HU190171B

HU190171B - Peristaltic pump

Info

Publication number: HU190171B
Application number: HU349383A
Authority: HU
Inventors: Gyula Istok; Zsolt Szabo; Ferenc Vadasz
Original assignee: Labor Mueszeripari Muevek,Hu
Priority date: 1983-10-10
Filing date: 1983-10-10
Publication date: 1986-08-28
Also published as: GB2150644A; DE3434521A1; HUT35093A; FI843886L; GB8425648D0; FI843886A0; DD232528A5; FR2553151A1; CH665259A5

Abstract

Peristaltische Pumpe zur Foerderung von Fluessigkeiten. Durch die erfindungsgemaesse Loesung soll die Lebensdauer der Rohre verlaengert und eine zuverlaessige Foerderung gewaehrleistet werden, wobei die Aufgabe darin besteht, die Genauigkeit der Dosierung zu erhoehen und die Deformationsbelastung der an der Funktion teilnehmenden Rohre zu verringern. Erfindungsgemaess wird das dadurch erreicht, dass in der Stroemungsrichtung vor und nach dem deformierenden Element zwei in entgegengesetzter Phase funktionierende Ventile angeordnet sind, der Hub des deformierenden Elementes den Innendurchmesser des Rohres unterschreitet und die eine Endstellung des Hubes in einer Entfernung von dem Stuetzelement liegt, die kleiner ist als der Aussendurchmesser des Rohres, waehrend der Abstand zwischen der anderen Endstellung und dem Stuetzelement groesser ist als das Doppelte der Wanddicke des Rohres. FigurPeristaltic pump for the delivery of fluids. The solution according to the invention is intended to extend the service life of the pipes and to ensure reliable conveying, the task being to increase the accuracy of the metering and to reduce the deformation load on the pipes participating in the function. According to the invention, this is achieved by arranging in the flow direction before and after the deforming element two valves operating in opposite phase, the stroke of the deforming element falling below the inner diameter of the tube and the one end position of the stroke being at a distance from the supporting element is smaller than the outer diameter of the tube, while the distance between the other end position and the support element is greater than twice the wall thickness of the tube. figure

Description

A találmány tárgya perisztaltikus pumpa folyadékok továbbítására kémiai vagy fizikai méréseket végző analitikai mérőberendezésekhez vagy készülékekhez.The present invention relates to a peristaltic pump for transferring liquids to analytical measuring apparatus or devices for chemical or physical measurements.

Ismeretesek már berendezések folyadékok továbbítására a laboratóriumi és egészségügyi gyakorlatban, amelyek kis nyomáskülönbséggel, tartályból, rugalmas falú cső előzetes összenyomása utáni kitágulás szívóhatásával folyadékot szívnak fel, majd a szívó csőszakasz egy pontján a csövet a folyadék visszaáramlásának megakadályozására elszorítják, és görgő hengerlő mozgatásával, vagy szorosan egymás mellett elhelyezett lemezek egymás után soronkövetkező lenyomásával a folyadékoszlopot az éppen működésben lévő továbbító- “ elem maga elmozdítja. Ez ismert megoldások jellemzője, hogy a folyadékvisszaáramlást megakadályozó elszorítás helye a működésben résztvevő csőszakasz hossztengelye mentén a folyadékoszloppal ' együtt elmozdul. A működésben résztvevő csőszakasz hossza ezért alá van vetve a folyadéktovábbítást biztosító teljes elszorításnak, tehát a (maximális) deformációs igénybevételnek. Az elszorítás utáni relaxáció meghatározó az időegység alatt felszívott folyadékmennyiségre; a szállított folyadék- ²⁵mennyiséget ezért döntően befolyásolja a relaxáció sebességének változása, ebben az esetben az anyag kifáradásából származó sebesség csökkenés.Devices for transferring liquids in laboratory and medical practice are known to absorb fluid from a reservoir by suction effect after expansion of a pre-compressed flexible wall tube, and then at one point of the suction tube section, squeeze the tube to prevent fluid backflow and roller by successively pressing down the adjacent disks, the fluid column is moved by the conveying element itself. It is a feature of known solutions that the location of the clamp to prevent fluid reflux is displaced along the longitudinal axis of the operating section along the fluid column. The length of the tube section involved in the operation is therefore subject to a complete compression of the fluid transfer, i.e. the (maximum) deformation stress. Post-occlusion relaxation is critical to the amount of fluid absorbed per unit time; ²⁵ quantity of fluid supplied is therefore decisive for the change in relaxation rate, in this case a decrease rate resulting from fatigue of the material.

