在一个新产品的设计后期，一个灭菌器制造商向供应商订购了一个泵，但没有正确定义系统的最小和最大压力要求。设计师选择了一个最大压力为43 psi的泵，这也是灭菌器工作所需的最小压力，并没有考虑其他外部条件，如海拔高度。当消毒器在高海拔地区工作时，那里的绝对压力自然更低，泵的压力下降到43 psi以下，最终，消毒器发生了故障。成本高昂的修复措施是重新审视和重新定义工作压力范围(与环境条件一致)，然后修改泵以符合要求。

隔膜泵有一系列的尺寸和配置。

这样的事故太常见了，都是因为在选择泵时没有考虑到所有的设计参数。为了避免这种情况，在为应用程序选择泵时，了解一些泵的基础知识和正确的问题将大有帮助。

关于泵
泵作为动态子系统，设计师被迫与无法针对特定应用进行修改的标准产品妥协的时代已经一去不复返了。今天，定制是王道。量身定制一台泵，使其在系统中发挥完美的性能是常态，而不是相反，特别是随着制造方法、材料、控制和施工方面的技术进步，为您提供了一系列的选项、功能和应用优势。

在提供中等流量的泵系统类型中，隔膜泵、蠕动泵和线性泵是最常用的。

隔膜泵使用进、出口阀门来产生压力或真空，并在系统内输送空气、气体或液体。弹性膜片夹在膜片头和压缩机壳体之间形成泵腔和曲轴箱之间的密封性。旋转的偏心引起隔膜的往复运动，止回阀控制流入和流出泵腔的流量。这种泵没有旋转或滑动密封，特别适用于需要无污染泵送、耐腐蚀和使用寿命长的应用场合。

根据所使用的驱动类型，隔膜液体泵可分为高速泵和低速泵。低速隔膜液体泵的工作速度高达约300冲程/分钟，使这些泵特别适合计量。流量可以通过改变膜片的行程或电机速度来改变，以响应电信号的变化。

许多流体输送的要求可以通过使用高速隔膜泵的简单方法来满足。它们的运行速度最好在每分钟2500到3000冲程之间，是慢速跑的对手的10倍。另一方面，它们的尺寸与它们的速度成反比，因此非常紧凑的尺寸是高速隔膜泵的特殊优势之一。

蠕动泵使用一根柔性管，由一系列滚轮逐步压缩，以诱导液体在系统内流动。当滚轮沿着管道移动时，流体被迫通过管道，如果管道破裂，所含的液体将泄漏。因为管子可以消毒，这些类型主要用于输送无菌液体(如输血设备或医院病人的自动液体输送设备)。其他应用包括多通道泵送，其中一个泵通过多个管道同时输送许多流体。

线性泵利用机械、磁力或气动位移以线性方式移动隔膜的中心部分(而不是用其他类型的旋转元件使隔膜弯曲)。通电的电磁线圈，或电磁阀，拉动活塞对弹簧，导致流体进入泵腔。取消线圈的激励使活塞返回，迫使流体通过泵的出口止回阀。

五个问题
不管泵的类型，设计师如何才能为正确的应用找到正确的泵?这里有五个最重要的问题，可以推动这个过程向前发展:

1.是否定义了电压和性能要求?泵的性能可能有很大的差异，这取决于设备和泵系统运行的环境。除了考虑额定设计条件外，对电源、介质温度、压力和负载的变化进行规划有助于指导决策。最佳实践是在一系列外部可变条件下确定泵系统的性能要求，如海拔高度和环境温度，而不是在单个操作点。

作为第一步，应该评估一般要求，包括泵的空间限制、湿物料、驱动泵的可用功率和目标成本范围。然后，重点可以转向泵系统对各种系统规格的公差，以及系统主要设计的条件。

2.系统的电气考虑因素是什么?定义具有允许公差范围的标称电压是至关重要的。启动和操作泵所需的功率是多少?如果便携性、速度控制或在世界各地的兼容性是重要的，由通用电源驱动的直流操作泵比交流驱动泵提供了更多的灵活性。可用的电机启动电流是至关重要的，特别是当泵必须启动系统真空或压力。泵可能根本不启动，或因温度过高而关闭，导致整个系统故障。

3.真空和流量是否在可接受的范围内?如果泵产生的真空大于设备所需的真空(例如，设备包含软管)，过度的真空可能导致管道崩溃，导致系统关闭或设备损坏。另外，泵送系统产生的压力超出了系统的承受范围，可能会损坏连接器、传感器和下游其他昂贵的部件，导致外部泄漏，甚至危及操作人员的安全。使用适当的压力调节装置可以避免这种情况。设计人员最好指定流量、真空和压力的公差范围，而不是定义一个单一点的真空速率和一个流量速率。

4.温度会波动吗?虽然泵送系统可能根据特定的介质温度进行额定，但现实环境条件可能会影响泵送系统。例如，泵可能安装在机器或仪器的内部，由于缺乏适当的通风，局部温度明显高于额定温度。这最终可能导致泵送系统立即关闭和设备故障。了解高环境温度和不适当的通风会缩短任何泵送系统的使用寿命，有助于调整规格，避免昂贵的问题。

隔膜泵的内部工作原理。

5.负载循环将如何进行?预测占空比有助于节约能源、总体设计成本和延长使用寿命。虽然有些泵以固定速度连续运行，但在当今能源意识强的环境中，这些泵通常是例外。

例如，医疗分析仪执行许多检测功能，如光学读取小瓶中的内容。当分析仪的控制逻辑执行此功能时，系统内流体运动发生变化。由于在此期间不需要泵的全部性能，泵的速度通常会降低或关闭，理想情况下是由分析仪的逻辑控制。系统可能要求泵的性能在需求波动时发生变化。在这些情况下，一个配备了逻辑速度控制的无刷直流电机可以提供这一功能。

如果泵需要根据负载重新启动该怎么办?大多数泵电机的尺寸只在进口和出口空载条件下启动。同样地，泵可能需要重新启动以对抗真空或压力，这是大多数标准泵不能做到的。改进，如使用更大的电机，可以消除启动问题。

一个成功的设计需要考虑的其他条件包括:最大限度地减少任何液体空化效应，需要自吸能力，泵和流体之间的化学相容性，以及处理介质中的任何颗粒，通过泵的反向流动和任何系统泄漏。

识别和评估上述要求，然后选择符合应用和运行条件的泵，对第一次获得正确的设计有很大的帮助。此外，在设计早期就与有经验的泵制造商合作，可以帮助降低成本，优化泵系统性能。

在工程交流中讨论这个问题:

凯恩孚Neuberger公司
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