CZ292309B6 - Peristaltické rotační čerpadlo s přesným dávkováním - Google Patents

Abstract

Peristaltick rota n erpadlo s p°esn²m d vkov n m sest v z pumpov ho segmentu um st n ho na kruhov dr ze, kter po cel sv d lce soused s vyv²Üenou pomocnou okluzn dr hou (3), pro odvalov n p° tla n²ch kladek (4), kter jsou kluzn ulo eny v p° tla n²ch bloc ch (5), um st n²ch na obou konc ch rotoru (6). Kruhov okluzn dr ha (2) je v m st dotyku s p°itla ovan²m pumpov²m segmentem (1) p° n dr kovan a rotor (6) je tvo°en dut²m profilem (7), v n m je cel² vnit°n prostor vypln n dv ma symetricky ulo en²mi p° tla n²mi bloky (5), v ka d m z nich jsou ulo eny nejm n dv pru iny (8), kter jsou na opa n m konci p°edstla eny o t leso (22) um st n ve st°edu dut ho profilu (7), t leso (22) je pevn spojen s bajonetov²m uz v rem (16) a je um st no na h° deli (9) krokov ho motorku (10). P° tla n kladka (4) je s v²hodou v le ek z v le kov ho lo iska, kter² klou e celou svou v lcovou plochou v kluzn m ulo en (5.1) p° tla n ho bloku (5). Pumpov² segment (1) je rozepjat v kruhov okluzn dr ze (2) a oba konce pumpov ho segmentu (1) jsou op°eny mimo okluzn dr hu (2) o op rnou plochu (18).\

Description

Oblast techniky

Vynález se týká peristaltického rotačního čerpadla s přesným dávkováním, určeným zejména pro použití v medicíně, poloprovozní výrobě léčiv a laboratořích libovolného oboru.

Dosavadní stav techniky

Peristaltický efekt je založen na principu postupného a opakovaného vytlačování dávkovaného média z pružného obalu.

K postupnému a opakovanému vytlačování média z pružného obalu dochází na kruhové okluzní dráze přitlačováním přítlační kladky na pružný pumpový segment a současným posunováním kladky ve směru podélné osy pumpového segmentu na okluzní dráze dochází k čerpání média.

V patentovém spise US 4 484 864 je popsáno dvouramenné čerpadlo, pumpový segment je vyveden z okluzní dráhy v tečně a je rozepnut v pracovní dráze prostřednictvím pevného uchycení konců pumpového segmentu v přírubě. Toto řešení neumožňuje snadné rozepjetí a vkládání pumpového segmentu.

V RU 2 116 511 je popsáno dvouramenné čerpadlo, pumpový segment je rozepnut v pracovní dráze prostřednictvím pružin. Síla přítlaku kladky na pumpový segment je určována přítlačnou pružinou.

US 4 095 923 popisuje více kanálové peristaltické rotační čerpadlo. Pumpový segment má příčné vedení zajištěno pevně zabudovanými vodícími tyčkami, které znesnadňují operativní výměnu pumpového segmentu. Pumpový segment je na vstupu a výstupu sevřen v rozevíratelném kanálku. Délka vloženého pumpového segmentu není jednoznačně definována, což se projeví na nepřesnosti tohoto čerpadla.

US 4 705 464 popisuje přenosné tříramenné peristaltické čerpadlo pro lékařské účely. Slouží k podávání infuze pacientovi během jeho pobytu mimo nemocnici. Vstup a výstup pumpového segmentu není vyveden v tečně. Podobně jako v SU 866 269 je kladka kluzně uložena na hřídelce procházející přítlačným blokem.

Podle US 4 705 464 a SU 866 269 jsou ramena rotorů dutá a jsou v nich uloženy přítlačné bloky, které jsou odtlačovány jednou pružinou.

Toto provedení neumožňuje jednoduché operativní vkládání rotoru čerpadla na již vložený pumpový segment do skříně čerpadla. Rotor je spojen s hřídelí motoru a jejich pevné spojení je zajištěno kolíčkem. Toto konstrukční řešení neumožňuje jednoduché provozní sestavení a rozebrání čerpadla za účelem výměny pumpového segmentu. Od těchto zařízení se neočekává velká přesnost dávkování.

