RU2221934C2

RU2221934C2 - Peristaltic pump

Info

Publication number: RU2221934C2
Application number: RU2001117375/06A
Authority: RU
Inventors: А.П. Бурдуков; Е.В. Бондарчук; Е.В. Колбасов
Original assignee: Институт теплофизики СО РАН; Бурдуков Анатолий Петрович; Бондарчук Елена Владимировна; Колбасов Евгений Владимирович
Priority date: 2001-06-20
Filing date: 2001-06-20
Publication date: 2004-01-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering; materials handling facilities. SUBSTANCE: invention can be used in different industries for transfer of liquid media, including aggressive ones. Elastic pumping element of pump is made in form of hollow cylinder connected hermetically by end faces with pump housing and installed with offset relative to housing and rotor. Pump rotor shaft is provided with eccentric drive, and at least one of contacting surfaces of pump is made in form of quadratic surface of revolution. EFFECT: simplified design, improved performance characteristics of pump. 2 dwg

Description

Изобретение относится к области насосостроения, а именно к насосам перистальтического типа, и может быть использовано в различных устройствах и объектах техники для перекачки различных текучих сред, включая топливо и другие агрессивные жидкости. The invention relates to the field of pump engineering, namely to pumps of a peristaltic type, and can be used in various devices and objects of technology for pumping various fluids, including fuel and other aggressive liquids.

Известен насос перистальтического типа, содержащий корпус с размещенным в нем трубчатым рабочим органом /элементом/, в стенке которого выполнена полость, заполненная упругой текучей средой /воздухом/. Рабочий орган в данном насосе попеременно обкатывается роликами ротора, за счет чего происходит нагнетание жидкости, при этом межстеночная полость рабочего органа выполнена из упругого и проницаемого для газа материала, который связывает внутреннюю и наружную стенки рабочего органа между собой в момент его сжатия и восстановления (SU 1807236 А1, 07.04.1993). A peristaltic type pump is known, comprising a housing with a tubular working body / element / located in it, in the wall of which a cavity filled with elastic fluid / air / is made. The working body in this pump is alternately run in by the rotor rollers, due to which fluid is injected, while the inter-wall cavity of the working body is made of elastic and gas-permeable material that binds the internal and external walls of the working body to each other at the time of its compression and recovery (SU 1807236 A1, 04/07/1993).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, относится то, что в известном устройстве-насосе перистальтического типа эффективность процесса нагнетания жидкости достигается за счет упругих сил материала, заполняющего межстенное пространство рабочего органа-элемента. Однако перетекание газа по пористому материалу без его разрушения в момент резкого сжатия воздуха организовать весьма сложно. Также сложно поддерживать избыточное давление газа в межстеночном пространстве рабочего органа из-за нестабильности температуры в процессе работы. К этому следует добавить, что объемная производительность насоса при этом исполнении насосного органа /элемента/ невелика, а затраты на его изготовление и ремонт весьма значительны. The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known device include the fact that in the known device-pump of peristaltic type, the efficiency of the liquid injection process is achieved due to the elastic forces of the material filling the inter-space of the working element. However, the flow of gas through a porous material without its destruction at the time of sharp compression of air is very difficult to organize. It is also difficult to maintain excess gas pressure in the inter-wall space of the working body due to temperature instability during operation. It should be added that the volumetric capacity of the pump with this design of the pumping body / element / is small, and the cost of its manufacture and repair is very significant.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявляемому изобретению по совокупности признаков является насос перистальтического типа, включающий корпус с внутренней расточкой и ротор с эксцентриковым приводом, соприкасающиеся между собой через эластичный насосный элемент, который выполнен в виде полого цилиндра и герметично соединен по торцам с корпусом насоса (SU 501194 А, 13.10.1976). The closest device of the same purpose to the claimed invention in terms of features is a peristaltic pump, comprising a housing with an internal bore and a rotor with an eccentric drive, in contact with each other through an elastic pump element, which is made in the form of a hollow cylinder and is hermetically connected at the ends with the pump housing (SU 501194 A, 10/13/1976).

В известном насосе для герметичного соединения эластичного элемента с корпусом насоса требуется и установка дополнительных опор и разъем корпуса. In the known pump for the tight connection of the elastic element with the pump casing, the installation of additional supports and the connector of the housing is required.

