1、介绍：

蠕动泵（peristaltic pump）又叫恒流泵和软管泵，主要由三部分组成：驱动器，泵头和弹性软管。

流体被隔离在泵管中、可快速更换泵管、流体可逆行、可以干运转等特点构成了蠕动泵的主要竞争优势。

从泵送精度方面说属于计量泵、恒流泵；从结构来说是软管泵；从原理来说是蠕动泵。但蠕动泵在行业内通常是指出口压力较低，流量较小的泵。软管泵在行业内是指出口压力较大，流量较大的泵。

2、工作原理：

通过对泵的弹性输送软管交替进行挤压和释放来泵送流体。当滚筒在管内移动时，会发生膨胀，产生真空，以允许更多流体进入，在运行过程中，至少会有一个滚筒贴近管子，因而，不需要阀门，滚筒直接由电机或齿轮箱来转动（就像用两根手指夹挤软管一样,随着手指的移动,管内形成负压,液体随之流动）

（gif图片）

具体工作过程如下：

（1）电机带动辊轮转动（辊轮在绕电机轴公转的过程中，挤压泵管时也在自转，以减小辊轮表面与泵管表面摩擦）。

（2）辊轮和泵头壳之间的间隙，小于泵管的壁厚的2倍。从而对泵管进行挤压，将管子中的空气或液体向辊轮滚动的方向挤压。

（3）辊轮继续向前滚动，因为泵管具有弹性，辊轮不再挤压的泵管区域，会恢复变形。

（4）泵管恢复成圆管形状过程中，该区域附近形成负压，将上游液体或气体吸入。

（5）下一个辊轮到达，将该区域吸入液体再次向后挤压。

（6）如此循环，实现连续的液体或气体输送。

3、优缺点

a优点：

（1）无污染：流体只接触泵管，不接触泵体；

（2）恒流、精度高，流量可调节：重复精度高，稳定性能强，流量方便调节。；

（3）低剪切力：液体在泵管内蠕动挤出，不会产生剪切力，是输送剪切敏感，侵蚀性强流体的理想工具；

（4）耐腐蚀能力：可以输送各种流体、如有机溶机、腐蚀性液体；

（5）具有双向同等流量输送能力，可空转、干运转：蠕动泵的可以长时间干运转，无水输送，也可以输送空气，气液固三相混合输送，允许流体内所含固体直径达到管状元件内径40%

（6）维护简单：无阀门和密封件，管子是唯一与介质接触的部件，并且可以在每个过程周期后轻松更换

b缺点：

（1）压力局限: 用柔性管，会使承受压力受到限制.

（2）泵在运作时会产生一个脉冲流,

解决方法是:

①增加滚轮数量，流量会降低

②使用脉冲抑制器：脉冲抑制器是一个简单的定位容器，工作原理是由于空气比液体更具有可压缩性，脉冲流进入容器、液体上的气袋下陷吸收脉冲进而平缓的流出脉冲抑制器

蠕动泵-平波器（gif图片）

（3）流量随时间变化，会衰减。（由于软管磨损造成）

（4）泵管会老化：泵管多为橡胶、硅胶等弹性体材料，长时间挤压之后，弹性会变差，不能更好的恢复变形，导致流量下降或流量波动变大。

（5）多个泵头或多根泵管之间，流量一致性不是特别好：泵管方面，泵管本身是弹性体材料(硅胶、橡胶等材料)，泵管壁厚、内径等差异，会引起不同泵管之间的流量差异。泵头方面，棍子的外径大小、棍子与电机转轴之间的距离上的差异，挤压泵管的泵壳存在的公差，都会导致流量差异。

