Bơm nhu động là một loại dịch chuyển tích cực bơm dùng để bơm nhiều chất lỏng . Chất lỏng được chứa trong một ống linh hoạt được lắp bên trong vỏ bơm bơm tròn (mặc dù các máy bơm tuyến tính đã được tạo ra). Một rotor với một số “con lăn”, “giày”, “khăn lau”, hoặc “thùy” gắn với chu vi bên ngoài của rotor nén ống linh hoạt. Khi cánh quạt quay, phần ống bị nén sẽ bị đóng chặt (hoặc “occludes”), do đó buộc bơm phải di chuyển qua ống. Ngoài ra, khi ống mở ra trạng thái tự nhiên của nó sau khi đi qua trục cam (“phục hồi” hoặc “kiên cường”) lưu lượng chất lỏng được gây ra cho bơm. Quá trình này được gọi là peristalsis và được sử dụng trong nhiều hệ thống sinh học như đường tiêu hóa .
Thông thường, sẽ có hai hoặc nhiều con lăn, hoặc wipers, occluding ống, giữa chúng một số chất lỏng. Cơ thể của chất lỏng sau đó được vận chuyển, ở áp suất xung quanh, hướng tới lối thoát của bơm. Các bơm nhu động có thể chạy liên tục, hoặc chúng có thể được lập chỉ mục thông qua các vòng quay từng phần để phân phối một lượng chất lỏng nhỏ hơn.
Lịch sử ra đời
Máy bơm nhu động lần đầu tiên được Eugene Allen công nhận tại Hoa Kỳ vào năm 1881. Nhờ sợ công nhận vào năm 1881 đó nó được phổ biến bởi bác sĩ phẫu thuật tim Michael DeBakey trong khi ông là một sinh viên y khoa năm 1932.
Các ứng dụng của bơm nhu động
Các máy bơm nhu động được ứng dụng trong y tế và thí nghiệm. Chủ yếu được sử dụng để bơm chất lỏng sạch / vô trùng hoặc gây nổ mà không để chất lỏng đó trong máy bơm bị nhiễm bẩn từ các bộ phận trong máy. Một số ứng dụng phổ biến bao gồm bơm chất lỏng thông qua thiết bị truyền, hóa chất gây hôi, chất rắn cao và các vật liệu khác ở nơi cách ly sản phẩm và môi trường từ sản phẩm là rất quan trọng. Nó cũng được sử dụng trong các máy phổi tim để tuần hoàn máu trong quá trình phẫu thuật bắc cầu vì bơm không gây ra sự tan máu đáng kể .
Máy bơm nhu động cũng được sử dụng trong nhiều ứng dụng công nghiệp. Thiết kế độc đáo của họ làm cho chúng đặc biệt phù hợp để bơm mài mòn và chất lỏng nhớt.
Các thông số thiết kế chính
Máy bơm nhu động có đường kính vô hạn của đầu bơm và đường kính lớn nhất có thể của các con lăn. Máy bơm nhu động lý tưởng như vậy sẽ mang lại tuổi thọ ống dài nhất và cung cấp tốc độ dòng chảy không đổi có thể nới là giữ nguyên trạng thái ban đầu.
Vì máy bơm nhu động có lý tưởng như vậy nên không thể được xây dựng trong thực tế. Tuy nhiên, máy bơm thẩm thấu có thể được thiết kế để tiếp cận các thông số bơm tinh khiết peristaltic lý tưởng. Một ví dụ về xây dựng có thể được mô tả. Thiết kế đặc biệt của vài máy bơm nhu động cung cấp tốc độ dòng chảy chính xác liên tục trong vài tuần cùng với tuổi thọ ống dài mà không có nguy cơ vỡ ống.
Tính tương thích hóa học
tương thích 1
Các chất lỏng bơm tiếp xúc với bề mặt bên trong của ống, do đó không quan tâm tới các van, vòng chữ O hoặc các vòng đệm khác có thể không tương thích với bơm chất lỏng. Do đó, chỉ có thành phần của ống mà môi trường bơm truyền qua được xem xét để tương thích hóa học.