Z dosavadního přístupu všech dosud známých konstrukčních řešení rotačního peristaltického čerpadla v celé jeho historii je zřejmé, že výrobcům šlo pouze o dosažení efektu čerpání média. Všechna ostatní objektivní kritéria kvality čerpadla byla podružná, neboť je dosud známé konstrukce z principu nemohly splnit tím, že nedokázaly dlouhodobě fixovat pumpový segment na okluzní dráze čerpadla. To vyvolalo následný odklon od dřívějšího masového používání tohoto principu. Je zřejmě zastáván názor, že technické možnosti dalšího zlepšování principu kruhového peristaltického čerpadla jsou nenávratně vyčerpány.

-1 CZ 292309 B6

Jiným řešením pak bylo umístění pumpového segmentu v přímce s postupným stlačováním vačkami kolmo na podélnou osu pumpového segmentu. Takto umístěný pumpový segment je dobře fixován na přímé okluzní dráze. Protože se zde nepoužívá pohyb přítlačné kladky ve směru podélné osy pumpového segmentu, nemůže dojít ani k natahování a tím i změnám průřezu. Tento systém dávkování je pak někdy nazýván - peristaltický lineární.

Částečně problém zvýšení přesnosti dávkování a linearizace dávkování řeší US 6 413 059. Pracovní dráha po celé své délce sousedí s vyvýšenou pomocnou drahou pro odvalování přítlačných kladek. Přítlačné kladky se však neodvalují po celé pomocné dráze, ale pouze v oblasti 10 přívodní a uvolňovací dráhy. V oblasti okluzní dráhy se přítlačná kladka neodvaluje po pomocné kruhové dráze (obr. 2, 3, 4 US 6 413 059.).

Linearizace dávkování se řeší nastavením vzdálenosti d (excentricity) rotoru čerpadla o vzdálenost x od geometrického středu skříně čerpadla o. Tím se mění skutečný středový úhel dráhy 15 stisknutí pumpového segmentu nebo středový úhel dráhy postupného uvolňování pumpového segmentu. Linearizace dávkování u patentu US 6 413 059 neznamená lineárnost dávkování. Je to pouze zmenšení vrcholu tlakového a objemového pulzu dávkovaného média na výstupu čerpadla a jeho rozprostření na větší středový úhel pootočení rotoru čerpadla, což se u tříramenného rotoru opakuje 3x za jednu otáčku rotoru čerpadla.

Na okluzní dráze čerpadla dle US 6 413 059 však dříve dochází k drcení pumpového segmentu přítlačnými kladkami v závislosti na zvolené excentricitě rotoru a k jeho trvalé deformaci, protože přítlak přítlačné kladky na pumpový segment není zmenšován v tomto úseku současným odvalováním po pomocné dráze.

U řešení podle US 6 413 059 je fixace pumpového segmentu na pracovní dráze zajištěna trvalým podélným stisknutím části pumpového segmentu mezi stěnu skříňky přecházející v pracovní dráhu a kroužek 35 mající L profil, který je rovněž vložen do skříňky čerpadla. Pumpový segment není z pracovní dráhy vyveden ve směru tečny.

Podstata vynálezu

Peristaltické rotační čerpadlo s přesným dávkováním, sestávající z pumpového segmentu 35 umístěného na kruhové dráze, která po celé své délce sousedí s vyvýšenou pomocnou okluzní dráhou, pro odvalování přítlačných kladek, které jsou kluzně uloženy v přítlačných blocích, umístěných na obou koncích rotoru, je vyznačeno tím, že kruhová okluzní dráha je v místě dotyku s přitlačovaným pumpovým segmentem příčně drážkovaná a po celé své délce sousedí s vyvýšenou kruhovou pomocnou okluzní dráhou pro odvalování nejméně dvou přítlačných 40 kladek, které jsou okluzně volně uloženy svým vnějším povrchem v dutém kluzném uložení, a rotor je tvořen dutým profilem, v němž je celý vnitřní prostor vyplněn dvěma symetricky uloženými přítlačnými bloky, přičemž v každém z nichž jsou uloženy nejméně dvě pružiny, které jsou na jedné straně opřeny o vnější stranu dutého kluzného uložení a na opačném konci předstlačeny o těleso umístěné ve středu dutého profilu, přičemž toto těleso je pevně spojené 45 s bajonetovým uzávěrem, a je umístěno na hřídeli krokového motorku. Přítlačnou kladkou je s výhodou váleček z válečkového ložiska, který klouže celou svou válcovou plochou v kluzném uložení přítlačného bloku.

Pumpový segment je rozepjatý v kruhové okluzní dráze a oba konce pumpového segmentu jsou 50 opřené mimo okluzní dráhu o opěrnou plochu, přičemž v místě odklonu pumpového segmentu od kruhové okluzní dráhy pumpový segment svírá s poloměrem kruhové okluzní dráhy úhel a = 90°. Pracovní délka pumpového segmentu se rovná kruhové vzdálenosti dvou míst, v nichž se pumpový segment odklání od okluzní drážkové dráhy, přičemž tato vzdálenost je rovna části délky kruhové okluzní drážkované dráhy odpovídající 185° až 200°.

