用于施用作物保护产品的泵

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关于鲍勃·沃尔夫

Bob Wolf博士拥有伊利诺伊大学的三个学位。他从堪萨斯州立大学退休,在那里他是应用技术的教授和推广专家。现在他也从他的咨询公司退休了,他在那里进行了应用程序培训研讨会,进行了实地研究,并进行了空中应用研讨会。

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泵是喷雾器的心脏,是产生喷雾物质流动和喷雾器输出的关键部件。因为不同的喷涂情况需要不同的压力和流速,使用正确的喷涂泵是达到预期效果的关键。除了喷雾器的注意事项外,泵还必须足够耐用,能够承受可能导致过度磨损的刺激性化学物质。尽管增加了化学腐蚀保护的泵更昂贵,但由于它们的耐用性,它们是一个受欢迎的选择。

辊子泵、离心泵、隔膜泵和柱塞泵通常用于作物保护产品。离心泵和辊式泵通常用于低压喷雾器,当需要高压喷雾器时(即蔬菜、果园等)隔膜泵和活塞泵更受欢迎。不太常见的泵类型包括挤压泵、齿轮泵和涡轮泵。

泵通常由地面驱动或由主或辅助发动机、动力起飞(PTO)轴或液压泵提供动力。泵的选择取决于要泵送的材料和所需的容量或体积。然而,没有哪一种泵是万能的。

喷雾器泵可分为两大类:正排量和非正排量。容积泵(滚轮泵、隔膜泵和活塞泵)的流量输出与泵速成正比。这些泵需要一个减压阀和一个旁通管道,以保持正常的性能。非正排量泵的输出流量与泵速不成比例,不需要安全阀和旁通管线。离心泵是非容积泵的一个例子。常见泵类型和特性的摘要见下表(来自ACE泵公司、Hypro泵公司和CDS-John Blue公司)。

特征

离心 隔膜 活塞

地面驱动活塞

成本 媒介

位移 积极,自我启动;需要安全阀 非阳性,需要启动;不需要安全阀 积极的,自吸;需要安全阀 积极的,自吸;需要安全阀 积极的,自吸;安全阀不合格。从驱动轮上运行,可以在液压控制的施药器上抬起,或者可以购买离合器,以在流量不需要时脱离泵。
传动机构 PTO,燃气发动机,电动机 PTO,液压传动,燃气发动机,电动机 PTO,液压驱动,燃气发动机 PTO,燃气发动机,电动机 主要ground-driven。虽然不常见,可与液压驱动,电动马达或燃气发动机一起使用。
适应性 结构紧凑,用途广泛 适用于研磨材料;处理悬浮液和泥浆良好。 流量和开发压力紧凑。 喷涂应用范围广;可靠的 从透明液体到悬浮液的广泛喷涂应用。无论地面速度或背压,都非常准确。非常可靠。
耐用性 零件磨损;取代 非常耐用,不太磨损 内部部件无腐蚀 零件磨损;取代 非常耐用。通过基本的护理和维护,泵可以轻松使用30年或更长时间。
可服务性 易于操作,维修 基本保养延长寿命 维修费用低 高维护的可能性 维修费用低
压力范围 高达300 psi 最高可达180 psi 高达725 psi 高达400 psi 高达120 psi
输出音量 2 - 74 gpm;高体积尺寸;与泵速成正比。 最高190 gpm;高容积适用于尺寸和重量;与泵速成正比。 3.5至66 gpm;与泵速成正比。 高达10 gpm;与泵速成正比,压力独立。 0.5 GPM到68.4 GPM
每分钟转数 540年,1000年 需要加速机制。高速时非常高效;转速高达6000转。 540 540 Ground-driven。最大转速450转。
笔记 农民的最佳选择。 如果液压驱动,不需要PTO。流行于商业农业。应用程序。泵干运转是个问题。 适用于高压要求。广泛用于园艺应用。泵可能会干涸。 类似于引擎的;低容量。 没有gpa流量变化,由于压力或地面速度的变化。不担心控制器或雷达系统的电气故障。可靠的精度。

泵的效率

无论何种类型的泵,都必须在所需的压力下提供必要的流量。应泵送足够的喷雾液,以供应喷嘴和罐式搅拌器所需的每分钟加仑(gpm),储备容量为10%至20%,以允许泵磨损时的流量损失。不幸的是,泵效率下降的原因有很多,如驱动摩擦或泄漏。

在估计应用程序所需的泵马力时,应假设效率(Eff)为40%至60%。驱动泵所需的马力(HP)可以用以下公式估算:

HP = (gpm × psi) / (* 1714 × Eff)
*将加仑、分钟、磅和英寸转换为马力时得到的常量。

例如:如果在40磅/平方英寸(psi)下,最大输出功率为50 gpm,那么运行一个泵需要多少马力?假设泵效率为40%。

高压= (50 gpm × 40 psi) / (1714 × 0.40 Eff)
HP = 2.92

由于驱动单元效率低,电动机应该比计算的马力大大约三分之一。汽油发动机应比所需的泵马力大一半到三分之二。地面驱动泵随着地面速度的变化而改变流量,准确可靠;它们通常用于大量施用肥料等材料。

