Перистальтический насос
Перистальтический насос — это устройство, предназначенное для перекачивания различного типа жидких масс. Например, вязких суспензий, пастообразных веществ, эмульсий и т.д., а также смесей с твердыми фракциями, размер которых не должен превышать 10% от внутреннего диаметра трубки насоса.
Из-за особенностей их конструкции их часто называют «шланговыми». Однако, это не соответствует требованиям ГОСТ.
Процесс перекачивания жидкостей может применятся в различных отраслях промышленности: фармацевтике, пищевой отрасли, косметическом производстве и пр.
История создания перистальтического насоса
Своим названием насосы обязаны такому физиологическому процессу как перистальтика. Перистальтика (в переводе с греческого - обхватывающий, сжимающий) является волнообразным сокращением стенок полых трубчатых оранов, в основном желудочно-кишечного тракта, способствующее продвижению их содержимого.
В первые перистальтический насос был упомянут в 1845 году в журнале Mechanics. Согласно приведенной информации в насосе использовался кожаный шланг, который не должен был самораскрываться при отпускании роликами, используя вместо этого поступающую воду с давлением, достаточным для заполнения открытого входного отверстия в каждом цикле.
США стала первой страной, где был запатентован перистальтический насос, но как скважинный. Позднее, в 1932 году, американский студент-медик Майкл Дебейки предложил использовать перистальтический насос для искусственного кровообращения. И только в 1992 году была разработана специализированная неокклюзивная роликовая система с мягкой полой рубкой для более современного проведения искусственного кровообращения.
Серийное производство перистальтических насосов пришлось на начало 50-х годов 20 века. Это объясняется технологическим развитием практически всех отраслей промышленности. Особенно широкое применение они нашли в химической, пищевой и биологической отраслях, где требовалась равномерная и точная подача жидкостей.
Пионерами в производстве перистальтических насос стали такие страны США, Япония, Германия, Великобритания и Канада, которые и сейчас являются ведущими мировыми производителями.
Принцип работы перистальтического насоса остается неизменным, но основные рабочие узлы конструкции постоянно модернизируются. Так, английская компания Watson-Мarlow в начале 21 века разработала головку с возможностью замены трубки насоса. Над системой быстрой смены трубки работали и другие компании.
В настоящее время уделяется большое внимание научным исследованиям и опытно-конструкторским работам по усовершенствованию конструкции. На сегодняшний день перистальтические насосы - это сложные и точные автоматизированные системы.
Виды перистальтических насосов
Различия перистальтических насосов, в основном, лежат в их конструктивных особенностях. Это оборудование можно классифицировать по ряду признаков:
1. Общее конструктивное решение:
- моноблочные, у которых редуктор и другие элементы находятся внутри корпуса-кожуха.
- модульные насосы характеризуются отсутствием кожуха
2. Эластичные проточные элементы представлены трубками или специальными шлангами. Поэтому перистальтические насосы разделяют по типу рабочей камеры:
- шланговые перистальтические насосы
- трубчатые перистальтические насосы
Трубки характеризуются различной степенью прочности, эластичности и химической стойкости (в некоторых случаях химической нейтральности). Это зависит от того, из какого типа полимера состоит трубка. Шланги, обычно, изготавливают из резины с добавлением различных армированных нитей. Они отличаются повышенной прочностью по сравнению с трубками, что допускает их использование в различных промышленных процессах. Например, при больших объемов жидкостей, содержащих твердые включения или при перекачке промышленных шламов.
3. По количеству головок:
- многоканальные
- одноканальные
Современные перистальтические насосы имеют несколько головок, установленных друг за другом на многоголовочном блоке. Их работа строго синхронизируется. Кроме того, сами головки также могут быть многоканальными. Это позволяет использовать одновременно несколько эластичных элементов.
4. По типу головки перистальтические насосы делят на насосы:
- прямого типа
- поворотного типа
В первом случае трубка устанавливается в головке вертикально и огибает ротор дугой. При этом головка прижимает трубку к треку в верхней части блока. Такая конфигурация позволяет быстро произвести замену трубки. Примером такого типа головки может служить система FlipTop (замена трубки происходит за 1 минуту).
