儀器儀表常用各型別微型取樣幫浦

2021-07-07 09:29:28 字數 3482 閱讀 5015

經過幾十年來,我國儀器儀表已經形成產品門類品種比較齊全,具有一定生產規模和開發能力的產業體系。特別是近幾年是我國儀器儀表行業自建國以來發展最快的時期。我國已經成為國際儀器儀表行業規模最大的國家之一,也是發中國家儀器儀表行業規模最大、產品品種最齊全的國家。「

十二五」

期間,我國儀器儀表行業將主要圍繞國家重大工程、戰略性新興產業和民生領域的需求,加快發展先進自動控制系統、大型精密測試裝置、新型儀器儀表及感測器三大重點。物聯網、智慧型電網等新技術快速發展,食品、藥品安全等領域的需求,國家對能源綜合利用、環境保護更嚴格的要求,這些都為儀器儀表行業提供了廣闊的市場和新的發展機會。

微型取樣幫浦是儀器儀表用以輸送流體的重要元件。不同於大型的工業幫浦,儀器儀表對幫浦常有一些特殊要求:一般流量和揚程較小、具備自吸能力、無需維護和潤滑、與樣品隔離不汙染樣品、無洩漏、體積小、重量輕、很多場合對噪音限制嚴格、要求電磁相容性好,有的還需要滿足無人值守、遠距離傳輸資料、控制,允許幹運轉等。微型取樣幫浦的種類繁多,按工作原理可分為容積式幫浦、動力式幫浦和其他型別幫浦,按用途可分為氣體取樣幫浦、液體取樣幫浦、允許背壓的氣體取樣幫浦、排汙幫浦、計量幫浦、注射幫浦等。容積式幫浦是依靠包容流體的密封工作空間容積的週期性變化,把能量周期性地傳遞給液體,使流體的壓力增加至將流體強行排出。

工作元件作往復運動的容積式幫浦稱為往復幫浦,作迴轉運動的稱為迴轉幫浦。容積式幫浦在一定轉速或往復次數下的流量是一定的,幾乎不隨壓力而改變。往復幫浦的流量和壓力有較大脈動,需要採取相應的消減脈動措施;迴轉幫浦一般只有小的脈動。往復幫浦適用於高吸力和稍大的流量;迴轉幫浦適用於小流量和小吸力。往復幫浦適宜輸送清潔的液體或氣液混合物。

動力式幫浦又稱葉輪式幫浦或葉片式幫浦,靠快速旋轉的葉輪對液體的作用力,將機械能傳遞給液體,使其動能和壓力能增加,然後再通過幫浦缸,將大部分動能轉換為壓力能而實現輸送。離心幫浦是最常見的動力式幫浦。離心幫浦一般流量較大,小流量離心幫浦製造困難成本高。總的來說,容積幫浦的效率高於動力式幫浦。其他型別的幫浦是指以另外的方式傳遞能量的一類幫浦。

儀器儀表中使用的微型取樣幫浦流量多在20公升/

分鐘以下,有的甚至低至零點幾公升每分鐘。一般使用容積式微型取樣幫浦,常用的有薄膜幫浦、蠕動幫浦、螺桿幫浦、齒輪幫浦、柱塞幫浦、旋片幫浦等。

蠕動幫浦是用滾輪對幫浦的彈性輸送軟管交替進行擠壓和釋放來幫浦送流體。兩個轉輥子之間的一段幫浦管形成「枕」

形流體。「枕

」的體積取決於幫浦管的內徑和轉子的幾何特徵。流量取決於幫浦頭的轉速、「枕

」的尺寸、轉子每轉一圈產生的「枕

」的個數這三項引數之乘積。「枕

」的尺寸一般為常量(幫浦送粘性特別大的流體時除外)。產生較大「枕

」體積的幫浦,其轉子每轉一圈所輸送的流體體積也較大,但產生的脈動度很大。快速、連續地形成的小「枕

」使流體的流動較為平穩。蠕動幫浦的優點是流體只接觸幫浦管,無汙染;可輸送固、液或氣液混合相流體,可輸送各種具有研磨、腐蝕、氧敏感特性的物料及各種藥品食品等;精度高,精度穩定性好;低剪下力,適合輸送剪下敏感,侵蝕性強流體;密封性好;平時僅需要替換軟管。蠕動幫浦的侷限在於:幫浦管的壽命很短,需要經常更換。

螺桿幫浦是利用螺桿的迴轉來吸排液體的。各螺桿間以及螺桿與襯筒內壁之間被分隔成乙個或多個密封空間。隨著螺桿的轉動和嚙合,這些密封空間在幫浦的吸入端不斷形成,將吸入室中的液體封入其中,並自吸入室沿螺桿軸向連續地推移至排出端,將封閉在各空間中的液體不斷排出。由於螺桿是等速旋轉,所以液體出流流量也是均勻的。螺桿幫浦的優點是:運送液體的種類和粘度範圍寬廣,很適合輸送高粘度介質、含有顆粒或纖維的介質;壓力和流量範圍寬闊,壓力高而均勻,流量均勻連續,振動小,噪音低;低流量也可保持高的排出壓力,排出壓力與轉速無關;幫浦可逆轉;轉速高,能與原動機直聯;要求輸送壓力穩定,介質固有結構不愛破壞時,選用單螺桿幫浦輸送最為理想。缺點是不能輸送氣體;磨屑可能會汙染輸送的介質;螺桿的加工和裝配要求較高;幫浦的效能對液體的粘度變化比較敏感;雖然具有乾吸能力,但是必須防止乾轉;出口端不能受阻;尺寸大。

