蠕動泵( Peristaltic Pump) 又稱通道泵、膠管泵等，是 20 世紀 50 年代產(chǎn)生和發(fā)展起來的一種新的泵類。由于被輸送的流體運動緩慢，又呈脈動的方式向前流動，猶如爬行動物蠕動前行，故稱蠕
［1］69
動泵 。
近年來，隨著科學技術的飛速發(fā)展，
蠕動泵已經(jīng)廣泛用于各*域，如生物醫(yī)學工程、化工、制陶、水處理以及食品飲料行業(yè)等
［2，16］。文獻［1，］3指出，*外
蠕動泵的生產(chǎn)已經(jīng)具有很大規(guī)模，如英*
WATSON-MAＲLOW 公司生產(chǎn) 7 個系列的數(shù)十種蠕動泵; 瑞士 ISMATEC 公司也生產(chǎn) 7 個系列的蠕動泵，流量范圍從 0. 001 ～ 13000mL /min，通道數(shù)從單通道到 24 通道，而且可通過串口與 PC、MCU
等連接，實現(xiàn)智能控制; 美* COLE-PAＲMEＲ 公司也有專門生產(chǎn)蠕動泵的工廠。*內少數(shù)幾家從事蠕動泵的研發(fā)和生產(chǎn)的公司也初具有規(guī)模，如保定蘭格
恒流泵有限公司生產(chǎn) 6 個系列的數(shù)十種蠕動泵; 保定創(chuàng)銳泵業(yè)有限公司生產(chǎn) 5 個系列的數(shù)十種蠕動泵，包括基本型、流量型、分配型、工業(yè)型和防爆型; 慧宇偉業(yè)( 北京) 流體設備有限公司以北京
科技大學、哈爾濱工業(yè)大學、河北工業(yè)大學、河北聯(lián)合大學等多所高等院校為依托，生產(chǎn) 2 個系列的數(shù)
十種蠕動泵。
1 蠕動泵工作原理
蠕動泵主要由驅動器、泵頭、軟管和控制單元組成( 圖 1)
［4］，靠密封的工作容積的變化進行工作，所輸送的液體、氣體、漿狀物料等在密閉的軟管內流動。軟管從泵頭的一端伸到另一端，在弧形壓力板的作用下被擠向壓輥。所有的壓輥均勻地固定在轉子周圍，驅動器驅動轉子轉動，從而使壓輥
［5］
周期性地擠壓軟管外壁 。
蠕動泵在化學反應過程中的應用 61
圖 2 蠕動泵工作示意圖
如圖 2 所示，當壓輥擠壓軟管時，將軟管壓扁，從而將軟管中的流體擠壓出去; 當壓輥壓過軟管后，軟管彈性恢復，形成局部真空，將后面的流體抽吸進來，以備在下一輪擠壓過程被擠壓出去。只要這種擠壓過程連續(xù)不斷地進行，對流體的抽吸和輸送也就不斷地形成，從而造成一定的流體從泵頭的一端吸入，由泵頭的另一端送出。顯然，蠕動泵的流量與壓輥擠壓軟管的速度、軟管的口徑和其他結構參數(shù)有關，從而可按要求改變流量。在同一個泵頭上同時擠壓多根軟管，則可同時輸送多個通道的
［1-2，7，15-16］
流體 。
2 蠕動泵在化學反應過程中的應用
眾所周知，化學反應具有一定的危險性，這就要求實驗者必須具備一定的實驗素質和操作水平。在給反應釜中添加反應原料時，也需要精確操作，操作者勞動強度較大。而采用蠕動泵進料，可以替代傳統(tǒng)實驗方式下大量的人工操作，極大地減輕實驗人員的勞動強度，提高實驗效率和科研成果的產(chǎn)
出效率。
圖 3 蠕動泵在化學反應過程中應用
如圖 3 所示，蠕動泵分別與裝有不同原料的原料鍋相連，通過調節(jié)各個蠕動泵的運行狀態(tài)，達到
控制原料鍋向反應釜中進料的目的。
2. 1 蠕動泵在化學反應過程中的應用優(yōu)勢
采用蠕動泵代替人手在化學反應過程中給反
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［1，7，12，15］ |
。 |
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應釜送料，具有以下優(yōu)點 |
在軟管里流動，不與泵體接觸，避免了泵體對原料的污染，減少化學反應時雜質的影響。同時也不會因原料的腐蝕性損壞泵體的機械元件。
2) 蠕動泵啟動時無須灌泵，自吸能力強，可產(chǎn)生足夠的真空吸力將原料從原料鍋中吸到軟管里，從而可通過調節(jié)軟管長度使蠕動泵的安裝位置變
得靈活。