许多泵是PTO驱动的,但大多数现代喷雾泵是液压驱动的,因为安装的通用性,易于维护,和个性化的单个喷雾器。图表可用来匹配各种拖拉机液压系统的泵。您可以通过以下链接访问这些图表:

Hypro泵www.hypropumps.com
ACE泵公司-www.acepumps.com
约翰·布鲁公司www.cds-johnblue.com
哈迪-北美-www.hardi-us.com
Delavan Ag喷雾www.delavanagspray.com
Watson-Marlow -www.watson-marlow.com

泵流量

在选择喷雾器泵时,合适的泵尺寸是一个重要的考虑因素。对喷嘴容量、液压搅拌和克服前面提到的效率损失的要求是需要考虑的要点。喷嘴容量由臂架上的喷嘴数量乘以特定应用中每个喷嘴的输出(gpm)来确定。一定要考虑到喷雾压力的范围,将用于给定的应用。搅拌要求通常占喷雾器罐容量的另外5%。由于摩擦和泵磨损造成的效率损失可能会导致所需流量增加10%至20%。喷雾泵制造商提供了有用的网页工作表,以帮助确定基于典型现场应用场景的泵的尺寸。

制造商还提供了产品指南,以帮助喷雾泵和液压马达与拖拉机的液压系统相匹配(表2)。本文最后提供了一个简单的泵选择工作表。

无论使用哪种类型的泵,都必须通过管道将液体从泵输送到喷雾臂,限制最小,这是实现泵最大额定容量的必要条件。软管的尺寸应与泵的吸入和排出口相同。其他建议包括在泵的压力侧安装压力表和阀门,以测量关闭压力,并使用最少数量的弯头、接头和阀门,以减少压力损失。

遵循这些指导原则是必要的,以提供最高的压力到繁荣。

泵旋转

泵的旋转是关键的PTO和皮带和皮带轮驱动泵。旋转方向总是在面对泵和传动轴时确定的,泵有顺时针和逆时针两种旋转方式。因此,当直接耦合轴时,对向旋转的泵应始终与轴相匹配。当用皮带和皮带轮安装泵时,任一泵的旋转都可以用来匹配传动轴的旋转和所需的泵的方向。汽油发动机和电动机轴逆时针旋转,拖拉机PTO轴顺时针旋转。

泵的类型

滚子泵在小型喷雾器中很受欢迎,因为它们的初始成本低,体积紧凑,易于维修,在PTO速度为540和1000转每分钟(rpm)时高效运行。滚轮泵是自吸式、容积式泵,有多种型号可供选择。最大输出范围从2到75 gpm,压力范围可达300 psi。

图1 -滚轮泵
图1 -滚轮泵

滚子泵通常由铸铁或耐腐蚀外壳(形状不对称),转子,4到8个滚子(尼龙,特氟龙或橡胶)和密封件(Viton,橡胶或皮革)组成。所选择的材料类型取决于所泵送的化学物质。典型的滚子泵如图1所示。

尼龙或特氟龙辊是最耐农药的,建议用于多用途喷雾器。当泵仅用于压力小于100psi的水溶液和可湿性粉末泥浆时,橡胶滚轮是首选。因为沙子和水垢对滚筒有磨蚀作用,泵送的溶液不能含有这些物质。当应用弱溶液或润滑质量很少或没有润滑质量的溶液时,聚丙烯辊比尼龙或橡胶辊磨损更好。

一些操作人员遇到过辊辊过度磨损的问题,特别是在使用可湿性粉末时。其他运营商通过在喷洒可湿性粉末时允许泵连续运行,并通过正确维护和储存泵,包括将研磨材料排除在喷雾器之外,从而实现了较长的泵寿命。可以选择与某些除草剂、杀虫剂、杀菌剂和肥料兼容的特定密封、辊筒和铸造材料,还应考虑喷雾溶液中使用的佐剂。

离心泵是最受欢迎的低压喷雾器类型。它们经久耐用,结构简单,可以很容易地处理可湿性粉末和研磨材料。由于离心泵的高输出(70至190 gpm),即使在压力高达180 psi的大罐中,也可以充分搅拌喷雾溶液。离心泵的初始成本比辊式泵略高,但其寿命长,维护费用低,是经济的选择。铸铁、不锈钢和聚丙烯的泵壳是有利的,因为它们可以承受强烈的化学物质。不锈钢泵是草甘膦或其他酸性应用的理想选择。聚丙烯泵重量轻,耐腐蚀性强。图2显示了一个典型的离心泵。

离心泵-爆炸视图。

因为离心泵不能自吸,所以它们应该安装在供应罐下面,以帮助自吸。此外,从泵壳顶部到供油罐应安装一个小的排气管。这种积极的排气管道允许泵在启动和泵不运行时通过“放空”困住的空气来启动自己。

