RU1836587C - Перистальтический насос - Google Patents

Abstract

Сущность изобретени : корпус имеет вблизи каждого кра  цилиндрическую поверхность качени , выполненную с возможностью прилегани  к ней и качени  по ней сателлитов, расплющивающих деформируемую трубку. Трубка расположена между двум  поверхност ми качени . Сателлиты выполнены трубчатыми и свободнр установлены онутри корпуса з вогнутости деформируемой трубки. Корпус имеет с одной стороны цилиндрическое отверстие, диаметр которого равен диаметру приводного диска, снабженного органами планетарной передачи, установленным с возможностью входа в зацепление с сателлитами, или равен диаметру вала, вход щего в внутренние зацепление между сателлитами. 7 з.п.ф-лы, 9 ил.

Description

Изобретение относитс  к кассете дл  перистальтического насоса с деформируемой трубкой, образованной корпусом, содержащим вблизи каждого из своих краев цилиндрическую поверхность качени , к ней подвод тс  и кат тс  по ней сателлиты, которые расплющивают деформируемую трубку, лежащую между двум  поверхност ми качени .

Кассета такого типа известна  из, например , ЕР-0 041 267. Однако устройство такой кассеты довольно сложное и ограничивает возможности ее использовани ;

Целью изобретени   вл ютс , главным образом, кассеты описанного выше типа простой и прочной конструкции, обеспечивающей эффективную насосную работу и с расширенными возможност ми применени .

Согласно изобретению, кассета дл  перистальтического насоса с деформируемой трубкой такого типа, как указано выше, отличаетс  тем, что сателлиты  вл ютс  трубчатыми и свободно установлены внутри корпуса, в вогнутой части деформируемой трубки, причем этот корпус, по крайней мере , с одной стороны, имеет центральное отверстие , диаметр которого достаточен дл  осуществлени  привода сателлитов либо непосредственно от вращающегос  диска, снабженного органами планетарной передачи , которые могут входить в зацепление с трубчатыми сателлитами, либо от вала, вход щего во внутреннее зацепление между трубчатыми сателлитами.

Таким образом, одна и таже кассета может приводитьс  в движение либо непосредственно от диска - причем такой способ

т

С

ы

О

ел

00 х|

привода позвол ет в любой момент времени точно знать угловое положение диска, и следовательно, сателлитов, - либо от центрального вала, с возможностью повышенной скорости вращени . Сателлиты выполнены простым и экономичным способом , и их свободна  установка внутри кассеты предпочтительна дл  функционировани  насоса .

Когда кассета отделена от двигател  привода, сателлиты возвращаютс  к центру под давлением трубки в состо нии поко , при этом трубка остаетс  открытой, что дает возможность легко осуществл ть полную

стерилизацию.

Предпочтительно, корпус имеет внутренний желоб с вогнутым сечением, в котором укладываетс  деформируема  трубка, тогда как сателлиты име  снаружи форму бочек с выпуклым профилем, соответствую- щим вогнутому профилю желоба, чтобы оказывать давление на деформируемую трубку, Причем каждый сателлит имеет, с одной и с другой стороны от зоны бочкообразного профил , цилиндрическую зону, котора  мо- жет катитьс  по соответствующей поверхности качени ; такой корпус с вогнутым внутренним профилем обеспечивает самоцентрирование трубки и сателлитов.

Предпочтительно, корпус содержит центральный цилиндрический венец, на котором закреплен, с одной и с другой стороны , например, с помощью зажима или посредством защелкивани , фланец, имеющий внутреннюю поверхность качени , при- чем фланец, расположенный со стороны двигател  привода, имеет борт в существенной степени в форме усеченного конуса дл  обеспечени  фиксации корпуса на кожухе двигател  привода посредством взаимодей- стви  этого борта в форме усеченного конуса с зубь ми, имеющими некоторую упругость в радиальном направлении, и предусмотренными на всей периферийной части зубчатого венца, св занного с кожу- хом двигател .

Трубчатые сателлиты обычно изготовлены из упругой пластмассы.

Изобретение также относитс  к перистальтическому насосу снабженному кассе- той, как описанна  пыше, причем этот насос содержит двигатель, который может осуществл ть привод трубчатых сателлитов.

Предпочтительно, двигатель насоса имеет выходной вал, снабженный диском с ос ми, на которых установлены вхолостую ролики, способные входить в зацепление в трубчатые сателлиты. Диск может содержать , о частности, ось. расположенную в продолжении вала двигател , на которой

5

5

0 5

0 5 0 5

0

5

вхолостую установлен с довольно значительны зазором самоцентрировани  центральный ролик, могущий взаимодействовать с внешней поверхностью сателлитов.