-2CZ 292309 B6

Pomocná okluzní dráha je vyvýšena nad příčně drážkovanou okluzní dráhu o výšku d < než je dvojnásobek tloušťky stěny pumpového segmentu.

Přítlačný blok je s výhodou opatřen vodicí štěrbinou pro příčné vedení pumpového segmentu po drážkové okluzní dráze.

Přítlačná kladka je s výhodou váleček z válečkového ložiska, který klouže celou svou válcovou plochou v kluzném uložení přítlačného bloku.

Kluzné uložení je zakončeno stíracími břity pro odstraňování případných nečistot pro oba směry otáčení rotoru. Stírací břity se trvale ostří svým mechanickým otěrem tím, že jsou umístěny o 5 až 8 % průměru přítlační kladky pod středem otáčení přítlačné kladky. Z důvodu prodloužení životnosti vzhledem kmožnému působení abrazivních látek jsou včele přítlačného bloku vytvořena vybrání, jejichž hloubka odpovídá volnosti pohybu přítlačné kladky v přítlačném bloku ve směru rovnoběžném s délkou přítlačné kladky. Vybrání jsou vytvořena v úrovni stíracích břitů.

Délka zdvihu přítlačného bloku se pohybuje v rozmezí 1,1 až 2,0 průměru vnějšího průměru pumpového segmentu, ale je maximálně rovna 90 % průměru přítlačné kladky, což zaručuje pohyb přítlačné kladky v jejím axiálním směru pouze v prostoru vymezeném dutým profilem rotoru čerpadla.

Alternativně lze stejného efektu axiálního vedení přítlačné kladky v rotoru čerpadla dosáhnout zaslepením zadního otvoru kluzného uložení v přítlačném bloku. Toto výrobně složitější řešení pak umožňuje výrazně vyšší zdvih přítlačného bloku než je 90 % průměru přítlačné kladky.

Přítlačné bloky jsou jištěné v dutině profilu rotoru v rozsahu délky svého zdvihu kolíčkem, který je umístěný vzadu na podélné přepážce vytvořené v přítlačném bloku, umístěné v ose rotoru, přičemž kolíček zapadá do drážek symetricky umístěných v zadní stěně dutého profilu rotoru, podélné přepážky jsou zepředu spojené s úchytkami, které procházejí podélným otvorem vytvořeným v přední stěně dutého profilu ven z rotoru, a úchytky jsou určené k manipulaci s přítlačným blokem při vkládání rotoru do pomocné okluzní dráhy a kruhové drážkové okluzní dráhy, do níž je rozepnutím vtlačený pumpový segment.

Rotor je s hřídelí krokového motorku spojený uzávěrem jištěným zajišťovací pružinou.

V tělese bajonetového uzávěru rotoru je umístěna zajišťovací pružina, a v bajonetovém uzávěru je vytvořená zajišťovací štěrbina a vstupní štěrbina pro zajišťovací kolík umístěný na hřídeli, přičemž zajišťovací štěrbina má na své nej vzdálenější poloze menší šířku než je průměr zajišťovacího kolíku.

Přítlačná kladka může být s výhodou zmagnetovaná a prostřednictvím snímačů magnetického pole může být detekovaný její pohyb bezkontaktním způsobem, vylučujícím možnost nesprávného nebo nedetekovaného čerpání, při kterém by mohlo dojít k ohrožení života pacienta.

Rozepjetím pumpového segmentu a jeho vyvedením ve směru tečny a vzepřením konců pumpového segmentu o opěrné plochy se vytvoří základní radiální přítlak pumpového segmentu na kruhovou drážkovanou okluzní dráhu čerpadla. Délka pumpového segmentu musí být o cca 2 až 5 % delší, než je vzdálenost mezi body C a D měřená po obvodu okluzní dráhy. Míra „stlačení“ délky je přiměřená průměru a síle stěny pumpového segmentu. Pumpový segment musí být i po předstlačení jeho délky v rovině kolmé na osu okluzní dráhy. Předepnutím vznikají základní síly zatlačující pumpový segment do okluzní dráhy.

Pumpový segment na obr. 1 mezi body AC a BD plynule navazuje obloukem v tomtéž směru, ale o výrazně větším poloměru cca 3x až 4x větším než má okluzní dráha čerpadla.