齒輪幫浦是依靠幫浦缸與嚙合齒輪間所形成的工作容積變化和移動來輸送液體或使之增壓的迴轉幫浦。由兩個齒輪、幫浦體與前後蓋組成兩個封閉空間,當齒輪轉動時,齒輪脫開側的空間的體積從小變大,形成真空,將液體吸入,齒輪嚙合側的空間的體積從大變小,而將液體擠入管路中去。齒輪幫浦的排出口的壓力完全取決於幫浦出口處阻力的大小。齒輪幫浦結構簡單,

工藝性較好

,成本很低,結構緊湊;對工作介質清潔度要求低,能輸送腐蝕性、高溫的液體。缺點是工作壓力較低;存在洩漏問題,容積效率較低;流量脈動大,引起壓力脈動大,使管道、閥門等產生振動,雜訊大。

柱塞幫浦是依靠柱塞在缸體中往復運動,使密封工作容腔的容積發生變化來實現輸送流體。柱塞幫浦具有額定壓力高、結構緊湊、傳輸功率大、轉速範圍寬、效率高和流量調節方便等優點,其缺點是有脈動、對工作介質清潔度要求苛刻、結構複雜、**較高、維護困難,柱塞與輸送介質接觸,填料密封存在洩漏問題。在一些介質中柱塞磨損非常快,機器壽命短,壽命和可靠性不如隔膜幫浦。

旋片幫浦主要由幫浦體(靜子)和轉子組成。在轉子槽中裝有兩塊以上的旋片,有些幫浦旋片間還裝有彈簧。轉子偏心地裝在幫浦腔內,其外緣與幫浦腔頂部表面的間隙為2~3

微公尺。轉子旋轉時,在離心力等作用下

,旋片沿槽作往復滑動並與幫浦腔內壁始終保持接觸

,將幫浦腔分成兩個或幾個可變容積的工作室。轉子順時針方向旋轉時

,與吸氣口相通的吸氣腔容積由零逐漸增大

,腔內氣體壓力降低,被抽氣體便從吸氣口源源不斷地吸入。同時與排氣口相通的排氣腔容積由大變小,吸入腔內的氣體被壓縮,待氣體壓力高於大氣壓力時,推開排氣閥排出大氣。轉子連續轉動

,幫浦便不斷抽氣。旋片幫浦屬於極低真空幫浦,體積小、重量輕。缺點是結構較複雜,不適用於抽含有顆粒塵埃的氣體,對所抽氣體的純淨度要求很嚴格。國產旋片幫浦在價效比上對進口產品有競爭優勢。

上述各種小型、微型取樣幫浦依據各自特性在儀器儀表行業眾多領域得以應用,目前儀器儀表使用微型取樣幫浦的最主要型別是薄膜幫浦。薄膜幫浦也稱隔膜幫浦,是通過薄膜的往復振動來達到幫浦送流體的目的。膜片向前運動時,幫浦腔體積增大,腔內壓力降低,在壓差作用下,進口閥開啟,吸入流體;當膜片向後運動時,幫浦腔體積減小,腔內壓力公升高,在壓差作用下,出口閥開啟,排出流體;如此迴圈往復。它的驅動原理多種多樣,有靜電、壓電、電磁、熱、氣動、電液、行波傳遞、凝膠致動和光熱致動等。薄膜幫浦的特點是效率高;運動機構與輸送介質完全隔離、對介質無汙染;非動密封,無洩漏;可靠性好;體積小、重量輕;具有自吸能力;不怕空轉;無需潤滑保養;噪音低。薄膜幫浦作為液體取樣幫浦使用時,無需灌幫浦,啟動後立即吸水排水。它既能抽氣又能抽水,無水時不怕乾轉。薄膜幫浦的優點尤其是無汙染性、自吸性使它在儀器儀表行業得到了廣泛運用。薄膜幫浦的主要缺點是輸送介質溫度受薄膜效能限制,一些薄膜幫浦不適於高粘度流體,出口壓力有波動。由於薄膜幫浦具有自吸能力,儀器儀表行業常用的微型薄膜幫浦也稱為微型取樣幫浦。隨著國內儀器儀表行業的快速發展,對微型取樣幫浦的需求日益增加。低端的微型取樣幫浦市場幾乎被國貨占領,進口品牌在**和服務上毫無優勢。高階微型取樣幫浦市場主要由進口幫浦knf

、gast

、thomas

品牌和國內成都「氣海

」品牌占領。近年來由於進口幫浦大量貼牌生產以降低成本,品質不如以前。對於相同級別的微型取樣幫浦,氣海幫浦在品質和技術上已經完全可與進口幫浦媲美。但對於少數流量、真空度等引數要求特別高的頂級微型幫浦,國貨還是無法與進口產品競爭。

近年來技術領先的微型取樣幫浦生產商在技術上不斷取得了突破性的進展,微型幫浦的使用在發達國家得到了很大發展,相信隨著我國的發展薄膜幫浦在我國的運用必將日益廣泛。

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