微型幫浦輸出流量脈動性研究

2021-07-25 01:11:59 字數 2451 閱讀 2677

我們在選擇微型氣幫浦時往往忽略了一項指標——流量的脈動性。從表面上看,有些氣幫浦「峰值流量」相當,但在實際應用中就會發現它們存在以下兩點區別:

1、把微型幫浦接入管路後,發現它們在系統中的流量表現迥異。有些幫浦在管路中的流量衰減小,有些幫浦則流量衰減很大;

2、在對壓力(負壓或正壓)要求較高的應用中,會發現有些幫浦致使管路中的壓力波動較大,有些則較小。

造成上述兩點的本質原因就在於微型幫浦輸出流量的脈動性不同。幫浦輸出的氣流一定是脈動的,只是脈動程度不同罷了。

我們可以仔細想想幫浦的工作情況。幫浦電機每轉一圈,就完成乙個抽氣動作、乙個排氣動作,這是乙個工作週期。由於幫浦的轉速往往是每分鐘幾千轉,假設是3000轉

/分鐘,那麼每一秒鐘就有

50個工作週期,每乙個工作週期

20毫秒,每乙個吸氣(或排氣)的動作時間僅僅

10毫秒。如果幫浦電機轉速更高的話,每個吸氣(或排氣)的動作時間就會更短。

要正確認識幫浦的特性,我們必須從每乙個工作週期去研究它,深刻認識它們在微觀上的表現,這樣才能在巨集觀上把握幫浦及其管路系統的效能。

對於這麼快的流量變化,我們採用高頻響的流量探測器非常直觀地看到了幫浦在毫秒級時間上的流量輸出特性。在巨集觀上看似相仿的幫浦,在微觀上則千差萬別。

現在市面上的微型氣幫浦、微型水幫浦絕大多數都只有乙個工作腔,可以粗略地想象成汽車發動機只有乙個工作缸,這種幫浦輸出的流量脈動性很大。我們把這類幫浦稱為「單腔幫浦」。由於單腔幫浦結構簡單,如果廠家對可靠性、壽命、功能的要求不高,則技術門檻很低,因此成本很低、售價也低廉些。我們看到的單腔幫浦的流量波形如圖一:

縱座標是流量,橫座標是時間、單位毫秒。很明顯,單腔幫浦的輸出氣流是一波一波地輸出,而且相鄰兩個波之間還有時間間隔,這個時間間隔就是隔膜(或活塞)的回程動作,沒作有用功。

在現實中,常常有人使用浮子流量計來測試微型氣幫浦的流量,這樣做是不對的。從上述波形可以看出,來乙個氣流波就可以把浮子吹起來,然後是幫浦隔膜(活塞)的回程時間,這段時間沒有流量輸出,但非常短,流量計的浮子還來不及落下就又被第二波氣流吹起來了,因此,浮子會被乙個接乙個的流量波托起在接近波峰的位置,浮子流量計顯示的讀數就接近於圖一中的「峰值流量」,但從巨集**,幫浦在一分鐘內並沒有輸出這麼多氣體,因為中間還有很多流量為零的空隙。所以對於脈動氣流,浮子流量計的讀數不能真實反映每分鐘流過的氣體體積。

鑑於上述「峰值流量」引數的侷限性,還有乙個「平均流量」的概念。「平均流量」是從巨集觀測試的,考察的是一段時間中(比如,一分鐘)流過的氣體體積。從微觀上分析可知,它是削峰填谷後的流量資料。「平均流量」對多數客戶更具有參考意義,個人愚見。遺憾的是,很多廠家只籠統公布「流量」引數,實則往往是「峰值流量」,絕大多數廠家不願提及、更不公布「平均流量」引數。因為「平均流量」一定會比「峰值流量」數值小、甚至小很多,不利於市場營銷。但作為使用者,應該充分了解和考慮這一引數。

下面我們給出主流微型幫浦的工作腔數量和流量波形圖。

i、單腔幫浦

微型氣幫浦、微型真空幫浦有:vat系列、

vak系列、

vml系列、

vlc系列、

vlk系列、

vby系列、

vcy系列、

vky系列、

fat系列、

fml系列、

fny系列、

fky系列、

fcy系列、

kac系列;

真空水幫浦有:wat系列、

wpy系列、

wky系列、

wny系列。

它們的流量輸出波形如圖一。

vay系列稍有特殊,它的內部採用兩腔串聯,流量波形類似於圖一。

ii、雙腔幫浦

內部有兩個工作腔併聯,兩腔之間相位差180度。輸出流量波形如圖二。

由圖二可見,它的氣流輸出仍然是逐個波輸出,但是,相鄰兩個波之間沒有了空隙,在巨集觀上的流量表現比起單腔幫浦已經有了非常顯著的改善。但是結構複雜了、對電機要求高了,成本顯著增加了。

主要產品有:fqy系列、

vqy系列、

wjy系列(真空水幫浦)。

iii、三腔幫浦

內部有三個工作腔併聯,工作腔之間相位差120度。輸出流量波形如圖三。

從圖三可見,輸出流量的平穩性又是一次飛躍。但是幫浦的結構很複雜了,成本非常高。如果嚴格進行低成本設計生產就會犧牲幫浦的可靠性、壽命,或者有其它使用限制。

微型真空幫浦有:vjy系列、

vuy系列、

vaj系列、

kab系列;

真空水幫浦有:wuy系列、

wqy系列、

waj系列。

luotf-2016-11

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