پمپ تزریق پریستالتیک

تعریف پمپ پریستالتیک

پمپ های پریستالتیک ، در رده پمپ های جابه جایی مثبت بوده و می تواند سیالات گوناگونی را پمپاژ نمایند. در این پمپ ها، سیال ،  داخل یک لوله انعطاف پذیر که داخل محفظه دایروی پمپ قرار دارد، محبوس می شود. روتور پمپ ، که تعدادی غلطک ، کفشک یا جاروبک به محیط خارجی آن متصل است، وظیفه متراکم کردن تیوپ را دارد. وقتی روتور می چرخد، قسمتی از تیوب را دارد. وقتی روتور می چرخد، قسمتی از تیوب، فشار یا تحت بسته شدن قرار می گیرد. که در این حالت ، به سیال، نیرون وارد شده و تا داخل تیوب حرکت می کند. به علاوه وقتی تیوب باز شده و به حالت اولیه ای بر می گردد، سیال به داخل پمپ جریان  می یابد. این فرآیند، پریستالتیک نام دارد و در بسیاری از سیستم های بیولوژیک، مانند حرکت مجاری معده و روده نیز وجود دارد.

مزایای پمپ های پریستالتیک

از آنجا که فقط قسمت داخلی تیوب در تماس با سیال پمپ شونده است، می توان سطوح داخلی پمپ را به راحتی تمیز و استریل نمود. علاوه بر این  از آنجا که هیچ قطعه متحرکی در تماس با سیال وجود ندارد، پمپ های پریستالتیک، پمپ های ارزانی برای تولید می باشند، زیرا به هیچ گونه شیرآلات، آب بند و گلند نیازی ندارند. همچنین استفاده از شلنگ و یا تیوب،  تعمیرات این پمپ را نسبت به پمپ های دیگر ارزان نموده است. پمپ های پریستالتیک نیروهای برشی خیلی کمی به سال وارد می کنند، که این موضوع ، ممکن است استفاده زیادی در پمپاژ کلویید ها و سیالات اسلاری داشته باشد.

پمپ پریستالتیک، اغلب برای پمپاژ سیالات تمیز و استریل ، و یا سیالات خورنده استفاده می شود، زیرا ورود آلودگی در این پمپ ها اتفاق نمی افتد. بعضی از کاربرد های این پمپ ها، در پمپاژ فراورده های خونی، سیالات شیمیایی خورنده ، سیالات حاوی مواد جامد زیاد و همچنین در جاهای که سیال باید از محیط ایزوله گردد، می باشد. پمپ های پریستالتیک، روشی استاندارد در واحد های ICP-OES و ICP-MS می باشد.

پارامتر های کلیدی طراحی پمپ پریستالتیک

پارامتر هایاصلی در طراحی این پمپ، به قرار زیر است:

الف ) مطابقت شیمیایی

سیال پمپ شونده فقط با جداره داخلی تیوپ در تماس است. در این پمپ ها،  هیچ گونه شیر الات، اورینگ، آّ بند و یا پکینگ استفاده نمی شود، بنابراین  از بابت خرابی این گونه تجهیزات، هیچ نگرانی وجود ندارد. تنها نگرانی، در خصوص مطابقت شیمیایی متریال لوله انعطاف پذیر با سیال پمپ شونده است، که در تمام پارامتر های طراحی، ابتدا باید به این مساله توجه شود.

تیوب، باید از مواد الاستومر باشد تا بعد از میلیون ها سیکل فشاری در پمپ ، بتواند سطح مقطع دایروی خود را حفظ نماید. این الزام ، دامنه وسیعی از پلیمر های غیر الاستومری را که مطابقت خوبی با محدوده وسیعی از سیالات شیمیایی دارند، حذف می کند.

