蠕動泵 (Peristaltic Pump) 又稱軟管泵(Tubing Pump)或膠管泵(Hose Pump) ，是正位移泵的一種，由于其特有的無污染、操作簡便、很少維護，具有自吸能力，可采用多種泵管材料等優(yōu)點，廣泛應用于一些要求標準較高、保持無菌及防止污染以及一些**關重要的化工工藝場合，如食品加工、制藥、化工流程、實驗研究、農(nóng)業(yè)及水處理，具體應用場合包括：分配、取樣、計量、過濾、發(fā)酵等。
隨著技術的不斷提升，
蠕動泵已開始由實驗室應用轉(zhuǎn)為化學流程控制和生產(chǎn)*域。
蠕動泵**顯著的優(yōu)點就是將泵管當作泵室使用。流體只流經(jīng)泵管而不會污染泵體，泵體也不會污染流體。清潔時只需更換泵管即可。這樣可免去高成本的拆卸時間和維護時間。
蠕動泵主要由驅(qū)動單元、泵頭、泵管和控制單元組成。該設計采用電機來驅(qū)動一組輥子轉(zhuǎn)動。輥
子相繼碾過柔軟的泵管，對其進行反復的壓縮和釋放。這種擠壓作用產(chǎn)生真空，將流體吸入并通過泵
蠕動泵在正常工作時，通過操作面板或上位機控制電機帶動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)子上的輥子依次碾過泵管，將管擠癟，從而將泵管中的流體擠壓出去。輥子碾過后的泵管恢復原形、形成真空，由此可將后面的流體抽吸進來，在下一輪擠壓過程將流體排出，完成整個流體的泵送過程是由擠壓泵管、形成真空和流體泵送等過程完成的。
2 蠕動泵在化學機械拋光過程中應用的優(yōu)勢
化學機械拋光是指利用拋光機、拋光液、拋
光布等在一定的工藝條件下實現(xiàn)材料表面高平坦化的加工過程，其中拋光液的供給由蠕動泵完成，拋光過程中蠕動泵的安裝、工作示意圖如圖 3 所示。
蠕動泵特有的泵送液體與泵體嚴格分離的結構以及泵管和泵頭可隨時更換的特點，使得在化學拋光過程中，蠕動泵應用的優(yōu)勢非常明顯：
(1) 無污染 ：在化學拋光過程中，蠕動泵輸送的拋光液始終在泵管內(nèi)流動，不接觸泵體，尤其是不與機械傳動機構接觸，避免了化學機械拋光過程中的金屬污染，同時也不會由于拋光液的腐蝕性損壞泵體的機械元件。
(2) 具有自吸能力 ：蠕動泵在工作過程中，可產(chǎn)生足夠的真空吸力將拋光液從夜池中吸到泵管
中，從而可免除前期灌泵和吸入管充水過程。這也免除了淹沒充水的需要，因此不再需要將泵置于液體源液面以下，使泵的安裝位置變得更加靈活，與
拋光機本身更好的融為一體。另外，蠕動泵中充水不會流失，因此可免除無謂停機。
(3) 操作簡便 ：蠕動泵的操作非常簡單，開箱取出即可使用。泵頭的安裝只需要用手旋螺釘幾分鐘內(nèi)即可安裝好，泵管的安裝、拆卸、鎖緊可根據(jù)要求隨時進行，不需要任何工具。另外，蠕動泵控制簡單，用撥號盤或小鍵盤即可進行轉(zhuǎn)速控制，通過直
觀易懂的菜單方式來編程控制較為復雜的任務。另外根據(jù)不同的流量要求也可一個蠕動泵同時連接 2～3 個泵頭，實現(xiàn)拋光液的多路供給。
3 蠕動泵的控制
隨著半導體器件高密度化、微細化和多層化的發(fā)展要求，化學機械拋光工藝成為必不可少的工藝步驟，為了滿足自動化加工的生產(chǎn)需求，拋光液的供給也由
早期的手動供給，定量供給向自動供給和流量自動調(diào)節(jié)方向發(fā)展。蠕動泵的控制可通過操作面板進行手動調(diào)節(jié)，從而控制泵的轉(zhuǎn)速(流量)，方向和啟動 / 停止等操作，有的還可以設定泵送時間和泵送間隔。為了滿足化學機械拋光過程中拋光液的自動控制要求，蠕動泵也可通過上位機實行 RS485 控制或模擬量控制。其自
動控制的實現(xiàn)途徑以某一品牌蠕動泵為例進行說明。
3.1 RS485 控制
蠕動泵通過 RS485 進行控制，其控制包括：通
訊協(xié)議設定、設置運行參數(shù)、讀取運行參數(shù)，設置運行地址、讀取運行地址，具體內(nèi)容包括：
協(xié)議設置：通訊類型—2、4(可選)
波特率—9600、19200(可選)
數(shù)據(jù)位—8、16(可選)
停止位—1
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叫 |
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速度 |