В системе с головками поворотного типа трубка огибает ротор по дуге горизонтально. Таким образом прижимание трубки к ротору происходит по всей длине прилегания трубки к треку.
Существуют модели, у которых прижимной трек может отсутствовать. В этом случае прижим трубки к ротору происходит путем натяжения.
5. По способу подачи жидкости:
- перекачивающие
- дозирующие
Дозирующие перистальтические насосы относят к прецизионному типу устройств. Такие насосы оснащены блоком автоматического управления, что позволяет точно и равномерно регулировать дозирование жидкости. Они обычно используются в лабораторных целях, где необходима подача точного объема образца.
6. По назначению использования перистальтические насосы разделяют на:
- лабораторные
- промышленные
Преимущества использования перистальтических насосов
Перистальтические насосы демонстрируют широкий ряд достоинств и обладают отличными эксплуатационными качествами по сравнению с другими типами насосов.
- простота конструкции
- редко выходит из строя, так как не имеет быстро изнашивающихся деталей (отсутствие трущихся механических элементов типа металл по металлу). Замене подлежат только эластичный элемент, поскольку они испытывают механическое воздействие и контактируют с агрессивными веществами.
- может работать на сухом ходу, что важно в прерывающихся производственных процессах. При этом не происходит сильного износа механизма.
- минимальное время простоя
- простота установки
- высокие самовсасывающие показатели: некоторые модели могут поднимать жидкости с глубины 8 м.
- точность дозирования, при этом погрешность не превышает 5%.
- равномерность перекачки жидкости
- бесшумность работы
- простое техническое обслуживание. Насосы не требуют смазки подвижных механизмов, поэтому обслуживание можно проводить раз в несколько месяцев.
- отсутствие завихрений потока в трубке, что обеспечивает сохранение изначальной структуры вещества
- перекачивание жидкостей, содержащих абразивные вещества
- отсутствие контаминации, так как жидкость контактирует только с материалом трубки
- быстрый переход на другой продукт, благодаря легкой замене трубки
- герметичность системы
- готовность системы к запуску в любой момент
- наличие реверсивного режима, который бывает важен в химических и медицинских процессах.
- удобное управление
Недостатки использования перистальтических насосов
Несмотря на то, что перистальтические насосы обладают многочисленными плюсами, они имеют и недостатки. Среди которых:
- ограниченный диапазон температуры перекачиваемой жидкости (от 0 до 90 °С) обусловлен термостойкостью материала, из которого изготавливаются трубки или шланги.
- ограничение по давлению: для шлангового перистальтического насоса -16 атм, для трубчатого перистальтического насоса - 7 атм.
- снижение производительности при перекачивании сред с повышенной вязкостью
- увеличение стоимости трубки в случае перекачивания агрессивных сред (концентрированных кислот, щелочей и т.д.)
Принцип работы перистальтического насоса
Принцип действия перистальтического насоса основан на циклическом вращении головки, оснащенной специальным механическим органом (ролик или башмак), в заданном направлении. Ролики передавливают трубку или шланг, создавая таком образом дифференциацию давления. В момент пережимания эластичного элемента перед роликом образуется зона высокого давления, которое проталкивает секцию с продуктом к выходному патрубку, а оттуда - в сопло. Далее жидкость поступает в приемную емкость. В то же время, в момент сужения проходного сечения трубки, за роликом происходит восстановление формы трубки и образуется зона разряжения. Благодаря этому происходит засасывание нового объема продукта. Таким образом обеспечивается циклическая работа оборудования и бесперебойное движение жидкости по трубке.
Степень пережатия трубки регулируется специальными прокладками, которые устанавливаются на основания роликов. Чем сильнее пережимается трубка, тем более высокое давление образуется в насосе. При полной деформации трубки создается максимальное давление. В случае перекачивания жидкостей с твердыми частицами, прижимание трубки к треку роликами должно быть полным. Иначе жидкость может начать течь в обратном направлении, что будет способствовать износу внутренней поверхности трубки.
Производительность насоса зависит от скорости вращения вала, внутреннего диаметра трубки и количества роликов. Обычно их количество колеблется от 2 до 8 и больше. От количества роликов зависит также равномерность перекачки жидкости.