-3CZ 292309 B6

Pracovní délka pumpového segmentu znázorněná na obr. 1 body A a B je vždy větší než délka kruhové dráhy odpovídající 180° o úhel β = 5 až 10°.

Podélnému posuvu pumpového segmentu po okluzní dráze čerpadla ve směru otáčení rotoru čerpadla se zamezí příčným drážkováním okluzní dráhy. Základní přítlak zamačkává na celé okluzní dráze měkký povrch pumpového segmentu do příčných drážek již při vypnutém čerpadle a následně při čerpání přítlačná kladka pohybující se v podélném směru po pumpovém segmentu ještě toto zamáčknutí v místě kontaktu zvětšuje.

Příčný řez drážkováním má s výhodou tvar rovnostranného trojúhelníku o výšce cca 0,15 až 0,50 mm, a to v závislosti na průměru a tloušťce stěny pumpového segmentu.

Přenesením přebytečné přítlačné síly přítlačné kladky na pomocnou okluzní dráhu se zamezí drcení a nežádoucímu až škodlivému vzniku síly působící prostřednictvím pohybu přítlačné kladky podélný posuv pumpového segmentu při hladké nebo nadměrně opotřebené příčně drážkované okluzní dráze.

Přítlačná kladka opřená také o pomocnou okluzní dráhu pak nemůže přebytečnou silou drtit pumpový segment. Současně se přebytečnou silou nemůže „bořit“ do měkkého pumpového segmentu a tím vytvářet nežádoucí posuvnou sílu na pumpový segment ve směru jeho podélné osy (délky).

Velikost přítlačné síly přítlačné kladky se automaticky nastavuje pro měnící se pracovní podmínky čerpadla redistribucí celkové přítlačné síly mezi drážkovanou okluzní dráhu s vloženým pumpovým segmentem a pomocnou okluzní dráhou.

Vzdálenost mezi hlavní a pomocnou okluzní dráhou musí být o výrobní toleranci pumpového segmentu menší, než je dvojnásobek síly stěny pumpového segmentu.

Při nulovém protitlaku na výtoku z čerpadla postačí pouze minimální tlak k uzavření průřezu pumpového segmentu. Se stoupajícím protitlakem na výtoku z čerpadla roste potřeba zvyšovat přítlačnou sílu přítlačné kladky. To se děje automaticky odlehčením síly působící z téže přítlačné kladky také na pomocnou okluzní dráhu.

Přítlačná kladka se odvaluje po pumpovém segmentu a pomocné okluzní dráze. Přítlačná síla kladky je vyvýšena kluzným uložením jejího povrchu v přítlačném bloku. Jedná se tedy o unikátní kombinaci válivého a kluzného tření přítlačné kladky rotačního peristaltického čerpadla mimo osu otáčení přítlačné kladky. Tím se zachytí reakce přítlačné síly přítlačné kladky do kluzného uložení v přítlačném bloku rotoru čerpadla.

Založení rotoru čerpadla do skříně čerpadla bez narušení fixace pumpového segmentu na okluzní dráze je podstatnou podmínkou dosažení vysoké přesnosti čerpání. „Komínová“ konstrukce dutého profilu rotoru čerpadla, ve kterém se pohybuje přítlačný blok, umožňuje využít vzniklý konstrukční prostor pro co největší průměr a počet závitů vinutých tlačných pružin. Tím je zaručen vysoký zdvih přítlačné kladky a co nejměkčí charakteristika síly přítlaku, tj. stav nejvíce se blížící požadavku, aby změna přítlačné síly přítlačné kladky byla přibližně konstanta pro zdvih přítlačného bloku.

Při vkládání rotoru čerpadla do skříně s již založeným pumpovým segmentem je třeba zamezit chybnému vychýlení pumpového segmentu z hlavní okluzní dráhy na pomocnou okluzní dráhu. To je zajištěno vysokým zdvihem přítlačné kladky při vkládání rotoru a štěrbinovým vedením pumpového segmentu v příčném směru v přítlačném bloku pro oba možné směry otáčení rotoru čerpadla.

-4CZ 292309 B6

Snadno rozpoj itelné upevnění rotoru čerpadla na pohonném hřídeli krokového motorku se samovymezující vůlí úhlové odchylky v obou směrech otáčení rotoru je zajištěno bajonetovým uzávěrem.

