Bơm nhu động được sử dụng trong nhiều ứng dụng. Nhờ khả năng vận chuyển chất lỏng nhạy cảm mà không tiếp xúc với piston cơ học hoặc các bộ phận chuyển động bên trong. Lựa chọn vật liệu ống rất quan trọng vì ống tiếp xúc với chất lỏng.
Bài viết này cung cấp thông tin tổng quan chung về cách thức hoạt động của máy bơm nhu động. So sánh sáu tùy chọn vật liệu ống bơm nhu động khác nhau, liên quan đến độ cứng, kích thước, khả năng tương thích hóa học và độ bền.
1. Vật liệu ống nhu động
- Polyvinyl Clorua linh hoạt (PVC) cao phân tử
- Polyvinyl Clorua linh hoạt (PVC) tiêu chuẩn
- Silicone lưu hóa bằng peroxide
- Nhựa nhiệt dẻo (TPV)
- Chất đàn hồi dẻo nhiệt (TPE)
- Cao Su Viton.
2. Bơm nhu động hoạt động như thế nào?
Hiểu một cách đơn giản, bơm nhu động hoạt động theo cách tương tự như thực quản của con người. Từ nhu động thực sự được định nghĩa là “các làn sóng co thắt không chủ ý liên tiếp truyền dọc theo các bức tường của một cấu trúc cơ rỗng và ép các chất bên trong đi tiếp” (Merriam-Webster).
Bơm nhu động cơ học được tạo thành từ một số bộ phận đơn giản kết hợp với nhau để tạo thành bơm dịch chuyển tích cực. Một động cơ điện cung cấp năng lượng cho con lăn quay và ép ống mềm dọc theo vỏ máy bơm. Sự nén này và sự giãn ra sau đó của ống, đồng thời hút chất lỏng vào và đẩy nó ra khỏi đầu kia. Các bước và hình ảnh sau đây giải thích chi tiết về quy trình bơm nhu động.
Bước 1:
- Bơm nhu động quay và tạo ra một đầu bịt ở phía hút của bơm. Nó cũng bao bọc phần chất lỏng màu xanh lam và bắt đầu đẩy nó qua máy bơm
- Phần chất lỏng màu đỏ đang bị đẩy ra khỏi đầu xả của máy bơm
- Khi đường ống bắt đầu đàn hồi lại, phần chất lỏng màu xanh lá cây được hút vào máy bơm
Bước 2:
- Khi máy bơm quay, nó tiếp tục đẩy vùng chất lỏng màu xanh lam
- Phần màu đỏ của chất lỏng hiện đã được thải ra hoàn toàn
- Phần chất lỏng màu xanh tiếp tục được kéo vào máy bơm
Bước 3:
- Khi máy bơm quay, nó tiếp tục đẩy vùng chất lỏng màu xanh lam
- Phần chất lỏng màu xanh tiếp tục được kéo vào máy bơm
Bước 4:
- Khi máy bơm quay, nó tiếp tục đẩy vùng chất lỏng màu xanh lam
- Phần chất lỏng màu xanh lá cây bây giờ được bao bọc bởi các con lăn
3. Độ cứng của ống bơm nhu động
Bơm nhu động vận chuyển chất lỏng bằng cách ép ống giữa con lăn và vỏ bơm. Ống phải đủ đàn hồi để cho phép động cơ quay và đẩy chất lỏng qua ống. Nếu ống quá cứng, nó sẽ tạo thêm tải cho động cơ. Điều này có thể làm giảm tuổi thọ của máy bơm hoặc khiến máy bơm không hoạt động hoàn toàn. Khuyến cáo chọn giá trị độ cứng nằm trong khoảng từ 50–65 trên thang độ cứng shore A.
Một số ứng dụng yêu cầu đặt bộ lọc ở đầu xả của máy bơm. Khi bộ lọc loại bỏ tạp chất khỏi dòng chảy, nó có thể bị tắc một phần. Điều này sẽ tạo ra áp suất ngược trong máy bơm, có thể khiến ống bị vỡ nếu vượt quá định mức áp suất của ống. Trong những trường hợp này, có thể cần phải có vật liệu cứng hơn để ngăn áp suất ngược vượt quá định mức áp suất nổ của ống. Cả nhà sản xuất ống và nhà sản xuất bơm nhu động đều có thể giúp xác định độ cứng vật liệu cần thiết cho ứng dụng.
XEM THÊM: ỐNG SILICON SAINT GOBAIN TYGON 3350 – ĐỘ CỨNG 50 SHORE A
4. Kích thước ống bơm nhu động
Các nhà sản xuất máy bơm nhu động thường khuyến nghị sử dụng một nhãn hiệu ống cụ thể cùng với máy bơm của họ để đảm bảo rằng người dùng đang sử dụng đúng vật liệu, độ cứng và kích thước.
