В «ГОСТ 17398-72. Насосы. Термины и определения» словосочетание «перистальтический насос (насос перистальтический)» встречается всего дважды. Один раз в разделе «Виды насосов по принципу действия и конструкции» как недопустимое название шлангового насоса. Второй ─ в алфавитном указателе русских терминов.
Хотя действие этого нормативного документа, возраст которого превышает сорок лет, не отменено по сей день, со времени его опубликования утекло немало воды, и недопустимое прежде для обозначения шлангового насоса наименование «перистальтический насос» стало широкоупотребительным. В обращенных к сети Интернет поисковых запросах словосочетание «перистальтический насос» встречается в полтора десятка раз чаще, чем «гостовский» «шланговый насос».
Шланговый и перистальтический. Что такое перильстатика
ГОСТ 17398-72 определяет шланговый насос как «зубчатый насос с рабочим органом в виде упругого шланга, пережимаемого вращающимися роликами». Напомним, что зубчатые насосы ─ это роторно-вращательные насосы, в которых жидкая среда перемещается в плоскости, перпендикулярной оси вращения рабочих органов. А роторно-вращательные насосы, в свою очередь, ─ одна из разновидностей роторных насосов, в которых рабочие органы совершают вращательные движения; другой вариант их перемещения в роторных насосах ─ совокупность вращательного и возвратно-поступательного движений. Шланговый насос ─ объемная гидромашина. Т. е. представитель «класса» объемных насосов, в которых «жидкая среда перемещается путем периодического изменения объема занимаемой ею камеры, попеременно сообщающейся с входом и выходом насоса» (взятые в кавычки слова ─ из ГОСТ 17398-72).
В российской технической литературе и русскоязычных буклетах иностранных производителей можно встретить словосочетание «насос перистальтический шланговый», что можно воспринимать двояко. Или прилагательное «шланговый» всего лишь поясняет для недостаточно осведомленных, что перистальтический насос представляет собой то же самое, что и шланговый насос, или перистальтический насос может быть не шланговым? Второе будто бы ближе к истине, поскольку в зависимости от того, что ─ шланг или трубка ─ выполняет функцию проточного элемента, производители этого вида оборудования разделяют перистальтические насосы на шланговые и трубочные (трубчатые). В то же время независимо от того, шланг это или трубка шланговые и трубчатые перистальтические насосы почти полностью попадают под определение шлангового насоса, установленное в ГОСТ 17398-72. (Почему «почти» ─ чуть ниже).
Поэтому выражение «перистальтический насос» можно считать корректной и конгруэнтной заменой термину «шланговый насос». Здесь разница в подходах. Прилагательное «шланговый» говорит о наличии в конструкции такого элемента, как шланг, а прилагательное «перистальтический» ─ больше о процессе ─ оно раскрывает принцип действия устройства. Хотя, справедливости ради нельзя не отметить, что через понятие шланга в определении, установленном в ГОСТ 17398-72, также объясняется принцип работы шлангового (он же перистальтический) насоса. Вот такая диалектика.
В английском языке используются термины peristaltic pump (pump ─ насос, помпа), hose pump или hose-type pump (hose ─ шланг; например, garden hose ─ это поливочный шланг) и flexible tube pump (flexible ─ гибкий, tube ─ труба, трубка).
Перистальтика ─ термин, пришедший в русский и другие языки мира из греческого (греч. peristaltikos ─ охватывающий, сжимающий). Он относится преимущественно к биологии, а если и применяется в других областях знаний, то, так или иначе, апеллирует к примерам из биологии. Перильстатикой называют совокупность волнообразных, «похожих на движение червя» (Толковый словарь под ред. Д. Н. Ушакова) сокращений полых органов, вызванных действием мускулатуры, благодаря которым происходит передвижение их содержимого. Как и любая аналогия, эта не является абсолютной.
Устройство и принцип действия перистальтического насоса
Две важнейших составляющих конструкции перистальтического насоса ─ упругий эластичный полый элемент (шланг, трубка) и закрепленный на валу вращающийся ротор, соединенный через редуктор с двигателем.
