蠕動泵在種子包衣中的應用

馬駿原 張彥峰 弋景剛

1、河北農業大學

2、保定雷弗流體科技有限公司

種子包衣即是將殺蟲劑、殺菌劑、復合肥料、微量元素、植物生長調節劑、緩釋劑和成膜劑等多種成分按照一定比例混合而成的種衣劑，均勻地包覆在種子表面，形成一層光滑、牢固的藥膜[1]。

在種子包衣的過程中，可以按照需求將包衣做成需要的形狀，將小粒種子放大，不規則種子塑型，便于精準機械化播種的實現。包衣中的肥料能給種子初期生長提供充足的養分，各種藥劑可以防止病蟲害對種子的侵害，還可以加入磁粉、抗鹽劑、pH值調節劑、增氧劑、高吸水樹脂、熒光素等，來達到多種多樣的目的[2]。種子包衣可以用低廉的成本提高種子的出苗率，并為之后增產增收打下堅實的生物學基礎。而且包衣屬于精準施藥技術，減少了農藥和化肥的使用，提高了利用效率，減少了對土壤污染，實現了可持續發展，符合生態農業的發展方向。

1 包衣機對液泵的需求

自從19 世紀60 年代美國的Blessing 提出了種子包衣技術之后，種子包衣技術經過多年研究逐漸成熟，發展出多種多樣的技術，逐漸在實際生產中普及應用，手工包衣已經不適應大批量的需求，種子包衣設備的設計與發展顯得尤為重要。現如今的種子包衣設備大多由劑藥供給裝置、藥液霧化裝置、種子供給裝置、種藥混合裝置等構成[3]。如圖1 所示，是種子包衣設備一般工藝流程。

市場上的種子包衣機呈現多樣化發展，但是無論何種機型，藥液的精確供給是包衣均勻、空種率低的先決條件。劑藥供給裝置主要分為兩種，勺式和泵式。勺式供藥裝置即將藥液先倒入藥勺或類似結構中，到達一定量后藥勺將藥液傾倒到入料口，進入種藥混合裝置，為不連續供藥，精度和靈活性均不及泵式供藥裝置。泵式供藥裝置即通過液泵本身的功能來實現藥液的精確供給，故而包衣液輸送泵的選擇是重中之重。

種子包衣機所用的包衣液輸送泵，一般要符合以下條件：工作穩定性好，流量穩定，以保證包衣均勻光滑，丸化大小一致；操作精度高，調整范圍寬，以適應各種包衣需求，達到最佳包衣效果；耐腐性強，能輸送具有腐蝕性的藥劑；傳輸通暢無死角，防止出現包衣液的阻塞與積液；封閉性能好，防止包衣液泄漏和變質。

2 蠕動泵在種子包衣中的應用

蠕動泵（Peristaltic Pump）又叫軟管泵（Tubing Pump）或膠管泵（Hose Pump），如圖2 所示，是蠕動泵的工作示意圖，其工作原理就是通過輥子反復擠壓和釋放柔軟的泵管來泵送介質[4]，類比用手指擠壓充滿液體的軟管，同構手指的向前動作，管內形成負壓，使介質在泵管中向前流動。

圖2 蠕動泵工作示意圖

其最顯著的優點就是介質只用經過泵管而完全不會接觸其他部件，避免介質和泵體的相互污染。只需按時更換泵管即可完成對蠕動泵的清潔，且軟管的拆卸和安裝十分便利，維護成本非常低。而且其結構獨特，可以輸送腐蝕性強的、粘稠的、固液氣混合的、高純度、食品級的介質，適用范圍非常廣。這些優點使其更適合種子包衣機的藥液供給裝置。其平緩、低剪切力的蠕動運行方式可以最大限度的減少在輸送過程中對介質的干擾，但是同樣的，其壓力和轉速都不易過大，否則反復的擠壓對軟管的損耗是非常嚴重的，流量越大，對材料的要求也就越嚴格[5]。蠕動泵流量大小一般在0.15～40m3/h 的范圍，適用絕大部分的包衣機需求。

