蠕动泵：可实现经济型多通道泵送

——选配用于工业及实验室领域的多通道蠕动泵系统时需考虑的若干影响因素

概述

能同时泵送数个通道的流体对于一些实验室和制造厂来说至关重要。这样既可大幅度提高效率，又可大量节省时间和资源。

对多个通道实行集中控制有若干好处：调节电动机转速可立即改变所有通道的流速；只用一个电动机可大幅度降低每个通道的分摊成本；还可降低总能量需求、减少运动部件、缩小泵送系统的总体尺寸。从而构成一个低采购成本、低运营成本和低维护成本的经济型流体输送系统。

蠕动泵系统一般都是多通道泵送系统。将各种市售多通道泵头、驱动器、及泵管集成在一起便可实现多通道泵送。一些专门设计的蠕动泵可同时输送40余个通道的流体。

多通道蠕动泵已成功应用于许多工业领域，如印刷、制药、化工工艺、农业、及水处理等。不光包括常见流体的输送，也包括流体的计量和分配 (图1)。

蠕动泵最大的优势在于把泵管当作泵室来用。 由于被泵送流体始终保留在泵管中,所以只要泵管材料选配得当，就不会逸出或造成污染，也不会被泵送过程所污染。嚅动泵输送流体动作轻柔，并可处理各种各样的流体，包括气体、粘性流体、以及气/液或固/液等相混合流体。

选择泵时的考虑因素有:流量、流体特性、泵管的易换性、泵结构的灵活性、 (可选择集束泵头方式或卡式泵头方式)、通道间的精度、扭矩要求、及驱动控制机构。下面就让我们对上述因素一一进行探讨。

流体动力学特性

蠕动泵的泵送流量和流体动力学特性受泵管尺寸及尺寸公差的影响，还受泵的汇流管、泵管床、及辊子等的构型的影响。可以说，每个泵头在输送流体时的性能都会多多少少有所差异。

泵管

在所有泵头中，泵管尺寸与流量总是成正比。较大的泵管尺寸及转子直径会产生较大的“流体枕”(泵头中在相邻辊子之间的一段泵中的流体所占空间)。“流体枕”的体积决定特定泵头每转一圈所泵送的流量。

在对流量精度要求高的场合下，必须使用公差较小的泵管，并对泵进行调校。“公差较小”指的是泵管的内径和璧厚的制造尺寸公差较小。这种泵管可降低通道之间流量的差异程度。对泵进行调校指对泵管锁闭程度进行调节，可进一步降低这种差异程度。

所有泵管材料都会受到挤压。受挤压期间，这些泵管的形状和流量都会发生变化。受挤压时间长短、受挤压后泵管的变化量都会随泵管尺寸及材料的不同而不同。在对流量精度要求高的场合下,可在对通过每个通道的流量进行调校前将装有新泵管的泵试运行几分钟。

汇流管

既可独立使用多通道泵中的各个通道，也可用三通将若干通道汇集在一起使用。安装一个汇流管来为多条泵管提供共用入口, 可减少通向液体储罐的管线。将出口端通道组合起来，会提高流量。装有特殊的交错锁闭泵头的通道组合可减轻流体的脉动(图2)。当对抽吸端或排放端进行组合时，务请采用较大的泵管，这样可将泵的空化效应减轻到最低程度。

泵管床结构造型

泵管床的式样很多，不同的结构造型也会对泵的流动特性带来影响。泵管床有两种最常见的类型：拱型和切线型。拱型泵管床的一侧装有一个铰链，以便拉起来；在另一侧装有一个锁闭机构。泵管床可在一个弧形槽中摆动。这种结构可在某个方向上以较大脉动泵送较高流量的流体，同时在另一个方向上以较小脉动泵送较低流量的流体。 切线型泵管床可从两端平稳地支撑锁闭床。这个锁闭点与泵管垂直。流量及泵的性能在两个方向均较为一致。

辊子

有的泵结构中装有小齿轮来带动辊子，这样可提高流量的精确度。在这种结构中，中心齿轮与装在各个辊子一端的小齿轮分别啮合。辊子既要旋转，又要碾压过泵管。这样可减少拖拽辊子引起的泵管变形。

流体的类型

流体在单通道和多通道泵应用场合中的影响因素是相同的。水类流体各种不同尺寸的泵管的流动性都较好，而粘性流体则要求泵管粗一些、泵的速度地一些。

泵头

两类泵头较适于多通道应用场合:集束型泵头和卡式泵头。两种构型在连接多泵管通道的同时都只占用较小的空间。

频繁地更换泵管会影响泵的启动和维护时间。有些集束泵头类型要求拆下泵头才能更换泵管。较少的集束型泵头类型（如Masterflex型泵头）及较多的卡式泵头较易启动和维护(图3)。操作人员可在不拆卸泵的情况下拿掉或更换泵管。

