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真空设备/泵 |
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适用于实验室和技术院校的新型万能隔膜定量泵 |
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作者：Dieter Fink 来源：PROCESS《流程工业》 |
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随着精密加工技术、电子技术和材料技术的发展，适用于实验室和技术院校使用的隔膜定量泵也越来越受到人们的关注。这种隔膜定量泵的显著特点是：泵的输入端和输出端不再是由球阀开启和关闭，取而代之的是具有更多优点的锥面隔膜阀。
强制控制锥面隔膜阀和步进电动机相结合的方案允许定量泵当作主泵使用，并用它来驱动其他定量泵。简明的操作键盘可以实现快速的清空、充填、冲洗、复位、杀菌和消毒。
隔膜定量泵被广泛应用于各种场合。其主要优点是具有很高的化学稳定性，完全隔绝了被输送介质与泵驱动系统之间的接触，具有很高的定量精度和操作方法简单等优点。但隔膜定量泵也存在一些缺陷，例如在定量输出小于10L/h时定量精度受限、对吸入介质中的气体敏感以及脉动式的输出特性等。虽然利用合适的检测和调节技术都可将这些缺陷降低到最小程度，但长期以来生产厂家都无法通过改进定量泵本身而使其有更广泛的应用。但新一代Ritmo 05系列定量泵的问世，给用户带来了新的曙光。
在二次增密的PTFE塑料壳体中，设计有泵腔、控制阀座、控制阀与泵腔之间的连接孔、吸入孔和泵出孔。定量泵所使用的工作膜片和控制阀采用的是相同的PTFE材料。其控制阀关闭时是相同材料的相互接触，即PTFE材料的控制阀与PTFE材料的定量泵壳体相互接触，没有其他种类的材料及其他辅助的密封件与被输送介质相互接触，也没有采用多层材料制造的复合材料膜片。从而使得这种隔膜定量泵具有很好的抗疲劳性能和很长的使用寿命，几乎成为万能型的通用隔膜泵。它可以抵抗各种酸性、碱性或者稀释剂等化学介质的腐蚀，即使是在某些扩散的化学过程中使用也不会被损坏，就像是使用了带有复合涂层的隔膜泵。
该隔膜定量泵的工作原理与所有的隔膜定量泵完全一样，即通过改变某个腔的容积来实现定量输出。该隔膜定量泵不同于其他隔膜定量泵的显著特点在于其工作膜片和控制阀的驱动。一方面，膜片的蠕动需要范围更大的磁力驱动器、同步电动机或者步进电动机，由高解析度的步进电动机和无间隙的滚珠丝杠来保证其性能。以精确、强制执行、强有力的电动机取代复位弹簧、偏心或者皮带驱动机构驱动膜片运动。另一方面，该隔膜定量泵的输入和输出端不再是目前市场中一统天下的球阀，而是采用新型的锥面隔膜阀。这种锥面隔膜阀经行程电磁铁控制，可靠地与膜片的运动保持协调一致，它不再是自己单独工作了，而是根据在不同泵腔压力下工作的球阀之间的关系而协调工作，具有绝对密封的工作状态。锥面隔膜阀是按照特殊的设计制造的，绝对没有使用O型圈、密封圈或者类似的东西，可以在真空条件下工作。锥面隔膜阀与定量泵膜片之间的工作关系是，锥面隔膜阀与定量泵膜片有一段时间是同时关闭的。因此，不论定量泵在哪一种工作情况下，定量输入与定量输出两者之间没有依赖关系。锥面隔膜阀的调节也可以保证定量泵不出现过量“吹气”现象，保证自吸。在定量输出液体介质时，该锥面隔膜阀可以自动排气。当定量泵中进入气体时（例如更换原材料容器时或液体介质太少而吸气时），输入管或者定量泵腔中的输送过程并不中断。定期而有规律的排气保证了连续不断的液体供应。密封而又可靠的定量工作过程，强制锥面隔膜阀在各种工况下可靠地关闭，以及零部件极高的加工精度等，都保证了定量泵工作的精度。
缓慢的定量运行
该定量泵最高的工作频率为50次/min，是一种适合于低速定量输送的定量泵。其定量输送特性曲线与定量泵的转速之间有着严格的比例关系。步进电动机保证了精确的启动和停止运行工况。
对于具有一定浓度的介质和溶体，可选择电加热或者液体加热的定量泵体
另一个由步进电动机带来的、与传统的隔膜泵有着明显区别的特点是：隔膜定量泵输出量的变化不随行程长度的变化和吸入量的改变而改变，而是在行程频率和输出速度的控制下而改变的。这一特点保证了该泵具有恒定的、最大的行程，将“输出物死角”减少到了最低程度。传统隔膜定量泵在小行程（一般在单位行程输出量小于15%时）的定量失准、输出脉动等问题都得到了彻底的解决。
连续的、最大行程的输出与高解析度步进电动机技术相结合，可以实现吸入液体介质的长时间、连续定量的输出。由于吸入过程可以非常快速地完成，因此可以将输出时间延长到20min。使得定量输出成为无冲击、无压力峰值、无磨损和几乎完全没有脉动的稳定输出。
最后，这种隔膜定量泵操作简单。它省略了输送率的输入，省略了定量泵启动的测试输入；不必在行程容积和行程频率之间进行归类分档；也不必在使用前在定量泵的最高点排气；即使当吸入端落差较大时，也不必进行定量泵的液体充填。在触摸屏上的操作也相当简单，一目了然。
锥面隔膜阀是与单位行程输送量保持协调的，并在膜片运动中保证严密的密封
该隔膜定量泵的输送范围覆盖了超过了1:1000的范围。可供用户使用的隔膜定量泵的输送率从0.5ml/h开始。原则上讲，该泵可以自动吸入被输送液体介质，在15bar的压力变化范围内保持真空状况。
辅助功能
除了可以方便地输入输送率参数以外，该泵的设计还注重于提高功能性和快速获取重要选项的设计。首次为客户提供了强制控制的阀－步进电动机组合的选项。通过简明的操作键盘可以快速完成清空、清洗、复位、定量泵顶部的杀菌、消毒等操作。
在定量泵的首次启动试车时，按下Max最大按键之后，定量泵以最大的输出功率工作，完成快速的排气和液体充填。在完成规定的充填时间之后，定量泵可按照您所希望的定量率进行工作。
复位功能是这种隔膜定量泵强制控制方式所独有的功能。一方面，在完成流程设备维护保养之后可以实现空运行，将泵中残留的液体介质回送到原容器中，使操作者不再与残留在泵中的腐蚀性介质或者有损人体健康的物质打交道；另一方面价格昂贵的残留液体也可从原来的容器中收集起来重新使用。
复位功能的另一个用途是：可以清除粘附在定量泵顶部的污垢并可吹净堵塞的过滤器。在这种情况下，可以使控制阀或者过滤器有几个逆向工作的运动行程。
新型定量泵的清除功能（Clean-Function）同样也是一种新增功能。它允许定量泵在安装使用工况中实现清洗和通气，使定量泵得以净化。在使用这一功能时，两个控制阀同时打开，使得定量泵通道完全畅通。允许流程设备的清洗和冲洗液顺利地通过流程设备管道、定量泵顶部而达到反应器的容器中。
为了达到上述目的，新型定量泵使用的全部是耐化学腐蚀的PTFE材料。利用清水进行冲洗以及最后的洁净冲洗，例如利用丙酮和空气进行的清理和干燥都是毫无问题的。(end)
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| 文章内容仅供参考
(投稿)
(3/23/2007) |
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