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蠕動(dòng)泵脈動(dòng)現(xiàn)象產(chǎn)生的原因

脈動(dòng)現(xiàn)象是蠕動(dòng)泵的一種固有現(xiàn)象，就目前所有的蠕動(dòng)泵結(jié)構(gòu)而言，是不可能消除的。但是有些使用場合，脈動(dòng)現(xiàn)象是不允許的，或者需要適當(dāng)減小才能滿足要求。如果使用場合要求不能有任何的脈動(dòng)現(xiàn)象，那么蠕動(dòng)泵是不合適的，因此需要選擇更加平穩(wěn)的泵型，比如葉輪泵或者細(xì)齒輪泵。

所謂脈動(dòng)現(xiàn)象指的是蠕動(dòng)泵傳輸液體的時(shí)候是一股一股傳輸?shù)?。一般用兩個(gè)參數(shù)來描述脈動(dòng)現(xiàn)象，脈動(dòng)的頻率和脈動(dòng)的幅度。（見下圖） 

脈動(dòng)的頻率是指單位時(shí)間內(nèi)脈動(dòng)的次數(shù)，單位時(shí)間可以是1秒鐘也可以是1分鐘或者其他的時(shí)間。蠕動(dòng)泵在較長時(shí)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(shí)間縮短到幾秒鐘或者更短時(shí)間，蠕動(dòng)泵的傳輸量就會(huì)有差異了，這是因?yàn)槿鋭?dòng)泵傳輸液體的瞬時(shí)速度是程周期性變化的。有些場合，比如合掌機(jī)點(diǎn)膠時(shí)候需要很均勻的涂抹在包裝袋上。為了達(dá)到更加均勻的涂抹工藝，一般是先用蠕動(dòng)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(dòng)泵的脈動(dòng)頻率較低的話，那么兩股之間的間隔時(shí)間就會(huì)有些長，因?yàn)楹险茩C(jī)是一直高速運(yùn)行的，這個(gè)間隔時(shí)間內(nèi)就會(huì)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(gè)相對穩(wěn)定的值，這個(gè)時(shí)候可以通過提高蠕動(dòng)泵脈動(dòng)的頻率來解決這個(gè)問題。提高脈動(dòng)頻率有兩個(gè)方法，第一是提高蠕動(dòng)泵的轉(zhuǎn)速，在泵頭結(jié)構(gòu)一定的情況下，提高轉(zhuǎn)速是較直接的增大脈動(dòng)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?yàn)檗D(zhuǎn)速提高流速就會(huì)相應(yīng)提高，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，同樣轉(zhuǎn)速下，脈動(dòng)的頻率會(huì)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(huì)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(dòng)泵脈動(dòng)的頻率還會(huì)進(jìn)一步增加。

脈動(dòng)的幅度是脈動(dòng)現(xiàn)象的另一個(gè)重要參數(shù)。不同的泵頭以及軟管，脈動(dòng)的幅度是不相同的，脈動(dòng)的幅度由軟管的尺寸和滾輪的直徑兩個(gè)參數(shù)來決定。將管子直線水平放置，然后使?jié)L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?yàn)楸粔壕o變形所減小的體積大小即為脈動(dòng)的幅度大小。實(shí)際上蠕動(dòng)泵傳輸流體的時(shí)候，不僅是兩個(gè)脈動(dòng)中間有暫停不傳輸液體，并且還會(huì)倒流一小段距離。那么在整個(gè)傳輸過程中，流體就是傳輸―倒流―傳輸，如此循環(huán)動(dòng)作。在較長周期內(nèi)，蠕動(dòng)泵的傳輸速度是穩(wěn)定的，瞬時(shí)速度是隨時(shí)在變化的，在有些場合，這樣的一個(gè)傳輸方式是不允許的。為了減小甚至是消除這種脈動(dòng)現(xiàn)象，就有了脈動(dòng)阻尼器這個(gè)產(chǎn)品?？偟脑砭褪谴罂谶M(jìn)液體，小口出液體，這樣由于每一股液體快速到來時(shí)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(huì)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(huì)相應(yīng)增加，來達(dá)到一個(gè)相對穩(wěn)定的狀態(tài)。為什么這樣可以減小脈動(dòng)呢，是因?yàn)閺脑砩现v，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(huì)絕對穩(wěn)定，如果空腔的體積遠(yuǎn)大于脈動(dòng)的幅度，那么在單次脈動(dòng)到來時(shí)候，對阻尼器空腔空氣的壓力的影響就會(huì)很小，這樣空腔的相對壓力就會(huì)在一個(gè)很小的波動(dòng)下保證相對穩(wěn)定，那么細(xì)口處的流速也會(huì)只是有個(gè)很小的波動(dòng)。因?yàn)槊}動(dòng)阻尼器不可能無限制大，所以流體的波動(dòng)肯定會(huì)存在，但是倒流的現(xiàn)象已經(jīng)消除了。使用脈動(dòng)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(dòng)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(gè)脈動(dòng)阻尼器并不能適應(yīng)所有流速，而只是對一個(gè)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(gè)較寬的流速區(qū)間并且都要明顯的減小流速的脈動(dòng)，那么光靠脈動(dòng)阻尼器是實(shí)現(xiàn)不了的，可以想象一下，如果流速過低，那么脈動(dòng)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(dòng)；如果流速過快，脈動(dòng)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(dòng)泵本身是一個(gè)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(huì)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(dòng)阻尼器后，泵停機(jī)時(shí)，因?yàn)榭涨粌?nèi)存在壓力，出口還是會(huì)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(dòng)。蠕動(dòng)泵使用的軟管第一點(diǎn)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(huì)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(dòng)泵工作時(shí)候，每次脈動(dòng)到來時(shí)，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(huì)產(chǎn)生壓力，當(dāng)細(xì)接頭或者針頭的流速與蠕動(dòng)泵進(jìn)液的速度相同時(shí)，出口處軟管內(nèi)部壓力就會(huì)穩(wěn)定，而每一次脈動(dòng)到來時(shí)，多余的壓力就會(huì)被軟管整體的膨脹來吸收掉，來達(dá)到減小脈動(dòng)的作用。這樣可以達(dá)到跟使用脈動(dòng)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(dòng)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(gè)很窄的流速區(qū)間，在泵停機(jī)后，出口處也會(huì)持續(xù)的流出液體，直到管內(nèi)外壓力平衡。

第三種減小脈動(dòng)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(shí)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(dòng)的目的。利用蠕動(dòng)泵控制一個(gè)水槽的液位在一個(gè)很小的高度差內(nèi)變化，那么出口處流速肯定就會(huì)維持一個(gè)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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