RU2067219C1

RU2067219C1 - Peristaltic pump

Info

Publication number: RU2067219C1
Application number: RU94004079A
Authority: RU
Inventors: Евгений Витальевич Чернев
Original assignee: Евгений Витальевич Чернев
Priority date: 1994-02-04
Filing date: 1994-02-04
Publication date: 1996-09-27

Abstract

FIELD: transportation of viscous, nonhomogeneous liquids including mortars and concrete which are not set. SUBSTANCE: pump is provided with planetary gear mechanism with displacing rollers freely rotating on cranks; centers of rollers move trajectory close to regular polygon with rounded-off vertices. Linear flexible working member (hose) is located on bearing surface in parallel with one sides of polygon. Mounted on inlet portion of working member at polygon vertex is at least one hold-down member clamping the working member when displacing roller acts on it before start of working stroke. Number of displacing rollers is no less than number of polygon sides. EFFECT: enhanced reliability. 3 dwg

Description

Изобретение относится к насосостроению, в частности к объемным насосам с эластичными рабочими камерами и может быть использовано для перекачивания вязких, неоднородных жидкостей, в том числе незатвердевших строительных растворов и бетонов. The invention relates to pump engineering, in particular to volumetric pumps with elastic working chambers and can be used for pumping viscous, heterogeneous liquids, including uncured mortars and concrete.

Известен перистальтический шланговый насос, содержащий корпус с двумя линейно размешенными в нем эластичными шлангами и взаимодействующие с последними ролики-вытеснители, попарно при помощи устройств поперечных относительно шлангов перемещений, закрепленные на двух концентрично установленных с возможностью противонаправленных взаимных перемещений штоках приводного механизма продольных перемещений роликов между их конечными положениями, в котором каждое устройство поперечных перемещений роликов выполнено в виде шарнирно закрепленного на штоке с возможностью одностороннего ограниченного качания рычага и двух упоров, закрепленных в корпусе в зоне конечных положений роликов, вытеснителей с возможностью взаимодействия с рычагами, причем диаметр одного шланга больше диаметра другого шланга [1]
Недостатком известного насоса является необходимость применения двух возвратно-поступательных, синхронизированных между собой приводов, например, гидравлических, с гидростанцией и блоком управления, что представляет собой значительную сложность конструкции, с вытекающими из этого дороговизной и трудностями в обслуживании.A peristaltic hose pump is known, comprising a housing with two elastic hoses linearly placed in it and interacting with the last displacing rollers, pairwise using transverse relative to the hose displacements mounted on two rods concentrically mounted with the possibility of opposed mutual movements of the drive mechanism of the longitudinal movement of the rollers between them final provisions, in which each device for the transverse movement of the rollers is made in the form of articulated ennogo on the rod with the possibility of limited sided rocking lever, and two abutments fixed in the housing in the zone of the end positions rollers displacers to cooperate with the levers, wherein a diameter greater than the diameter of another hose of the hose [1]
A disadvantage of the known pump is the need to use two reciprocating, synchronized drives, for example, hydraulic, with a hydraulic power station and a control unit, which represents a significant design complexity, with the resulting high cost and difficulties in maintenance.

Наиболее близким к описываемому устройству является насос перистальтического типа, содержащей одну или несколько эластичных насосных трубок, установленных на опорной плите и закрепленных на концах в монтажной рамке при помощи хомутиков, один из которых установлен с возможностью перемещения вдоль насосной трубки и удержания ее в упомянутой монтажной рамке в растянутом состоянии, причем для привода насоса использована цепная передача с равномерно расположенными по ней роликами-вытеснителями, оппозитно опирающихся на опорную поверхность [2]
Недостаток этого насоса состоит в том, что для привода насоса использована цепная передача, имеющая невысокую надежность.Closest to the described device is a peristaltic type pump containing one or more elastic pump tubes mounted on a base plate and fixed at the ends in the mounting frame using clamps, one of which is installed with the ability to move along the pump tube and hold it in the said mounting frame in a stretched state, and for the drive of the pump a chain transmission with uniformly distributed displacing rollers, oppositely resting on a supporting surface is used be [2]
The disadvantage of this pump is that a chain gear is used to drive the pump, which has low reliability.

Технической задачей, поставленной в настоящем изобретении, является повышение надежности и упрощение конструкции. The technical problem posed in the present invention is to increase reliability and simplify the design.

