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影响蠕动泵泵管性能的若干因素

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化学相容性

管材须与需泵送流体具有化学相容性,才能具有良好的泵送性能及安全性能。随着市场上管材的日益增多----有些蠕动泵机型的可用管材多达15种----所以用户总能找到一种合适的管材与特定流体具有化学相容性。.

许多泵管供应商会提供化学相容性表。但工程师们须注意,应使用专为泵管制定的化学相容性表,而不是为普通管道制定的化学相容性表。因为普通管道与化学物质只有一般性接触,而蠕动泵泵管是在压力条件下与化学流体接触,所以,普通管道的化学相容性级别与蠕动泵泵管的化学相容性级别不能等同。因此,应只参考泵管,而不是一般管道与相关物质的化学相容性级别,否则会使泵管失效或破损裂渗漏,以致造成泵的损坏或危险性事故。

最终用户在参阅化学相容性表时应将溶液的每一种成分,而不仅是主要成分拿来与欲使用的管材进行相容性核查。某些酸液或溶剂在与泵管接触数小时或数日后,哪怕只是微量,也会对泵管造成足够的破坏。最终用户应核查溶液中的每一种化学物质,以确保其都能与所选择的泵管相容。

另请牢记:泵管的抗化学能力随着温度增高而降低。有些化学物质虽然在室温下对泵管不构成影响,但当温度升高到一定程度时,就会对泵管造成损害。在化学相容性表中一定要注明特定的环境条件限定,特别是温度限定,才可用来确定化学相容性。

如果某一化学物质未被列入化学相容性表中,或如果某工厂的运行环境条件与表中规定的条件差别太大,可采用浸泡试验来获得更可靠的信息。在确定化学兼容性时,若没有其它信息可参考,则可采用此法。

浸泡试验步骤如下:取一小段泵管,对其称重量、测直径和长度。然后将泵管放入一个装有相关化学物质的封闭容器中浸泡48小时。将此管取出洗净晾干,称重量和测尺寸,记录下前后两次测量的变化量。还应检查泵管是否出现软化或脆化迹象,这类迹象表明化学物质已对泵管构成侵害。预选出一种或数种管材后,即可进行泵送试验。应将每种候选泵管试样放入工厂实际环境条件下进行试运行,并密切观察测试结果。如果泵管在试运行后未出现退色、肿胀、裂纹、丧失流动性、或其它恶化迹象,则证明其与该流体相容。

请记住,为挑选合适的管材,不论是查阅相容性表,还是做物理试验,还是两种方式并用,最终责任都应由最终用户自行承担。细致的分析和测试才能确保正确的测试结果,从而避免泵的损坏及确保人身、财产安全。

不同管材与溶液之间,化学相容性相差很大。但也有一些材质对大多数化学物质都有超强的抵抗能力。例如,Viton氟橡胶泵管可抵抗多种无机化学物质,甚至一些有机化学物质。又如,聚四氟乙烯(PTFE)泵管几乎可与所有化学物质相容。但聚四氟乙烯泵管是一种刚性管道,需采用一种专用泵头。在需泵送多种腐蚀性化学物质的场合中,能抗多种化学物质的管材应该是最佳选择。

压力

一个流体输送系统的压力源可以有所不同。当推动流体穿过一个过滤器、或推动流体通过一个流量仪或阀门、或泵送流体进入一个加压反应容器时,就会产生背压。用户在选择管材前,应首先确信已经弄清了系统中所有的压力源,并已获得系统总压力的实测值。用户在为蠕动泵挑选泵管时,应确保系统中的压力不要超过泵管的推荐工作压力。如果压力过高,泵管就会鼓胀,与泵头配合不良,从而导致过快磨损和失效。系统压力大大超过泵管的承受能力时,甚至会使泵管爆裂,喷出流体,危及安全。选定一种管材后,使用时应确保将压力维持在制造厂家推荐的压力范围之内。如果该系统超过最大工作压力,可安装一种简单的压力缓释阀或压力开关,以防过量压力的蓄积。压力缓释阀的作用是:当系统压力超过设定值时,便向大气中排气,使系统压力降到安全水平。也可使用一种复杂一些的压力开关,当压力值超过设定值时,其会通过一个继电器来关闭设备或鸣响报警装置。当系统压力超过安全线时,上述两种方式均有利于安全。

温度

泵管的工作温度范围是另一个需考虑的重要因素。有些管材如硅橡胶具有较宽温度承受范围,对高温、低温过程均适宜;而有些管材如Tygon¯ 及 C-Flex¯则只适于某一较小的温度范围。最终用户在选择管材前,应先弄清系统中的最高温度和最低温度,然后确保所选泵管安全工作于此温度区间。 在需逐渐提高温度的应用场合,最终用户应考虑温度对泵管抗化学能力及承压能力的影响。温度增高时,泵管的承压能力会降低。

