基础讲座|精密泵技术 6-3. 如何才能不引起气蚀?

如何才能不引起气蚀?

总之,认为与助长气蚀发生的要因完全相反即可。也就是说:

  • a)
    缩短吸入侧配管。
  • b)
    增粗配管内径。
  • c)
    降低冲程的速度。
  • d)
    改善泵的吸入条件→尽量设置压进条件。

等,可以举出这些。在讲解惯性阻力时已经讲过("3-2. 解决过溢现象的对策1 减小惯性阻力"),b)的增粗配管内径最实用且最有效。因为惯性阻力值与配管口径的2次方成反比。

在这里,请大家关注d)的改善泵的吸入条件。气蚀因泵内部或者吸入侧配管内部的压力降低而发生。这就是说,只要超过降低部分的压力施加在吸入侧,就不会发生气蚀。例如,假设泵内部压力下降了-0.02MPa部分,只要向吸入侧施加0.02MPa以上的压力即可。将罐制成密闭结构用氮气等加压的方法被实际使用。

但是,此方法将罐制成密闭结构花费成本,而且加压过度可能导致罐破裂,等等,有几个问题。在设计上需要充分考虑。

什么是压进条件?

于是,让我们分析不将罐制成密闭结构,而加压泵的吸入侧的方法。

如果像(图1)那样设置泵,从罐的液面到泵的液体重量(压力)施加在泵的吸入侧,弥补惯性阻力等引起的压力下降部分。将其称作压进条件。
例如,对于水的情形,水位1m可获得0.01MPa的压力(水头:head)。

设置压进条件时的注意事项

  • (1)
    就像本讲座最初已经讲过的那样,(图1)那样的配管可以说是容易引起虹吸现象、过溢现象的条件。在计划注入点上需要充分考虑。
    (防止虹吸止回阀、背压阀的设置等)
  • (2)
    设置压进条件时,必须探讨与配管长度的均衡。

如(图2)所示设置压进条件时,请避免配管过长。
因为配管变长意味着配管阻力增大。
(虽然此时也可以采用增粗配管直径的方法,但是不仅成本增加,而且维护也很麻烦)

挥发性液体的计量输送最好采用3联式Smoothflow Pump

如果在吐出侧配管中设置气囊,可降低惯性阻力,这已经讲过。当然,在吸入侧设置气囊理论上也可行,也有实例(图3)。
但是,不仅配管变得繁杂,而且空气的补充困难(如果空气量过多,气囊内的空气就会进入泵内部)等,有维护上的问题。

从这个意义上说,除了维护担当者常驻的情形外,吸入侧设置气囊不能说有实用性。

3联式Smoothflow Pump与吸入侧发生脉动的2联式Smoothflow Pump相比,吐出侧、吸入侧都无脉动。(但是,在理论上,2联式Smoothflow Pump的吐出侧的脉动率更优)如果使用3联式,随着脉动消失,惯性阻力也消失,很不容易发生气蚀。(图4)
如果无脉动,也就是变成连续流,惯性阻力消失,但是液体与配管内壁之间发生的摩擦阻力仍在。

除了挥发性液体的计量输送外,3联式Smoothflow Pump也适合于以下的条件。

  • (1)
    高粘度液体的无脉动计量输送。
  • (2)
    沉降性浆料(含有粒状物质的液体)的输送。如果使用有脉动的泵,当泵处于吸入行程时,也就是没有吐出时,浆料会沉降,有时甚至只有液体进入泵头内部。但是,对于3联式Smoothflow Pump的情形,由于液体在配管中连续流动,浆料来不及沉降,能够稳定地输送。
  • 但是,这以配管内的流速大于浆料的沉降速度为绝对条件。从这个意义上说,可以说由于吸入侧无脉动,可缩小配管直径加快流速的3联式是理想的。
  • 虽然膜片泵可输送的浆料的粒子直径也取决于浆料性状,但是请理解为大致100μm、重量浓度10%左右。(本公司能够根据浆料性状进行定制。请咨询我们。)

重量浓度:浆料重量/(浆料重量+液体重量)×100