3) 蠕動泵結構簡單，適應性強，適合輸送高黏
度、大比重的反應液。
4) 泵體無泄漏、無密封等特殊要求，杜jue了因泄漏化學反應原料而造成的損失和污染。泵停機
時壓輥本身就起到閥門的作用，防止倒流。
5) 蠕動泵的作用敏感、吸排穩(wěn)定，能被控制用
于連續(xù)泵送化學原料，也可用于自動化管理。
6) 蠕動泵流量精度高，易于實現(xiàn)微量和超微量抽液、加液和滴液。在各種原料輸送和配制時定
量準確，簡單而可靠。
7) 每個原料鍋由一個蠕動泵獨立控制，各原料泵送互不干擾，易于合成各種比例的溶液。
2. 2 蠕動泵軟管的應用要求
蠕動泵的應用范圍十分廣泛，能夠適用于各種化學反應原料的輸送，關鍵在于它有封閉的泵腔———軟管，軟管的性質決定了蠕動泵的使用條
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［1］71 |
。在化學反應過程中，減少蠕動泵軟管對反 |
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件 |
應原料的影響顯得尤為重要。軟管需滿足以下幾個條件。
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，即軟管徑向受壓后能 |
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1) 具有自彈恢復性 |
迅速恢復到擠壓前的內腔飽滿狀態(tài)。用于化學反應過程的蠕動泵長期運行，軟管接觸化學原料，長期受高強度擠壓，如果自彈恢復性不好，會影響管道內徑均勻性，或使得軟管內徑變小，進而影響蠕動泵的輸送精度和反應實驗結果。因此，軟管需定期檢查、更換。在轉子轉速一定的情況下，觀察蠕動泵使用過程中的流量變化情況，能監(jiān)測軟管是否受損。
2) 具有一定的耐磨、耐壓性，即軟管在不斷的
［6］39
擠壓和摩擦作用下要有較長的壽命 。蠕動泵在工作時，弧形壓力板把軟管擠向壓輥，壓輥隨轉子轉動而周期性地擠壓軟管外壁。隨著時間的推移，如果軟管耐磨、耐壓性差，軟管外壁極易出現(xiàn)壞損，若不及時更換，會發(fā)生原料泄漏現(xiàn)象。然而，頻繁更換軟管又會造成經(jīng)濟上的浪費，降低工作效率。
3) 對所泵送的酸、堿、腐蝕性原料有抗耐
限性。現(xiàn)在一般采用的是基于 PLC 控制的數(shù)字化蠕動泵，可以作為精確流量控制的系統(tǒng)。如圖 4 所
示，在這個控制系統(tǒng)中，驅動裝置采用步進電機，與伺服電機相比，步進電機成本低，且其運行速度及運行方向也容易控制，啟動和停止迅速，步距
［11］
精確 。
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北 京 印 刷 學 院 學 報 |
2013 年 |
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［6］39 |
和化學相容性。蠕動泵工作時，軟管是在壓 |
［9］ |
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性 |
缺點 |
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力條件下與化學流體接觸的，這就需要軟管具有比 |
3 蠕動泵的控制 |
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普通管道更高的化學相容性級別和抗耐性，否則， |
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軟管會失效或出現(xiàn)破裂滲漏，造成泵的損壞或事 |
在使用蠕動泵做驅動裝置的流量控制系統(tǒng)中， |
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故。只有確保軟管的抗耐性和化學相容性，才能使 |
蠕動泵的運行狀況，特別是泵速的穩(wěn)定性，直接影 |
