Перистальтический насос: конструкция работа преимущества и недостатки

Перистальтический насос: конструкция работа преимущества и недостатки

Перистальтический насос – это, по сути, нагнетатель объёмного типа. Это одна из тех конструкций роликовых помповых систем, достаточно часто используемых для перекачки различного рода жидких масс. Особенность устройства — поток жидкости пропускается по эластичной трубке и управляется за счёт изменения (блокировки) проходного сечения. Ротор (вал) такого устройства по внешней границе оснащается роликами (кулачками), исполняющими роль редукторов гибкой эластичной трубки.

Перистальтический насос: принцип действия

Когда ротор устройства находится в режиме вращения, роторный элемент (кулачок или ролик) «наезжает» по внешней стороне на тело эластичной трубки. Под давлением роторного элемента трубка пережимается в начальной точке. По мере движения кулачка эта точка сжатия перемещается по ходу трубки, тогда как освобождаемая ранее сжатая область возвращается к обычному состоянию. Тем самым создаётся эффект подсасывания.

Рабочая жидкость эффектом подсасывания закачивается в трубку и движется вслед за кулачком, заполняя некоторый объём до момента прихода следующего кулачка, пережимающим эластичную трубку уже в другой точке. Фактически образуется отсечённый участок трубопровода, заполненный рабочей жидкостью, ограниченный точками пережима двух кулачков. Этот участок перемещается вместе с кулачками по ходу движения. По сути, таким действием проявляется эффект, именуемый перистальтика (волнообразное сокращение). Соответственно, отсюда и название устройства – перистальтический насос.

BT600FC/YZ2515x

Перистальтический насос - конструкция профессиональной системы перекачки жидкостей
Перистальтический насос – конструкция: 1 – шестерёнчатый мотор; 2 – вставка; 3 – уплотняющее кольцо; 4 – фланцевая скоба; 5 – фланец; 6 – манжета; 7 – корпусная часть; 8 – эластичный рукав (шланг); 9 – башмак; 10 – ротор; 11 – крышка; 12 – стекло окна

Таким образом, действие перистальтического насоса базируется на перемещении некоторого объёма рабочей жидкости по всей области гибкого эластичного шланга, за счёт периодической волны отсечки. Кулачками ротора перистальтического насоса жидкость проталкивается по всей длине трубопровода до конечного пункта. Принцип действия напоминает действие организма человека по снабжению органов кровью, кислородом, питательными веществами.

Перистальтический насос идеально применим в работе с гигиеническими условиями, где недопустимым видится загрязнение рабочей жидкости через незащищённый механизм прокачки. Поэтому оборудование такого типа зачастую применяется для изоляции жидкости от атмосферы, и наоборот – изоляции атмосферы от жидкости. Перистальтические насосы нашли обширное применение в различных секторах промышленности, — особенно там, где для транспортировки используются тяжёлые и вязкие вещества.

Типичное исполнение перистальтических насосов

Конструкции, существующие теперь, разделяют на два типа:

  1. Шланговые устройства
  2. Трубные устройства.

Шланговые устройства «волнообразной» перекачки, как правило, предназначены для подачи плотной густой массы. Эта разновидность перистальтических насосов допускает использование обширного разнообразия системных транспортных трубопроводов.

OEM201/YZ1515x

Перистальтический насос - схема простой конструкции на три ролика
Схема действия простого перистальтического насоса: 1 – входной патрубок; 2 – выходной патрубок; 3 – рабочий трубопровод (гибкий эластичный рукав) на входе; 4 – ротор на три ролика; 5 — рабочий трубопровод (гибкий эластичный рукав) на выходе; 6 – направление транспорта

Используемые материалы традиционно выбираются с учётом химически устойчивой структуры, способной выдерживать высокие давления. Часто применяемые виды трубных материалов здесь:

  • поливинилхлорид,
  • фтор-полимер,
  • силиконовая резина и т.п.