Упругий полый орган служит для перемещения перекачиваемой среды в сторону нагнетания. Наиболее популярное конструктивное решение ─ его U-образное размещение.
Поскольку в отличие от живых существ собственной мускулатуры у трубчатого элемента перистальтического насоса нет, ее функции выполняют закрепленные на роторе, а потому вращающиеся вместе с ним специальные элементы, конструктивно и по названиям отличающиеся друг от друга, но решающие одну задачу, ─ периодически пережимать упругий элемент. Этого получается добиться, прижимая его к корпусу насоса или треку. Трек может быть самостоятельной деталью или частью внутренней поверхности корпуса. Если придать упругому трубчатому элементу предварительное натяжение, эффект пережатия возникает и без его придавливания к корпусу (треку). За счет циклических пережатий-передавливаний прижимными (их еще называют выжимными) элементами в трубке или шланге образуются замкнутые камеры.
Когда прижимной элемент надавливает на шланг или трубку, тем самым перекрывая проход, в зоне сплющивания растет давление, способствующее проталкиванию «захваченной» ранее жидкости далее в сторону нагнетания. По мере удаления прижимного элемента, а вместе с ним и зоны деформации, трубчатый элемент в данном конкретном месте благодаря своим упругим свойствам начинает возвращать свою прежнюю форму. Его объем на участке распрямления увеличивается, соответственно, давление падает, образуется зона разряжения, способствующая всасыванию в насос новой порции жидкости. Таким образом, рабочая среда проталкивается через упругий элемент.
В роли прижимных устройств могут выступать элементы, носящие в англоязычной и российской технической литературе разные названия. В частности, shoes (русский аналог «башмаки», в некоторых буклетах иностранных производителей используется термин «каблук»), rollers (ролики, валики), wipers (так называют скребки на конвейере), lobes (кулачки). Если прижимные ролики свободно вращаются, то башмаки перемещаются по поверхности упругого элемента с трением скольжения, преодолеть которое помогает жидкая смазка, минимизирующая истирание и изнашивание шланга или трубки.
И теперь самое время вспомнить о сделанном выше замечании «почти», относившегося к адекватности замены термина «шланговый насос» на «перистальтический насос». Действительно, в установленном ГОСТ 17398-72 определении шлангового насоса из всего многообразия прижимных элементов перистальтических насосов упоминаются только вращающиеся ролики, и ни слова не сказано о скользящих башмаках. Но сути дела это не меняет.
Как правило, прижимных элементов два или три, соответственно, они расположены под углом 180 или 120O. Чем прижимных элементов больше и чем под меньшим углом друг к другу они расположены, тем более плавной является работа перистальтического насоса, но тем чаще приходится сжиматься-разжиматься упругому элементу, и тем быстрее он приходит в негодность.
Преимущества перистальтических насосов
Описание сильных сторон перистальтических насосов ─ задача благодарная, поскольку таковых немало. В первую очередь поэтому перистальтические насосы являются одним из наиболее стремительно развивающихся сегментов насосного оборудования. И во многом благодаря свойственной им и недоступной для целого ряда других конструкций насосов способности справляться с проблемными для перекачки жидкостями. К числу таковых относятся содержащие значительное количество твердой фазы и абразивосодержащие среды, а также жидкости агрессивные, токсичные, радиоактивные, летучие.
Перистальтический ─ идеальный насос для вязких жидкостей.
В перистальтических насосах ─ и этим они выгодно отличаются от большинства других ─ обращение с перекачиваемой средой чрезвычайно деликатное, и она не испытывает значительных нагрузок. Ей не приходится развивать высоких скоростей, резко менять направление движения, подвергаться высокому давлению. Поэтому перистальтические насосы сохраняют все свойства газонасыщенных и чувствительных к сдвигу жидкостей.
По мере усложнения технологических процессов и ужесточения экологических требований потребность в работе с вышеперечисленными «сложными» средами только возрастает, а, значит, растет число перистальтических насосов, эксплуатируемых в различных областях технологий.
