蠕動(dòng)泵( Peristaltic Pump) 又稱通道泵、膠管泵等，是 20 世紀(jì) 50 年代產(chǎn)生和發(fā)展起來(lái)的一種新的泵類。由于被輸送的流體運(yùn)動(dòng)緩慢，又呈脈動(dòng)的方式向前流動(dòng)，猶如爬行動(dòng)物蠕動(dòng)前行，故稱蠕
［1］69
動(dòng)泵 。
近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，
蠕動(dòng)泵已經(jīng)廣泛用于各*域，如生物醫(yī)學(xué)工程、化工、制陶、水處理以及食品飲料行業(yè)等
［2，16］。文獻(xiàn)［1，］3指出，*外
蠕動(dòng)泵的生產(chǎn)已經(jīng)具有很大規(guī)模，如英*
WATSON-MAＲLOW 公司生產(chǎn) 7 個(gè)系列的數(shù)十種蠕動(dòng)泵; 瑞士 ISMATEC 公司也生產(chǎn) 7 個(gè)系列的蠕動(dòng)泵，流量范圍從 0. 001 ～ 13000mL /min，通道數(shù)從單通道到 24 通道，而且可通過(guò)串口與 PC、MCU
等連接，實(shí)現(xiàn)智能控制; 美* COLE-PAＲMEＲ 公司也有專門生產(chǎn)蠕動(dòng)泵的工廠。*內(nèi)少數(shù)幾家從事蠕動(dòng)泵的研發(fā)和生產(chǎn)的公司也初具有規(guī)模，如保定蘭格
恒流泵有限公司生產(chǎn) 6 個(gè)系列的數(shù)十種蠕動(dòng)泵; 保定創(chuàng)銳泵業(yè)有限公司生產(chǎn) 5 個(gè)系列的數(shù)十種蠕動(dòng)泵，包括基本型、流量型、分配型、工業(yè)型和防爆型; 慧宇偉業(yè)( 北京) 流體設(shè)備有限公司以北京
科技大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、河北工業(yè)大學(xué)、河北聯(lián)合大學(xué)等多所高等院校為依托，生產(chǎn) 2 個(gè)系列的數(shù)
十種蠕動(dòng)泵。
1 蠕動(dòng)泵工作原理
蠕動(dòng)泵主要由驅(qū)動(dòng)器、泵頭、軟管和控制單元組成( 圖 1)
［4］，靠密封的工作容積的變化進(jìn)行工作，所輸送的液體、氣體、漿狀物料等在密閉的軟管內(nèi)流動(dòng)。軟管從泵頭的一端伸到另一端，在弧形壓力板的作用下被擠向壓輥。所有的壓輥均勻地固定在轉(zhuǎn)子周圍，驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使壓輥
［5］
周期性地?cái)D壓軟管外壁 。
蠕動(dòng)泵在化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中的應(yīng)用 61
圖 2 蠕動(dòng)泵工作示意圖
如圖 2 所示，當(dāng)壓輥擠壓軟管時(shí)，將軟管壓扁，從而將軟管中的流體擠壓出去; 當(dāng)壓輥壓過(guò)軟管后，軟管彈性恢復(fù)，形成局部真空，將后面的流體抽吸進(jìn)來(lái)，以備在下一輪擠壓過(guò)程被擠壓出去。只要這種擠壓過(guò)程連續(xù)不斷地進(jìn)行，對(duì)流體的抽吸和輸送也就不斷地形成，從而造成一定的流體從泵頭的一端吸入，由泵頭的另一端送出。顯然，蠕動(dòng)泵的流量與壓輥擠壓軟管的速度、軟管的口徑和其他結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)，從而可按要求改變流量。在同一個(gè)泵頭上同時(shí)擠壓多根軟管，則可同時(shí)輸送多個(gè)通道的
［1-2，7，15-16］
流體 。
2 蠕動(dòng)泵在化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中的應(yīng)用
眾所周知，化學(xué)反應(yīng)具有一定的危險(xiǎn)性，這就要求實(shí)驗(yàn)者必須具備一定的實(shí)驗(yàn)素質(zhì)和操作水平。在給反應(yīng)釜中添加反應(yīng)原料時(shí)，也需要精確操作，操作者勞動(dòng)強(qiáng)度較大。而采用蠕動(dòng)泵進(jìn)料，可以替代傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方式下大量的人工操作，極大地減輕實(shí)驗(yàn)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高實(shí)驗(yàn)效率和科研成果的產(chǎn)
出效率。
圖 3 蠕動(dòng)泵在化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中應(yīng)用
如圖 3 所示，蠕動(dòng)泵分別與裝有不同原料的原料鍋相連，通過(guò)調(diào)節(jié)各個(gè)蠕動(dòng)泵的運(yùn)行狀態(tài)，達(dá)到
控制原料鍋向反應(yīng)釜中進(jìn)料的目的。