Особенности перистальтического насоса

Этот вид насосного оборудования видится удачным решением организации перекачки, особенно когда транспортируемый продукт имеет плотную и густую консистенцию. Устройства подобного рода недороги в обслуживании, учитывая отсутствие сальниковых уплотнений, механических клапанов, пружин и т.д. Единственной деталью, требующей периодического технического обслуживания, является эластичная трубка (шланг).

BT100FC/YZ1515x

Трубка (шланг) перистальтического насоса
Трубки гибкие эластичные, предназначенные специально к применению в работе перистальтических насосов. Недорогой, легко заменяемый технологический материал

Обладая умеренным насосным действием, помповые устройства видятся удачной подборкой для полимеров, чувствительных к сдвигу и «деликатных» клеточных культур.

Наконец, единственный элемент такой помпы, входящий в непосредственный контакт с перекачиваемой средой, — это внутренняя область эластичной трубки (шланга). Поэтому чистка рабочих поверхностей проста и  не занимает много времени. Среди явных особенностей перистальтических насосов также отмечаются:

  • герметичная рабочая область,
  • самопроизвольное всасывание сухим ходом,
  • нежное толкательное действие,
  • высокая эффективность всасывания,
  • точность дозировки,
  • чистота транспортируемой среды,
  • отсутствие рисков сброса прокачки.

Список возможных практических применений такого оборудования также показывает особенное внимание к технике подобного исполнения:

  • инфузионные насосные системы,
  • химические анализаторы,
  • аквариумные системы,
  • производство фармацевтики,
  • насосное оборудование операций с открытым сердцем,
  • автоматизированные анализаторы,
  • оборудование автоматической подачи напитков,
  • оборудование декоративных водопадов и фонтанов,
  • промышленные посудомоечные машины,
  • технологическое оборудование диализа,
  • контроллеры окиси углерода,
  • производство продуктов питания,
  • процессы химической обработки и другие направления.

Преимущества перистальтических насосов

Преимущественные стороны действия перистальтических насосов очевидны. Полное отсутствие фактора загрязнения, учитывая контакт единственного элемента насоса с рабочей жидкостью.

BT100M/YZ1515x

Перистальтический насос домашнего применения в наборе
Существуют в продаже различные виды перистальтических насосов, включая простые наборы для домашнего использования. Такой аппарат легко собрать своими руками, к примеру, для обслуживания аквариума

Оборудование легко очищать в случае необходимости, включая внутренние части перистальтического насоса. Устройство не требует внедрения сложных систем защиты и отличается  низкой стоимостью обслуживания по причине отсутствия в конструкции клапанов, сальников, других уплотнений.

Отдельно следует отметить такую преимущественную сторону оборудования, как способность обрабатывать вязкие слабо сжиженные растворы. Конструкция аппарата способна блокировать фактор противотока без применения обратных клапанов. Этот вид перекачивающего оборудования предусматривает разные методы управления, включая:

  • ручное кнопочное или рычажное,
  • посредством ножных педалей,
  • через сенсорный экран и т. д.

Недостатки перистальтических насосов

Трубный рабочий элемент, используемый в конструкции, применим с учётом гибкой и относительно мягкой структурой материала. Поэтому эластичные трубки таких аппаратов подвержены физическому разрушению за короткий период времени. Этим недостатком, собственно, объясняются имеющиеся требования периодической замены рабочих трубок перистальтических насосов.

Поток жидкости, передаваемый по линии, является пульсирующим (волнообразным). Передача рабочего вещества, в основном, осуществляется на малых скоростях вращения роторного элемента. Поэтому оборудование не всегда удачно подходит для организации процессов, где требуется надёжность транспортного потока.

Заключительный штрих

Таким образом, перистальтические насосы следует рассматривать оригинальными системами перекачивания сжиженных материалов различной консистенции. Работа этого насосного оборудования во многом зависит от степени эластичности шланга (трубки), а также от качества хода роликов. Именно внутри трубки организуется чередование эффектов уплотнения/ расширения, достигаемых путём воздействия на эластичный шланг вращающихся башмаков (роликов).