基础讲座|精密泵技术 8-3. 消除气锁 去除泵头内部的气泡
去除泵头内部的气泡
一旦发生气锁就难以消除。对于上述“8-2. 消除气锁 将泵头的内压增大到比吐出压力还大”的(1)的操作,有时会看到因为某种缘由而无法实施的现场。此时,可在泵头部设置排气阀,采取强制性地排出气泡的方法。
此方法被压缩比相对较小的小型膜片泵采用。 另外,作为防止气锁的方法,除了“如何排出进入泵的气体?”的思路外,还有“如何不让气体进入泵”的思路。
这有以下的3个观点:
- a)
不从吸入侧的软管吸进空气。
A 作为气锁的原因,常见的是罐的液体没有了而泵还在工作的状态,也就是空运行。
如果进入该状态,泵会切实吸入空气,容易发生气锁。
对于此种情形,可以如右图所示设置监视液位的传感器,在液体所剩不多时发出警报,或者设计补充液体的系统。 - b)
迅速排出混入泵头的气泡。
除了a)那样的空运行的情形外,一般是少量的气泡间歇性或者连续性进入。考虑到这一点,进行迅速排出进入的气泡的泵头内流路设计,也就是采用不让气泡累积到引起气锁的结构。
但是,前面已经讲过,如果缩短冲程长度,压缩比相对降低,因此气泡累积,成了气锁容易发生的条件。 - c)
操作容易发生气体的液体时,充分调查该液体的性质,为避免发生气体采取对策。
次氯酸钠等是非常容易发生气体的液体。输送这样的液体时,需要充分调查该液体的性质,以尽量不发生气体的理想条件送液。
综上所述,进入泵头内的空气(气体)可能引起气锁。
如果药液罐的液面降低,可能引起气锁
即使只有少量不引起气锁的气泡,也不能忽视。这是因为即使刚开始气泡小,也会在药液罐的液面降低后引起气锁。
如(图1)之(1)所示如果罐的液位高,泵头内的气泡被液体重量(压力)压迫而变小。如(图1)之(2)所示如果罐的液位变低,液体的压力变小,泵头内的气泡变大。到了这一步,泵头内部的气泡可能变成引起气锁的足够大小。
也就是说,当罐被液体充满时,即使气体混入泵头内也不一定引起气锁,但是如果液位降低,气泡就可能增大到引起气锁的大小。
更糟糕的是,泵头内部的气泡还会影响泵的吐出量。
从结论上说,如果泵头内部含有气泡,吐出量会因为药液罐的液面波动而变。具体可以说液位降低吐出量减少。
气泡与吐出量的关系如下。(图2)
- 注意
- (图2)之(2)的现象实际上只适用于吐出侧为高压的情形。但是,即使是低压的情形,尽管程度不同,气泡的压缩使吐出量发生损失也不可避免。
进一步分析可知,泵头内部的气泡越大,在膜片的移动量中弄破气泡的比例越是增加,吐出量变少。发展下去就会引发气锁。
前面已经讲过药液罐的液位降低泵头内的气泡变大,这只能是随着液位降低吐出量减少的缘故。
本来膜片泵不得因为吸入侧罐的液位波动而引起吐出量变化,但是如果气泡混入泵头内,吐出量实际改变也是有可能的。
在此汇总与气锁有关的重要点:
- (1)
吐出侧的压力越高越容易发生气锁。
- (2)
在大容量(几百mL/min以上)的泵上,不易发生气锁。
- (3)
在小容量(尤其是几十mL/min以下)的泵上,与大容量的泵相比,容易发生气锁。
- (4)
越是缩短冲程长度,越是容易发生气锁。
- (5)
气泡一次性大量进入容易发生气锁。
- (6)
气泡只是一点一点地进入时,不易发生气锁。