集束型泵头

集束型泵头可加可减，适于各种应用场合。所以集束型泵头在要求灵活、频繁组合泵配置的应用场合中较受欢迎。集束型泵头较适于较大的泵管尺寸，即需要较大抽吸高度及/或扬程高度场合。其要求专门的多通道安装夹具，但对泵管锁闭及夹持的效果更好。

单个泵头既可与同类型泵头组合在一起，也可与不同类型的泵头组合。这一点对于比例流量应用场合尤为宝贵: 您可将泵管尺寸或 泵头类型进行搭配以获得所需的比例流量。100:1以上的比例流量也可实现(图4)。

集束型泵头可采用交错碾压的辊子结构。这些交错的辊子结构可限制多泵头安装时施加于驱动器电路上的扭矩。交错的辊子结构在很短的分配时间内可泵送不同体积(取决于辊子的最后位置)。当各泵工作趋于平稳时，这种限制便消失。

卡式泵头

卡式泵头结构可接纳预先确定好的最多的通道:可用任意多的通道,只要是在泵头和驱动器允许的范围内。卡式泵头可单售，也可与泵装配在一起出售。

卡式泵头的辊子较长，这样可使使各卡头的流量保持同步。建议将这种泵头用于低体积输送应用场合。许多机型将电动机和泵头集成在一起以进一步减少总体尺寸。

锁闭

锁闭程度不可调的泵头较适于那些通道到通道精确度要求不高的应用场合。这类泵使用方便。只需将泵管装入泵头,即可开始泵送。

多通道泵中不同泵管的流量匹配可通过调节泵管的锁闭程度来实现。泵制造商提供各种机械柄、螺钉、旋钮来调节泵管的锁闭程度。调节步骤如下：装好泵管后，启动泵；增大泵管锁闭程度，直到有流体被抽吸进来；然后再稍微调紧一点；待所有泵管均灌满后，可通过增大或减小锁闭程度来调节流量。增大锁闭程度可减小“流体枕”尺寸及降低管中的流量。采用此种方法可调流量范围为5%。

用弹簧来压紧的泵管床和一个扭矩调节扳手可对各个泵管的锁闭程度进行一致性调节。这样泵系统可使各通道的锁闭程度一致，即使各泵管壁厚略有差别也不妨。将流量精确度较高的泵管装入这种类型的泵中可输送高流量精度的流体。

电动机的扭矩

流量及所需泵管材料类型是在计算电动机扭矩要求时需主要考虑的因素。较大流量要求较大的泵管尺寸。较大的泵管，其到辊子的接也比较大，受挤压的材料也更多。 较硬的泵管材料需要更高的能量来挤压泵管。

大尺寸和高硬度这两项的因素的叠合会大大增加能量泵头的能耗。较软的管材如硅橡胶（硬度值低于55度肖氏 A级），则只需要功率较低的电动机, 而且还可大量节约泵的价格和运行成本。

转子、泵管、泵管床等的构型、抽吸高度、及出口压力也会对扭矩负荷构成影响。系统总扭矩负荷等于每个泵管通道的扭矩负荷与通道数的乘积 (图5)。

驱动器的选择

选择一款具有足够扭矩和转速的驱动器，以满足泵送及泵头的要求。流速不可调的驱动器适于一些一般性流体输送的应用场合 (图6)。这种驱动器结构紧凑，能耗较低。不同的齿数比产生不同的扭矩输出。

流速可调的驱动器可同时对所有通道的流量进行调节。二级通道的流量与一级通道的流量成正比。

数字式驱动器可对泵进行最佳控制,其内置转速计可提供及时反馈。还可显示流量值。但这只能显示一个通道的流量值，除非系统中安装了多个流量计。

应用场合

锁闭程度不可调的泵因其同一的泵管安装步骤和泵送能力而广受欢迎。这种泵如果配上制造精密的挤塑泵管，则可使不同通道的流量差别缩小到3至5%以内。这种性能水平较适于热交换器、印刷、颜料添加等过程。.

卡式泵头则更适于流体的精确取样、分配和计量(图7)。同步运行的辊子可使泵头中的各通道之间产生相互协调的流体输送。锁闭程度不可调的泵可使通道间的流量差别缩小到1%。研究、生产、及环境监测等领域的分析设备都要求这样的高性能。

总结

蠕动泵可对流体输送特性进行特殊组合，其结构灵活，适于多通道应用场合。各种可互换的泵管尺寸、泵管材料、泵头即驱动器组成了质优价廉的泵系统。省时间、省资源、省工艺的多通道泵已被用于多种应用场合。