Rotor čerpadla nasazený na začátek pohonné hřídele se pootočí tak, aby vstupní štěrbina pro zajišťovací kolík byla rovnoběžně se zajišťovacím kolíkem na hřídeli. Překoná se zpětný tlak zajišťovací pružiny uložené v tělese bajonetového uzávěru rotoru a po zatlačení na doraz se rotor pootočí o 45°. Při pozvolném uvolňování síly zatlačení zajišťovací kolík zaskočí do zajišťovací štěrbiny. Při vyjímání rotoru je postup opačný.

Zajišťovací štěrbina má na své nejzazší poloze stejnou nebo menší šíři než je průměr zajišťovacího kolíku. Tím je při provozu i při provozním opotřebení zajištěno průběžné vymezování vůle trvalým zatlačováním zajišťovacího kolíku do zajišťovací štěrbiny silou zpětné tlačné pružiny.

Točivý moment krokového motorku je přenášen přes zajišťovací kolík na pohonné hřídeli a přes zajišťovací štěrbinu v tělese bajonetového uzávěru rotoru čerpadla.

Rotační peristaltické čerpadlo je obvykle umístěno ve skříňce a chod motorku je řízen mikroprocesorem, popřípadě počítačem.

Rotační peristaltické čerpadlo podle vynálezu je sériově opakovatelným výrobkem s malým a současně jednoznačným (tj. nikoli náhodným) rozptylem funkčních parametrů jednoho a téhož čerpadla. Má dostatečně přesnou lineární závislost množství dávkovaného objemu na počtu kroků (otočení rotoru) čerpadla. Tato lineární závislost může být buď kladná (čerpadlo trvale čerpá více než je matematicky vypočteno), nebo záporná (čerpadlo trvale čerpá méně než je matematicky vypočteno). To platí až do doby vzniku nevratných deformací pumpového segmentu, který uživatel včas nevyměnil i přes výrazné upozornění výrobce v návodu k obsluze.

Prakticky dosažená lineární závislost dávkovaného objemu na počtu kroků (otočení rotoru) čerpadla umožňuje v rámci kalibrace přístroje zavést softwarovou korekci přesnosti dávkovaného objemu pro libovolně zvolenou dávku a tím výrazně zvýšit rozsah přesnosti celého přístroje pro deklarovaný rozsah čerpání.

Peristaltické rotační čerpadlo s přesným dávkováním má následující výhody proti předchozím řešením:

a) Čerpadlo je z principu konstrukce přesné a jeho přesnost není výrazně závislá na výrobních tolerancích jednotlivých mechanických komponentů.

b) Nespornou předností je lineární závislost vydávkovaného objemu na počtu kroků (otočení rotoru) čerpadla.

c) Čerpadlo je výrobně levné a nevyžaduje specializovanou montáž a mechanickou kalibraci při výrobě, jejíž nedodržení by ovlivňovalo pozdější přesnost přístroje.

d) Je v bezúdržbovém provedení po celou dobu projektované životnosti a má nenáročnou obsluhu. Vyžaduje maximální několikaminutové zaškolení na vložení pumpového segmentu a rotoru čerpadla do skříně čerpadla.

e) Široký rozsah parametrů čerpadla řádově od mikrolitrů po desítky litrů lze pokrýt jedním, maximálně dvěma konstrukčními provedeními čerpadla.

f) Lze jej při provozování přepínat ovladačem pro oba směry otáčení rotoru za neměnné přesnosti čerpání, tj. provozovat jako tlačné i jako sací čerpadlo. Jedná se o obdobu nasátí léčiva

-5CZ 292309 B6 injekční stříkačkou a následně tlakové vpravení tohoto léčiva do těla pacienta stejnou injekční stříkačkou.

g) Lze přečerpávat a dávkovat tekutiny i plyny se stejnou přesností.

h) Dosažená přesnost dávkování je s nízkými provozními náklady využitelná i ve vysoce čistém prostředí prostřednictvím použití sterilních setů, např. dávkování léčiv infuzními pumpami, dávkovači čerpadla provozovaná v laminámích boxech, laboratorní rozplňovačky pro malosériovou výrobu, poloprovozní výroba léčiv apod.

ch) Nízké výrobní náklady při dosažení deklarované přesnosti umožňující použití čerpadla i tam, kde dosažená přesnost není podmiňujícím parametrem (podávání výživy do zažívacího traktu, endoskopická operace artrózy kolena, odsávání tekutin z operačních ran, dialyzační monitory apod.).

Přehled obrázků na výkresech

Obr. 1 znázorňuje rotační čerpadlo v nárysu s příčným řezem rotoru čerpadla.

Obr. 2 znázorňuje podélný řez čerpadlem převážně v jeho hlavní ose. Rotor je s detailem přítlačného bloku.