 ، پلیولفان اگرچه مطابقت خوبی با سیالات شیمیایی دارند، اما در زمره پلیمرهای غیر الاستومر بوده و متریال PTFE موادی مانند  

مناسبی برای استفاده  به عنوان لوله انعطاف پذیر پمپ های پریستالتیک نمی باشند. الاستومر های متداول برای تیوب این پمپ ها، معمولا سیلیکون  پلی پروپیلن ، پلی اورتان و نئوپرن است. از این گروه مواد، پلی پروپیلن، بهترین  مقاومت  خستگی و مقاومت شیمایی را دارد. سیلیکون، برای سیالات پایه آب مانند صنایع دارویی متداول است،  اما محدوده مطابقت شیمایی کمی در  صنایع   ( وینیل، فلورل و…) مطابقت خوبی با اسید ها،  هیدروکربن ها و سوخت)FKM دیگر دارد. تیوب های فلورو پلیمر  اکسترود شده مانند

فسیلی دارند، اما مقاومت خستگی کمی داشته و استفاده از آن ها در لوله های انعطاف پذیر،  به خاطر عمر پایین آن در سیکل های کاری، غیر عملی می باشد.

به تازگی تحقیقات و آزمایشات مختلفی  در زمینه فرآیند های تولید لوله های انعطاف پذیر صورت گرفته است. دیدگاه های جدید ، ععموما در دو زمینه تیوب های لاینر شده و استفاده از  فلوروالاستومرها در حال گسترش می باشد.

با تیوب های لاینر شده، جداره داخلی تیوب با لایه نازکی از مواد مقاوم مانند پلی الفین و پی تی اف ای پوشانده می شود. این لایه نازک، سطح تیوب را از تماس با سیال پمپ شونده مصون می دارد. این مواد لاینری، خاصیت الاستومتریک ندارند، بنابراین تمام سطح لوله انعطاف پذیر  را نمی توان با این مواد پوشش داد. این تیوب ها، مقاومت شیمیایی و عمر کافی دارند تا در کاربرد های خوردگی شیمیایی استفاده شوند. در صورتی که ترک یا حفره کوچکی در هنگام ساخت این تیوب  در لاینر ایجاد شود، خوردگی از آن قسمت گسترش یافته و به سرعت به تیوب آسیب می رسد. در حالتی که در ساخت لاینر، از پلاستیک های خشک استفاده شود، ممکن است لاینر بر اثر تنش های خستگی، ترک مویی برداشته و خوردگی در آن ناحیه گسترش یابد. لایه  لایه شدن لاینر  بر اثر تنش های فشاری تکراری، متداول ترین اتفاق در تیوب های لاینر شده است که زنگ خطری می باشد برای پایان عمر تیوب. در مواقعی که مطابقت شیمیایی تیوب دارای اهمین است، استفاده از تیوب های لاینر شده راه حل خوبی خواهد بود.

در تیوب های فلوروالاستومر ، خود خود ماده تیوب، مقاومت شیمیایی داشته و پرفلوروالاستومر، بیشترین مقاومت شیمیایی را نسبت به سایر الاستومرها دارد. در حال حاضر، تیوب های لاینر شده و فلوروالاستومرها هزینه اولیه بالایی دارند. مصرف کنندگان نیز باید انتخاب درستی بین طول عمر و هزینه اولیه پمپ داشته باشند، که البته گاهی اوقات مجبور می شوند از انواع دیگری از پمپ ها استفاده نمایند.

ب) انسداد

مینیمم فاصله بین غلطک و جداره داخلی هوزینگ پمپ ، تعیین کننده ماکزیمم فشردگی وارد شده به تیوب می باشد. این مقدار فشردگی، بر عملکزد پمپ و طول عمر آن تاثیر می گذارد، یعنی: فشردگی زیاد، سبب کاهش طول عمر تیوب می گردد و فشردگی کم، عملکرد پمپ را به خصوص در فشار های بالا کاهش خواهد داد بنابراین مقدار

فشردگی، یک پارامتر مهم در طراحی به شمار می رود.

واژه انسداد برای اندازه گیری مقدار فشردگی به کار می رود. اسنداد معمولا یا براساس درصدی از دو برابر ضخامت جداره بیان می شود، و یا براساس مقدار خالص جداره، که فشرده شده است.

ج) دبی

دبی که یکی از خواسته های بسیار مهم مصرف کنندگان است، در پمپ های پریستالتیک تابعی از فاکتور های زیر می باشد:

1. قطر داخلی تیوب: برای آر پی ام داده شده، قطر داخلی تیوب، تابعی از دبی پمپ است، هرچغدر قطر بیشتر باشد، دبی پمپ بیشتر خواهد بود.
2. طول تیوب: از نزدیکی ورودی تا نزدیکی خروجی است که با غلطک نیز در گیر می باشد. هرچه این طول بیشتر باشد، دبی پمپ بیشتر است.
3. سرعت دورانی: هرچه سرعت چرخش بیشتر باشد، دبی پمپ نیز بیشتر است.