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其具有良好的泵送性能及安全性能，完成正常的泵 |
響著系統(tǒng)的流量精度。傳統(tǒng)的蠕動泵主要是機械 |
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送化學原料工作。某些酸液或溶劑在與軟管接觸 |
控制，不能實現(xiàn)流量流速的量化控制，特別是不能 |
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數(shù)小時或數(shù)日后，哪怕只是微量，也會對軟管造成 |
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［10］ |
，對于化學研究具有很大的局 |
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作更精確的輸出 |
足夠的破壞。在使用軟管泵送原料時，應核查溶液中的每一種化學物質，以確保它們都能與所選擇的
軟管相容。
2. 3 蠕動泵常用軟管舉例
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［1］ |
［4］ |
列舉了幾種常用的適合 |
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張萬成 |
、李想等 |
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在化學反應過程中給料的蠕動泵軟管。 |
1) 硅橡膠管，由分子結構為二有機硅氧烷的硅橡膠制成，柔性、耐熱性、耐寒性、耐老性和耐曲撓性都比較好，在高溫 200 ～ 300℃ 以下仍可使用，在 － 60℃ ～ － 70℃ 不發(fā)脆，長期在空氣中不發(fā)黏，不龜裂，表面活性好、不降解，但耐堿性有待改進。這種軟管適于輸送中等強度或者氧化性的化學藥品、臭氧、高濃度氫氧化鈉等，不宜輸送低濃度氫氧化鈉、濃酸、某些溶劑和油品。
2) 氟橡膠軟管，適于輸送酸類、溶劑、某些燃料油以及較高溫度下的大多數(shù)化合物，**高使用溫度 120℃ 以上，不宜輸送鹵素元素、碳氫化合物溶劑、苯酚和一些侵蝕性酸類。
3) 丁基橡膠軟管，適于輸送動、植物油脂，各種油類，滑潤脂，臭氧，強烈氧化性化合物等。**高使用溫度為 80℃ ，要避免接觸石油溶劑和煤焦油溶劑。
4) 氯丁橡膠軟管，適于輸送中等強度的化學藥品和酸類、臭氧、油脂、滑潤脂、許多油品和溶劑，**高使用溫度 80℃ ，應避免接觸氧化性酸類。
5) 聚氯乙烯軟管，適于輸送中等強度的化學藥品、動物油品、酸類和酒精等，**高使用溫度
60℃ ，對于濃酸、某些油品和溶劑不宜使用。
上海橡膠制品研究所研制的氟硅膠管為半透明細膠管，具有良好的彈性和一定的機械強度，并且耐油、耐溶劑、耐酸堿和其他有腐蝕性溶劑的
［8］
侵蝕 。
邁圖公司用 92506 硅橡膠生產(chǎn)的蠕動泵用硅橡膠泵管性能穩(wěn)定，具有耐磨、變形小、回彈性好等特點，克服了普通硅橡膠過氧化物硫化及普通加成型硅橡膠生產(chǎn)泵管產(chǎn)生的易粘連或計量不準確等
圖 4 蠕動泵控制系統(tǒng)結構框圖
1) 硬件部分。硬件部分主要為控制面板、PC
機、PLC 控制器、步進電機驅動器。PLC 按需采用不同廠家的系列產(chǎn)品。PLC 采用軟件來改變控制過程，并有體積小、組裝靈活、編程簡單、抗干擾能力強及可靠性高等特點，被人們稱為現(xiàn)代工業(yè)控制
［13］
三大支柱之一 。
2) 軟件程序部分。可以根據(jù)不同廠家的硬件采用相關 PLC 編程軟件來進行梯形圖的編寫。通
常的 PLC 編程軟件能進行程序開發(fā)、維護、在線監(jiān)控、診斷。由于運用了梯形圖邏輯測試功能，能夠更方便地進行調試作業(yè)，既可以通過 PC 機來控制