2. 1 蠕動(dòng)泵在化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)
采用蠕動(dòng)泵代替人手在化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中給反
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［1，7，12，15］ |
。 |
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應(yīng)釜送料，具有以下優(yōu)點(diǎn) |
在軟管里流動(dòng)，不與泵體接觸，避免了泵體對(duì)原料的污染，減少化學(xué)反應(yīng)時(shí)雜質(zhì)的影響。同時(shí)也不會(huì)因原料的腐蝕性損壞泵體的機(jī)械元件。
2) 蠕動(dòng)泵啟動(dòng)時(shí)無(wú)須灌泵，自吸能力強(qiáng)，可產(chǎn)生足夠的真空吸力將原料從原料鍋中吸到軟管里，從而可通過(guò)調(diào)節(jié)軟管長(zhǎng)度使蠕動(dòng)泵的安裝位置變
得靈活。
3) 蠕動(dòng)泵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適應(yīng)性強(qiáng)，適合輸送高黏
度、大比重的反應(yīng)液。
4) 泵體無(wú)泄漏、無(wú)密封等特殊要求，杜jue了因泄漏化學(xué)反應(yīng)原料而造成的損失和污染。泵停機(jī)
時(shí)壓輥本身就起到閥門的作用，防止倒流。
5) 蠕動(dòng)泵的作用敏感、吸排穩(wěn)定，能被控制用
于連續(xù)泵送化學(xué)原料，也可用于自動(dòng)化管理。
6) 蠕動(dòng)泵流量精度高，易于實(shí)現(xiàn)微量和超微量抽液、加液和滴液。在各種原料輸送和配制時(shí)定
量準(zhǔn)確，簡(jiǎn)單而可靠。
7) 每個(gè)原料鍋由一個(gè)蠕動(dòng)泵獨(dú)立控制，各原料泵送互不干擾，易于合成各種比例的溶液。
2. 2 蠕動(dòng)泵軟管的應(yīng)用要求
蠕動(dòng)泵的應(yīng)用范圍十分廣泛，能夠適用于各種化學(xué)反應(yīng)原料的輸送，關(guān)鍵在于它有封閉的泵腔———軟管，軟管的性質(zhì)決定了蠕動(dòng)泵的使用條
|
［1］71 |
。在化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中，減少蠕動(dòng)泵軟管對(duì)反 |
|
件 |
應(yīng)原料的影響顯得尤為重要。軟管需滿足以下幾個(gè)條件。
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［6］39 |
，即軟管徑向受壓后能 |
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1) 具有自彈恢復(fù)性 |
迅速恢復(fù)到擠壓前的內(nèi)腔飽滿狀態(tài)。用于化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的蠕動(dòng)泵長(zhǎng)期運(yùn)行，軟管接觸化學(xué)原料，長(zhǎng)期受高強(qiáng)度擠壓，如果自彈恢復(fù)性不好，會(huì)影響管道內(nèi)徑均勻性，或使得軟管內(nèi)徑變小，進(jìn)而影響蠕動(dòng)泵的輸送精度和反應(yīng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。因此，軟管需定期檢查、更換。在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速一定的情況下，觀察蠕動(dòng)泵使用過(guò)程中的流量變化情況，能監(jiān)測(cè)軟管是否受損。
2) 具有一定的耐磨、耐壓性，即軟管在不斷的
［6］39
擠壓和摩擦作用下要有較長(zhǎng)的壽命 。蠕動(dòng)泵在工作時(shí)，弧形壓力板把軟管擠向壓輥，壓輥隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)而周期性地?cái)D壓軟管外壁。隨著時(shí)間的推移，如果軟管耐磨、耐壓性差，軟管外壁極易出現(xiàn)壞損，若不及時(shí)更換，會(huì)發(fā)生原料泄漏現(xiàn)象。然而，頻繁更換軟管又會(huì)造成經(jīng)濟(jì)上的浪費(fèi)，降低工作效率。
3) 對(duì)所泵送的酸、堿、腐蝕性原料有抗耐
限性?，F(xiàn)在一般采用的是基于 PLC 控制的數(shù)字化蠕動(dòng)泵，可以作為精確流量控制的系統(tǒng)。如圖 4 所
示，在這個(gè)控制系統(tǒng)中，驅(qū)動(dòng)裝置采用步進(jìn)電機(jī)，與伺服電機(jī)相比，步進(jìn)電機(jī)成本低，且其運(yùn)行速度及運(yùn)行方向也容易控制，啟動(dòng)和停止迅速，步距
［11］
精確 。