Корпус кассеты обычно со стороны, противоположной двигателю, закрыт насаженной крышкой, причем на внутренней поверхности этой крышки может быть предусмотрена одна из поверхностей качени .

В одном из конкретных примеров реализации диск насоса имеет четыре ролика на одинаковом рассто нии друг от друга и один центральный ролик, а кассета содержит четыре сателлита.

Изобретение, кроме уже упом нутых положений, состоит еще в некотором числе отличительных особенностей, о которых будет более подробно сказано ниже дл  конкретных , но не ограничивающих вариантов реализации, описанных со ссылками на прилагаемые чертежи.

На фиг.1 показан вид-в перспективе перистальтического насоса согласно изобретению , причем кассета отделена от диска; на фиг.2 - вид диска; на фиг.З - вид кассеты; на фиг.4 - вид кассеты; на фиг.5 - вид слева (с вырывом) диска; на фиг.6 - продольный разрез, со сн тыми детал ми, насоса, причем диск установлен внутри кассеты; на фиг.7- вид с разрезе другого варианта реализации на.соса согласно изобретению, причем кассета показана в разрезе; на фиг.8 - вид зубчатого венца, служащего кассето- держателем; на фиг.9 - разрез одного пред- почтительного варианта реализации изобретени .

На чертежах можно видеть перистальтический насос 1, содержащий деформируемую трубку 2, в частности из пластмассы, образующую цилиндр насоеа. Эта трубка вставлена между внешним цилиндрическим кожухом 3 и внутренними роликами 4, могущими взаимодействовать с центральным органом привода 5, на который вращение передаетс  от электродвигател  6.

Насос 1 содержит съемную кассету 7, образованную цилиндрическим корпусом 8, в которо м установлена трубка 2 и трубчатые сателлиты 9, которых в рассматриваемом примере реализации всего четыре.

Эти сателлиты 9 образуют ролики 4 и предпочтительно выполнены из упругой пластмассы. Сателлиты 9 могут быть получены в виде отрезков труб, изготовленных из пластмассы выдавливанием.

Трубка 2 описывает внутри корпуса 8 в существенной степени полукруг и выходит из корпуса через отверсти  10 в виде двух ветвей 11. в существенной степени параллельных .

Когда кассета сн та, как показано на фигурах 1, 3 и А, сателлиты 9 свободны внутри корпуса, и трубка 2 практически не сжата .

Поверхность 12 корпуса, котора  должна прилегать к двигателю 6, содержит центральное отверстие 13, диаметр которого достаточен дл  осуществлени  привода сателлитов 9, как это будет рассмотрено ниже. Диаметр поверхности 12 превышает диа метр корпуса 8 и образует фланец, выступающий в радиальном направлении относительно корпуса, причем во фланце предусмотрены две петли 14, расположенные диаметрально противоположно друг другу, дл  фиксации кассеты 7 на двигателе 6, имеющем штырьки Л.5 с головками, которые могут взаимодействовать с петл ми 14.

Корпус 8 кассеты содержит вблизи каждого из своих краев, в осевом направлении, цилиндрическую поверхность качени  16, 17 (см.фигуру 4), к которой могут прилегать и катитьс  по ней трубчатые сателлиты 9, причем деформируема  трубка 2 расположена между двум  поверхност ми каче- ни О, у цилиндрической поверхности 18, диаметр которой больше диаметра поверхностей качени  16, 17.

Корпус 8 со стороны, противоположной двигателю насоса, закрыт насаженной крышкой 19, на которой предусмотрена поверхность качени  17, образующа  внутреннюю поверхность центрирующего воротника крышки 19 в корпусе. Внутренн   поверхность крышки 19 имеет центральную выемку 20.

Сателлиты 9 удерживаютс  в продольном направлении между внутренней поверхностью крышки 19 и заплечиком 21 (фигура 4), ограничивающим отверстие 13с внутренней стороны корпуса.

Рассто ние I, в осевом направлении, между заплечиком 21 и внутренней поверхностью крышки 19 лишь немного превышает осевую длину h сателлитов 9, чтобы обеспечить хорошее удержание этих сателлитов и избежать какого-либо перекоса. Предпочтительно, разность l-h меньше или равна 0,2 мм.

Ролики 22, вхолостую установленные на ос х 23 диска 24, могут входить в зацепление с сателлитами 9, проход  через отверстие 13. Ролики 22 равномерно распределены вокруг оси диска 24. Число роликов 22 равно числу сателлитов 9, т.е. в рассматриваемом примере равно четырем.

