩條優(yōu)點令其大受青睞。常見用途有：食品生產(chǎn)線上或單機中對果汁、酸奶、調(diào)味劑、糖漿及其它食品的分配。
針對特定使用要求制定方案
可針對用戶對主要功能的要求為蠕動泵 量身定制應用方案。蠕動泵包括三大部件（泵頭、泵管、驅(qū)動器），在大多數(shù)機型中，這些部件均可互換。為達到最佳的配置，可對每個部件逐一進行評估。 評估泵時，一定要弄清流體傳輸應用中的主要限制因素，如對流量、流體類型、使用壽命等指標的要求，以及壓力、流體的粘度、微粒的表面尺寸、流體的剪切速率、以及最高脈動度等項指標。
泵頭的選擇
在許多應用場合，泵頭的選擇至關(guān)重要。泵頭的正確使用可免除啟動和運行過程中許多不必要的故障。下面是選擇泵頭功能時需考慮的因素：
·流量范圍 對流量的要求決定了泵管的尺寸以及在特定用途中泵頭的類型。
·泵頭的材質(zhì) 泵頭材質(zhì)應具有抗化學腐蝕性，軸承應有外殼保護，以應對具有腐蝕性的流體或惡劣的環(huán)境條件。帶有高性能塑料外殼的泵頭具有重量輕、抗化學腐蝕性強、價格較低等優(yōu)點。
·輥子的數(shù)目 在給定尺寸的轉(zhuǎn)子上的輥子減少，則流量增大；但脈動度也增大。而輥子增多，則脈動度則減小，分配精度增高；但流量減小，泵管使用壽命縮短。在一定時間內(nèi)壓過泵管的輥子數(shù)增加，泵管的真空性能及壓力性能也隨之提高。
·裝拆容易
泵管的裝拆方式可極大影響用戶對泵的滿意度。制藥、食品供應、以及印刷過程都要求頻繁更換泵管（如每班或每日更換一次）。為在清洗或換產(chǎn)品時節(jié)省時間，可使用易裝型泵頭，這樣可節(jié)省昂貴的人工成本（見圖2）。
·適配的泵管尺寸號
只能與一種泵管尺寸適配的泵頭類型可發(fā)揮此尺寸的最佳性能(例如承受壓力與真空的能力，撓曲屈服極限等)。而可與多種泵管尺寸適配的泵頭則具有較平均的性能。這可使同一個泵頭具有較大的泵送流量范圍。
·固定或可調(diào)泵管鎖閉程度
將泵管鎖閉程度控制在多大程度才能使泵正常工作？固定鎖閉型蠕動泵的優(yōu)點是反復使用時表現(xiàn)最佳，以及操作人員的出錯機會減少。在與精密型擠塑泵管配套使用時，可提供優(yōu)異的可重復性能。
可調(diào)鎖閉型蠕動泵可在自灌時調(diào)大泵管的鎖閉程度，或在低壓應用場合調(diào)小鎖閉程度，以延長泵管的使用壽命。此方式還可達到流量微調(diào)的目的。這對多通道泵頭的流量同步尤其有用。
·特殊泵頭
可針對特殊市場需求提供獨特的泵頭構(gòu)型，如，針對平穩(wěn)輸送要求、快速體積分配要求、長程泵送要求、或超強抗化學腐蝕要求的各種特殊泵頭。
此類泵頭能將某一項特殊功能的優(yōu)勢發(fā)揮到極致。例如，將兩個脈動互補的流體通道組合在一起，可流體輸送過程變得較為平穩(wěn)；而使用PTFE泵管可獲得超強抗化學腐蝕能力；將某個特殊泵管組與某個特殊泵頭配套便可輸送強化學腐蝕性流體或高純度流體。
泵管的選擇
選擇合適的泵管與選擇最佳的泵頭同等重要。常規(guī)泵頭可適配多種泵管尺寸。特殊泵通常需要異型泵管、帶箍泵管組件或特殊接頭。
見諸于市場的軟管材料種類極為豐富，且價格變化幅度極大（見圖3）。但只有少數(shù)可用作泵管材料。有些材料外觀相似，但泵送性能則大相徑庭。一條好的泵管應具有優(yōu)良的抗拉及抗擠壓性能。大多數(shù)泵制造商都提供多款經(jīng)過測試驗證的泵管。這些泵管材料具有穩(wěn)定的撓曲屈服極限，可確保流量的穩(wěn)定。
應根據(jù)應用需求及操作人員的偏好選擇泵管材料。但需特別注意下列幾項指標的滿足：
·化學相容性
在為泵送腐蝕性流體選擇蠕動泵時，關(guān)鍵是選擇正確的泵管材料。選錯泵管會導致險情，有可能毀壞設(shè)備及危及人身安全。請查詢泵及泵管制造商所提供的每項用途的化學相容性表。使用新的或未標明級別的化學物質(zhì)前須對泵進行實驗。將一小段泵管浸入流體中。檢查泵管尺寸、顏色、重量及強度的變化情況?？赡艿脑?，在拉伸使用泵管前，測試一下泵中的泵管。泵管受擠壓期間產(chǎn)生撓曲，會將化學物質(zhì)揉入管壁中，加速管材的老化解體。