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62 |
北 京 印 刷 學(xué) 院 學(xué) 報(bào) |
2013 年 |
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［6］39 |
和化學(xué)相容性。蠕動(dòng)泵工作時(shí)，軟管是在壓 |
［9］ |
。 |
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性 |
缺點(diǎn) |
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力條件下與化學(xué)流體接觸的，這就需要軟管具有比 |
3 蠕動(dòng)泵的控制 |
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普通管道更高的化學(xué)相容性級(jí)別和抗耐性，否則， |
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軟管會(huì)失效或出現(xiàn)破裂滲漏，造成泵的損壞或事 |
在使用蠕動(dòng)泵做驅(qū)動(dòng)裝置的流量控制系統(tǒng)中， |
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故。只有確保軟管的抗耐性和化學(xué)相容性，才能使 |
蠕動(dòng)泵的運(yùn)行狀況，特別是泵速的穩(wěn)定性，直接影 |
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其具有良好的泵送性能及安全性能，完成正常的泵 |
響著系統(tǒng)的流量精度。傳統(tǒng)的蠕動(dòng)泵主要是機(jī)械 |
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送化學(xué)原料工作。某些酸液或溶劑在與軟管接觸 |
控制，不能實(shí)現(xiàn)流量流速的量化控制，特別是不能 |
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數(shù)小時(shí)或數(shù)日后，哪怕只是微量，也會(huì)對(duì)軟管造成 |
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［10］ |
，對(duì)于化學(xué)研究具有很大的局 |
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作更精確的輸出 |
足夠的破壞。在使用軟管泵送原料時(shí)，應(yīng)核查溶液中的每一種化學(xué)物質(zhì)，以確保它們都能與所選擇的
軟管相容。
2. 3 蠕動(dòng)泵常用軟管舉例
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［1］ |
［4］ |
列舉了幾種常用的適合 |
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張萬(wàn)成 |
、李想等 |
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在化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中給料的蠕動(dòng)泵軟管。 |
1) 硅橡膠管，由分子結(jié)構(gòu)為二有機(jī)硅氧烷的硅橡膠制成，柔性、耐熱性、耐寒性、耐老性和耐曲撓性都比較好，在高溫 200 ～ 300℃ 以下仍可使用，在 － 60℃ ～ － 70℃ 不發(fā)脆，長(zhǎng)期在空氣中不發(fā)黏，不龜裂，表面活性好、不降解，但耐堿性有待改進(jìn)。這種軟管適于輸送中等強(qiáng)度或者氧化性的化學(xué)藥品、臭氧、高濃度氫氧化鈉等，不宜輸送低濃度氫氧化鈉、濃酸、某些溶劑和油品。
2) 氟橡膠軟管，適于輸送酸類、溶劑、某些燃料油以及較高溫度下的大多數(shù)化合物，**高使用溫度 120℃ 以上，不宜輸送鹵素元素、碳?xì)浠衔锶軇?、苯酚和一些侵蝕性酸類。
3) 丁基橡膠軟管，適于輸送動(dòng)、植物油脂，各種油類，滑潤(rùn)脂，臭氧，強(qiáng)烈氧化性化合物等。**高使用溫度為 80℃ ，要避免接觸石油溶劑和煤焦油溶劑。
4) 氯丁橡膠軟管，適于輸送中等強(qiáng)度的化學(xué)藥品和酸類、臭氧、油脂、滑潤(rùn)脂、許多油品和溶劑，**高使用溫度 80℃ ，應(yīng)避免接觸氧化性酸類。
5) 聚氯乙烯軟管，適于輸送中等強(qiáng)度的化學(xué)藥品、動(dòng)物油品、酸類和酒精等，**高使用溫度
60℃ ，對(duì)于濃酸、某些油品和溶劑不宜使用。
上海橡膠制品研究所研制的氟硅膠管為半透明細(xì)膠管，具有良好的彈性和一定的機(jī)械強(qiáng)度，并且耐油、耐溶劑、耐酸堿和其他有腐蝕性溶劑的
［8］
侵蝕 。