A pumpák optimális működtetése azt a gyakorlati rugalmasságot követelné meg a szállítócső ³⁰anyagától, hogy a folyadékvisszaáramlást megakadályozó funkcionálisan maximálisan deformált állapotból felengedve pillanatszerüen vegye fel az eredeti keresztmetszetét. A perisztaltikus pumpák használatában üzemszerű jelenség a szállított folya- ³⁵dék mennyiségének időbeni megváltozására, amelyet cső cserével szoktak visszaállítani névleges értékre. A folyadékszállítás megváltozása egyértelműen a rendszeres deformáció okozta anyagfáradásra vezethető vissza. Az igénybevétel miatt csak ⁴⁰nagymértékű összetett rugalmas alakváltozásra képes, külölegesen rugalmas anyagból és technológiával készült müanyagcsövek megfelelőek, korlátozott idejű élettartalommal.Optimal operation of the pumps would require the practical flexibility of the material of the conveyor tube ³⁰ to release its original cross-section momentarily, releasing it from a functionally deformed state that prevents fluid flow. Operation using peristaltic pumps phenomenon of process ³⁵ being transported DEK temporal change, which is restored to the nominal value by replacing the tube. The change in fluid transport is clearly due to material fatigue due to regular deformation. Due to the stress, only ⁴⁰ highly elastic plastic tubes made of extremely elastic material and technology are suitable and have a limited lifetime.

Ezen működési elven alapuló berendezéseket, 45 vagy hengerszimmetrikusan vagy síkban elrendezett görgősor vagy pedig szorosan egymás mellett elhelyezett Iemezkötegek alkotják. Ezen megoldások a már említett hátránnyal rendelkeznek.Devices based on this principle consist of either a roller row arranged symmetrically or planarly, or a plurality of stacked plates. These solutions have the disadvantages mentioned above.

A találmány célja a perisztaltikus pumpa előnyé- 50 nek megtartása mellett a felsorolt hiányosságok kiküszöbölése, azaz a csövek élettartamának és az adagolás pontosságának növelése.It is an object of the present invention, while maintaining the advantage of a peristaltic pump, to overcome the above shortcomings, i.e., to increase the life of the tubes and the accuracy of dosing.

A találmány azon a felismerésen alapszik, hogy a fenti célnak eleget tehetünk, ha a folyadéktováb- 55 bítást egyetlen deformáló elemre bízzuk és a megfelelő irányú szállítást a deformáló elem előtt és utáni szelepeléssel biztosítjuk. így a folyadéktovábbítás és a szelepelés funkciója térben és időben szét van választva. A cső élettartamának növelése szem- 60 pontjából még fontos, hogy a deformáló elem löketét úgy állítsuk be, hogy az a működésben résztvevő csőszakasz deformáció igénybevételét csökkentse.The invention is based on the discovery that the above object can be met by entrusting fluid delivery to a single deformable member and providing proper directional delivery before and after the deforming member. Thus, the fluid transfer and valve functions are separated in space and time. It is even more important from the point of view of extending the life of the tube that the stroke of the deforming element is adjusted so as to reduce the strain on the tube section involved in operation.