·無污染性
在實驗室研究、制藥、生物技術(shù)產(chǎn)品生產(chǎn)等許多應用場合中，將流體隔離至關(guān)重要。已有大量研究論證了硅膠管及硅基材料不會與各種生物材料發(fā)生化學反應。還有其它種類的一些材料也具有此種性能，并且可達到USP Class VI 級要求。有些泵則采用了用惰性PTFE管材制成的泵管組件。
·注: 長時間運行后，管材中的一些微粒會分離出來掉入流體中。專家們將此稱為“剝離現(xiàn)象”。 在有些應用場合中，可用肉眼觀察到這類微粒。為盡可能減少剝離現(xiàn)象，應加大更換管道的頻率。
·抗撓曲能力
不同管材承受輥子反復碾壓的能力也各異。一般而言，特定的泵管尺寸、泵管材料、泵頭類型、以及運轉(zhuǎn)速度這幾項參數(shù)的組合決定了泵管的使用壽命。泵管使用壽命，或在泵中的撓曲屈服極限是投入新應用前的首要考慮因素。如今，在系統(tǒng)中使用熱塑性合成橡膠（TPE），泵管運行壽命超過500小時已是很尋常的事情。
在某一特定應用場合中，泵的性能是非常穩(wěn)定的。挑選抗撓曲能較大的管材、采用較厚的管壁、及/或挑選較大的泵及使用較低的運轉(zhuǎn)速度等均可最大限度地延長泵管的使用使命。
·清晰度
對于某些應用場合，為清晰了解灌泵或干運轉(zhuǎn)等工作過程，能透過管道觀察流體的運動情況是非常有價值的。但從另一方面講，不透明管材則對一些光敏流體有好處。
·硬度計
管壁硬度對確定某一特定管道的泵送能力至關(guān)重要。泵管太軟，則易破損；泵管太硬，則泵不能工作?？捎糜捕扔嫞ㄈ?span>Shore A等）來測定特定管材的物理性能。.
·流體壓力
流體壓力通常對泵管輸送壓力流體的能力形成制約。大多數(shù)蠕動泵采用無支撐管道。這類泵管的壓力極限為2至3巴（30至45磅/平房英寸）。市場上一些較大型的泵則采用帶支撐管道（帶編織物強化層）。浸泡在潤滑液中的泵管可承受高達15至20巴（300磅/平房英寸）的壓力。
驅(qū)動器的選擇
根據(jù)所需控制類型選擇驅(qū)動電機。大多數(shù)泵制造商都在一定程度上考慮了泵頭與驅(qū)動器之間的互換性。這在泵測試及各類研究的初期階段尤顯重要。
·固定轉(zhuǎn)速驅(qū)動器
其代表最簡單的流體輸送方法。泵系統(tǒng)在整個運行期間可始終保持恒定的運轉(zhuǎn)速度。有時也可通過更換泵管尺寸來改變流量。
·可變轉(zhuǎn)速驅(qū)動器
在一些特別需要較大流量調(diào)節(jié)范圍的應用場合，可考慮選用可變轉(zhuǎn)速驅(qū)動器。在正確的時間段泵送正確的流量需要一定的技巧。可變轉(zhuǎn)速驅(qū)動器通?？稍谧畹团c最高轉(zhuǎn)速之間無級變速。電機轉(zhuǎn)速、減速比、以及百分比速度調(diào)節(jié)是選擇驅(qū)動器時需考慮的三個關(guān)鍵因素。驅(qū)動器的反轉(zhuǎn)特性有助于在更換泵管前對抽吸管路的清洗。
·數(shù)字式顯示屏
帶微處理器的控制器提高了泵的運行水平。嚴格的管路控制及負載調(diào)節(jié)可保證流體的平穩(wěn)輸送。只需對您的泵系統(tǒng)進行簡單的調(diào)校即可在數(shù)字式顯示屏上顯示流量及其它重要的設(shè)置指南。
·遙控
將泵集成進自動化系統(tǒng)中用于實驗室或工業(yè)控制已顯得日益重要?？煽毓δ馨ǎ簡踊蛲C，反轉(zhuǎn)、灌泵、分配或復制、速度等?？蛇x擇模擬控制接口（如直流電壓、電流、或接觸閉合），或選擇數(shù)字控制接口（如RS-232）。
總結(jié)
蠕動泵在針對特定應用需求方面具有高度的適應性。新的開發(fā)成果正在不斷擴大其應用范圍及能力。