Obr. 3 znázorňuje část rotoru, přičemž

a) představuje podélný řez rotorem v jeho ose otáčení s bajonetovým uzávěrem.

b) představuje rotor při pohledu zezadu s drážkami umožňujícími zdvih přítlačného bloku a se štěrbinou v bajonetovém uzávěru.

c) představuje nárys rotoru s drážkami umožňující zdvih přítlačného bloku.

d a f) představují půdorys části rotoru s bajonetovým uzávěrem v různých pohledech.

Obr. 4 znázorňuje přítlačný blok a) zezadu a b) zepředu

Příklady provedení vynálezu

Peristaltické čerpadlo pro přesné dávkování sestává z pumpového segmentu 1 o vnějším průměru 3,9 mm umístěného na kruhové dráze o průměru 59,5 mm a z rotoru 6 s přítlačnými kladkami 4. Pumpový segment 1 je z infuzního setu standardně dostupného ve zdravotnictví. Okluzní dráha 2 je v místě dotyku s přitlačovaným pumpovým segmentem 1 příčně drážkovaná a v celém obvodu sousedí s vyvýšenou pomocnou okluzní dráhou 3, po níž se odvalují nejméně dvě přítlačné kladky 4, které jsou okluzně uloženy v kluzném uložení 5.1 přítlačných bloků 5, umístěných na obou koncích rotoru 6. Kluzné uložení 5.1 je zakončeno stíracími břity 5.2 pro odstraňování případných nečistot pro oba směry otáčení rotoru 6 čerpadla. V čele 5.4 přítlačného bloku 5 jsou v úrovni stíracích břitů 5.2 vytvořena vybrání 5.3.

Přítlačná kladka 4 je váleček z válečkového ložiska o průměru 9 mm, vyrobený z kalené a lapované oceli. Rotor 6 je vytvořen dutým profilem 7, v němž je celý vnitřní prostor vyplněn nejméně dvěma symetricky uloženými přítlačnými bloky 5, v každém z nich jsou uloženy pružiny 8, které jsou předstlačeny o těleso 22 bajonetového uzávěru 16 umístěného v dutém profilu 7. Těleso 22 bajonetového uzávěru 16 je umístěno na hřídeli 9 krokového motorku 10.

Pumpový segment 1 je mechanicky přitlačen na kruhovou okluzní dráhu 2. Oba konce pumpového segmentu 1 jsou opatřeny o opěrnou plochu 18.

Pomocná okluzní dráha 3 je vyvýšena nad příčně drážkovanou okluzní dráhu 2 o výšku d = 1,1 mm, což je o 0,1 mm méně než je dvojnásobek tloušťky stěny pumpového segmentu.

Přítlačný blok 5 je opatřen vodicí štěrbinou 11 pro příčné vedení pumpového segmentu 1 po drážkované okluzní dráze 2.

Zdvih přítlačného bloku je 6 mm, což je v rozmezí 1,1 až 2,0 průměru vnějšího průměru pumpového segmentu 1.

Přítlačné bloky 5 jsou jištěny v dutině rotoru 6 v rozsahu délky zdvihu kolíčkem 12, který je umístěn zezadu na podélné přepážce 13, vytvořené v přítlačném bloku 5, umístěné v ose rotoru 6. Kolíček 12 zapadá do drážek 14 symetricky umístěných v plášti rotoru 6 krokového motorku 10. Délka drážek 14 je 6 mm + 1,6 mm pro zajišťovací kolík 12. Podélné přepážky 13 jsou vepředu spojeny s úchytkami 15. které procházejí podélným otvorem 23 vytvořeným v přední části profilu 7 ven z rotoru 6. Úchytky 15 jsou určeny k manipulaci s přítlačným blokem 5 při vložení rotoru 6 do drážkované okluzní dráhy 2 s vloženým pumpovým segmentem 1.

Rotor 6 je spojen s hřídelí 9 krokového motorku 10 bajonetovým uzávěrem 16 jištěným zajišťovací pružinou 17. V tělese 22 bajonetového uzávěru 16 rotoru 6 je umístěna zajišťovací pružina 17, v bajonetovém uzávěru 16 je vytvořena zajišťovací štěrbina 19 a vstupní štěrbina 20 pro zajišťovací kolík 21 umístěný na hřídeli 9.