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啟動 |
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$讀取：叫—RJ |
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地址 |
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3.2 模擬量控制
模擬量控制可以根據(jù)上位機要求選擇 0～5 V、
0～10 V 和 4～20 mA 模擬量控制，以 0～10 V 模
擬量控制為例，其模擬量信號處理與控制示意圖如圖 5 所示，通過外部控制開關控制蠕動泵的啟動 /
停止(ex-R/S)、旋轉(zhuǎn)方向(ex-Z/F)，通過 LM358 芯片對 0～10 V 外部模擬量信號進行處理，達到控制拋光過程中拋光液流量控制的目的。
4 蠕動泵選用依據(jù)
蠕動泵在選擇過程中主要考慮的因素為驅(qū)動器(電機)、泵頭和泵管，在選擇過程中要充分考慮應用環(huán)境、應用場合、泵送液體的性質(zhì)等因素。
4.1 驅(qū)動單元的選擇
蠕動泵驅(qū)動器在選擇過程中主要考慮泵送液體的流速、所選管材類型以及調(diào)速要求等。
一般來說較大流量要求較大的泵管尺寸，較大的泵管，其與輥子的接觸面積比較大，受擠壓的材料也更多，摩擦力越大，所需驅(qū)動器功率越大。 較硬的泵管材料需要更高的能量來擠壓泵管，所需驅(qū)動器功率也
就越大。也就是說，泵管尺寸越大、硬度越高，能耗則越大。另外，轉(zhuǎn)子、泵管、泵管床等的構型、抽吸高度及出口壓力也會對電機扭矩負荷構成影響。系統(tǒng)總扭矩負荷等于每個泵管通道的扭矩負荷與通道數(shù)的乘積。
選擇一款具有足夠扭矩和轉(zhuǎn)速的驅(qū)動器，以滿足泵送及泵頭的要求。流速不可調(diào)的驅(qū)動器適于一些一般性流體輸送的應用場合。這種驅(qū)動器結構緊湊，能耗較低。不同的齒數(shù)比產(chǎn)生不同的扭矩輸出。流速可調(diào)的驅(qū)動器可同時對所有通道的流量進行調(diào)節(jié)。數(shù)字式驅(qū)動器可對泵進行**佳控制,其內(nèi)置轉(zhuǎn)速計可提供及時反饋。還可顯示流量值。
4.2 泵頭的選擇
泵頭的選擇主要考慮的因素有：需要泵送液體的流速、更換管道的頻繁程度、需要多少通道、化學相容性、精確度等。
不同的泵頭具有不同的流速范圍，在選擇泵頭時，驅(qū)動器的轉(zhuǎn)速與流速直接相關 固定轉(zhuǎn)速還是可變轉(zhuǎn)速 -- 可變轉(zhuǎn)速使得流速可調(diào)。 流速或分配容積的精確度 -- 許多驅(qū)動器裝有轉(zhuǎn)速數(shù)控電路，以便獲得高精度、可重復的流速。 遠程控制或計算機界面 -- 有些驅(qū)動器可與您的過程控制器相連
接，也有的可以用腳踏開關來操控。 外部防護，防止設備遭到損毀 -- 許多驅(qū)動器都進行了密閉防護，可防灰塵和水進入。
4.3 泵管的選擇
在所有泵頭中，泵管尺寸與流量總是成正比。較大
的泵管尺寸及轉(zhuǎn)子直徑會產(chǎn)生較大的“流體枕”(泵頭中在相鄰輥子之間的一段泵中的流體所占空間)。“流
體枕”的體積決定特定泵頭每轉(zhuǎn)一圈所泵送的流量。
在對流量精度要求高的場合，必須使用公差較小的泵管，并對泵進行調(diào)校。“公差較小”指的是泵管的內(nèi)徑和璧厚的制造尺寸公差較小。這種泵管可降低通道之間流量的差異程度。對泵進行調(diào)校指對泵管鎖閉程度進行調(diào)節(jié)，可進一步降低這種差異程度。
所有泵管材料都會受到擠壓。受擠壓期間，這些泵管的形狀和流量都會發(fā)生變化。受擠壓時間長短、受擠壓后泵管的變化量都會隨泵管尺寸及材料的不同而不同。在對流量精度要求高的場合下,可
在對通過每個通道的流量進行調(diào)校前將裝有新泵管的泵試運行幾分鐘。
5 小結
通過以上分析可以看出，用好蠕動泵的關鍵在于選好泵頭、泵管和驅(qū)動器。特定的應用要求決定了選購泵產(chǎn)品時需考慮的功能。針對特定的需求，我們可提供不同類型及形狀的泵頭、泵管材質(zhì)及泵管尺寸。不同的組合方式可應對不同的流體輸送要求。隨
著蠕動泵制造技術的不斷提升，其使用壽命、化學相容性、流體壓力、脈動等限制其應用的制約因素也會不斷改善，其應用場合范圍會越來越廣泛。