Конец 25 каждого ролика 22, удаленный от диска 24, имеет форму в существенной степени, усеченного конуса дл  облегчени  ввода ролика в соответствующий сателлит

9. Конец оси 23 снабжен головкой 26, котора  способна удерживать ролик 22 в продольном направлении.

Диаметр d роликов 22 немного меньше

внутреннего диаметра f (фигура 4} сателлитов 9. Зазор, т.е. разность f-d, предпочтительно составл ет пор дка 0,3 мм.

Центральный ролик 27 установлен свободным во вращение на оси 28, расположен0 ной в продолжении вала двигател  б когда диск 24 закреплен на валу двигател .

Этот центральный ролик 27 также имеет конец в форме усеченного конуса, который входит в выемку 20 (см.фигуру 6). Головка

5 оси 28 лежит полностью внутри расточки, предусмотренной на конце ролика 27.

Как показано на фигуре 5, ролик 27 имеет большую длину, чем ролики 22. Так, когда вс  совокупность сходит в отверстие 13 и

0 кассету 7, то конец ролика 27 проходит, прежде всего, в пространство 29 (см.фигуру 3), заключенное между сателлитами 9, и вызывает отклонение сателлитов, что облегчает зацепление роликов 22 с этими

5 сателлитами.

Ролик 27 установлен на своей оси 28 с радиальным зазором самоцентрировани  (разность между диаметром внутренней расточки ролика 27 и наружным диаметром

0 оси 28), который  вл етс  довольно значительным , а именно пор дка 0,5 мм.

Ролик 27, о частности благодар  значительному зазору самоцентрировани , обеспечивает динамическое равновесие всех

5 усилий.

Крепление диска 24 на выходном валу двигател  может обеспечиватьс  любыми средствами, в частности блокирующими винтами, как например, 30 (фигура 1), ори0 ентированных в радиальном направлении.

Когда кассета 7, отдельно от двигател 

6 и роликов 22 и 27, положена дл  хранени ,

то сателлиты 9 возвращаютс  к центру под

давлением трубки 2 в состо нии поко , как

5 показано на фигуре 3, причем трубка остаетс  открытой вплоть до стабилизации сателлитов в положении взаимной опоры по касательной. Это позвол ет избежать слипани  стенок трубки при хранении, которое

0 могло бы произойти, если бы трубка хранилась в расплющенном состо нии.

Трубка 2 может удерживатьс  на месте двум  стопорными сварными кольцами, заклинивающихс  в точных пазах под давлени5 ем опорного воротника, представл ющего одно целое с крышкой кассеты.

В серийном производстве монтаж трубки 2 на кассете производитс  очень быстро. С учетом вышеизложенного, насос работает следующим образом.

После того как кассета 7 установлена на диске 5, ролики 22 наход тс  внутри трубчатых сателлитов 9, которые опираютс  на центральный ролик 27, Кассета застопориваетс  на станине двигател  легкий поворотом , который, после вхождени  штырьков 15 в часть большого диаметра петли 14, перемещает эти штырьки в более узкую часть петли, через которую головка штырьков 15 пройти не может.

Ролики привода 22 с небольшим зазором вход т внутрь трубчатых сателлитов 9, когда как центральный опорный ролик 27 оказывает давление на наружную поверхность сателлитов 9. которые отклон ютс  вплоть до достижени  герметичности закрыти  трубки 2 цилиндра насоса самой себ . Такой монтаж может быть выполнен одной рукой за несколько секунд.

Эффект насосной работы достигаетс , когда двигатель 6 начинает вращатьс , осуществл   привод диска 5 и сателлитов 9. Ролики 22, приводимые от диска 5, не воздействуют непосредственно на трубку 2 - цилиндр насоса, что позвол ет избежать выт гивани  цилиндра насоса в направлении нагнетательного отверсти  и тенденции к закрыванию отверсти  всасывани . В результате характеристика производительности насоса в функции от скорости вращени   вл етс  относительно пр молинейной. Центральный свободный ролик 27 обеспечивает опору и динамическое равновесие всех усилий работы.

При разумном выборе толщины стенки сателлитов 9 можно воздействовать на выходное давление перекачиваемых жидкостей .

На фигурах 7 и 8 можно видеть вариант реализации кассеты и насоса согласно изобретению . Элементы фигур 7 и 8, имеющие те же или сходные функции, что и элементы, описанные выше в св зи с предыдущими фигурами, обозначены цифровыми позици ми , равными сумме цифры 100-и позиции, использованной на предыдущих фигурах, и повторного детального описани  их не приводитс .