A találmány tehát perisztaltikus pumpa, amelynek flexibilis csövet vagy csöveket radiálisán defor- ₆₅ máló, periodikusan mozgatott deformáló eleme és a deformáló elemhez rendelt támasztóeleme van. A találmány lényege, hogy áramlási irányban a deformáló elem előtt és után, ellenkező fázisban működtetett két szelepe van és a deformáló elemnek a cső belső átmérőjénél kisebb lökete van, amely löket egyik véghelyzete a cső külső átmérőjénél kisebb távolságban van a támasztóelemtől, míg másik véghelyzete a cső kétszeres falvastagságánál távolabb van a támasztóelemtől.The present invention peristaltic pump comprising a flexible pipe ₆₅ radially mill, a periodically displaced deforming element and support means associated with the deforming element deformed. It is an object of the invention to have two valves actuated downstream and downstream of the deformation member and having a stroke smaller than the inner diameter of the tube, one end position less than the outer diameter of the tube and the other end position the tube is more than twice the wall thickness from the support.

A találmány előnyös kivitele szerint a szelepeket szintén, a támasztóelemmel együttműködő, de külön-külön elrendezett deformáló elemek alkotják.In a preferred embodiment of the invention, the valves are also formed by deformable elements cooperating with the support element but arranged separately.

A találmány szerinti perisztaltikus pumpa tehát lényegesen csökkenti a működésben résztvevő csőszakasz deformációs igénybevételét, növeli a cső vagy a pumpa élettartamát és emellett fokozza az adagolás pontosságát. Lehetővé válik különböző csövek alkalmazása és ugyanilyen méretű csövekkel változtatható a folyadékszállítás. A találmány szerinti pumpa előnye továbbá, hogy sérülékeny szerkezetű folyadékok, mint például vér kíméletes szállítását teszi lehetővé. A találmány szerinti pumpánál a csöveket az eddigi maximális igénybevétel csupán a szelepelési helyeken éri. Maga a deformálóelem a csövet nem nyomja teljesen össze, de nem is engedi teljesen kitágulni. A cső korlátozott összenyomása, azaz deformációs igénybevétele és az elhúzódó idejű teljes kitágulás utolsó szakaszának kiiktatása a már elmondottakhoz hozzájárulva, növeli a perisztaltikus pumpa kedvező tulajdonságait.The peristaltic pump of the present invention thus significantly reduces the deformation stress of the tube section involved, increases the life of the tube or pump, and in addition enhances the accuracy of dosing. It is possible to use different tubes and to change the fluid delivery with tubes of the same size. A further advantage of the pump according to the invention is that it allows gentle transport of liquids with a delicate structure, such as blood. At the pump according to the invention, the pipes are subjected to maximum stress so far only at the valve locations. The deformation element itself does not completely compress the tube but does not allow it to fully expand. The limited compression of the tube, that is to say the deformation stress and the elimination of the final stage of prolonged total expansion, contributing to what has already been said, increases the peristaltic pump's favorable properties.

A találmányt részletesen kiviteli példa kapcsán, a rajz alapján ismertetjük, ahol az ábra a találmány szerinti perisztaltikus pumpa sematikus képe.The invention will now be described in more detail with reference to the drawing, which is a schematic view of a peristaltic pump according to the invention.

Az ábrán az egyszerűség kedvéért csak egy csőből álló perisztaltikus pumpát szemléltetünk. Az 1 flexibilis cső 2 támasztóelemen van elhelyezve. A 2 támasztóelemmel szemben a cső fölött egyetlen 3 deformáló elem van elhelyezve, míg a 3 deformáló elem előtt és mögött, de nem közvetlenül mellette és ugyancsak a 2 támasztóelemmel szemben egyegy további deformáló elem van, melyek 4 szelepeket alkotnak.For the sake of simplicity, the figure shows only a single-tube peristaltic pump. The flexible tube 1 is arranged on a support element 2. Opposite to the support element 2 there is a single deformation element 3 above the pipe, while before and behind the deformation element 3, but not directly next to it, there is also one further deformation element against the support element 2 which form valves 4.