Еще одним важнейшим достоинством перистальтических насосов является их герметичность. Качество, востребованное и когда недопустимо попадание во внешнюю среду опасной для нее жидкости (токсичной, радиоактивной и пр.), и когда саму перекачиваемую среду необходимо надежно защитить от воздействия среды внешней. Последнее требуется в процессе изготовления фармацевтических препаратов, пищевых продуктов, особо чистых стерильных компонентов для химической промышленности и т. д.
Перекачиваемая жидкость не вступает в контакт с какими бы то ни было деталями перистальтического насоса, кроме шланга (трубки). Это позволяет, меняя их (операция технически предельно простая, занимающая минуты), приспосабливать один и тот же перистальтический насос для работы с самыми разными жидкостями, выбирая технологически и экономически оптимальный вариант. При изготовлении остальных деталей можно обойтись без использования дорогостоящих материалов. А это предопределяет еще одно достоинство, которым обладает перистальтический насос ─ его сравнительно невысокую цену.
Перистальтические насосы вообще и перестальтические дозирующие насосы в частности благодаря несложности конструкции удобны в монтаже и техническом обслуживании. А это означает низкие эксплуатационные расходы, высокую надежность (этому также способствует минимум или отсутствие изнашивающихся деталей, клапанов и механических уплотнений) и, как следствие, минимальные простои.
Перистальтическим насосам свойственны самовсасывание, длительный без повреждений сухой ход, возможность легкой смены направления движения среды, осуществляемая благодаря переключению вращения ротора на обратное.
Немаловажный аспект ─ сопровождающий работу перистальтических насосов низкий уровень шума.
Значимым для дозировочных насосов преимуществом является высокая точность подачи.
Где применяют перистальтические насосы
Следствием большого числа преимуществ перистальтических насосов является разнообразие областей их применения и стремительный рост общего парка этого вида гидравлических машин.
Наряду с мембранными насосами и плунжерными насосами перистальтические являются одним из основных типов насосов-дозаторов, широко используемых в самых разных областях промышленности. В нефтяной отрасли ─ для дозированной подачи реагентов. В химической и целлюлозно-бумажной ─ это насосы для кислот и щелочей. При производстве строительных материалов они служат для подачи строительных растворов и смесей, красок, клеевых и смолосодержащих составов. Важная область применения ─ электроэнергетика, включая атомную.
Перистальтические насосы широко используют при отведении и обеззараживании сточных вод. И в огромных количествах ─ в пищевой промышленности: перекачка соков, пива, вина, карамели, сиропов, паст. Возможны даже такие экзотические варианты использования, как доставка пойманной рыбы с палубы корабля в цех по ее переработке.
Перистальтические дозирующие насосы применяют в бассейнах для дозирования хлора. Перистальтический насос-дозатор ─ неотъемлемый элемент технического оснащения большинства лабораторий. Все у большего числа граждан появляется необходимость перистальтический насос купить для использования в домашнем хозяйстве.
Перистальтические насосы ─ молодой вид насосного оборудования. Хотя о принципах их работы было сказано в патенте на изобретение аппарата для переливания крови, выданном американскому изобретателю Юджину Аллену (Eugene Allen) из штата Мичиган и датированному 1881 годом, по настоящему широкое их использование началось во второй половине XX столетия.
Сегодня продукцию высокого качества ─ Агрегаты электронасосные перистальтические и насосы перистальтические НП ─ изготавливает Завод дозировочной техники «Ареопаг» ─ ведущий отечественный разработчик современных российских насосов и установок дозирования.
Здесь много и плодотворно работают над улучшением качества продукции, в т. ч. увеличением ресурса, что во многом определяется свойствами материалов, из которых изготовлены шланг или трубка перистальтического насоса. Для изготовления рукавов на предприятии используются различные материалы, в т. ч. и СКЭПТ (каучук этилен-пропилен-диеновый), позволяющий перекачивать высокотемпературные концентрированные кислоты.
Изделия предприятия могут комплектоваться дополнительным оборудованием для регулирования подачи, датчиками уровня и температуры смазывающей жидкости. Исполнение электрооборудования агрегатов ─ общепромышленное и взрывозащищенное.
Перистальтические насосы «Ареопаг» ─ одно из более чем 1000 готовых решений, предлагаемых предприятием для дозирования жидкостей.