Корпус 108 кассеты 107 содержит центральный цилиндрический венец 3.1. на котором , с одной и с другой стороны зафиксированы защелкивание фланцы 32 и 33, причем каждый фланец содержит одну из поверхностей качени  116, 117. Фланец 33 образует крышку 119, котора  смещена в осевом направлении относительно борта, служащего дл  защелкивани  на венце 31.

Фланец 32, расположенный со стороны двигател  привода 106, имеет борт 34 в существенной степени в форме усеченного конуса , диаметр которого увеличиваетс  в направлении двигател  106. Борт 34 позвол ет произвести фиксацию корпуса кассеты 107 на кожухе двигател  привода 106 путем вза . имодействи  борта 34 с зубь ми 35, предусмотренными по всей периферийной части зубчатого венца 36,. св занного с кожухом двигател  106.

Зубь  35 выступают в радиальном на0 правлении относительно средней плоскости венца, как это показано на фигуре 7. и равномерно распределены по всей окружности , как видно на фигуре 8. Пространство 37 отдел ет два соседних зуба. Каждый зуб 35

5 имеет определенную упругость в радиальном направлении, о частности, может изгибатьс  к основанию, допуска  прохождение кра  большого диаметра борта 34 и захватывание поверхности усеченного конуса этого

0 борта. Эффект уклона, образованного наклонными поверхност ми зубьев и борта 34, позвол ет прикладывать с осевым давлением часть фланца 32 относительно зоны венца 36, наход щейс  внутри, в радиальном

5 направлении, зубьео 35.

Венец 36 образует кассетодержатель, очень простой и выгодный, позвол ющий устанавливать кассету одной рукой, без необходимости придавать определенную ори0 ентацию кассете 107 относительно кожуха двигател  106.: .

В рассматриваемом примере реализации , показанном на фигуре 7, орган привода 105 образован валом, вход щим в зацепле5 ние внутри между трубчатыми сателлитами 104.

На фигуре 9 показан вариант реализации , о котором элементы, играющие ту же роль, что и уже описанные в св зи с фигура0 ми 1-6, обозначены цифровыми позици ми, равными сумме числа 200 и позиций, использованных на этих фигурах 1-6.

Корпус 208 имеет внутренний желоб 37 вогнутого сечени , повернутый к оси корпу5 са, в котором укладываетс  деформируема  трубка 202. Сателлиты 209 имеют снаружи форму бочек 38, с выпуклым профилем, соответствующим вогнутому профилю 37 желоба корпуса.

0 Сателлиты 209 имеют, с одной и с другой стороны от зоны бочкообразного профи- г i 38, цилиндрические зоны 39, 40, которые могут катитьс  по соответствующей поверхности качени  216,217. Сателлиты 204 могут

5 содержать внутреннюю цилиндрическую полость, допускающую вход органов планетарной передачи, аналогичных тем, которые представлены на фигуре 1.

Корпус 208 на фигуре 9, с внутренним вогнутым профилем, позвол ет осуществить самоцентрирование трубки и сателлитов 209, так что практически уже нет необходимости предусма;ривать заплечики с одной и с другой стороны сателлитов дл  удержани  их в осевом направлении. Из этого следует существенное снижение износа сателлитов и увеличение срока службы кассеты. Кроме того, снижаетс  нагрев. Герметичность , достигаема  расплющиванием рубки 202 между вогнутой поверхность 37 и выпуклой поверхность 38 ролика, улучшаетс , в частности, на уровне соединени . Это дает возможность получить повышенные давлени  подачи насоса и, при одинаковой производительности, экономию энергии.

Кассета и насос согласно изобретению имеют многочисленные преимущества.

К ним относ тс  самоцентрирование между насосом и двигателем, происход щее без радиального давлени , что оберегает подшипники двигател . Автоматически происходит выборка зазора, при этом устранены осевые нагрузки на оси роликов.

Насос работает бесшумно, сборка его в серийном производстве - легка . Небольшие издержки производства и легкость сборки позвол ют использовать одноразовые кассеты, в частности, дл  применени  в медицине.

Цилиндр насоса имеет максимальный срок службы, а допусти изготовлени  при использовании необработанных деталей из прессованной пластмассы легко быть выдержаны .

Стерилизаци  может производитьс  в окиси этилена путем подвода циркул ции окружающей среды к открытой трубке кассеты в состо нии поко .

