Перистальтичний насос
Перистальтичні насоси – це самовсмоктувальні насоси об’ємної дії. Рідина в них контактує тільки із спеціальним шлангом, який виготовляється із широкого спектру матеріалів в залежності від конкретного типу рідини що перекачується. Ротор, прикріпленими до його зовнішньої окружності роликами, стискає гнучку трубку. При обертанні ротора ролики котяться по трубі і, таким чином, штовхають рідину у трубці в напрямку обертання ротора. Крім того, тільки як трубка повертається у свій природній стан після проходження ролика, потік рідини індукується до насоса. Цей процес називається перильстатикою і використовується в багатьох біологічних системах, таких як шлунково-кишковий тракт.
Зміст
Історія
Перистальтичний насос був запатентований в США Євгеном Аленом в 1881 році. Його перше конструювання призначалося для використання в медицині в кардіохірургії.
Особливості конструкції
Ідеальний перистальтичний насос повинен мати нескінченний діаметр головки насоса і найбільш можливий діаметр роликів, які здійснюють стискання трубки. Такий ідеальний перистальтичний насос забезпечить необмежений час служби труб та постійний і безпульсаційний потік рідини.
В реальності такі насоси не можуть бути побудовані, але їхні конструкції розробляють максимально можливими до параметрів ідеальних перистальтичних насосів.
Конструкція перистальтичних насосів дуже проста. ЇЇ особливість дозволяє їм працювати без необхідних деталей для інших типів насосів (клапанів, крильчаток, золотників і т.д.).
Принцип роботи перистальтичних насосів полягає у:
1) Дія перистальтичних насосів основана позмінним стискуванням і розслабленням шланга або трубки.
2) Обертовий ролик проходить вздовж довжини шланга або трубки і повністю стискує, створюючи ущільнення між секціями всмоктування і нагнітання.
3) Після набуття шлангом або трубкою попередньої форми створюється сильний вакуум, за рахунок чого речовина всмоктується у насос.
4) Речовина перекачується в середині шланга або трубки, не вступаючи в контакт із рухомими частинами і повністю утримується в міцному фланзі або в трубці точної подачі.
5) Дія перистальтичних насосів дозволяє забезпечувати високоточну подачу речовини під тиском 16 бар (шланг) і 2 бари (трубка).
6) Шланг високого тиску має внутрішній шар, 2-6 армуючих шари і зовнішній шар, що дозволяє застосовувати більш високі робочий тиск і висоту всмоктування.
Це здійснюється шляхом продавлення роликами гумової трубки які, рухаючись вздовж неї, проштовхують рідину вперед.
Схематична будова перистальтичних насосів: трьох роликовий ротор (може бути від 2 і більше роликів) (1) котить ролики (2) по гнучкому трубопроводі (3) викладеному в корпус насоса (4), що переміщує щільно запечатані порції рідини між двома роликами.
Роликові перистальтичні насоси, як правило, дозволяють отримати тиск рідини до 12 барів. Для створення більшого тиску до 16 барів використовують конструкції насосів, де замість роликів використовують інші елементи: "башмаки", "двірники" і т.д. Ці типи насосів вже потребують органіщації змащення зовнішнього шару шлангу.
Хімічна сумісність
В перистальтичних насосах перекачувана рідина контактує тільки із внутрішньою поверхнею трубки, що спрощує обслуговування насоса і витрати на його механічну частину, так як не має необхідності додатково обробляти металеві частини насоса. Таким чином, тільки хімічний склад трубки яка прокачує речовину розглядається для сумісності із хімічним складом прокачуваної рідини.
Трубка повинна бути одночасно гнучкою і еластичною. Вона повинна гнучко прогинатися під дією роликів, забезпечуючи необхідне ущільнення і швидко набирати попередньої форми після закінчення дії роликів для створення необхідного вакууму. При цьому матеріал трубки має забезпечити багатомільйонні цикли стиснення і розтиснення.
