抉择时刻：隔膜泵与齿轮泵的较量

了解齿轮泵

齿轮泵的工作原理很简单。它们利用旋转齿轮迫使流体通过齿轮齿间的空腔。齿轮啮合时会产生吸力和排力，从而有效地将流体从入口输送到出口。齿轮泵通常有两种类型：内齿轮泵和外齿轮泵，前者适用于含有固体颗粒的粘性流体，后者在处理低粘度流体时性能更佳。

它们广泛应用于从流式细胞仪等医疗诊断设备到印刷和工业应用的各行各业。例如在化学工业中，它们传输树脂、颜料和聚合物。涂料和建筑等行业也依赖于它们传输粘性材料的能力。在石油工业中，齿轮泵用于输送石油和燃料。甚至食品工业也从中受益，利用它们来泵送糖浆、奶油和糖蜜。 

了解隔膜泵

隔膜泵的工作原理与齿轮泵不同：驱动机构使连杆往复运动，使弹性隔膜上下移动，在下行冲程中通过入口阀吸入流体，在上行冲程中通过出口阀排出流体。这种设计使其具有自吸能力，可以安全地干式运行，用途广泛，并能够处理各种液体和气体。

它们擅长传输各种气态和液态流体，包括粘性、磨蚀性或剪切敏感性介质。由于流体与机械零件绝对分离，因此它们具有内在安全性，是危险或潜在爆炸环境的理想选择。由于隔膜泵灵活且可靠，需要多功能泵送解决方案的行业通常会选择它们。

比较隔膜泵和齿轮泵：可靠性和终身成本

在比较齿轮泵和隔膜泵时，除了最初的购买价格外，还有几个因素也会影响使用寿命成本。维护和能耗尤其重要。齿轮泵需要更频繁的维护，这是因为与流体持续接触的旋转内齿轮磨损严重。随着齿轮的老化，泵的效率会降低，从而导致流量变化、内部泄漏或故障。齿轮泵的维护可能更为复杂，更换齿轮或密封件可能需要专业知识，从而导致相当长的停机时间。
 
隔膜泵运行时的内部摩擦较小，因为流体是通过弹性隔膜而非相互直接接触的机械零件推动的。虽然隔膜和阀片会随着时间的推移而磨损，但它们的磨损速度低于齿轮，而且更换起来更容易，成本也更低，尤其是在模块化设计的情况下。这降低了内部泄漏或性能损失的风险。此外，隔膜泵还能处理更广泛的流体，包括腐蚀性和磨损性材料，而不会出现严重磨损，因此在苛刻的环境中使用更加可靠。

流量和脉动特性

齿轮泵和隔膜泵都能提供高流量，但它们在脉动和流量一致性方面存在很大差异。齿轮泵通过齿轮的连续啮合产生稳定、无波动的液流，从而提供平滑、连续的流量，且脉动极低。因此，齿轮泵非常适合对流量稳定、无脉动要求较高的应用场合。

虽然隔膜泵可以达到很高的流速，但由于其往复运动，往往会产生较大的脉动。不过，通过多隔膜配置或集成阻尼器等创新设计，可以最大限度地减少这种情况。通过将脉动降低到几乎无法察觉的水平，KNF 的低脉动技术已使隔膜泵在许多应用中取代了齿轮泵和蠕动泵，同时还具有隔膜泵的独特优势。它们还可用于流式细胞仪等至关重要的领域，因为在这些领域中低脉动至关重要。

压力和吸入能力

KNF FP 1.400 等标准隔膜泵的最大压力为 6 bar g。这就是为什么隔膜泵主要应用于对最大压力要求不高的场合。齿轮泵的特点是能够提供 100 至 300 bar的较高排出压力，因此适用于液压系统和燃油喷射等应用。

隔膜泵的一个主要优点是吸入能力强，因此具有自吸功能，无需预灌注即可将流体吸入泵内。这一特点使其非常适合于泵必须在空载时启动或处理间歇性流量的应用。此外，隔膜泵的汽蚀现象也少得多，从而减少了在许多应用中可能造成问题的气泡的形成。另一方面，齿轮泵的吸入能力通常较低，而且通常没有自吸功能。它们也更容易发生气蚀，因为其齿轮通常会快速移动，就像涡轮机一样，由于内部吸力和压力的快速转变而在流体中产生湍流。

流体传输过程中的污染

就污染风险而言，齿轮泵内部组件的潜在磨损可能会带来挑战。随着时间的推移，齿轮可能会老化，导致齿轮颗粒或碎片脱落并污染流体或系统。这会影响泵送流体的质量，导致性能下降甚至系统故障。

另一方面，隔膜泵在设计上没有可移动的密封件或可相互刮擦的内部零件，从而降低了污染风险。这就确保了更清洁、更可靠的长期泵送，使隔膜泵成为对流体纯度要求极高的应用场合的理想选择。

与微粒和剪切敏感介质一起使用

齿轮泵通常不适合处理颗粒或剪切敏感流体。齿轮之间的紧密啮合会抓住并挤压颗粒，造成内部损坏和性能问题。齿轮的机械作用也会使流体受到剪切力的影响，从而使齿轮泵不太适合涉及剪切力敏感介质的应用，如某些化学品、乳剂或生物材料。例如，在工业喷墨印刷设备中用齿轮泵传输紫外固化墨水传输时，齿轮泵中经常出现的气蚀现象会导致墨水过早固化，使其在系统中变硬或结块。随着时间的推移，这些相互作用会损害流体的完整性或造成泵本身的磨损。而在诸如蜡基油墨输送的某些应用中，这些高剪切力可能是有利的，因为齿轮泵对介质的粗糙处理起到了额外的搅拌作用。  

另一方面，隔膜泵更适合处理颗粒和对剪切敏感的介质。其设计最大限度地减少了流体与运动部件之间的接触，可防止颗粒被挤压或损坏。此外，泵送动作产生的剪切力较低，非常适合涉及易碎或剪切敏感材料的应用。这种温和的处理方式还能消除气蚀，使隔膜泵在输送必须在整个过程中保持完整性的流体时具有高度可靠性。

为各种应用选择合适的泵

在决定使用齿轮泵还是隔膜泵时，需要考虑几个因素。应考虑所泵送流体的特性，包括其粘度、磨损情况和剪切敏感性。此外，还必须确定运行环境，尤其是干运行的可能性，并评估流量要求。是需要恒定流量，还是需要处理可变流量的能力。

通过评估这些因素并了解每种泵的优势和局限性，就可为特定应用选择最佳方案。