Перистальтический насос перемещает среду за счёт последовательного пережима эластичного шланга роликами. Камера герметична, обратных клапанов нет, поток формируется «порциями». Такая схема особенно удобна при дозировании вязких продуктов и суспензий: жидкость контактирует только со шлангом, допускается самовсасывание и сухой ход на коротких промежутках, а точность поддерживается в широком диапазоне расходов.
Как считать производительность
Базовая формула проста:
Q_идеал = V_rev × n, где V_rev — объём за один оборот (см³/об), n — обороты (об/мин). Реальный расход меньше из-за проскальзывания и сжимаемости:
Q_факт = Q_идеал × η_vol.
Для вязких и/или абразивных сред удобно рассчитывать по шагам:
- Берём из каталога производителя V_rev для выбранного диаметра шланга и числа роликов.
- Определяем рабочий диапазон оборотов. Для ресурса шланга чаще выбирают 10–60 об/мин; выше — только при подтверждённом тепловом режиме.
- Вводим коэффициент объёмной эффективности η_vol (обычно 0,70–0,95). Он зависит от вязкости, противодавления и настройки пережатия. Чем выше давление и ниже вязкость, тем больше потери.
- Проверяем пульсации: чем больше роликов и меньше диаметр шланга, тем ровнее поток, но тем выше частота циклов деформации и, как следствие, износ.
Пример. Требуется 200 л/ч густой пасты (~2500 мПа·с) при 4 бар. Каталог даёт для шланга 12 мм V_rev = 60 см³/об.
Q_идеал при 45 об/мин: 60×45 = 2700 см³/мин = 2,7 л/мин = 162 л/ч.
При η_vol = 0,85 получим 138 л/ч. Чтобы выйти на 200 л/ч, нужно ~65 об/мин или перейти на шланг большего диаметра (что предпочтительнее для ресурса).
Как выбирать шланг
Ключевые параметры: внутренний диаметр (ID), материал, стенка/усиление, допустимое давление и химическая совместимость.
- Диаметр. Задаёт V_rev и сдвиговые напряжения. Для вязких и/или абразивных продуктов лучше брать больший ID на меньших оборотах: ниже shear, меньше тепловая нагрузка, дольше ресурс.
- Материал.
- NR/натуральный каучук — высокая износостойкость и эластичность, типичный выбор для шламов.
- NBR — стойкость к маслам/жирным фазам, ресурс сопоставим с NR.
- EPDM — устойчив к щелочам и водным растворам, умеренная износостойкость.
- Силикон — хорош для фармы/пищи, но слаб по абразиву.
- CSM, TPE-смеси — нишевые решения, под конкретные химические риски.
- Давление. Смотрите допустимое рабочее давление для нужного ID; у промышленных перистальтиков это обычно 2–10 бар, у тяжёлых серий — выше.
- Температура. Вязкость растёт при охлаждении; если насос стоит в прохладной зоне, пересчитайте η_vol и обороты.
- Настройка пережатия. Недожим — увеличит проскальзывание, пережим — ускорит износ и нагрев. Настраивайте по методике производителя, не на глаз.
Влияние твёрдой фазы и как с ней работать
Перистальтические насосы допускают высокие концентрации твёрдых включений (в ряде задач — десятки процентов по массе). Ограничения определяют размер, твёрдость и форма частиц, а также материал шланга.
Практические правила:
- Размер частиц — не более 25–30% от внутреннего диаметра шланга; для острых/игольчатых — ещё меньше.
- Скорость. Снижайте обороты, если видите ускоренный износ или рост температуры корпуса. Часто переход на больший ID + меньше rpm даёт и нужный расход, и ресурс.
- Гидравлика подачи. Укоротите и утолстите всасывающую линию, минимизируйте колена, держите подачу «на плаву» (мешалка, конусный бункер). Перистальтик самовсасывающий, но вязкая суспензия без подпора «зависает».
- Пульсации. Для шламов с высокой долей твёрдой фазы ставят шланг большего ID и насос с большим количеством роликов либо пульсационный демпфер на напоре.
- Смазка/охлаждение. Заполняйте корпус рекомендованной смазкой; при тяжёлых режимах контролируйте температуру шланга пирометром.
- Промывки. Короткие промывки водой/раствором снижают накопление твёрдой фазы в очаге деформации и продлевают жизнь шланга.
Точность дозирования
Типичная метрика — ±1–2% в установившемся режиме при стабильной вязкости и давлении. Для стабильности дозы:
- держите обороты в «ресурсном» диапазоне,
- обеспечьте постоянное противодавление (регулятор или дроссель/обратный клапан на выходе),
- учитывайте температурную зависимость вязкости.
Алгоритм подбора под задачу
- Определите целевой расход и давление на линии.
- Зафиксируйте свойства продукта: диапазон вязкости, наличие и размер твёрдых частиц, температура.
- Выберите диаметр шланга под требуемый V_rev так, чтобы рабочие обороты были как можно ниже.
- Подберите материал шланга по химической совместимости и износостойкости.
- Заложите η_vol и пульсации; при необходимости — демпфер, обратный клапан, регулировку напора.
- Проведите пробный прогон с замером реального расхода и температур — скорректируйте обороты/пережатие.
Чек-лист эксплуатации
- Входная магистраль короче и шире, чем выход.
- Подпор на входе либо мешалка в бункере при склонности к оседанию.
- Температурный контроль корпуса/шланга на пуске и в нагрузке.
- Плановая смена шланга по моточасам, а не «до прорыва».
- Настройка пережатия после каждой замены шланга.
Такой подход позволяет дозировать вязкие и абразивные среды предсказуемо: расход считается по объёму за оборот, ресурс достигается разумным сочетанием диаметра шланга и низких оборотов, а твёрдая фаза учитывается через ограничения по размеру частиц и корректную гидравлику.
В процессе создания статьи частично задействованы материалы с сайта alsi-ft.ru —перистальтические насосы для дозирования вязких сред
Дата публикации: 8 августа 2022 года