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如何降低蠕動泵的脈動
脈動現(xiàn)象是傳統(tǒng)蠕動泵的一種固有現(xiàn)象,就傳統(tǒng)的蠕動泵結(jié)構(gòu)而言,是不可能消除的。這里提到的傳統(tǒng)的蠕動泵,相對應(yīng)的概念指的是準(zhǔn)擇公司將要重磅推出的無脈動系列蠕動泵,這種泵型能在根本上消除蠕動泵脈動現(xiàn)象,本文主要針對現(xiàn)有的蠕動泵結(jié)構(gòu)來分析脈動產(chǎn)生的原因以及一些常用的解決辦法。
所謂脈動現(xiàn)象就是蠕動泵傳輸液體時候是一股一股運動的??梢杂脙蓚€參數(shù)來描述脈動現(xiàn)象,第一,脈動的頻率;第二,脈動的幅度。
脈動的頻率很好理解,就是單位時間內(nèi)脈動的次數(shù),單位時間可以是1秒鐘也以是1分鐘。有些場合,比如合掌機(jī)點膠時候需要很均勻的涂抹在包裝袋上。蠕動泵在較長時間,比如一分鐘內(nèi)傳輸?shù)目偭渴且恢碌?,也就是上一分鐘和下一分鐘傳輸?shù)牧渴窍嗟鹊?,但是如果把時間縮短到幾秒鐘或者更短時間,蠕動泵的傳輸量就會有差異了,這是因為蠕動泵傳輸液體的瞬時速度是周期性變化的。為了達(dá)到更加均勻的涂抹工藝,一般是先用蠕動泵將膠水傳輸?shù)矫藁ɑ蛘吆>d上,包裝袋通過接觸棉花或者海綿來均勻的帶走膠水。如果想要涂抹的更加均勻,那么棉花或者海綿的膠水飽和度就要保證相對的穩(wěn)定。如果蠕動泵的脈動頻率較低的話,那么兩股之間的間隔時間就會有些長,因為合掌機(jī)是一直高速運行的,這個間隔時間內(nèi)就會帶走大量的膠水,使棉花或者海綿的膠水飽和度大幅度下降,導(dǎo)致涂抹不均勻。所以為了涂抹均勻,必須快速的為棉花或者海綿補(bǔ)充膠水,使飽和度維持在一個相對穩(wěn)定的水平,這個時候就需要提高蠕動泵脈動的頻率來解決這個問題。提高脈動頻率有兩個方法,第一是提高蠕動泵的轉(zhuǎn)速,在泵頭結(jié)構(gòu)一定的情況下,提高轉(zhuǎn)速是最直接的增大脈動頻率的方法。但是如果對流速有嚴(yán)格要求的話,單純提高轉(zhuǎn)速是不可以的,因為轉(zhuǎn)速提高流速就會相應(yīng)增加,因此應(yīng)該更換更細(xì)的軟管,然后提高轉(zhuǎn)速,這樣就能即保證流速要求,又提高了頻率。第二是增加泵頭滾輪的數(shù)量,那么同樣轉(zhuǎn)速下,脈動的頻率會顯著增加,但是滾輪數(shù)量多了以后,同樣圓弧與滾輪結(jié)構(gòu)下,泵頭的流速會降低,因此要增加泵的轉(zhuǎn)速來達(dá)到相同的流速,這樣蠕動泵脈動的頻率還會增加。
脈動的幅度是脈動現(xiàn)象的另一個重要參數(shù)。不同的泵頭以及軟管,脈動的幅度是不相同的,脈動的幅度是軟管的尺寸和滾輪的直徑兩個參數(shù)來決定的。大小相當(dāng)于將管子直線水平放置,將滾輪以跟管子擺放方向垂直的方向壓下去,完全壓緊后,管子因為被壓緊變形所減小的體積大小即為脈動的幅度。實際上蠕動泵傳輸流體時候,不僅是兩個脈動中間有暫停不傳輸液體,并且還會倒流一小段距離,整個倒流的體積就是脈動的幅度。那么在整個傳輸過程中,流體就是傳輸—倒流—傳輸,如此循環(huán)動作。在較長周期內(nèi),蠕動泵的傳輸速度是穩(wěn)定的,瞬時速度是隨時在變化的,在有些場合,這樣的一個傳輸方式是不允許的。為了減小甚至是消除這種脈動現(xiàn)象,就有了脈動阻尼器這個產(chǎn)品。