尺寸

随着泵头中每一个辊子压过泵管,蠕动泵便会泵送一定量的流体,因此泵管的尺寸直接关系到泵送流量,也就是说,对流体输送系统的运行影响很大。泵管是设计优质蠕动泵时需重点考虑的部分。需计算出泵管的最佳尺寸或最佳尺寸范围。这里的尺寸主要指泵管内径和璧厚。内径决定转子每转一圈所泵送流体的量,而璧厚则决定每次碾压后,泵管恢复原始形状的能力,这一能力在很大程度上影响着泵管的使用寿命。泵管尺寸相对于泵头尺寸太小,泵头就不能卡牢泵管,泵管就会被拉出泵头;而且泵管尺寸太小,泵头中的辊子就压不住泵管,就会造成泵送流量不足以或完全失效。而如果泵管尺寸太大,多余的管材就会在辊子与泵壳之间或辊子与咬合床之间产生褶皱,导致过快磨损和过早失效。最终用户在选择泵管尺寸时,应遵从制造厂家的建议,以确保系统功能发挥良好。在要求较高精确性的一些应用场合(如化学剂量泵),泵管尺寸的作用就更加突出。尺寸稍有偏差就会导致流量或分配量偏差太大而不合格。虽然有些制造厂家提供的泵管尺寸与推荐尺寸很“接近”,“看上去一样”,但往往还是有差距的。所以为了使泵系统达到最佳性能和工作精度,用户应采用与厂家推荐尺寸完全一致的泵管尺寸。

公差

公差即泵管尺寸的允许误差。公差越小,泵管的性能偏差就越小,一致性和重复性就越好。公差越大,泵管的性能便越不稳定。有些泵管的制造公差极小,其尺寸偏差在挤塑成形时就受到严格的控制。制造公差较小的泵管虽稍微贵一些,但比起泵送性能的提高幅度,这点花费还是值得的。

泵管的平均寿命

蠕动泵所面临的条件较为恶劣,所以内在品质较优的管材,尤其是回弹性能较好的管材才会有较长的使用寿命。长远看,管材使用寿命越长,运行成本越低。泵管更换次数越少,维护成本和停机时间越少。泵管出现渗漏和爆裂的可能性也越少。总之,泵管使用寿命越长,泵送总成本就越低。 泵管制造厂家应提供试验数据来证明其所宣称的泵管寿命。有些厂家在其手册(如《Cole-Parmer仪器公司Masterflex泵资料大全》中发布了有关信息。无论如何,工程师在设计一个系统时,应对有关管材的平均寿命有所了解,这样才能帮助最终用户制定预防性维护计划,以便在泵管失效以前就能将其更换。有丰富技术知识的泵管供应商可针对特定应用场合为用户提供有用的信息,以便选出合适的泵管材料。

透明度

是否应采用透明管道,首先要看操作员是否需要随时观察管内流体的状况,还要看流体是否对光敏感。如果操作员需要随时观察管内流体、气泡、微粒、污染等情况,则应选用Tygon聚乙烯或硅橡胶等透明管材;而如果溶液不宜曝光,则应选用不透明管材

透气度

对于一些对气体敏感的流体,如易受氧化的流体,或厌氧细胞培养液,用户应考虑管道的透气度因素。总的来说,硅胶管的透气度最高。所以对于不宜于接触气体的流体,应选用透气度较低的管材。

法规许可

对于制药行业,法规认证至关重要。在该行业,每一件与最终产品有接触的物品都必须符合专门的标准和准则。为此,许多泵管材料是严格按照法规要求研制出来的。这些法规包括美国药典(USP)、欧洲药典(EP)、美国食品及药物管理局(FDA)、美国农业部(USDA)、及美国国家卫生基金会(NSF)。当然,仅宣称某某材料符合某某法规还是不够的。泵管制造厂家应根据用户要求向用户提供证明该管道符合该法规的证书。这样用户就能提供必要的证书,证明泵系统符合必要的法规许可。

成本

成本几乎是制定每一个项目方案时都需要考虑的因素。正如选择其它部件时一样,用户应对备选泵管的整个使用成本进行评估。例如,某种泵管每英尺价格为2美元,每500小时需更换一次;而另一种泵管每英尺价格为1美元,每100小时需更换一次;则前者的性价比比后者更高。低质泵管突然破裂会导致贵重流体流失或导致泵的损坏,造成高成本的停机时间及大量维修、甚至更换整个泵。所以,最便宜的泵管不一定是最经济的选择。要在品种繁多的泵管市场上挑选出一款理想的泵管咋看起来不大可能。然而,只要仔细研究系统要求、参比有关的技术指标、与具有应用知识和经验的泵管制造商或供应商保持密切沟通,就能选定最适于相关泵系统的泵管。



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