Popis funkce

Uchopení rotoru 6 čerpadla za úchytky 15 a jejich stisknutím k sobě dojde k uvolnění přítlačných kladek 4 z přitlačovaného pumpového segmentu 1 a vyvýšené pomocné okluzní dráhy 3. Zatlačením rotoru 6 čerpadla dovnitř čerpadla a pootočením o 45° dojde k rozpojení bajonetového uzávěru, které umožní pohybem k sobě vyjmout rotor 6 čerpadla ze skříně čerpadla.

Tahem k sobě se použitý pumpový segment 1 vyjme z drážkované okluzní dráhy 2 a následně i z opěrných ploch 18.

Nový pumpový segment 1 se založí svým zakončením nejprve do opěrných ploch 18 a následně se vtlačí v celé své délce na příčně drážkovanou okluzní dráhu 2 tak, aby byl v rovině kolmé na osu krokového motorku 10.

Rotor 6 čerpadla se uchopí za úchytky 15, po jejichž stisknutí k sobě se oba přítlačné bloky 5 zasunou do dutého profilu 7. Rotor 6 se nasadí na začátek pohonné hřídele 9 a natočí se tak, aby zajišťovací kolík 21 byl rovnoběžně se vstupní štěrbinou 20. Zatlačením rotoru 6 čerpadla na celou pohonnou hřídel 9, jeho pootočením o 45° a uvolněním přítlaku na pohonnou hřídel 9 dojde k zajištění bajonetového uzávěru 16 na hřídeli 9 přítlačnou pružinou 17 tím, že je zajišťovací kolík 21 trvale zatlačován do zajišťovací štěrbiny 19. Následně se při kývavém pohybu rotoru 6 čerpadla v obou směrech otáčení postupně uvolňují úchytky 15 tak, aby vložený pumpový segment 1 na okluzní dráze 2 zapadl do obou vodicích štěrbin U. Mechanickým otáčením rotoru 6 v libovolném směru otáčení a vizuální kontrolou pumpového segmentu 1 se ověřuje správnost postupu přípravy čerpadla k provozu tím, že pumpový segment 1 musí být při kontrole fixován na drážkové okluzní dráze 2. Sací část setu spojeného s pumpovým segmentem 1 se vloží do nádoby s přečerpávaným médiem a vytlačená část se umístí svisle směrem nahoru.

Po zapnutí přístroje se stiskne tlačítko start a pozvolným otáčením rotoru 6 poháněným krokovým motorem 10 se dosud prázdný pumpový segment 1 i set, naplní dávkovaným médiem až po výtokové ústí tak, aby v celé délce průhledného setu nebyly vidět vzduchové bublinky.

-7CZ 292309 B6

Nezavzdušněný set (tj. veškeré hadičky určené k čerpání) je podstatnou podmínkou přesnosti čerpání. Tím je přístroj připraven k dávkování, lze jej vynulovat a na zobrazovací jednotce nastavit dávkované množství.

Stisknutím tlačítka start se rotor 6 čerpadla začne otáčet. Přítlačná kladka 4 přitisknutá na pumpový segment 1 a současně opřená o vyvýšenou pomocnou okluzní dráhu 3 začne ve směru svého podélného pohybu po pumpovém segmentu před sebou vytlačovat dávkované médium. Po dosažení naprogramované dávky, tj. počtu kroků (otáček rotoru) se přístroj automaticky vypne a na ukazateli zůstanou zobrazeny hodnoty definující realizovaný proces čerpání.

Průmyslové využití

Peristaltické čerpadlo podle vynálezu je využitelné všude tam, kde se vyžaduje přesnost dávko15 vání kapalin nebo plynů a je určeno zejména pro použití v medicíně a v chemických, fyzikálních a biochemických laboratořích.

Claims (13)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Peristaltické rotační čerpadlo s přesným dávkováním, sestávající z pumpového segmentu

   25 umístěného na kruhové dráze, která po celé své délce sousedí s vyvýšenou pomocnou okluzní dráhou (3), pro odvalování přítlačných kladek (4), které jsou kluzně uložené v přítlačných blocích (5), umístěných na obou koncích rotoru (6), vyznačující se tím, že kruhová okluzní dráha (2) je v místě dotyku s přitlačovaným pumpovým segmentem (1) příčně drážkovaná a po celé své délce sousedí s vyvýšenou pomocnou okluzní dráhou (3) pro odvalování 30 nejméně dvou přítlačných kladek (4), které jsou kluzně volně uloženy svým vnějším povrchem v dutém kluzném uložení (5.1) a rotor (6) je tvořen dutým profilem (7), v němž je celý vnitřní prostor vyplněn dvěma symetricky uloženými přítlačnými bloky (5), přičemž v každém z nichž jsou uloženy nejméně dvě pružiny (8), které jsou na jedné straně opřeny o vnější stranu dutého kluzného uložení (5.1) a na opačném konci jsou předstlačeny o těleso (22) umístěné ve středu