注：对流量精度要求较高、流量长期稳定形要求较高的应用场景，不建议使用蠕动泵。

4、蠕动泵分类：（基本的机械结构都一样，增加了传感器等外设实现不同功能）

1、调速型蠕动泵：具备蠕动泵的基本控制功能，显示转速，启停，方向，转速调节，填充排空，掉电记忆，外控输入等功能。

2、流量型蠕动泵：除具备基本型功能之外，增加了流量显示，流量校正，通讯等功能。

3、分配型蠕动泵：除具备基本控制功能外增加了流量显示，流量校正，通信，液量分配，回吸，输出控制等功能。

5、应用领域：

化学工业：酸、碱、溶剂、悬浮物等；

医疗业：输送手术液体、软膏、植物提炼液、血浆等；

印刷造纸工业：粘合剂、树脂、油墨、颜料等；

日化业：洗涤剂、乳液、表面活性剂等；

食品业：输送果汁、醋、糖浆、大豆油、蜂蜜等；

饮料业：酵母、糖浆、浓缩物、果汁等；

生物技术、水处理

石化业：原油、泥浆、油脂等；

涂料业：着色剂、油漆等；

陶瓷业：瓷浆、石灰浆、染色剂等；

采矿业：煤浆、岩浆、砂浆等；

电子业：电镀液、抛光液、清洗液等；

纺织业：燃料化学品、胶等；

建筑业：水泥浆、岩石浆、天花板面漆等；

汽车业：冷却剂、汽车底漆、油乳胶、脱脂液等；

家具业：色剂、白木胶、环氧树脂等；

冶金铸造业：金属浆、氢氧化物、碳化物浆等；

农业：饲料添加剂等；

6、蠕动泵扬程和压力：

蠕动泵扬程视蠕动泵的压力而定，一般小型OEM蠕动泵使用1.6mm蠕动泵软管或者2.4mm蠕动泵软管，其排出压力一般可以达到1KG左右，在蠕动泵流量稳定的前提下，其扬程能达到5-7米。使用壁厚为3.3mm、4.8mm和6.3mm蠕动泵软管的泵其压力会更大一些，扬程也会高一些。

泵的出口压力有一定的局限性，一般不超过0.3MPa，通常在0.1-0.2MPa之间。

注：水泵的吸程是泵的吸入扬程，扬程则是指泵的压力扬程.吸程又称吸高，指的是抽水能力，即水面离泵有多深，还能抽水，也叫“最大自吸高度”。扬程，又称排高，指的是排水能力，也就是抽上来的水能抽多高。泵的扬程是指泵能够提水的高度，通常用H表示，单位为m。

7、选型方法：

决定蠕动泵流量的参数：

(1)泵管内径

(2)电机转速

泵内径越大，电机转速越大，流量越大。

决定蠕动泵输出流量的脉动大小的参数：

(1)泵管内径

(2)辊子数目

(3)泵管不同区间壁厚内径均一性、多个辊子外径一致性、辊子与电机轴心距离一致性

产生相同流量的情况下，泵管内径越小，辊子数目越多，泵输出流量波动越小。

具体选型过程：

1、确定需求

流量/精度

通道数量

传输介质

工作压力/吸程或扬程

工作环境

通讯/控制方式

2、选择泵头

流量——取决于泵头适配软管规格

通道数量——取决于泵头结构

滚轮数量——决定输出介质的脉动大小，如要求输出脉动较小，应选择滚轮数量多的泵头。

材质——决定传输介质的种类，如介质含有有机溶剂、腐蚀性物质，应选择相适应材质的泵头。

3、选择软管

内径——决定传输介质的流量，与流量成正比。

壁厚——决定介质的输出压力，壁厚越大，输出压力越大。

材质——决定输送介质的种类，以及软管使用寿命，如介质含有有机溶剂、腐蚀性物质，应选择相适应材质的软管。

注意：软管长时间使用，因磨损可能会出现破裂，从而导致流体溢出，可能会对人体或设备造成伤害，因此应经常检查软管状态，并及时更换。

典型的蠕动软管或管子材质包括硅胶、热塑性硫化物(TPV)或PVC，以及氟橡胶材料等。硅胶常用于需要泵送非侵蚀性介质的情况，与其他材质相比，硅胶偏软。TPV兼具聚丙烯的易加工性和EPDM的弹性。如果需要泵送化学腐蚀性更强的介质，则使用氟橡胶（偏硬）材料。

在选择合适的管子时，正确选择管子尺寸至关重要。如果关键是要尽量延长管子的使用寿命，那么大内径管子和低电机速度非常有好处。要达到高流量，则应选择大内径管子和高电机速度。如果应用要求高精度，那么管子内径要最小，电机转速要高。要泵送粘性液体，管壁要厚，确保快速恢复原状。

4.选择驱动器

转速——决定传输介质的流量，与流量成正比。

精度——取决于转速控制精度

材质——决定产品的工作环境，如工作环境含有腐蚀性物质，应选择相适应材质的驱动器。

防护等级——决定产品的工作环境，如工作环境要求防水、防尘，应选择相适应IP等级的驱动器。

蠕动泵常见的电机类型包括有刷直流(DC)、无刷直流 (BLDC)、交流 (AC) 或步进电机。如果软管泵没有齿轮箱驱动，那么改变电机转速可以控制流量。蠕动泵的典型电机转速在 0-400 转/分钟之间。直流电机和无刷直流电机通常与齿轮箱一起使用，从而根据流量需要设定速度。步进电机的速度可以用外部控制器板来调节。

