Cole-Parmer蠕動泵脈動現(xiàn)象產(chǎn)生的原因
點擊次數(shù)：1090 發(fā)布時間：2021-10-23
脈動現(xiàn)象是Cole-Parmer蠕動泵的一種固有現(xiàn)象，就目前所有的Cole-Parmer蠕動泵結(jié)構(gòu)而言，是不可能消除的。但是有些使用場合，脈動現(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現(xiàn)象，那么Cole-Parmer蠕動泵是不合適的，因此需要選擇更加平穩(wěn)的泵型，比如葉輪泵或者細齒輪泵。 所謂脈動現(xiàn)象指的是Cole-Parmer蠕動泵傳輸液體的時候是一股一股傳輸?shù)?。一般用兩個參數(shù)來描述脈動現(xiàn)象，脈動的頻率和脈動的幅度。
脈動的頻率是指單位時間內(nèi)脈動的次數(shù)，單位時間可以是1秒鐘也可以是1分鐘或者其他的時間。Cole-Parmer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，Cole-Parmer蠕動泵的傳輸量就會有差異了，這是因為Cole-Parmer蠕動泵傳輸液體的瞬時速度是程周期性變化的。有些場合，比如合掌機點膠時候需要很均勻的涂抹在包裝袋上。為了達到更加均勻的涂抹工藝，一般是先用Cole-Parmer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Cole-Parmer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充膠水，使飽和度維持在一個相對穩(wěn)定的值，這個時候可以通過提高Cole-Parmer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Cole-Parmer蠕動泵的轉(zhuǎn)速，在泵頭結(jié)構(gòu)一定的情況下，提高轉(zhuǎn)速是較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)提高，因此應(yīng)該更換更細的軟管，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)速來達到相同的流速，這樣Cole-Parmer蠕動泵脈動的頻率還會進一步增加。
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，脈動的幅度由軟管的尺寸和滾輪的直徑兩個參數(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，*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大小。實際上Cole-Parmer蠕動泵傳輸流體的時候，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。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)，Cole-Parmer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*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，細口處流速也會相應(yīng)增加，來達到一個相對穩(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，但是由于細口想要增加流速，腔內(nèi)壓力就需要成倍增加，而Cole-Parmer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。Cole-Parmer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)徑的細接頭或者針頭，同樣在Cole-Parmer蠕動泵工作時候，每次脈動到來時，由于細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)細接頭或者針頭的流速與Cole-Parmer蠕動泵進液的速度相同時，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，來達到減小脈動的作用。這樣可以達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，在泵停機后，出口處也會持續(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，來達到減小脈動的目的。利用Cole-Parmer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。目前常用的方式是第二種方案，利用軟管自身的彈性來工作。