Конструктивные особенности перистальтических насосов
Конструктивные особенности перистальтических насосов можно выделить по устройству прижимных роликов, которые могут быть фиксированными и амортизирующими.
Конструкция перистальтических насосов с фиксированными роликами является простым и эффективным решением. Однако имеет значительный недостаток. Поскольку фиксированные ролики крепятся к ротору жестко, то степень прижимания трубки будет зависеть от толщины ее стенки. Таким образом, в тех местах, где трубка подвергается активному механическому воздействию роликами, ее длина будет увеличиваться. То есть деформация трубки будет происходить неравномерно.
Амортизирующие ролики устанавливаются на пружины, которые нивелируют различия в толщине стенок трубки по всей ее длине. Такая конструкция перистальтического насоса является более сложной. Жесткость пружины должна быть пропорциональна нажиму ролика на трубку. То есть жесткость пружины соответствует сопротивлению трубки и давлению, создаваемому перекачиваемой жидкостью. Благодаря этому, воздействие роликов на трубку будет везде одинаковым.
В некоторых перистальтических насосах может использоваться экструдированная, а не армированная трубка. Экструдированные трубки хорошо подходят для насосов с низким давлением. В таких насосах может быть два или больше роликов. Чем больше количество роликов, тем быстрее изнашивается трубка.
Трубки перистальтического насоса
Главным эластичным элементом является трубка. Она должна быть долговечна, что выдержать многочисленные циклы пережимания. Поэтому особое внимание при выборе трубке уделяется материалу, из которого она изготовлена. От этого зависит срок ее службы. Для изготовления эластичных трубок используют различные материалы: биопрен, марпрен, силикон, неопрен, флюорел, витон, ста-пьюэ, кем-шуэ, силикон-платинум.
Максимальное сжатие трубки определяется минимальным расстояние между роликом и прижимным треком. Сильное сжатие приводит к быстрому износу элемента.
Трубка состоит из нескольких слоев. При этом внутренний слой защищает трубку от воздействия перекачиваемой жидкости, а внешний - от механического воздействия роликов. Для большей прочности трубки армируют.
Трубки могут быть гладкими, а также могут иметь специальные крепления LoadSure для более жёсткой фиксации их в треке.Безопасное и быстрое крепление трубок к треку осуществляется за счет элементов крепежа, таких как Tri-Clamp, Cam-and-Groove, SMS и другие.
Области применения перистальтических насосов
Благодаря конструктивным особенностям перистальтического насоса перекачка различного вида жидких сред выполняется с полным сохранением их физико-химических свойств, обеспечивая полную безопасность процесса. Это объясняет большую востребованность оборудования в различных сферах промышленности:
- медицина (перекачка крови у пациентов при искусственно остановленном сердце, при пересадке органов, поддерживая циркуляцию крови)
- фармацевтика
- биотехнология
- химическое производство (подача и откачка реагентов)
- лабораторные исследования (подготовка и разлив проб)
- целлюлозно-бумажное производство
- горное дело
- строительство (откачивание шламов и сильно загрязненных вод, подача строительных смесей, красок и клеев)
- пищевая промышленность (перекачивание теста, пищевых концентратов, паст, джемов, карамели, жидких пищевых продуктов и др.)
- производство упаковки
- текстильная промышленность
- водоподготовка (обработка промышленных вод и вод башен охлаждения для избежания коррозии и появления водорослей)
- водоочистка (откачивание влажных осадков из отстойников и т.д.)
- атомная отрасль (перемещение жидких радиоактивных отходов)
- сельское хозяйство (перекачка удобрений различной химической активности и отходов)
Как выбрать перистальтический насос
На рынке представлены многочисленные модели перистальтических насосов трубчатых и шланговых, предназначенные для любых производственных процессов и лабораторных целей. Поэтому для того, чтобы выбрать правильную модель нужно обратить внимание на следующие критерии:
- тип перекачиваемого вещества
- производительность насоса
- максимальное рабочее давление
- тип ролика
- точность дозирования
- тип материала, из которого изготовлена трубка
- наличие реверса
- уровень автоматизации устройства
- простота управления
- наличие сертификатов качества
- дополнительные функции
Вы можете купить перистальтический насос в Москве по наименьшей цене.