邁圖公司用 92506 硅橡膠生產(chǎn)的蠕動(dòng)泵用硅橡膠泵管性能穩(wěn)定，具有耐磨、變形小、回彈性好等特點(diǎn)，克服了普通硅橡膠過(guò)氧化物硫化及普通加成型硅橡膠生產(chǎn)泵管產(chǎn)生的易粘連或計(jì)量不準(zhǔn)確等
圖 4 蠕動(dòng)泵控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖
1) 硬件部分。硬件部分主要為控制面板、PC
機(jī)、PLC 控制器、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。PLC 按需采用不同廠家的系列產(chǎn)品。PLC 采用軟件來(lái)改變控制過(guò)程，并有體積小、組裝靈活、編程簡(jiǎn)單、抗干擾能力強(qiáng)及可靠性高等特點(diǎn)，被人們稱為現(xiàn)代工業(yè)控制
［13］
三大支柱之一 。
2) 軟件程序部分?？梢愿鶕?jù)不同廠家的硬件采用相關(guān) PLC 編程軟件來(lái)進(jìn)行梯形圖的編寫。通
常的 PLC 編程軟件能進(jìn)行程序開(kāi)發(fā)、維護(hù)、在線監(jiān)控、診斷。由于運(yùn)用了梯形圖邏輯測(cè)試功能，能夠更方便地進(jìn)行調(diào)試作業(yè)，既可以通過(guò) PC 機(jī)來(lái)控制
|
［14，17］ |
。 |
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PLC 操作，也可以通過(guò)觸摸屏面板來(lái)控制 |
4 結(jié) 語(yǔ)
蠕動(dòng)泵在各*域有著廣泛的應(yīng)用，在化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中更有良好的應(yīng)用前景。蠕動(dòng)泵能夠精確地控制化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中的原料添加，有利于提高化學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。通過(guò)分析蠕動(dòng)泵化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中的應(yīng)用特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，闡明蠕動(dòng)泵應(yīng)用于化學(xué)反
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68 北 京 印 刷 學(xué) 院 學(xué) 報(bào) 2013 年
向**終用戶，可管理的顆粒度**細(xì)，而認(rèn)證服務(wù)器
Ｒadius Server 選擇放在核心 3 層交換機(jī) Cisco6509
的服務(wù)器網(wǎng)段，通過(guò)防火墻隔離，在 ＲadiusServer
和交換機(jī)通信距離**長(zhǎng)，可測(cè)試的范圍**廣。
Cisco6509 FWSM 模塊配置:
源地址: 0. 0. 0. 0 源端口: any
目的地址: 202. 205. 107. 129 目的端口:
1812 /1813 /80
動(dòng)作: 允許
表示只允許任何網(wǎng)內(nèi)地址訪問(wèn) Ｒadius 服
務(wù)器特定認(rèn)證和計(jì)費(fèi)端口。
ACL 配置:
Access － list 101 permit ip host 202. 205. 107. 129 any
#interface vlan switch #ip access － group 101 in
表示只允許 ＲADIUS 服務(wù)器訪問(wèn)交換機(jī)網(wǎng)段，
可以發(fā)送 EAPOＲ 報(bào)文。
4 結(jié) 語(yǔ)
本研究是在中型寬帶網(wǎng)絡(luò)接入認(rèn)證方面提出了一個(gè)較新和通用的技術(shù)方案初樣，設(shè)計(jì)了對(duì)內(nèi)網(wǎng)安全防范有針對(duì)性的服務(wù)器和客戶端，擁有**佳性
價(jià)比。基于 802. 1X 協(xié)議擴(kuò)展的ＲADIUS 服務(wù)器客戶端架構(gòu)使校園網(wǎng)在控制內(nèi)網(wǎng)安全方面達(dá)到**優(yōu)，并減少網(wǎng)絡(luò)資源的開(kāi)銷有效控制網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)的訪問(wèn)，
不失為校園網(wǎng)實(shí)施安全接入控制的較好選擇。
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ml．
( 責(zé)任編輯: 邱林華)
( 上接第 62 頁(yè))
應(yīng)過(guò)程的可行性，簡(jiǎn)述了適用于化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的蠕動(dòng)泵軟管和一種常見(jiàn)的蠕動(dòng)泵控制方案。
