1 设备介绍
软管泵应用于工业领域已经很多年了,软管泵最早的原始设计甚至可追溯到半个多世纪前。 软管泵最早在美国康尼迪克州的消防员使用这种泵输送石灰浆料。
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。
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黄金冶炼、有色冶炼、化工、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。
2 原理与结构
软管泵属于转子式容积式泵,它是靠泵中挠性元件(胶管)的弹性和转子上的滚轮或滑靴工作的。其工作原理如图7—96所示。
被输送物料由软管包围,不与其它零件接触。泵的通进容积、进出断容积和通出容积都被挠性管内表面所限制,并为滚轮或滑靴与泵体壁面在管上的压合点的位置所确定。从泵入口至第一压合点A之间的管内容积为通进容积;第一压合点A与第二压合点B之间的管内容积为进出断容积;第二压合点B与泵出口之间的管内容积为通出容积。当转子转动时,随着滚轮或滑靴位置的变化,软管被压缩和回弹,使泵产生吸入和压出作用,达到输送物料的目的。软管泵的结构见图7—97。
转子轴在轴承安装时已充入润滑脂,一般不需要特别维护。泵壳内充入一半容积的特制甘油,作为滑靴与软管的润滑剂。泵在安装时应使用调节垫片对滑靴作精密调整,以保证泵的性能并延长软管使用寿命。
软管一般为特制的用编织尼龙加强的高弹性厚壁橡胶管,根据输送介质的不同可分为天然橡胶管和丁腈橡胶管两种。根据使用时在一定的速度、出口压力和介质的温度,软管的工作寿命为1000~8000h。使用温度一般低于80℃。
转子的旋转方向可逆,即进出口可以转换。转子可以用各种动力机驱动。因受软管弹性的影响,管子受压后回弹需要一定时间,转子转数一般低于160r/rain,小规格泵最高转速高,大规格泵最高转速低。
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3 设计分类
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)。因为产生磨擦热,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。这种滑靴式设计的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。
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。