Giống như độ cứng của ống, máy bơm có thể bị hư hỏng không thể phục hồi, nếu kích thước không chính xác. Đôi khi rất khó khẳng định rằng một ống có kích thước tiêu chuẩn sẽ hoạt động được với máy bơm, ngay cả khi nó có cùng đường kính bên trong. Độ dày thành ống phải phù hợp với khe hở giữa con lăn và vỏ trong bơm nhu động. Ngay cả sự chênh lệch 0,005” về độ dày thành cũng có thể làm giảm đáng kể tuổi thọ của máy bơm hoặc khiến máy bơm hoàn toàn không hoạt động.
5. Khả năng tương thích hóa học
Vì chất lỏng cần vận chuyển của bơm nhu động chỉ tiếp xúc với một bề mặt (ống), nên việc chọn vật liệu có thể khá đơn giản. Không có vật liệu chung cho máy bơm nhu động có thể hoạt động với mọi loại hóa chất. Vì vậy điều quan trọng là phải hiểu khả năng tương thích của từng loại. Tất cả các ống phải được kiểm tra trong điều kiện thực tế để đảm bảo sự phù hợp cho một ứng dụng cụ thể.
XEM THÊM: ỐNG SILICON SAINT GOBAIN PHARMED BPT
6. Tốc độ dòng chảy (khi bơm liên tục)
Thử nghiệm được thực hiện trên sáu vật liệu ống khác nhau. Được đặt bên trong một máy bơm nhu động hai con lăn. Tốc độ 100 vòng/phút trong tổng cộng 24 giờ. Kích thước ống là 1/4” ID x 7/16” OD và được thử nghiệm ở nhiệt độ phòng. Dữ liệu có thể được tìm thấy trong biểu đồ bên dưới cho thấy mỗi ống phản ứng như thế nào với hơn 280.000 chu kỳ nén và giãn của bơm nhu động. Ngoại trừ ống cao su Viton, các vật liệu khác nhau hoạt động khá giống nhau, duy trì tốc độ dòng chảy trong khoảng 3% tốc độ dòng chảy ban đầu.
Thử nghiệm này minh họa rằng khi máy bơm chạy liên tục trong thời gian ngắn. Các vật liệu giá thành thấp như PVC có thể có hiệu quả tương đương với silicone giá thành cao. Các con lăn bơm chuyển động liên tục nên ống không ở trạng thái bị nén trong thời gian dài. Trong tình huống này, đặc tính nén vượt trội của vật liệu như silicone ít quan trọng hơn. Cao su Viton có đặc tính mài mòn động rất kém và không duy trì được tốc độ dòng chảy ổn định.
7. Biến dạng ống cho bơm nhu động (khi bơm liên tục)
Thử nghiệm bơm không liên tục được thực hiện trên sáu vật liệu ống khác nhaU. Được đặt bên trong một máy bơm nhu động hai con lăn chạy. Tốc độ 50 vòng/phút trong tổng số bốn chu kỳ. Kích thước ống là 1/4” ID x 7/16” OD và được thử nghiệm ở nhiệt độ phòng.
Máy bơm không hoạt động trong quá trình thử nghiệm này. Khiến ống bị ép giữa con lăn và vỏ trong thời gian dài. Ống sẽ có xu hướng ở trạng thái nén này và không phục hồi hoàn toàn về đường kính ban đầu sau khi được giải phóng. Điều này làm giảm lực hút tổng thể và dòng chảy tiếp theo của máy bơm. Tốc độ dòng chảy thay đổi đáng kể trong mỗi chu kỳ vì con lăn nén một vị trí mới vào cuối mỗi chu kỳ. Vật liệu silicon là ống duy nhất duy trì tốc độ dòng chảy ổn định trong suốt thử nghiệm này.
Tóm tắt
Độ cứng, kích thước và khả năng tương thích hóa học của ống. Là những thông số quan trọng cần tính đến khi lựa chọn vật liệu cho ứng dụng bơm nhu động.
Bài viết này đưa ra những hướng dẫn chung cho hầu hết các ứng dụng. Ống bơm nhu động thường có độ cứng từ 50 – 65 Shore A. Thường được sản xuất với dung sai rất chặt chẽ về ID và độ dày thành ống. Bề mặt ống là nơi duy nhất mà chất lỏng tiếp xúc. Nên cần kiểm tra biểu đồ tương thích hóa học để thu hẹp các lựa chọn vật liệu.
Tất cả sáu vật liệu được thảo luận trong bài viết này đều đã được thử nghiệm trong cả điều kiện hoạt động liên tục và không liên tục. Trong quá trình thử nghiệm liên tục, hầu hết các vật liệu đều hoạt động rất giống nhau trong khoảng thời gian ngắn. Điều này cho thấy rằng các vật liệu bị bỏ qua như PVC có thể đáp ứng nhu cầu của các ứng dụng y tế sử dụng một lần, ngắn hạn. Trong quá trình thử nghiệm không liên tục, Silicone là sự lựa chọn vật liệu tối ưu vì đặc tính nén tuyệt vời của nó.