Это достигается тем, что насос снабжен планетарным зубчатым механизмом, содержащим центральные колеса, водила и сателлиты, соединенные с кривошипами, на которых установлены равномерно расположенные по окружности, с возможностью свободного вращения, вытеснительные ролики, центры которых при движении планетарного механизма очерчивают траекторию, наибольшее приближение которой к правильному многоугольнику со скругленными вершинами путем укорочения гипоциклоиды (астроиды) с целым, не менее трех, числом ветвей, обеспечивается подбором длин радиусов кривошипов; эластичный рабочий орган установлен на опорной поверхности, расстоянии, достаточном для его эффективного пережатия, параллельно одной из сторон многоугольника, а на входной части рабочего органа, у вершины многоугольника очерченной траектории, установлен, по крайней мере, один нажимной элемент, пережимающий рабочий орган насоса при воздействии на него одного из вытеснительных роликов, непосредственно перед соприкосновением вытеснительного ролика с рабочим органом началом рабочего хода, причем количество вытеснительных роликов не менее числа сторон многоугольника. This is achieved by the fact that the pump is equipped with a planetary gear mechanism containing central wheels, carriers and satellites connected to cranks, on which are mounted uniformly spaced around the circumference, with the possibility of free rotation, displacement rollers, the centers of which during the movement of the planetary mechanism outline a trajectory, the greatest approximation which, to a regular polygon with rounded vertices by shortening the hypocycloids (astroids) with a whole, at least three, number of branches, is provided by the selection of Institute crank radii; an elastic working body is mounted on a supporting surface, a distance sufficient for its effective clamping, parallel to one of the sides of the polygon, and at the entrance of the working body, at the top of the polygon of the outlined trajectory, at least one pressure element is installed that compresses the working body of the pump when exposure to it of one of the displacement rollers, immediately before the displacement roller contacts the working body with the beginning of the working stroke, and the number of displacement rollers is not less than its number of sides of the polygon.

Планетарный механизм, с помощью которого приводятся в движение вытеснительные ролики, обеспечивает высокую надежность насоса при компактном его исполнении, и расположение линейного рабочего органа параллельно стороне многоугольника, по периметру которого движутся равномерно расположенные вытеснительные ролики, значительно упрощает конструкцию описываемого насоса. The planetary mechanism by which the displacement rollers are driven ensures high reliability of the pump with its compact design, and the location of the linear working element parallel to the side of the polygon, along the perimeter of which uniformly located displacement rollers move, greatly simplifies the design of the described pump.

На фиг. 1 изображен насос в осевом вертикальном разрезе. In FIG. 1 shows a pump in axial vertical section.

На фиг. 2 поперечный разрез насоса. In FIG. 2 cross section of the pump.

На фиг. 3 траектория, очерчиваемая центрами вытеснительных роликов, воздействующих на рабочий орган насоса, для случая гипоциклоиды с тремя ветвями (правильно треугольника со скругленными вершинами) и мгновенные положения вытеснительных роликов и кривошипов. In FIG. 3 trajectory, outlined by the centers of the displacement rollers acting on the working body of the pump, for the case of a hypocycloid with three branches (correctly a triangle with rounded vertices) and instantaneous positions of the displacement rollers and cranks.

Насос перистальтический с, например, треугольной траекторией перемещения центров вытеснительных роликов, с исполнением планетарного механизма по схеме Давида, устроен следующим образом. A peristaltic pump with, for example, a triangular path of displacement of the centers of the displacing rollers, with the execution of the planetary mechanism according to the David scheme, is arranged as follows.

В центральном подшипнике корпуса 1 установлен ведущий вал 2 и на нем жестко закреплено водило 3, соединенное колонками с водилом 4. В пространстве между водилами размещено центральное колесо 5 с наружными зубьями (возможно также исполнение планетарного механизма по схеме Джеймса, в котором центральное колесо 5 имеет внутренние зубья). Центральное колесо 5 жестко соединено с корпусом при помощи оси 6, пропущенной через ступицу водила 4. A drive shaft 2 is installed in the central bearing of the housing 1 and a carrier 3 is fixed thereon, connected by columns to the carrier 4. A central wheel 5 with external teeth is placed in the space between the carriers (it is also possible to implement the planetary mechanism according to James’s scheme, in which the central wheel 5 has internal teeth). The Central wheel 5 is rigidly connected to the housing using the axis 6, passed through the hub of the carrier 4.