افزایش تعداد غلطک ها، اگرچه پالس جریان را کاهش می دهد اما سبب افزایش دبی نخواهد شد. در مواقعی حتی ممکن است با افزایثش غلطک ها، دبی کاهش یابد.

د) فشار پمپ

از نظر تئوری فشار پمپ های پریستالتیک مانند تمامی پمپ های جابه جایی مثبت، تا بی نهایت افزایش می یابد، اما کیفیت تولید و مقاومت مواد به کار رفته در ساخت تیوب و سایر اجزا و همچنین توان موتور الکتریکی، محدود کننده حداکثر فشار خروجی پمپ می باشد.

انواع پمپ پریستالتیک

متداول ترین پمپ های پریستالتیک،  عبارتند از:

الف) هوزینگ پمپ

هوز پمپ ، اصطلاحی است برای پمپ های پریستالتیک که فشار های بالا تا 16 بار را تحمل می کند. تیوب این پمپ ها برای تحمل فشار بالا، مقاوم شده و در آن به جای غلطک، معمولا از کفشک استفاده می کنند. داخل پوسته پمپ ، روغن روانکار استفاده می شود، این روغن، برای روانکاری و جلوگیری از فرسایش تیوب و همچنین انتقال گرمای ناشی از سایش کفسک و تیوب به کار می رود.

 از آن جا که فشار کاری این پمپ ها بالا است، ضخامت پوسته و ضخامت تیوب نسبت به پمپ های تیوبی بسیار زیاد می باشد، این بدین معنی است که نسبت

هوز شلنگ بالا است. این موضوع باعث می شود که لوله انعطاف پذیر در اینجا هوز سفت تر باشد و برای انسداد آن، نیروی بیشتری مصرف می گردد. به طور خلاصه می توان چنین استنبا نمود  که برای دبی یکسان، هوز پمپ هم ابعاد بزرگ تری دارد و هم توان مصرفی بالاتری.

بزرگ ترین مزیت هوز پمپ نسبت به پمپ های تیوبی، فشار کاری  بالای آن تا 16 بار است بنابراین اگر فشار کاری بالایی مورد نیاز نباشد، پمپ تیوبی، گزینه بهتری نسبت به هوز پمپ می باشد. در ضمن با پیشرفت تکنولوژی  ساخت تیوب  های مقاوم در برابر فشار و خوردگی شیمیایی و دبی های بالا، مزیت اصلی هوز پمپ ها  نسبت به پمپ های غلطکی تیوبی روز به روز کمتر می شود.

ب) پمپ های تیوبی

پمپ های تیوبی، معمولا دارای پوسته خشک و غلطک بوده و از تیوب های مقاوم شده استفاده نمی کنند. فشار کاری این پمپ ها، به مراتب کمتر از هور پمپ ها است. این پمپ ها دارای حداقل 2 غلطک با زاویه 180 درجه بوده  و ممکن است حداکثر 8 و یا حتی 12 غلطک داشته باشند. افزایش تعداد غلطک ها باعث افزایش فرکانس تخلیه سیال و در نمتیجه کاهش پالس (نبض) سیال در خروجی می شود. از طرفی، افزایش تعداد غلطک ها، سبب کاهش  عمر تیوب خواهد شد.

 

کاربرد پمپ پریستالتیک

پمپ های پریستالتیک، از نظر کاربردی، دارای تنوع بسیار زیادی است که در زیر به بخش اصلی آنها اشاره شده است.

 

کارخانه جات غذایی	دستگاه های دیالیز
صنایع شیمیایی	پمپ های بای پس قلب باز
کارخانجات تولید دارو	پمپ تزریق
کارخانه خمیر کاغذ	آنالیزور های اتوماتیک
کارخانه رنگ	لجن و تصفیه فاضلاب
صنایع آب و فاضلاب	آکواریوم ها
کشاورزی	آزمایشات شیمیایی
صنایع اتمی و نظامی	بتن و فوم بتن