Внутрішній шар трубки має захищати структуру трубки від агресивного впливу перекачуваних речовин. Тому використовують різні матеріали в залежності від поставлених задач. Популярними матеріалами які мають великий спектр застосування є нітрил, гіпанол, вітон, силікон, поліпропілен, поліуретан, і природний каучук.Силікон користується популярністю для перекачування речовин на водній основі в біо-фармацептичній промисловості. Фторполімерні трубки мають хорошу сумісність з кислотами, вуглеводнями і речовинами з нафто перегонки, але не мають достатньої опірності від втомлюваності для досягнення ефективного терміну служби.
Ринок постійно пропонує нові види матеріалів.
Для кращого підбору хімічної сумісності матеріалу з рідиною що перекачується існує багато довідкового матеріалу. Інтернет ресурси пропоную спеціалізовані веб-сайти. Деякі виробники труб випускають спеціальні карти для перевірки сумісності. Ці карти охоплюють список найбільшвживаніших рідин.
Але часто зустрічаються рідини, котрі потребують проведення спеціалізованих тестів на сумісність. Кусок трубки, 1-2 дюйми, занурюють в речовину, що планують перекачувати на 24-48 годин. Після чого вимірюють зміну ваги зануреного куска трубки. Якщо зміна ваги більше, ніж 10% від початкової ваги, то трубка не сумісна з рідиною і не може використовуватись.
Переваги
1.Відсутність забруднення і стерильність. Оскільки тільки внутрішня частина трубки є в контакті з перекачуваною рідиною, тоді дуже легко стерилізувати і очистити внутрішні поверхні насоса.
2.Низькі експлуатаційні витрати. Відсутність клапанів, ущільнень і золотників робить ці насоси порівняно недорогими в обслуговуванні.
3.Вони здатні обробляти суспензії, в’язкі, чутливі до перемішання і агресивні рідини.
4.Конструкція насоса запобігає зворотньому потоку і сифону без клапанів.
5.Можуть працювати як вакуумні насоси.
6.Єдине що зношується це шланг.
7.Абсолютно герметичний – відсутні ущільнення.
8.Можливість реверсної роботи. Самоочищення.
9.Можливість роботи без рідини в «суху».
10.Самовсмоктування до 9 м, напір до 15 м.
Недоліки
1.Гнучкий шланг зношується, що вимагає періодичної заміни.
2.Можливий пульсуючий потік, особливо при низьких швидкостях обертання. Таким чином, ці насоси менш придатні, коли потрібен плавний послідовний потік.
Розглядають альтернативний тип насосів - поршневі.
Застосування
Медицина
1.Апарати з діалізу.
2.Апарати для забезпечення потоку крові в тілі людини під час операцій на серці.
3.Медично-інфузійні насоси.
Лабораторне обладнання
1.Аналізатори.
2.Дозатори.
3.Монітори окису вуглецю.
4.Апарати із дослідження в галузі аналітичної хімії.
Сільське господарство
1.Насоси для вилучення соку.
Виробництво харчових продуктів і торгівля
1.Насоси для подачі рідин на виробничі харчові лінії.
2.Розлив напоїв.
Робота з хімреагентами
1.Друк, фарби та пігменти.
2.Фармацевтичне виробництво.
3.Системи дозування хімічних речовин в посудомийних і пральних машинах.
Інженерно-виробнича
1.Насос для подачі бетону.
2.Целюлозно-паперові заводи.
Вода та стік
1.Каналізація шламу
2.Акваріуми.
Використані джерела
- Насосні станції. Е.В.Залуцький, А.І.Петрухно, К: «Вища школа», 1987
- Гідравлічні і аеродинамічні машини. Романюк О.М., Вербицький Г.П., Колотило М.І., Колотило В.Д., Клєпіков Ф.В., Кіровоград: 1997. – 176с.
- Pump technology
- Peristaltic and Sinusoidal Pumps - how they work