В то время как в заявленном насосе эластичный элемент просто приклеивается к корпусу насоса и может быть изготовлен из плетеной металлической сетки, запеченной во фторопласт или другой агрессивно стойкий пластик. Несоосная установка эластичного элемента относительно внутренней расточки корпуса насоса увеличивает производительность насоса и исключает любую пульсацию как в процессе всасывания, так и в процессе нагнетания. While in the claimed pump, the elastic element simply adheres to the pump casing and can be made of wicker metal mesh baked in fluoroplastic or other aggressively resistant plastic. The misaligned installation of the elastic element relative to the internal bore of the pump casing increases the productivity of the pump and eliminates any pulsation both in the suction process and in the pumping process.

Задачей заявляемого изобретения является устранение вышеперечисленных недостатков путем реализации новой конструкции насоса перистальтического типа с улучшенными технико-экономическими параметрами. The task of the invention is to remedy the above disadvantages by implementing a new design of a peristaltic pump with improved technical and economic parameters.

Указанная задача решается за счет достижения технического результата при осуществлении заявляемого изобретения, заключающегося в получении дешевой и простой в изготовлении конструкции насоса перистальтического типа, увеличения его объемной производительности и снижении эксплуатационных затрат, включая затраты на восстановительный ремонт. This problem is solved by achieving a technical result in the implementation of the claimed invention, which consists in obtaining a cheap and easy to manufacture design of a peristaltic type pump, increasing its volumetric productivity and reducing operating costs, including the cost of restoration.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается за счет того, что в насосе перистальтического типа, включающем корпус с внутренней расточкой и ротор с эксцентриковым приводом, соприкасающиеся между собой через эластичный насосный элемент, который выполнен в виде полого цилиндра и герметично соединен по торцам с корпусом насоса, его эластичный насосный элемент несоосно установлен относительно внутренней расточки корпуса насоса и наружной поверхности ротора, при этом, по меньшей мере, одна из соприкасающихся поверхностей вышеуказанного эластичного насосного элемента выполнена в виде поверхности второго порядка, преимущественно в виде поверхности эллипсоида вращения. The specified technical result in the implementation of the invention is achieved due to the fact that in the peristaltic type pump, comprising a housing with an internal bore and a rotor with an eccentric drive, in contact with each other through an elastic pump element, which is made in the form of a hollow cylinder and is hermetically connected at the ends with the pump housing , its elastic pump element is misaligned relative to the inner bore of the pump housing and the outer surface of the rotor, with at least one of the contacting overhnostey pump above the elastic member is formed as a second-order surface, preferably a surface of revolution ellipsoid.

На фиг. 1 изображен общий вид насоса перистальтического типа в разрезе /привод показан условно/; на фиг.2 дано сечение А-А на фиг.1. In FIG. 1 shows a General view of the peristaltic type pump in section / drive shown conditionally /; figure 2 is a section aa in figure 1.

Насос перистальтического типа включает корпус 1 /фиг.1/ с внутренней расточкой 2, ротор 3 с эксцентриковым приводом 4, полый цилиндр 5 эластичного насосного элемента, входной патрубок 6 /фиг.2/ и выходной патрубок 7 для выхода нагнетаемой жидкости. Следует отметить, что центральная ось полого цилиндра 5 эластичного насосного элемента параллельна осям элементов ротора 3 и внутренней расточки 2 корпуса 1, но не совпадает ни с одной из них, т.е. эластичный насосный элемент несоосно установлен относительно внутренней расточки корпуса насоса и наружной поверхности ротора. Одна из соприкасающихся поверхностей вышеуказанного эластичного насосного элемента выполнена в виде поверхности второго порядка, преимущественно в виде поверхности эллипсоида вращения. The peristaltic type pump includes a housing 1 / Fig. 1/ with an internal bore 2, a rotor 3 with an eccentric drive 4, a hollow cylinder 5 of an elastic pump element, an inlet pipe 6 / Fig. 2/ and an output pipe 7 for the outlet of the pumped liquid. It should be noted that the central axis of the hollow cylinder 5 of the elastic pump element is parallel to the axes of the elements of the rotor 3 and the inner bore 2 of the housing 1, but does not coincide with any of them, i.e. the elastic pump element is misaligned relative to the inner bore of the pump housing and the outer surface of the rotor. One of the contacting surfaces of the above elastic pump element is made in the form of a second-order surface, mainly in the form of a surface of a rotation ellipsoid.