Параллельно ведущему валу 2 и оси 6 центрального колеса 5, с возможностью свободного вращения подшипниках, закрепленных на водилах 3 и 4, на одинаковом удалении от центра колеса 5, равномерно расположенные по окружности, установлены по меньшей мере три одинаковых сателлита 8, жестко соединенные с тремя кривошипами 7. Parallel to the drive shaft 2 and the axis 6 of the central wheel 5, with the possibility of free rotation of the bearings mounted on the carriers 3 and 4, at the same distance from the center of the wheel 5, evenly spaced around the circumference, at least three identical satellites 8 are mounted rigidly connected to three cranks 7.

Передаточное отношение центрального колеса 5 и любого сателлита 8 для треугольной траектории должно быть равно трем. The gear ratio of the central wheel 5 and any satellite 8 for a triangular path should be equal to three.

Передаточное отношение для траектории, очерченной, в общем, по правильному многоугольнику, должно быть равно числу сторон данного правильного многоугольника. The gear ratio for a trajectory outlined, in general, along a regular polygon should be equal to the number of sides of a given regular polygon.

Каждый сателлит 8 зацеплен с центральным колесом 5 через паразитную шестерню-сателлит 9, оси которых закреплены на водиле 3 (при исполнении механизма по схеме Джеймса паразитные шестерни-сателлиты не нужны). Each satellite 8 is engaged with the central wheel 5 through a parasitic gear-satellite 9, the axes of which are mounted on carrier 3 (when performing the mechanism according to the James scheme, parasitic gears-satellites are not needed).

На шатунной шейке каждого кривошипа 7 с возможностью свободного вращения посажен вытеснительный ролик 10. Всего для случая с треугольной траекторией количество вытеснительных роликов должно быть не менее трех, для других случаев не менее числа сторон многоугольника. A displacement roller 10 is mounted on the crank pin of each crank 7 with the possibility of free rotation. In total, for a case with a triangular path, the number of displacement rollers must be at least three, for other cases, at least the number of sides of the polygon.

Рабочий орган 11 насоса установлен на опорной поверхности 12 параллельно стороне многоугольника траектории очерчиваемой центрами вытеснительных роликов при работе насоса, на расстоянии Н от центра ведущего вала, достаточном для эффективного пережатия рабочего органа 11 вытеснительными роликами 10. The working body 11 of the pump is mounted on the supporting surface 12 parallel to the polygon side of the trajectory outlined by the centers of the displacement rollers during pump operation, at a distance H from the center of the drive shaft, sufficient to effectively clamp the working body 11 with the displacement rollers 10.

На входной части рабочего органа 10 установлен по меньшей мере один нажимной элемент 13, имеющий, например, возможность ограниченного вращения в шарнире 14. При воздействии вытеснительного ролика 10, проходящего скругленную вершину многоугольника траектории, на нажимной элемент 13, происходит кратковременное пережатие рабочего органа 10 в течение времени прохождения вытеснительным роликом 10 скругления на вершине многоугольника-траектории, непосредственно перед началом рабочего хода. At the input of the working body 10, at least one pressing element 13 is installed, having, for example, the possibility of limited rotation in the hinge 14. When the displacing roller 10 passing the rounded top of the trajectory polygon is exposed to the pressing element 13, the working body 10 is briefly pressed the passage of time of the rounding by the displacement roller 10 at the top of the polygon-trajectory, immediately before the start of the working stroke.

Насос перистальтический работает следующим образом. The peristaltic pump operates as follows.

При вращении ведущего вала 2 от силового привода (на чертеже не показан), центры вытеснительных роликов очерчивают траекторию в виде укороченной гипоциклоиды, в изображенном на чертеже случае, с тремя ветвями, в виде равностороннего треугольника со скругленными вершинами. When the drive shaft 2 rotates from the power drive (not shown in the drawing), the centers of the displacement rollers outline a trajectory in the form of a shortened hypocycloid, in the case shown in the drawing, with three branches, in the form of an equilateral triangle with rounded vertices.

Импирически установлено, что при r 0,3R, относительное несовпадение ветвей укороченной гипоциклоиды и сторон теоретически правильного треугольника составляет около 2,5%
Вытеснительные ролики через равные промежутки времени взаимодействуют с рабочим органом, вытесняя из него перекачиваемую среду в сторону нагнетания.It is empirically established that at r 0.3R, the relative mismatch of the branches of the shortened hypocycloid and the sides of the theoretically regular triangle is about 2.5%
Displacing rollers at regular intervals interact with the working body, displacing the pumped medium from it in the direction of discharge.

Применение укороченной гипоциклоиды для побуждения перистальтического насоса связано со следующими особенностями. The use of a shortened hypocycloid to induce a peristaltic pump is associated with the following features.

