撓性葉輪泵

基本信息

在處理粘性流體方面撓性葉輪泵有很多優於離心泵的地方。本文中論述了撓性葉輪泵的工作基本原理和它在安裝、維護和使用方面的諸多優點。

諸如撓性葉輪泵之類的正排量泵在很多工業領域的套用場合中都是作為離心泵的替代品。撓性葉輪泵於大約60年前發明，它同離心泵相比在處理粘性流體方面存在明顯優點。

葉輪轉過偏心凸輪後，每單元空腔的容積減少。通過入口管時單元空腔容積增加，形成局部真空，大氣把流體壓入空腔。空腔通過出口管時容積減少，流體被擠出空腔進入出口管。

撓性葉輪泵輸送粘性流體的關鍵之處在於流速和泵轉速成正比。這裡需要考慮兩個重要因素。第一是泵自身內部的摩擦損失，第二是流體與泵入口管壁之間的摩擦損失。泵內摩擦損失增加了流體粘性並導致離心泵性能急劇下降。儘管粘性摩擦力可以通過減小泵的轉速來減少，但由於離心泵的性能主要依賴流體通過葉輪時的速度，因此減小轉速會導致泵性能急劇下降。實際套用中流體粘度都被限制，最高至200-300 cP。而撓性葉輪泵可以通過降低泵的轉速來減少由於粘性而引起的內部摩擦損失。這種泵的葉輪葉片可以自動調節來適應轉速、流體粘度和不同壓力。

如何讓流體進入泵內是輸送流體時的主要問題。入口管內部摩擦損失而導致的壓力下降是妨礙流體進入泵內的重要因素。為減少摩擦損失，入口管尺寸必須隨粘度增加而增加。另外入口管應儘可能短並且不要彎曲。流體粘度越大泵就越難提升流體，如果粘度極高，就應在泵位之上安裝帶有溢入式料斗的供給箱來給流體提供正壓頭。

安裝時的優點

撓性葉輪泵的主要優點是在某些特殊場合可以把它安裝在最方便的位置；和離心泵不同的是，它們不必局限於安裝在液位之下的溢入側位置。

因此可以把它們安裝在地面之上的安全位置，這樣就避免了泵或管道被絆倒或被來往車輛損害的可能性。另一個優點是儲液器的配置，如果儲液器（典型的如桶和罐裝容器）由外部供應商提供，就可能沒有配套的底部出口法蘭或閥門。 某些容器如橡膠內襯的儲液箱不能在底部開出口；而撓性葉輪泵可以通過在儲液箱頂部開口用一根簡易的軟管連線來解決這個問題。這樣儲液箱就既可以安裝在地面上也可以安裝在地面下，而且不用設定溢入口。

便於初次使用也是撓性葉輪泵的一個重要優點，尤其是啟動過程中有不熟練的操作人員時。撓性葉輪泵的起始和隨後的操作只需要進行切換，沒有複雜的啟動過程。

維護優點

泵經過仔細布置後可大大簡化維護過程。撓性葉輪泵安裝在液位之上，維修時可以排空，不用再連線管道，也不會在維修時泵內還充滿流體，導致端蓋打開時流體溢出。相比之下，潛水泵一般浸在液體中容易被遺忘直至失效！在它們需要進行修理時都浸沒在粘稠、令人厭惡或帶腐蝕性的液體中。因此修理這種密封泵幾乎是不可能的，至少也比修理撓性葉輪泵要複雜的多。

影響撓性葉輪泵自吸性能的因素有擋板、空氣泄露和內部泄露。出口側的常閉閥和擋板會妨礙入口側形成局部真空。入口側的空氣泄露以及葉輪轉至入口側過程中的內部泄露都會妨礙局部真空的形成（在保證入口管接頭都密封的情況下），例如長期輸送帶磨粒的物料對泵體造成嚴重刮傷而導致的泄露。不過如果葉輪是由橡膠製成，由於橡膠材料不會被明顯磨損並且具有彈性，所以它能適應磨損後的泵體形狀。因此撓性葉輪泵要想比其他類型的泵（如齒輪泵）更長久的保持它的自吸性能和容積效率就必須在剛性部件之間保留固定的間隙。

需要維修時撓性葉輪泵可以很方便地拆掉端蓋和舊端面板。替換之後除了磨損最嚴重的泵之外葉輪又可以進入最大效率的工作狀態。這類泵還可以很方便地拆開按照就地清洗程式（CIP）進行清洗，它們的設計方式確保清洗液在清洗過程中可以到達泵內所有區域。

實際用例

填充蛋糕的奶油和果醬之類的食品是實際套用中粘性極高的一類物料，要想成功地對它們進行處理，泵的轉速必須要達到70-100轉/分。填充蛋糕的奶油有稠有稀。這類物料通常需要在料斗內裝入加壓板把它們壓入泵內。同樣粘度的果醬不需要此類輔助物，因為它的自有重量足以使它通過入口管到達泵內。一個典型的套用例子就是把果醬從容器送到填充機的料斗內，然後填充機把果醬放在裝有蛋糕和餡餅的傳送帶上，或者直接在填充機頭部擠成一條條放到下面的蛋糕和餡餅上。料斗位於輸送果醬的泵之上。用一根軟管把料斗和填充機頂部連線起來，並進而連線填充機內部。

對於粘度太高不能通過自重流動的果醬，開始應選擇極低泵速（20轉/分），然後逐漸增加直到最佳轉速，這樣可以避免果醬乳化。泵轉速的選擇很大程度上依賴於實際情況和輸送的物料。例如，低轉速適合於果醬，500轉/分的轉速適合於糖漿，1000轉/分的轉速則適合於雙倍牛奶的奶油。

撓性葉輪泵還具有大量其他特性使它們非常適合用於加工工業。如可以輸送具有磨削性的液體而不受損害，以及不受損地輸送含硬質或軟質顆粒的液體。