Ống cần phải là elastomeric để duy trì mặt cắt ngang tròn sau hàng triệu chu kỳ vắt trong máy bơm. Yêu cầu này loại bỏ một loạt các polyme không elastomeric có khả năng tương thích với một loạt các hóa chất, như PTFE , polyolefins , PVDF ,…… vv từ xem xét như là vật liệu cho ống bơm. Các chất đàn hồi phổ biến cho ống bơm là nitrile (NBR), Hypalon , Viton , silicone , PVC , EPDM , EPDM + polypropylene (như ở Santoprene ), cao su polyurethane và tự nhiên .
Trong số những tài liệu này, Cao su thiên nhiên có khả năng chống mỏi tốt nhất, và EPDM và Hypalon có khả năng tương thích hóa học tốt nhất. Silicone phổ biến với các chất lỏng có trong nước, ví dụ như trong ngành công nghiệp dược phẩm sinh học, nhưng có giới hạn về khả năng tương thích hóa học trong các ngành công nghiệp khác.
Ống dẫn fluoropolimer đùn như FKM (Viton, Fluorel, vv) có khả năng tương thích tốt với axit, hydrocarbon và nhiên liệu dầu mỏ , nhưng không đủ sức chịu đựng mỏi để đạt được tuổi thọ ống.
Có một vài phát triển ống mới hơn có khả năng tương thích hóa học rộng rãi bằng cách sử dụng ống lót và các ống fluoroelastomers .
tương thích 2
Với ống lót, lớp lót bên trong mỏng được làm bằng vật liệu chịu hóa chất như poly-olefin và PTFE tạo thành rào cản cho phần còn lại của bức tường ống tiếp xúc với chất lỏng bơm. Các lớp lót này là các vật liệu không phải là chất đàn hồi, do đó toàn bộ ống không thể được làm bằng vật liệu này cho các ứng dụng bơm nhu động. Ống này cung cấp khả năng tương thích hóa học và sự sống phù hợp với các ứng dụng đòi hỏi về mặt hoá học.
Có một số điều cần lưu ý khi sử dụng các ống này – bất kỳ lỗ chốt nào trong ống lót trong quá trình sản xuất có thể khiến ống dễ bị tấn công hóa học. Trong trường hợp nhựa dẻo cứng như polyolefin, với sự uốn cong lặp lại trong bơm nhu động, chúng có thể phát triển các vết nứt, làm cho vật liệu rời trở nên dễ bị tấn công hóa học. Một vấn đề phổ biến với tất cả các ống lót là delamination của lót với flexing lặp đi lặp lại mà báo hiệu sự kết thúc của ống dẫn cuộc sống. Đối với những người có nhu cầu cho ống tương thích hóa học, các ống lót cung cấp một giải pháp tốt.
ngoài ra
Với ống fluoroelastomer, elastomer tự nó có tính kháng hóa chất. Trong trường hợp ví dụ như Chem-Sure, nó được làm bằng perfluoroelastomer, có độ tương thích hóa học lớn nhất của tất cả các chất đàn hồi. Hai ống Fluoroelastomer được liệt kê ở trên kết hợp sự tương thích hóa học với một cuộc sống ống rất dài bắt nguồn từ công nghệ gia cố của chúng, nhưng với chi phí ban đầu khá cao. Người ta phải giải thích chi phí với tổng giá trị thu được từ tuổi thọ của ống dài và so sánh với các tùy chọn khác như ống hoặc các công nghệ bơm khác.
tương thích 3
Có rất nhiều trang web trực tuyến để kiểm tra tính tương thích hóa học của vật liệu ống với chất lỏng bơm. Các nhà sản xuất ống cũng có thể có các bảng tương thích cụ thể với phương pháp sản xuất ống, lớp phủ, vật liệu và chất lỏng được bơm.
Trong khi các biểu đồ này bao gồm một danh sách các chất lỏng thường gặp, chúng có thể không có tất cả chất lỏng. Nếu có chất lỏng có khả năng tương thích không được liệt kê ở bất cứ đâu, thì một phép kiểm tra chung về tính tương thích là kiểm tra ngâm. Mẫu 1 đến 2 inch của ống được nhúng trong chất lỏng được bơm từ 24 đến 48 giờ, và số lượng trọng lượng thay đổi từ trước và sau khi ngâm.