   35 dutého profilu (7), přičemž toto těleso (22) je pevně spojené s bajonetovým uzávěrem (16) a je umístěné na hřídeli (9) krokového motorku (10).
2. 2. Peristaltické čerpadlo podle nároku 1, vyznačující se tím, že pumpový segment (1) je rozepjatý v kruhové okluzní dráze (2) a oba konce pumpového segmentu (1) jsou opřené 40 mimo okluzní dráhu (2) o opěrnou plochu (18), přičemž v místě odklonu pumpového segmentu (1) od kruhové okluzní dráhy (2) pumpový segment (1) svírá s poloměrem kruhové okluzní dráhy (2) úhel a = 90°.
3. 3. Peristaltické čerpadlo podle nároků laž 2, vyznačující se tím, že pracovní délka 45 pumpového segmentu (1) se rovná kruhové vzdálenosti dvou míst, v nichž se pumpový segment (1) odklání od okluzní drážkové dráhy (2), přičemž tato vzdálenost je rovna délky kruhové okluzní drážkované dráhy (2) odpovídající úhlu 185° až 200°.
4. 4. Peristaltické čerpadlo podle nároků laž3, vyznačující se tím, že pomocná 50 okluzní dráha (3) je vyvýšená nad příčně drážkovanou okluzní dráhu (2) o výšku d < než je
5. 5. Peristaltické čerpadlo podle nároků laž 4, vyznačující se tím, že přítlačný blok (5) je opatřený vodícími štěrbinami (11) pro příčné vedení pumpového segmentu (1) po drážko-

   55 váné okluzní dráze (2) pro oba směiy otáčení rotoru (6) čerpadla.

   -8CZ 292309 B6

   I
6. 6. Peristaltické čerpadlo podle nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že přítlačnou kladkou (4) je váleček z válečkového ložiska, který klouže celou svou válcovou plochou v kluzném uložení (5.1) přítlačného bloku (5).
7. 7. Peristaltické čerpadlo podle nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že kluzné uložení (5.1) je zakončené stíracími břity (5.2) pro odstraňování případných nečistot pro oba směry otáčení rotoru (6) čerpadla.
8. 8. Peristaltické čerpadlo podle nároků 1 až 6, v y z n a č u j í c í se t í m, že v čele (5.4) přítlačného bloku (5) jsou v úrovni stíracích břitů (5.2) vytvořena vybrání (5.3).
9. 9. Peristaltické čerpadlo podle nároků laž 7, vyznačující se tím, že délka zdvihu přítlačného bloku (5) se pohybuje v rozmezí 1,1 až 2,0 průměru vnějšího průměru pumpového segmentu (1).
10. 10. Peristaltické čerpadlo podle nároků laž 8, vyznačující se tím, že přítlačné bloky (5) jsou jištěné v dutině profilu (7) rotoru (6) v rozsahu délky svého zdvihu kolíčkem (12), který je umístěný zezadu na podélné přepážce (13) vytvořené v přítlačném bloku (5), umístěné v ose rotoru (6), přičemž kolíček (12) zapadá do drážek (14) symetricky umístěných v zadní části dutého profilu (7) rotoru (6), podélné přepážky (13) jsou zepředu spojené s úchytkami (15), které procházejí podélným otvorem (23) vytvořeným v přední části dutého profilu (7) ven z rotoru (6), a úchytky (15) jsou určené pro manipulaci s přítlačným blokem při vkládání rotoru (6) do pomocné okluzní dráhy (3) a kruhové drážkované okluzní dráhy (2), do níž je rozepnutím vtlačený pumpový segment (1).
11. 11. Peristaltické čerpadlo podle nároků laž 9, vyznačující se tím, že rotor (6) je spojený s hřídelí (9) krokového motorku (10) bajonetovým uzávěrem (16) zajištěným zajišťovací pružinou (17).
12. 12. Peristaltické čerpadlo podle nároků lažlO, vyznačující se tím, že v tělese (22) bajonetového uzávěru (16) rotoru (6) je umístěná pružina (17), a že v bajonetovém uzávěru (16) je vytvořená zajišťovací štěrbina (19) a vstupní štěrbina (20) pro zajišťovací kolík (21) umístěný na hřídeli (9).
13. 13. Peristaltické čerpadlo podle nároků 1 až 11, vyznačující se tím, že přítlačná kladka (4) je zmagnetovaná.