Почему перистальтический насос «не дозирует точно» и как это исправить
Инженерные принципы, физика и практический опыт Вилитек
Компания Вилитек более 10 лет поставляет и интегрирует лабораторное и промышленное оборудование, включая перистальтические насосы для задач дозирования и транспортировки жидкостей. Одним из наших ключевых партнёров является производитель Innofluid (ранее Schenchen Precision Pumps), с которым мы сотрудничаем с 2014 года.
За это время мы накопили обширную практику в решении задач, связанных с точным дозированием вязких жидкостей. Многие клиенты обращаются к нам после неудачного опыта с другими поставщиками, столкнувшись с проблемой нестабильной дозировки и невозможности калибровки насоса.
Эта статья объясняет одну из наиболее распространённых и в то же время малоочевидных причин – влияние частоты вращения насоса на точность дозирования вязких жидкостей – с точки зрения физики и инженерной практики.
Проблема: нестабильное дозирование при «высокой точности» насоса
Ситуация типична:
- закуплен качественный перистальтический насос;
- трубка из «подходящего» материала;
- задача – дозировать краску, ароматизатор или вязкий компонент;
- в паспорте насоса заявлена высокая точность.
Но на практике объём дозирования нестабилен, а результат плавает от дозы к дозе. Причина, как правило, не в качестве оборудования, а в ошибках конфигурации и превышении физических ограничений системы.
Почему это происходит: формула Пуазейля
Ключ к пониманию – гидродинамика вязкого течения. При прохождении жидкости по трубке, её расход описывается законом Пуазейля:
Q = (π × ΔP × r⁴) / (8 × η × L)
Где:
Q — объёмный расход жидкости,
ΔP — перепад давления на концах трубки,
r — внутренний радиус трубки,
η — вязкость жидкости,
L — длина трубки.
Для каждой жидкости и трубки (с заданной длиной, диаметром, вязкостью) существует максимально возможный расход жидкости. Если ролики насоса вращаются быстрее, чем система физически может «протолкнуть» жидкость, возникают проскальзывание, деформация трубки, нестабильность потока – и дозирование выходит из-под контроля.
Инженерное решение: снизить частоту – повысить точность
Наши инженеры в таких случаях анализируют допустимую скорость потока, исходя из параметров задачи. Часто решение оказывается простым: снизить частоту вращения роликов. Это переводит систему в режим устойчивого течения, и дозирование становится стабильным и воспроизводимым.
Это особенно важно при работе с:
- красками и пигментами;
- фармацевтическими препаратами;
- косметикой и парфюмерией;
- ароматизаторами;
- маслами, гелями, смолами.
|
Параметр |
Как влияет |
|
Внутренний диаметр трубки |
Определяет базовый объём и допустимую скорость потока. Слишком узкая трубка ограничивает производительность, слишком широкая – снижает точность. |
|
Толщина стенки и жёсткость трубки |
Влияют на стабильность дозы и создаваемое насосом разрежение: чем толще и жёстче трубка, тем выше сила её саморасширения после сжатия роликом, и тем выше перепад давления, втягивающий жидкость. Это напрямую влияет на максимальную подачу. |
|
Материал трубки |
Определяет химическую стойкость, срок службы и стабильность геометрии трубки при длительной работе. |
|
Температура жидкости |
Вязкость жидкости при изменении температуры может меняться в разы. Это критично для масел, гелей, смол и других неводных жидкостей. |
|
Давление и уровень подачи |
Разность высот между ёмкостью и насосом формирует дополнительный перепад давления. Чем выше ёмкость, тем проще втягивать жидкость. |
|
Мощность и стабильность мотора |
При недостаточной мощности на высоких оборотах мотор может проседать по скорости, снижая точность дозирования. |
|
Количество оборотов головки на дозу |
Чем больше оборотов головки приходится на одну дозу, тем выше точность. Рекомендуется минимум 5 оборотов головки на одну дозу. |
|
Число роликов в головке |
Большее количество роликов уменьшает пульсации и повышает точность, но снижает производительность и увеличивает нагрузку на трубку. |
Перистальтический насос втягивает жидкость за счёт разжатия трубки после прохождения ролика. Жёсткость и толщина стенки трубки определяют, насколько эффективно она расширяется, создавая разрежение. Чем выше эта сила, тем лучше втягивается жидкость – особенно важно при работе с вязкими жидкостями и при расположении ёмкости ниже уровня насоса.
Что мы предлагаем
В Вилитек вы можете не просто купить перистальтический насос, а получить комплексное решение:
- подбор модели под конкретную задачу;
- тестирование дозирования в нашей лаборатории;
- проверку точности и калибровку;
- выбор оптимальной трубки с учётом всех параметров;
- быструю отгрузку: на складе постоянно более 300 насосов и десятки километров трубок.
Вывод
Даже при покупке качественного оборудования, без точной настройки и учёта физических ограничений дозирование может быть нестабильным. Если вы работаете с вязкими жидкостями – доверьте подбор оборудования специалистам.
Инженеры Вилитек помогут подобрать и настроить систему так, чтобы она просто работала – с первой попытки.