蠕動泵一般由驅動器、控制器、泵頭、軟管四個部分組成，驅動器即電機，是蠕動泵的動力來源，根據需要泵送的流量來選擇合適轉速和扭矩的電機，泵送流量越大，轉速和扭矩就要越大。同時需要考慮轉速是否可調，運轉是否穩定，轉速的分辨率是否夠高，以及體積、安全等方面的需求。控制器一般和驅動器配套或直接集成在驅動器上，需要考慮的就是操作的便捷程度以及是否具有所需的調速功能。泵頭是蠕動泵的核心組件，即由驅動器驅動擠壓軟管的結構。泵頭首先需要根據流速范圍選擇合適型號，其次可以根據需求選擇通道數量，滿足多介質同時輸送的需求，而壓管滾輪的數量越多，可泵送的流量就越小，但是對介質的擾動也會更小，一般有6 滾輪和10 滾輪兩種，還要考慮更換軟管時的操作難度和更換后的固定效果等。軟管尺寸要符合泵頭尺寸，對流量精度要求高時，要選擇公差較小的軟管來降低誤差，還要根據泵送介質的性質來選擇對應材料的軟管[4]。

現如今市面上有很多蠕動泵型號可供選擇，但是并不是全部都適合種子包衣使用。例如德國Heidolph 的ph 系列非常適合種子包衣機使用，但是價格高昂，且國內購買較為困難。近些年來，隨著工業水平的發展，我國也有很多廠家能夠生產高質量的蠕動泵。比如雷弗公司生產的BT102S 和BT300S 驅動器，配套YZ15 或者YZ25 泵頭，即可應用于種子包衣，若需要更高精度，即可選用BT100L 或者BT300L 驅動器。

3 蠕動泵和計量泵在種子包衣應用中的對比

包衣機常用的液泵除了蠕動泵，還有計量泵。計量泵本質上是一種流量可控的往復泵，通過減速箱調節減速比實現流量可調可控，且流量與壓力無關，能夠精確、定量輸送液體[6]。計量泵根據傳動方式不同分為隔膜式和柱塞式兩種，均是通過電機推動柱塞往復運動，改變泵腔體積來實現介質的吸入和送出。隔膜式相較柱塞式，使用隔膜阻隔了介質和柱塞，更適用于運送各類特殊介質，但是綜合性能不如柱塞式[7]。

在流量方面，蠕動泵的特性決定其轉速、壓力均不能過高，所以流量也不會過高。現在市面上已經有特殊設計的大流量蠕動泵，價格比較高昂。和蠕動泵相比，計量泵流量范圍更廣，能夠適應更多需求，但與蠕動泵相反的是，微流量計量泵價格較高。種子包衣所需的流量，蠕動泵和計量泵均可滿足，不需進行特殊設計。

在精度方面，蠕動泵在流量低時的精度能達到1%甚至0.5%，在高流量下，達到高精度較為困難。計量泵的精度不會隨流量的大小而變化，一般都能達到1%，但是精度要求越高，價格也會越高。

在對特殊介質的運輸方面，雖然蠕動泵和計量泵均能適用不同的介質，但蠕動泵只需根據介質更換軟管即可，計量泵則要考慮泵腔和隔膜的材質，在對不同介質的適應方面，蠕動泵要更出色。相對計量泵，蠕動泵對介質的擾動更小，能更大限度保護介質。

在維修和保養方面，蠕動泵因其特殊結構，大部分情況只需要清洗和更換軟管即可，維護成本極低。而計量泵的維護成本就要高很多，尤其是隔膜式計量泵，因為隔膜將柱塞封閉，檢測故障和維修都十分不易。

綜上所述，蠕動泵和計量泵均能作為種子包衣機的藥液輸送裝置使用，但是由于蠕動泵維修和清潔更為便捷，能更好的輸送各種特殊介質，所以更適合作為種子包衣機的藥液輸送裝置。

4 結論

使用蠕動泵作為種子包衣機的藥液輸送裝置，可以滿足霧化裝置對藥液輸入均勻、連續、穩定的要求，而蠕動泵特殊的結構也使其能夠很好輸送各種不同類型的包衣劑，而且蠕動泵本身的保養和清洗十分簡單，大大節省維護所需的成本。建議廣泛應用于種子包衣機的生產和應用當中。