В движении находитс  минимальное число деталей, движение осуществл етс  при пониженном трении и динамически уравновешенных усили х, что обеспечивает очень хороший механический КПД и позвол ет использовать маломощные двигатели, менее дорогосто щие и более надежные. Во врем  работы обеспечиваетс  максимальна  вентил ци -, противодействующа  нагреву .

Точность характеристик производительности насосов достигаетс  благодар  хорошей возможности стандартизации при автоматизированной установке трубок - цилиндров насоса в кассетах, с точными номи- нальны ми размерами. .Диск привода, смонтированный на валу двигател , легко замен етс  и имеет небольшую стоимость благодар  простоте его механической конструкции , изготовл емой из пластмасс.

Трубчатые сателлиты 9, как уже указывалось , могут быть экономично получены

разрезанием трубок, изготовленной выдавливанием , что позвол ет обойтись без дорогосто щей в изготовлении формы.

Такой насос обладает хорошей совме- стимостью в работе с шаговыми двигател ми или серводвигател ми-редукторами.

Несложно также изготовление вращающихс  деталей из материалов с высокой прочностью типа полиимидов, углеродного 0 волокна, арамидного волокна, используемых в современной технологии.

Контроль за качеством кассет легко осуществл етс  в конце производственного конвейера, обеспечива  строгую стандарти- 5 зацию при выпуске кассет.

Claims (8)

1.Перистальтический насос с деформируемой трубкой, содержащий корпус, имеющий вблизи каждого своего кра  цилиндрическую поверхность качани , вы5 полненную с возможностью прилегани  к ней и качени  по ней сателлитов, расплющивающих деформируемую трубу, расположенную между двум  поверхност ми качени , отличающийс  тем, что, с

0 целью упрощени  и упрочнени  конструкции и повышени  эффективности работы насоса , сателлиты выполнены трубчатыми и свободно установлены внутри корпуса в вогнутости деформируемой трубки, причем

5 корпус содержит, по крайней мере с одной стороны центральное отверстие, имеющее диаметр, равный диаметру приводного диска , снабженного органами планетарной передачи , уставленными с возможностью

0 входа в зацепление с трубчатыми сателлитами , либо равный диаметру вала, вход щего во внутреннее зацепление между трубчатыми сателлитами.

2.Насос по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с   5 тем, что сателлиты выполнены с возможностью возвратах центру под давлением трубки в состо ние поко , причем трубка остаетс  открытой дл  осуществлени  полной стерилизации.

03. Насос по пп.1 и 2, отличающийс 

тем, что в корпусе выполнено углубление дл  деформируемой трубки, сателлиты имеют снаружи бочкообразную форму с выпуклым профилем, соответствующим профилю

5 углублени  корпуса, при этом каждый сателлит имеет с одной и с другой стороны от зоны выпуклого профил  цилиндрическую зону, выполненную с возможностью качени  по соответствующей поверхности качени , причем углубление корпуса выполнено

с возможностью обеспечени  самоцентрировани  трубки и сателлитов.

4,Насос по одному из пп.1-3, отличающийс  тем, что корпус содержит центральный цилиндрический венец, на котором с одной и с другой стороны закреплены путем защелкивани  фланцы и зубчатый венец, св занный с кожухом двигател , причем каждый фланец, расположенный со стороны двигател  привода, имеет борт, выполненный в виде усеченного конуса дл  взаимодействи  с зубь ми, выполненными на периферийной части зубчатого венца, св занного с кожухом двигател .

5.Насос по одному из пп.1-4, отличающийс  тем, что трубчатые сателлиты выполнены из упругой пластмассы.

6.Насос по одному из пп.1-5. от л ича ю- щ и и с  , тем что он содержит двигатель, выходной вал которого снабжен приводным диском, несущим оси, на которых установлены вхолостую ролики с возможностью входа в зацепление с трубчатыми сателлитами , причем приводной диск содержит ось, расположенную в продолжении вала двигател , на которой вхолостую установлен с

зазором центральный ролик.

7.Насос по п.6, отличающийс  тем, что на корпусе со стороны, противоположной двигателю, установлена крышка, внутренн   поверхность которой  вл етс 

поверхностью качени  дл  сателлитов.

8.Насос по п.6 или 7, о т л и ч а ю щ и й- с   тем, что на диске установлены четыре ролика и один центральный ролик.

А . ч.

°N/7 X

-V/ ч

р// /А

/ / / &/П&Л1

.(fMtiy

}

«-I

30

42

фиЪ.1

26

, К

фиг. г

11

-11

фи$.3

36