Nếu sự thay đổi trọng lượng lớn hơn 10% trọng lượng ban đầu, thì ống đó không tương thích với chất lỏng, và không nên được sử dụng trong ứng dụng đó. Thử nghiệm này vẫn là một thử nghiệm theo chiều hướng, theo nghĩa là vẫn có một cơ hội từ xa rằng các ống đi qua thử nghiệm này vẫn có thể không tương thích cho các ứng dụng kể từ khi sự kết hợp của đường biên và tương thích cơ khí flexing có thể đẩy ống trên mép,
Nói chung, sự phát triển ống gần đây đã mang lại sự tương thích hóa học rộng rãi với tùy chọn bơm nhu động mà nhiều ứng dụng hóa học có thể có lợi cho các công nghệ bơm khác.
Sự tắc nghẽn trong bơm
Khoảng trống tối thiểu giữa con lăn và vỏ máy xác định áp lực tối đa được áp vào ống. Lượng siết áp vào ống dẫn đến hiệu suất bơm và tuổi thọ của ống – thì việc ép chặt làm giảm tuổi thọ của ống, trong khi giảm bớt áp lực có thể làm cho môi trường bơm bị trượt trở lại, đặc biệt là khi bơm áp suất cao, và làm giảm hiệu quả của bơm đáng kể Và vận tốc cao của trượt trở lại thường gây ra sự thất bại sớm của ống. Vì vậy, số tiền này của squeeze trở thành một tham số thiết kế quan trọng.
Thuật ngữ “tắc nghẽn” được sử dụng để đo lượng siết chặt. Nó được thể hiện bằng tỷ lệ hai lần độ dày của tường, hoặc như là một số lượng tuyệt đối của bức tường đó là vắt.
Sự tắc nghẽn thường là 10 đến 20%, với sự tắc nghẽn cao hơn đối với một vật liệu ống mềm hơn và sự tắc nghẽn thấp hơn đối với một vật liệu ống khó hơn.
Như vậy đối với một bơm nhất định, kích thước ống quan trọng nhất sẽ trở thành độ dày của tường. Một điểm thú vị ở đây là đường kính bên trong của ống không phải là một tham số thiết kế quan trọng cho sự phù hợp của ống cho bơm. Do đó, phổ biến là nhiều hơn một ID được sử dụng với một máy bơm, miễn là độ dày của tường vẫn giữ nguyên.
Đường kính bên trong
Đối với một vòng / phút nhất định của bơm, một ống có đường kính bên trong lớn hơn (ID) sẽ cho tốc độ dòng chảy cao hơn một đường kính bên trong nhỏ hơn. Trực giác, tốc độ dòng chảy là một hàm của diện tích mặt cắt của ống khoan.
Tốc độ dòng chảy
Tốc độ dòng chảy là một thông số quan trọng của bơm. Tốc độ dòng chảy trong một máy bơm nhu động được xác định bởi nhiều yếu tố, chẳng hạn như:
- Tube ID – Tốc độ dòng chảy cao hơn với ID lớn hơn
- Bơm đầu OD – tốc độ dòng chảy cao hơn với OD lớn hơn
- Pump head RPM – tốc độ dòng chảy cao hơn với RPM cao hơn
Tăng số lượng con lăn không tăng tốc độ dòng chảy, thay vào đó nó sẽ làm giảm tốc độ dòng chảy bằng cách giảm chu vi bơm hiệu quả (tức là bơm chất lỏng) của đầu. Tăng con lăn có xu hướng làm giảm biên độ của chất lỏng pulsing tại cửa hàng bằng cách tăng tần số của dòng chảy xung.
Chiều dài ống không ảnh hưởng đến tốc độ dòng chảy. Một ống dài hơn điểm giữa đầu vào và đầu ra, tăng áp suất mà bơm có thể tạo ra.