Насос перистальтического типа работает следующим образом. При вращении приводного вала с эксцентриковым приводом 4 /фиг.1/ ротор 3 попеременно обкатывается по внутренней поверхности полого цилиндра 5 эластичного насосного элемента, прижимая последний к поверхности внутренней расточки 2 корпуса 1 насоса. При этом жидкость, предназначенная для перекачки через входной патрубок 6 /фиг.2/, засасывается в зазор между наружной поверхностью полого цилиндра 5 эластичного насосного элемента и внутренней поверхностью расточки 2 корпуса 1 насоса, из которого она при помощи ротора 3 перемещается в направлении к выходному патрубку 7 корпуса насоса и затем покидает последний. Описываемый насос является наиболее простым из всех известных насосов данного типа как по конструкции, так и по принципу работы, а его объемная производительность значительно превышает производительность известных конструкций насосов. Коэффициент весовой отдачи, под которым подразумевается вес, приходящийся на единицу мощности, в описываемом насосе значительно ниже, чем в известных конструкциях. К достоинству насоса следует также отнести и то, что конструкция насоса проста и состоит всего из четырех деталей, а надежность в работе очень высока. При этом после выработки своего гарантированного ресурса насос вновь восстанавливается до прежнего уровня путем замены лишь одной детали полого цилиндра 5 эластичного насосного элемента. Регулировка объемной производительности описываемого насоса также не вызывает никаких затруднений, т.к. достигается путем простого увеличения или уменьшения числа оборотов приводного вала. При этом нет никаких препятствий к увеличению частоты вращения приводного вала ротора до нескольких тысяч оборотов в минуту, что весьма существенно расширяет сферу его применения. Таким образом, вышеприведенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании изобретения следующей совокупности условий:
- средство, воплощающее изобретение при его осуществлении, предназначено для использования в промышленности, а именно для получения простого в изготовлении и эффективного в эксплуатации насоса перистальтического типа, предназначенного для перекачивания любых жидкостей, включая агрессивные;
- для изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов;
- средство, воплощающее изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата. Предлагаемый насос более эффективен и надежен во время эксплуатации, прост в изготовлении и не требует больших капитальных и других затрат при освоении его в промышленности.The peristaltic pump operates as follows. When the drive shaft is rotated with an eccentric drive 4 / Fig. 1/, the rotor 3 alternately rolls around the inner surface of the hollow cylinder 5 of the elastic pump element, pressing the latter against the surface of the inner bore 2 of the pump housing 1. In this case, the fluid intended for pumping through the inlet pipe 6 / Fig. 2/ is sucked into the gap between the outer surface of the hollow cylinder 5 of the elastic pump element and the inner surface of the bore 2 of the pump housing 1, from which it is moved towards the outlet by means of the rotor 3 pipe 7 of the pump housing and then leaves the latter. The described pump is the simplest of all known pumps of this type both in design and in principle of operation, and its volumetric performance is significantly higher than the performance of known pump designs. The coefficient of weight return, which means the weight per unit of power, in the described pump is significantly lower than in known designs. The advantage of the pump should also include the fact that the design of the pump is simple and consists of only four parts, and the reliability is very high. In this case, after developing its guaranteed resource, the pump is restored to its previous level by replacing only one part of the hollow cylinder 5 of the elastic pump element. Adjusting the volumetric capacity of the described pump also does not cause any difficulties, because achieved by simply increasing or decreasing the speed of the drive shaft. However, there are no obstacles to increasing the rotational speed of the rotor drive shaft to several thousand revolutions per minute, which greatly expands the scope of its application. Thus, the above information indicates that when using the invention the following set of conditions:
- a tool embodying the invention in its implementation is intended for use in industry, namely, to obtain a peristaltic type pump easy to manufacture and efficient in operation, designed for pumping any liquids, including aggressive ones;
- for the invention in the form as described in the independent claim, the possibility of its implementation using the means and methods described above or known prior to the priority date has been confirmed;
- a tool embodying the invention in its implementation, is able to ensure the achievement of the perceived by the applicant technical result. The proposed pump is more efficient and reliable during operation, easy to manufacture and does not require large capital and other costs when developing it in industry.

Claims

A peristaltic type pump, comprising a housing with an internal bore and a rotor with an eccentric drive, in contact with each other through an elastic pump element, which is made in the form of a hollow cylinder and is hermetically connected at the ends to the pump housing, characterized in that its elastic pump element is misaligned relative to the internal bores of the pump casing and the outer surface of the rotor, while at least one of the contacting surfaces of the above elastic pump element is made in de quadric surface, preferably a surface of revolution ellipsoid.