软管泵的发展历程和设计经验

Posted 2023-01-15 寿命

篇首语：知识养成了思想,思想同时又在融化知识。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了软管泵的发展历程和设计经验相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

软管泵应用于工业领域已经很多年了，最早的原始设计甚至可追溯到半个多世纪前。

软管泵属于蠕动泵的范畴。蠕动泵是转子式容积泵的一种，因其工作原理类似消化道以蠕动方式输送气、固、液三相介质而得名。软管泵与蠕动泵之间没有严格的区分。一般而言，蠕动泵指小流量（以毫升/分计）、低出口压力（不超过3kg/cm2）,多用于卫生领域及实验室计量。而软管泵是指大流量（最大可达80立米/小时）、高输出压力（最大可达16kg/cm2）,多用于工业场合大流量输送及计量。本文探讨的是工业软管泵。

软管泵的设计者和使用者首要看重的是它输送强研磨性介质的能力。它无阀、无密封，同介质接触的唯一部件是橡胶软管的内腔，压缩软管的转子完全独立于介质之外。

此外，软管泵还有许多独到之处：没有其它泵种比软管泵具有更好的自吸能力，几乎可以产生完美的真空来吸液；输送含气液、泡沫液而无气阻；输送高粘度、剪切敏感性介质也是强项；每转固定的排量而与出口压力无关，是天生的计量泵。

种种优势，使软管泵越来越广泛应用于采矿、食品加工、酿造、陶瓷、水处理等行业。

一台高质量的软管泵寿命在7-10年，最大的挑战在于软管泵的软管，它是软管泵的核心部件，其寿命直接关系到泵的使用成本。可以这么说，软管泵的设计是围绕软管寿命最大化来进行的。

一些人直觉地认为，介质的研磨性决定了软管的使用寿命，这是一种误解。研磨性介质确实对软管内壁有磨损，使已知的软管壁厚变薄，从而因压缩不严产生内泄或倒流及流量下降；内泄进一步增大了内壁的磨损速度；但高质量的软管泵都应具备软管压缩的调节装置，在泵的使用过程中需不断地调整以阻止内泄和流量下降。在不考虑输送介质和软管材料相容性的前提下，输送强研磨性介质和非研磨性粘液，软管的寿命是相同的。实际上，除了软管本身的胶种及制造质量外，决定软管寿命的首要因素是压缩软管的次数；第二位因素是压缩软管的方式、力度和由此产生的磨擦热。换句话说，软管的失效是由于压缩次数的累积及磨擦热引起的疲劳老化。使软管寿命最大化及延长停工期间隔的最好办法是减少压缩软管的次数、采用对软管最小损害的压缩方式及精确的压缩力度。

软管泵的设计多种多样，但从压缩软管的方式来区分只有三种：

第一种是滑靴式设计（滑靴式软管泵）。软管在泵腔中成U形或弓形；两个或两个以上的滑靴（滑块）被固定安装在转轮（转臂）上，以滑动的方式压缩软管。转轮每旋转一周压缩软管二次或多次（取决于滑靴数量）。这种滑动压缩方式对软管的损伤是最大的，如同高速行驶的车辆突然急刹车，以滑动方式前行，对轮胎和路面的损伤可想而知。因为产生大量的磨擦热，为保证正常运行，泵腔中约一半充满着润滑剂，一方面为了降低磨擦系数，更主要的是为了将产生的磨擦热传递到泵体从而排出泵外，以保证泵的正常运转。这种滑靴式设计对泵速有极大的限制。例如，一台2寸泵只能以40-50转/分左右的转速连续工作，速度稍高运行一段时间，不得不停泵进行冷却。这种设计的软管泵需较大的启动扭矩和运转扭矩，需匹配更大功率的电机，这意味着更大的能耗。但优点是可以达到更高的出口压力（最高可达1.6Mpa）。

第二种设计是在滑靴式设计的基础上，将滑靴改为小直径压辊（多压辊式软管泵）。转臂旋转一周，压辊也同样压缩软管2次或多次（取决于压辊数量）。这种压辊式设计同滑靴式设计相比，降低了对软管的损害，也产生少得多的磨擦热；延长了软管寿命，最高可达百分之二十（以转数计）。相应降低了启动扭矩和运转扭矩，降低了能耗。但每转依然二次或二次以上的压缩次数和磨擦热依然限制了转速。一台二寸泵在高压下最高只能以40——50转/分连续运行。

综合以上两种设计，虽然泵速越低对延长软管寿命越有利，但低速限制了流量。使得用户为取得相应的流量不得不选择较大的规格，同时也意味着更大的占地面积。

第三种设计是软管在泵腔中围成一个整圆，利用一个大直径压辊来压缩软管。这可以说是软管泵发展史上的一个重大突破。贝斯特HPP软管泵采用的就是这种设计。其优势如下：

1、360度的操作圆

2、主轴旋转一周，压辊只压缩软管一次。

3、与同尺寸的U形泵相比，单转流量提高50%以上；单次压缩流量提高一倍以上。（为了公平地比较，可引入压缩次数/每1000升这样的概念；无论怎样比较，这种设计泵都是最少的）。这意味着，单辊设计软管泵在相同转速下可取得更大的流量，或在相同流量下取得更低的转速。

4、大直径单辊压缩软管，对软管的损害最小，只产生极微量的磨擦热。因此泵可高速连续运行而没有过热的隐患。在泵的最大流量及最高压力范围内，没有间歇与连续运行之分。这一点对于工业用途的软管泵来说是极其重要的。

5、虽然确实需要轻度润滑，但润滑剂的单次消耗量一般只为滑靴式设计的1/5——1/10。

6、由于几乎不产生磨擦热及启动扭矩和运转扭矩低，可匹配更小功率的电机，节约能量消耗（相同条件下，同滑靴式设计相比可节约一半左右）。

经试验和用户的使用经验表明，这种设计的软管泵软管寿命是前两种设计的4——5倍（以转数计）。因可高速连续运行而无过热隐患，在大多数应用情况下，为达到同一流量，可以选择小规格的单辊泵取代较大规格的滑靴式或多压辊式泵。即使高转速，软管寿命也比低转速的滑靴式或多压辊式泵明显长出许多（以实际运行时间计）。

综合起来，第三种设计，即单辊软管泵可以取得更长的软管寿命、更低的能量消耗和润滑剂消耗、更长的停工期间隔、更少的人工维护费、更小的占地面积。

随着使用与维护成本的增加，用户在选择设备前越来越多地考虑全寿命周期成本。对软管泵来讲，全寿命周期成本包括初置费、电费、维护费（含软管和润滑剂的消耗）、停工造成的间接损失等。实际上，一台传统软管泵的初置费在全寿命周期成本中只占很小的比例，一般在百分之十左右。而电费和维护费合计往往约占百分之八十。