直流电机有不同质量等级，运行时间为500 到 4000 小时。这些电机的限制因素是电刷系统和轴承。交流电机的使用寿命从 1000 小时（罩极式）到 10,000 小时（电容式）不等。对于步进电机和无刷直流电机，其限制因素往往只是轴承系统。步进电机和无刷直流电机的速度可以在运行过程中轻松调整。这些电机类型通常用于需要可变流量的场合。

成品蠕动泵流量计算方法：

蠕动泵属于正排量泵，每转一圈会产生固定的流量输出，通过转速的调节就可以很方便的获得需要的流量。因此通过测量蠕动泵的任意转速下的流量，就可以通过计算得到不同转速下的流量。通常这些计算得到的流量跟实际流量的误差范围可以达到2%以内。

列如：蠕动泵转速为300rpm时的流量是210ml/min，如果需要的流量是100ml/min，求驱动板电机转速

（1）根据流量参数计算出每圈/min产生的流量=210/300=0.7ml/min。

（2）用需要的流量100/0.7=需要的转速=142.9rpm。

[if !supportLists]8、[endif]流量计算：

计算原理：

蠕动泵就是在两个转辊子之间的一段泵管形成“枕”形流体。“枕”的体积取决于泵管的内径和转子的几何特征。流量取决于泵头的转速与“枕”的尺寸、转子每转一圈产生的“枕”的个数这三项参数之乘积。“枕”的尺寸一般为常量（泵送粘性特别大的流体时除外）。

（1）计算法1

定义辊轮和泵头壳之间的间隙为T，泵管壁厚为t，辊轮数量为N，辊轮外侧转动半径为R1，泵头壳圆弧半径R2，泵管内径为d，被辊轮挤压住的部分的长度为x，电机转速为n。

如果T>2t，则辊轮没有对泵管实现“阻塞”，那么在泵出口有压力的情况下，液体可能会部分回流或完全无法向出口输送。

如果T≤2t，则泵管被挤压后的压缩绝对变形量为2t-T。该挤压变形量越大，可以更好的防止液体回流，提供更高的泵压力。但弹性泵管被挤压的越严重，寿命可能更短。所以需要对该变形量进行合理控制，即对辊轮尺寸、辊轮和电机轴距离、外壳尺寸等进行控制。

需要注意的是泵管安装到泵头上之后，往往处于轻度的拉伸状态，因此两个辊轮之间的一段泵管的实际内径d实际略小于泵管未安装状态下的内径d。

两个辊轮之间的一段泵管的长度L =π(R1+R2)/(N-1)–x

泵管截面积A = πd/4

两个辊轮之间这一小段管内部的液体量，即一个脉冲的液体量v = L*πd/4

泵转动一周，会有N小段液体被挤出，即转一周的液体量为V=N*v

泵的流量F=n*V=n*N*L*πd/4

注意：同一根泵管的内径d，在这根泵管不同区域，会因为加工公差而不同，则相应的截面积不同。不同根泵管、不同批次的泵管，内径也会因为加工公差而存在较大差异。使用一段时间的泵管，由于弹性下降、挤压变形等问题，泵管实际工作内径d实际也会发生较大变化。这些都会导致蠕动泵的流量，因为不同的泵管、或同一根泵管的不同使用时间而存在差异性。

（1）计算法2

参考附件的专利：一种蠕动泵流量计算方法CN 111209688 A

9、注意事项：

为减少脉动，很多蠕动泵都具备弹簧负载机构，确保泵平稳操作。这一特点对于活细胞等剪切敏感液体也很重要。另一个需要考虑的方面是根据所需的流量调整泵的不同管子尺寸。

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较复杂的泵型还具有可调节的咬合功能。该功能有助于根据流体系统中可能出现的不同压力水平对泵进行调整。

为提高产品效率，可以采用多通道蠕动泵。对于此类泵，一个电机可以驱动配备多达15个通道的泵头，每个通道都有一条单独的管子。这样，就可以同时输送不同的介质，或者可以将同一介质分配到多个容器。蠕动泵中使用的滚筒数量对流体处理有很大影响。要达到较高流量，只可使用两个或三个滚筒。其缺点在于高脉动。如果需要温和地输送介质，通常要使用较多的滚筒来保持适度的脉动。

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10、其它类型蠕动泵

直线式蠕动泵和传统旋转蠕动泵：

单个辊子蠕动泵：

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非圆柱形辊子（反方向不work）:

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辊子交替工作的低脉冲设计(双泵管汇流)：

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微型蠕动泵：

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整机-自带控制系统蠕动泵

附件：主要参考资料

1、QB_T 5000-2016食品工业用蠕动泵

2、福建省地方计量技术规范-蠕动泵校准规范

3、专利：一种蠕动泵流量计算方法 CN 111209688 A

另附25款蠕动泵模型和相关技术文件：