Каноническая гипоциклоида (астроида) имеет острые вершины и изогнутые к центру образующей окружности ветви, в принципе, для побуждения перистальтики рабочего органа насоса, возможно применение канонической гипоциклоиды как траектории для перемещения вытеснительных роликов, однако в этом случае необходимо рабочему органу, а вместе с ним и опорной поверхности, придать кривизну и расположить их эквидистантно одной из ветвей гипоциклоиды. В этом случае радиусы кривошипа вытеснительных роликов должны быть равны половине делительных диаметров несущих их сателлитов. При этом соблюдается обязательное условие постоянного пережатия рабочего органа хотя бы одним вытеснительным роликом в любой момент времени работы насоса. The canonical hypocycloid (astroid) has sharp peaks and branches bent to the center of the circle forming, in principle, to induce peristalsis of the pump working body, canonical hypocycloid can be used as a trajectory for moving the displacement rollers, however, in this case, the working body, and with it supporting surface, give curvature and arrange them equidistantly to one of the branches of the hypocycloid. In this case, the radii of the crank of the displacement rollers should be equal to half the dividing diameters of the satellites carrying them. At the same time, a prerequisite for constant clamping of the working body with at least one displacement roller at any time during operation of the pump is observed.

Однако криволинейная опорная поверхность, как и искривленный рабочий орган, нетехнологичны в изготовлении и неудобны в обслуживании. Исходя из чего и предложено использовать одну из ветвей укороченной гипоциклоиды, представляющую практически прямую линию. However, a curved supporting surface, as well as a curved working body, are not technologically advanced to manufacture and inconvenient to maintain. Based on what, it is proposed to use one of the branches of a shortened hypocycloid, which is an almost straight line.

Поскольку в этом случае условие постоянного пережатия рабочего органа хотя бы одним вытеснительным роликом не всегда соблюдается, становится невозможным создать давление в нагнетательном трубопроводе при перекачивании среды, что является прямым следствием спрямления ветвей гипоциклоиды, потому что гипоциклоида превращается в правильный многоугольник со скругленными вершинами, что обеспечивается в вышеизложенном устройстве увеличением длин радиусов кривошипов до определенного значения, то для соблюдения условия постоянного пережатия рабочего органа насоса хотя бы одним вытеснительным роликом в любой момент времени при наименьшем количестве вытеснительных роликов, необходимо на рабочий орган дополнительно установить по крайней мере один нажимной элемент, пережимающий рабочий орган насоса при воздействии на него одного из вытеснительных роликов перед тем, как вытеснительному ролику воздействовать на рабочий орган насоса, то есть непосредственно перед началом рабочего хода. Since in this case the condition of constant clamping of the working body by at least one displacement roller is not always met, it becomes impossible to create pressure in the discharge pipe when pumping the medium, which is a direct consequence of the straightening of the branches of the hypocycloid, because the hypocycloid turns into a regular polygon with rounded vertices, which is ensured in the above device by increasing the lengths of the radii of the cranks to a certain value, then to comply with the conditions of constant overload If the working body of the pump is at least one displacement roller at any time with the smallest number of displacement rollers, it is necessary to install at least one additional pressure element on the working body that compresses the working body of the pump when one of the displacement rollers is exposed to it before the displacing roller act on the working body of the pump, that is, immediately before the start of the working stroke.

Вышеизложенный насос перистальтический при конструктивной и технологической простоте обладает высокой надежностью в работе и простотой в обслуживании. ЫЫЫ2 The above peristaltic pump with structural and technological simplicity has high reliability and ease of maintenance. YYY2

Claims

A peristaltic pump comprising a drive with displacing rollers, a linear elastic working body, such as a hose, abutment surface and pressure elements, characterized in that the pump is equipped with a planetary gear mechanism containing central wheels, carriers and satellites connected to cranks, on which are evenly spaced around the circle with the possibility of free rotation of the displacement rollers, the centers of which during the movement of the planetary mechanism outline a trajectory, the closest approximation of which a regular polygon with rounded vertices by shortening the hypocycloids (astroids) with a whole, at least three, number of branches, is provided by the selection of the lengths of the crank radii, while the elastic working body is installed on the supporting surface at a distance sufficient for its effective compression, parallel to one of the sides of the polygon and at the input part of the working body, at the top of the polygon of the outlined trajectory, at least one pressure element is installed that pinches the working body of the pump when exposed and has one of the displacement rollers immediately before contact with the working roll displacement body beginning of the working stroke, the amount of displacement rollers is not less than the number of polygon sides.