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［14，17］ |
。 |
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PLC 操作，也可以通過觸摸屏面板來控制 |
4 結 語
蠕動泵在各*域有著廣泛的應用，在化學反應過程中更有良好的應用前景。蠕動泵能夠精確地控制化學反應過程中的原料添加，有利于提高化學實驗結果的準確性。通過分析蠕動泵化學反應過程中的應用特點和優(yōu)勢，闡明蠕動泵應用于化學反
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68 北 京 印 刷 學 院 學 報 2013 年
向**終用戶，可管理的顆粒度**細，而認證服務器
Ｒadius Server 選擇放在核心 3 層交換機 Cisco6509
的服務器網(wǎng)段，通過防火墻隔離，在 ＲadiusServer
和交換機通信距離**長，可測試的范圍**廣。
Cisco6509 FWSM 模塊配置:
源地址: 0. 0. 0. 0 源端口: any
目的地址: 202. 205. 107. 129 目的端口:
1812 /1813 /80
動作: 允許
表示只允許任何網(wǎng)內地址訪問 Ｒadius 服
務器特定認證和計費端口。
ACL 配置:
Access － list 101 permit ip host 202. 205. 107. 129 any
#interface vlan switch #ip access － group 101 in
表示只允許 ＲADIUS 服務器訪問交換機網(wǎng)段，
可以發(fā)送 EAPOＲ 報文。
4 結 語
本研究是在中型寬帶網(wǎng)絡接入認證方面提出了一個較新和通用的技術方案初樣，設計了對內網(wǎng)安全防范有針對性的服務器和客戶端，擁有**佳性
價比?；?802. 1X 協(xié)議擴展的ＲADIUS 服務器客戶端架構使校園網(wǎng)在控制內網(wǎng)安全方面達到**優(yōu)，并減少網(wǎng)絡資源的開銷有效控制網(wǎng)絡介質的訪問，
不失為校園網(wǎng)實施安全接入控制的較好選擇。
參考文獻:
［1］ 彭偉． 使用 802. 1X 實現(xiàn)校園網(wǎng)認證［J］． 計算機應用，2003，
23( 3) : 27-29．
［2］ 陳群． 選擇無線局域網(wǎng)的安全策略［J］． 計算機安全，2008，18
( 10) : 43-46．
［3］ 袁建*，方寧生，姜浩． 802. 1X: 基于端口的訪問控制協(xié)議
［J］． 微機發(fā)展，2005，15( 12) : 160-163．
［4］ IEEE 802. 1X 協(xié)議介紹［EB /OL］． ［2013 － 10 － 2］ http: / /
wenku． baidu． com /view /90a6e5e79b89680203d8253a． html．
［5］ 曹垣亮，彭*榮，彭奧． 需求推動下高性能 ＲADIUS 軟件架構
設計［J］． 數(shù)據(jù)通信，2005( 6) : 43-46．
［6］ Peter Eeles． 架構實戰(zhàn): 軟件架構設計的過程［M］． 北京: 機械工業(yè)出版社，2010．
［7］ Christopher M． King，Curtis E． Dalton，T． Ertem Osmanoglu． 安全體系結構的設計、部署與操作［M］． 北京: 清華大學出版社，2003．
［8］ Ｒadius認證服務器的配置與應用［EB /OL］． ［2013-10-2］ ht-
tp: / /wenku． baidu． com /view / 99c174abd1f34693daef3e34． ht-
ml．
( 責任編輯: 邱林華)
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應過程的可行性，簡述了適用于化學反應過程的蠕動泵軟管和一種常見的蠕動泵控制方案。