總的原理就是大口進(jìn)液體,小口出液體,這樣由于每一股液體快速到來時候,液體來不及完全迅速的從小口流出,多余的液體所產(chǎn)生的壓力就會被阻尼器中的空氣吸收,隨著空腔中空氣的壓力逐漸增大,細(xì)口處流速也會相應(yīng)增加,最終達(dá)到一個相對穩(wěn)定的狀態(tài)。為什么這樣可以減小脈動呢,是因為從原理上講,在所有管路狀態(tài)不變的情況下,只要空腔里的空氣壓力保證絕對穩(wěn)定,那么出口處流速就會絕對穩(wěn)定,如果空腔的體積遠(yuǎn)大于脈動的幅度,那么在單次脈動到來時候,對阻尼器空腔空氣的壓力的影響就會很小,這樣空腔的相對壓力就會在一個很小的波動下保證相對穩(wěn)定,那么細(xì)口處的流速也會只是有個很小的波動。因為脈動阻尼器不可能無限制大,所以流體的波動肯定會存在,但是倒流的現(xiàn)象已經(jīng)消除了。使用脈動阻尼器是有條件限制的,第一,傳輸?shù)牧黧w必須可以接觸空氣,第二阻尼器的體積要與流速相兼容,即空腔大小要與脈動幅度保證合適的比例,這要根據(jù)對流速穩(wěn)定性的要求來決定。同一個脈動阻尼器并不能適應(yīng)所有流速,而只是對一個很窄的流速區(qū)間有較好的緩沖作用。因此如果液體傳輸涉及到一個較寬的流速區(qū)間并且都要明顯的減小流速的脈動,那么光靠脈動阻尼器是實現(xiàn)不了的,可以想象一下,如果流速過低,那么脈動阻尼器空腔不能產(chǎn)生穩(wěn)定的壓力,就不能很好的減小脈動;如果流速過快,脈動是可以明顯減小,但是由于細(xì)口想要增加流速,腔內(nèi)壓力就需要成倍增加,而蠕動泵本身是一個低壓類的泵型,一般工作壓力不超過0.15Mpa,并且長期處于臨界壓力下,軟管的壽命會明顯降低,所以在使用上應(yīng)當(dāng)綜合考慮。另外在使用脈動阻尼器后,泵停機(jī)時,因為空腔內(nèi)存在壓力,出口還是會持續(xù)出液體,直到腔內(nèi)壓力減小至跟外界壓力相同的程度。
利用類似的原理,也可以考慮利用軟管的彈性來吸收脈動。蠕動泵使用的軟管第一點要求就是彈性要足夠高,這樣才能保證流速的穩(wěn)定性。那么可以在泵頭的出口處適當(dāng)延長軟管,一般有一米以上就會有很明顯的效果。根據(jù)不同流速的要求在軟管出口處轉(zhuǎn)接合適內(nèi)徑的細(xì)接頭或者針頭,同樣在蠕動泵工作時候,每次脈動到來時,由于細(xì)接頭或者針頭來不及把液體全部迅速的排出,出口處軟管內(nèi)就會產(chǎn)生壓力,當(dāng)細(xì)接頭或者針頭的流速與蠕動泵進(jìn)液的速度相同時,出口處軟管內(nèi)部壓力就會穩(wěn)定,而每一次脈動到來時,多余的壓力就會被軟管整體的膨脹來吸收掉,來達(dá)到減小脈動的作用。這樣可以達(dá)到跟使用脈動阻尼器相同的效果,并且可以傳輸對空氣敏感的液體,所以脈動阻尼器已經(jīng)很少使用了。同樣不同口徑的細(xì)接頭或者針頭也只能適應(yīng)一個很窄的流速區(qū)間,在泵停機(jī)后,出口處也會持續(xù)的流出液體,知道管內(nèi)外壓力平衡。
第三種減小脈動的方式原理稍有些不同,利用的是液位高度差以及管路狀態(tài)不變的情況下,出口處流體的流速不變這一工作原理。其實最根本的原理都是相同的,都是設(shè)法構(gòu)造穩(wěn)定的壓力,來達(dá)到減小脈動的目的。利用蠕動泵控制一個水槽的液位在一個很小的高度差內(nèi)變化,那么出口處流速肯定就會維持一個很穩(wěn)定的狀態(tài),但是這種使用方式只適合非常少的案例,使用不多。目前最常用的方式是第二種方案,利用軟管自身的彈性來工作。
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