A deformálóelemekből alkotott 4 szelepek helyett természetesen más szelepmegoldás is szóba jöhet. A kiviteli példánál a 4 szelepek nem ábrázolt működtető szerkezete olyan, hogy a szelepek éppen ellentétesen működnek, azaz az egyik 4 szelep nyitásakor a másik zár, illetve fordítva.Of course, other valve solutions may be used instead of valves 4 made of deformation elements. In the exemplary embodiment, the actuator (4), not shown, is actuated in such a way that the valves operate in the opposite direction, i.e. the other is closed when one valve is opened or vice versa.

A találmány szerinti perisztaltikus pumpa lényege továbbá, hogy a 3 deformáló elem lökete úgy van meghatározva, hogy a 2 támasztóelemre felfekvő 1 flexibilis csövet kis mértékben nyomja felső holtponti helyzetében, míg alsó holtponti helyzetében, amely éppen az ábrán látható, a cső nincs teljesen lezárva. Ez pontosan megfogalmazva úgy jön létre, hogy a 3 defomáló elem lökete kisebb mint a cső belső átmérője és a löket egyik véghelyzete az 1 flexibilis cső külső átmérőjénél kisebb távolságban van a 2 támasztóelemtől, míg a másik véghelyzete a cső kétszeres falvastagságánál nagyobb távolságban van a 2 támasztóelemtől.Further, the peristaltic pump according to the invention is characterized in that the stroke of the deforming element 3 is defined by slightly pressing the flexible tube 1 on the support element 2 in its upper dead center position and in its lower dead center position as shown in the figure. Specifically, the stroke of the deflecting member 3 is smaller than the inside diameter of the tube and one end position of the stroke is less than the outer diameter of the flexible tube 1 and the other end position is more than twice the wall thickness of the tube 2. bearing member.

A találmány szerinti perisztaltikus pumpa működése a következő. Feltételezve, hogy az áramlás az ábrán balról jobbra történik, kiindulóhelyzetben aThe operation of the peristaltic pump according to the invention is as follows. Assuming that the flow is from left to right in the figure, in the initial position a

190 171 jobb oldali 4 szelep zárva van, a bal oldali 4 szelep nyitva és a 3 deformáló elem felső holtponti helyzetében van. Ekkor az 1 flexibilis csőben a jobb oldali 4 szelepig folyadék van. Ezután a bal oldali 4 szelep lezár és a jobb oldali 4 szelep kinyit, majd a 3 5 deformáló elem elmozdul alsó holtponti helyzetéig és az alatta lévő csőszakaszból jobbra kiszorítja a folyadékot. Ezután a jobb oldali 4 szelep lezár és a bal oldali kinyit, a 3 deformáló elem pedig fölső holtponti helyzetébe mozog. Amikor a cső relaxá- ¹ θ lódik, azaz fölveszi a deformáló elem által megengedett legnagyobb méretű helyzetét, szívóhatást fejt ki a folyadékra és a 3 deformáló elem alatti csőszakasz ismét megtelik folyadékkal. Ezután a már egyszer említett folyamat játszódik le újra. ¹⁵ 190 171 the right valve 4 is closed, the left valve 4 is open and the deformation member 3 is in its upper dead center position. At this time, the flexible tube 1 contains liquid up to the right valve 4. Then the left valve 4 closes and the right valve 4 opens, then the deformation element 3 5 moves to its lower dead center position and displaces the liquid from the pipe section below it to the right. Then the right valve 4 closes and the left one opens and the deforming element 3 moves to its upper dead center position. When the pipe ¹ relaxá- θ Lodi, that picks up the position of maximum permitted by the deforming element size, exerts a suction in the liquid and the tube section below the deforming element 3 is filled with liquid again. Then, once again, the process is repeated. ¹⁵

Claims

A peristaltic pump having a periodically movable deformable member radially deforming a flexible tube or tubes and a support member associated with the deforming member, characterized in that two valves (4) are operable downstream and downstream of the deforming member (3). ) and the deformation member (3) has a stroke smaller than the inside diameter of the tube, one end position being less than the outer diameter of the flexible tube (1) from the support member (2) and the other end position from the support member (2).

Peristaltic pump according to claim 1, characterized in that the valves (4) are formed by deformable elements which cooperate with the support element (2) but are arranged separately.