离心泵的进口绝不应受到限制。吸入过滤器部分堵塞、吸入管路塌陷或吸入管路容量不足会导致压力控制失效,并有可能损坏泵。离心泵可以处理小块的异物而不损坏,因此并不总是需要吸力过滤器。然而,如果使用吸力过滤器,它必须能够以最小的压力下降通过过滤器处理泵的大容量,并且必须经常清洗。典型的离心泵管道将过滤器放置在泵的压力侧。

用于低压喷雾器的离心泵在叶轮运行在3000到4500转/分钟之间时,可产生高达70 psi的压力。当出口压力超过30 ~ 40 psi时,输出量迅速下降。体积的减小是一个优点,因为喷嘴压力可以在没有安全阀的情况下控制。典型离心泵性能曲线见图3。泵性能曲线描述了实际泵的流量与压力之间的关系。

图2 -离心泵
图3 -离心泵性能图

当从PTO轴操作离心泵时,需要在高叶轮速度下运行,需要一种加速机制。这些机构中最简单和最便宜的是皮带和滑轮总成。其他升压机构有行星齿轮完全封闭,并直接安装在PTO轴上。

驱动离心泵的另一种方法是用紧密耦合的高速液压马达。使用拖拉机液压系统驱动泵保持拖拉机PTO轴自由的其他用途。这是必要的咨询制造商泵选择指南,以匹配适当的泵到您的拖拉机。当其他驱动机构不能使用时,泵也可以由直接耦合汽油机驱动。

飞机泵可能是风力驱动,直接由飞机发动机提供动力,或由电动或液压马达提供动力。泵也可以为罐内搅拌系统提供动力。对于固定翼飞机,最常见的泵类型是安装在飞机下方的风力驱动离心泵(图4)。螺旋桨滑流驱动安装在泵前部的风扇。一些风扇驱动泵有可变螺距叶片,允许改变泵速,从而输出。飞机上常用的离心泵在通常较低的压力下产生大容量(高达200 gpm),通常在10到100 psi之间。这些泵通常需要1000到5000转/分的运行速度。

图4 -飞机泵
图4 -飞机泵

隔膜泵应用叶面除草剂、杀虫剂和杀菌剂时需要较高的压力时很受欢迎。型号可提供最大输出范围从3.5到60 gpm,最大压力范围从200到700 psi。这些泵非常耐用,因为所有的运动部件都密封在油浴和喷雾溶液中。隔膜泵是自吸泵,被认为是容积泵。图5显示了一个典型的隔膜泵。较小的电动隔膜泵(图6)可供房主、牧场主和爱好者使用,以应用害虫控制产品。一个很好的例子是安装在全地形车上的喷洒系统,用于喷洒牧场和路权。

图5 -隔膜泵
图5 -隔膜泵

活塞泵正排量泵,因其易于启动,较高的压力能力和恒容积喷射而受到许多用户的青睐。柱塞泵通常用于施用作物保护产品和肥料与地面驱动相结合,使流量保持与地面速度成正比,施用量保持恒定。不过,需要一个减压阀。图7是一个活塞泵用于精确计量液体肥料的例子。

图7 -活塞泵
图7 -活塞泵

涡轮泵也可用于低压喷雾器。涡轮泵由一个封闭壳体内的旋转涡轮组成。这些泵类似于离心泵,不同的是,当直接安装在1000 rpm PTO轴上时,它们提供更高的流量和高达70 psi的压力,消除了升压机构的需要。由于涡轮叶片和机匣之间的紧密公差,涡轮泵更适合于低粘度的清洁流体,但对于可湿性粉末和悬浮液可能有困难。图8显示了一个典型的涡轮泵。

图8 -涡轮泵
图8 -涡轮泵

齿轮油泵正排量泵能够提供一个平稳,小容量,连续的流动的材料。齿轮泵通常是两个齿轮啮合在一起,在一个壳体内以相反的方向旋转。可湿性粉末等研磨材料会迅速磨损齿轮和泵壳。图9显示了一个典型的齿轮泵。

图9 -齿轮泵
图9 -齿轮泵

挤压泵是低压,正排量泵,输出与速度成正比。当液体通过挤压滚筒和套管之间的软管被困住时,就会产生泵流。泵的流量由软管的大小和数量决定。该泵非常适合计量少量的化肥或农药,将是实用的注射型泵系统。图10显示了一个典型的挤压泵。

图10 -挤压泵
图10 -挤压泵

泵的维护

正确的泵保养对于延长泵的使用寿命至关重要。定期清洗对于清除所有化学残留物和防止腐蚀性溶液对泵的磨损是必不可少的。不要让喷雾溶液在喷雾器中停留太长时间。使用轻质防冻剂或马达油作为清洗后的最终喷雾溶液,可以在不使用的一段时间内保存泵。

泵选型工作表

2016年_choosing_pump_calculations

确认

本文摘自伊利诺伊大学通告1192,由伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校推广农业工程师和农业工程教授洛伦·博德和杰克·巴特勒(1981年5月)开发。本文还得到了来自ACE Pumps Corporation的投稿;Hypro Pumps Inc.;还有cd - john Blue公司。

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