马骏原 张彦峰 弋景刚

1、河北农业大学

2、保定雷弗流体科技有限公司

种子包衣即是将杀虫剂、杀菌剂、复合肥料、微量元素、植物生长调节剂、缓释剂和成膜剂等多种成分按照一定比例混合而成的种衣剂，均匀地包覆在种子表面，形成一层光滑、牢固的药膜[1]。

在种子包衣的过程中，可以按照需求将包衣做成需要的形状，将小粒种子放大，不规则种子塑型，便于精准机械化播种的实现。包衣中的肥料能给种子初期生长提供充足的养分，各种药剂可以防止病虫害对种子的侵害，还可以加入磁粉、抗盐剂、pH值调节剂、增氧剂、高吸水树脂、荧光素等，来达到多种多样的目的[2]。种子包衣可以用低廉的成本提高种子的出苗率，并为之后增产增收打下坚实的生物学基础。而且包衣属于精准施药技术，减少了农药和化肥的使用，提高了利用效率，减少了对土壤污染，实现了可持续发展，符合生态农业的发展方向。

1 包衣机对液泵的需求

自从19 世纪60 年代美国的Blessing 提出了种子包衣技术之后，种子包衣技术经过多年研究逐渐成熟，发展出多种多样的技术，逐渐在实际生产中普及应用，手工包衣已经不适应大批量的需求，种子包衣设备的设计与发展显得尤为重要。现如今的种子包衣设备大多由剂药供给装置、药液雾化装置、种子供给装置、种药混合装置等构成[3]。如图1 所示，是种子包衣设备一般工艺流程。

市场上的种子包衣机呈现多样化发展，但是无论何种机型，药液的精确供给是包衣均匀、空种率低的先决条件。剂药供给装置主要分为两种，勺式和泵式。勺式供药装置即将药液先倒入药勺或类似结构中，到达一定量后药勺将药液倾倒到入料口，进入种药混合装置，为不连续供药，精度和灵活性均不及泵式供药装置。泵式供药装置即通过液泵本身的功能来实现药液的精确供给，故而包衣液输送泵的选择是重中之重。

种子包衣机所用的包衣液输送泵，一般要符合以下条件：工作稳定性好，流量稳定，以保证包衣均匀光滑，丸化大小一致；操作精度高，调整范围宽，以适应各种包衣需求，达到最佳包衣效果；耐腐性强，能输送具有腐蚀性的药剂；传输通畅无死角，防止出现包衣液的阻塞与积液；封闭性能好，防止包衣液泄漏和变质。

2 蠕动泵在种子包衣中的应用

蠕动泵（Peristaltic Pump）又叫软管泵（Tubing Pump）或胶管泵（Hose Pump），如图2 所示，是蠕动泵的工作示意图，其工作原理就是通过辊子反复挤压和释放柔软的泵管来泵送介质[4]，类比用手指挤压充满液体的软管，同构手指的向前动作，管内形成负压，使介质在泵管中向前流动。

图2 蠕动泵工作示意图

其最显著的优点就是介质只用经过泵管而完全不会接触其他部件，避免介质和泵体的相互污染。只需按时更换泵管即可完成对蠕动泵的清洁，且软管的拆卸和安装十分便利，维护成本非常低。而且其结构独特，可以输送腐蚀性强的、粘稠的、固液气混合的、高纯度、食品级的介质，适用范围非常广。这些优点使其更适合种子包衣机的药液供给装置。其平缓、低剪切力的蠕动运行方式可以最大限度的减少在输送过程中对介质的干扰，但是同样的，其压力和转速都不易过大，否则反复的挤压对软管的损耗是非常严重的，流量越大，对材料的要求也就越严格[5]。蠕动泵流量大小一般在0.15～40m3/h 的范围，适用绝大部分的包衣机需求。

蠕动泵一般由驱动器、控制器、泵头、软管四个部分组成，驱动器即电机，是蠕动泵的动力来源，根据需要泵送的流量来选择合适转速和扭矩的电机，泵送流量越大，转速和扭矩就要越大。同时需要考虑转速是否可调，运转是否稳定，转速的分辨率是否够高，以及体积、安全等方面的需求。控制器一般和驱动器配套或直接集成在驱动器上，需要考虑的就是操作的便捷程度以及是否具有所需的调速功能。泵头是蠕动泵的核心组件，即由驱动器驱动挤压软管的结构。泵头首先需要根据流速范围选择合适型号，其次可以根据需求选择通道数量，满足多介质同时输送的需求，而压管滚轮的数量越多，可泵送的流量就越小，但是对介质的扰动也会更小，一般有6 滚轮和10 滚轮两种，还要考虑更换软管时的操作难度和更换后的固定效果等。软管尺寸要符合泵头尺寸，对流量精度要求高时，要选择公差较小的软管来降低误差，还要根据泵送介质的性质来选择对应材料的软管[4]。

现如今市面上有很多蠕动泵型号可供选择，但是并不是全部都适合种子包衣使用。例如德国Heidolph 的ph 系列非常适合种子包衣机使用，但是价格高昂，且国内购买较为困难。近些年来，随着工业水平的发展，我国也有很多厂家能够生产高质量的蠕动泵。比如雷弗公司生产的BT102S 和BT300S 驱动器，配套YZ15 或者YZ25 泵头，即可应用于种子包衣，若需要更高精度，即可选用BT100L 或者BT300L 驱动器。

3 蠕动泵和计量泵在种子包衣应用中的对比

包衣机常用的液泵除了蠕动泵，还有计量泵。计量泵本质上是一种流量可控的往复泵，通过减速箱调节减速比实现流量可调可控，且流量与压力无关，能够精确、定量输送液体[6]。计量泵根据传动方式不同分为隔膜式和柱塞式两种，均是通过电机推动柱塞往复运动，改变泵腔体积来实现介质的吸入和送出。隔膜式相较柱塞式，使用隔膜阻隔了介质和柱塞，更适用于运送各类特殊介质，但是综合性能不如柱塞式[7]。

在流量方面，蠕动泵的特性决定其转速、压力均不能过高，所以流量也不会过高。现在市面上已经有特殊设计的大流量蠕动泵，价格比较高昂。和蠕动泵相比，计量泵流量范围更广，能够适应更多需求，但与蠕动泵相反的是，微流量计量泵价格较高。种子包衣所需的流量，蠕动泵和计量泵均可满足，不需进行特殊设计。

在精度方面，蠕动泵在流量低时的精度能达到1%甚至0.5%，在高流量下，达到高精度较为困难。计量泵的精度不会随流量的大小而变化，一般都能达到1%，但是精度要求越高，价格也会越高。

在对特殊介质的运输方面，虽然蠕动泵和计量泵均能适用不同的介质，但蠕动泵只需根据介质更换软管即可，计量泵则要考虑泵腔和隔膜的材质，在对不同介质的适应方面，蠕动泵要更出色。相对计量泵，蠕动泵对介质的扰动更小，能更大限度保护介质。

在维修和保养方面，蠕动泵因其特殊结构，大部分情况只需要清洗和更换软管即可，维护成本极低。而计量泵的维护成本就要高很多，尤其是隔膜式计量泵，因为隔膜将柱塞封闭，检测故障和维修都十分不易。

综上所述，蠕动泵和计量泵均能作为种子包衣机的药液输送装置使用，但是由于蠕动泵维修和清洁更为便捷，能更好的输送各种特殊介质，所以更适合作为种子包衣机的药液输送装置。

4 结论

使用蠕动泵作为种子包衣机的药液输送装置，可以满足雾化装置对药液输入均匀、连续、稳定的要求，而蠕动泵特殊的结构也使其能够很好输送各种不同类型的包衣剂，而且蠕动泵本身的保养和清洗十分简单，大大节省维护所需的成本。建议广泛应用于种子包衣机的生产和应用当中。