RU2254877C1

RU2254877C1 - Peristaltic pump

Info

Publication number: RU2254877C1
Application number: RU2004105352/14A
Authority: RU
Inventors: А.С. Кондратьев (RU); А.С. Кондратьев; В.Н. Поварков (RU); В.Н. Поварков; С.В. Велитченко (RU); С.В. Велитченко; Д.А. Богданов (RU); Д.А. Богданов; К.Ю. Сенчик (RU); К.Ю. Сенчик; В.Б. Митренин (RU); В.Б. Митренин; В.В. Кириченко (RU); В.В. Кириченко
Priority date: 2004-02-24
Filing date: 2004-02-24
Publication date: 2005-06-27

Abstract

FIELD: medicine, in particular, equipment for transportation of blood and biological liquids in extracorporeal detoxification, liquorosorption, liquorofiltration and plasmaphoresis apparatuses.

SUBSTANCE: peristaltic pump has stator with elastic pipe adjoining to its inner surface, rollers contacting with elastic pipe, adjusting screw, and drive. Spring-loaded pusher located inside inner shaft has axis aligned with rotor axis. Pusher is adapted for displacement over fallowing members provided in shafts. Adjusting screw is engageable with pusher and is fixed in door mounted on stator by means of pivot joint so as to be fixed in closed position. Rollers are mounted on pins of eccentrics of crank mechanism.

EFFECT: increased efficiency by providing adjustment of occlusion with fixed or rotating rotor.

5 dwg

Description

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано для транспортировки крови и биологических жидкостей в аппаратах для экстракорпоральной детоксикации, гемосорбции, ликворосорбции, ликворофильтрации, плазмафереза и т.д.The invention relates to medical equipment and can be used for transporting blood and biological fluids in apparatus for extracorporeal detoxification, hemosorption, liquororption, liquor filtration, plasmapheresis, etc.

Известен перистальтический насос, содержащий статор с примыкающей к его внутренней поверхности эластичной трубкой, установленное на валу привода и размещенное в полости статора водило с двумя роликами, оси которых смонтированы на подпружиненных рычагах (заявка Франции N2555057).A peristaltic pump is known, comprising a stator with an elastic tube adjacent to its inner surface, mounted on a drive shaft and placed in a stator cavity with two rollers whose axes are mounted on spring-loaded levers (French application N2555057).

Недостаток данного насоса состоит в том, что настройка на требуемую величину окклюзии эластичной трубки сопряжена с необходимостью регулировки вылета каждого ролика, что снижает точность настройки.The disadvantage of this pump is that setting the required amount of occlusion of the elastic tube is associated with the need to adjust the outreach of each roller, which reduces the accuracy of the setting.

Известен перистальтический насос, содержащий статор, эластичную трубку, размещенный в полости статора ротор, ролики, оси которых размещены на ползушках, распорный элемент, выполненный в виде кулачка с выступами (патент РФ №2014092).Known peristaltic pump containing a stator, an elastic tube placed in the stator cavity of the rotor, rollers, the axes of which are placed on the creepers, a spacer element made in the form of a cam with protrusions (RF patent No. 201492).

Недостатком данного насоса является невозможность изменения окклюзии во время работы насоса.The disadvantage of this pump is the impossibility of changing the occlusion during pump operation.

За прототип выбран перистальтический насос (патент РФ №2012356). Он содержит статор с примыкающей к его внутренней поверхности эластичной трубкой, ротор, размещенный в полости статора и установленный на валу привода, контактирующие с эластичной трубкой ролики, оси которых закреплены на подвижных ползушках, контактирующий с ползушками распорный элемент, выполненный виде кулачка с упорами, установленный с возможностью углового перемещения вокруг собственной оси и связанный с валом ротора посредством пружины кручения, который расположен между кулачком и ступицей ротора, эксцентрик, выполненный заодно с регулировочным винтом, установленным в жестко связанном со ступицей ротора диске.A peristaltic pump was selected for the prototype (RF patent No. 2012356). It contains a stator with an elastic tube adjacent to its inner surface, a rotor located in the stator cavity and mounted on the drive shaft, rollers in contact with the elastic tube, the axes of which are mounted on movable creepers, a spacer element in contact with the cushions, made in the form of a cam with stops, installed with the possibility of angular movement around its own axis and connected with the rotor shaft by means of a torsion spring, which is located between the cam and the hub of the rotor, an eccentric made integrally with an adjusting screw mounted in the rigidly associated with the rotor hub disc.

Недостаток известного перистальтического насоса заключается в том, что для настройки требуемой величины окклюзии необходимо остановить насос, открыть крышку, произвести регулировку, закрыть крышку, запустить насос. При этом полностью прекращается процесс транспортировки жидкости, что отрицательно сказывается на состоянии больного и увеличивает непроизводительные потери времени во время проведения операций.A disadvantage of the known peristaltic pump is that to adjust the required occlusion value, it is necessary to stop the pump, open the cover, adjust, close the cover, start the pump. At the same time, the process of transporting fluid is completely stopped, which negatively affects the patient's condition and increases unproductive time losses during operations.

Задачей предлагаемого изобретения является улучшение эксплуатационных свойств насоса и расширение возможности применения медицинских методик.The task of the invention is to improve the operational properties of the pump and expand the possibility of applying medical techniques.

Поставленная цель достигается тем, что предложен перистальтический насос, который содержит статор с примыкающей к его внутренней поверхности эластичной трубкой, ротор, размещенный в полости статора, ролики, контактирующие с эластичной трубкой, оси которых закреплены на механизме перемещения, регулировочный винт, электродвигатель, датчик угла поворота. Ротор выполнен в виде двух коаксиально расположенных валов, внутри одного из них установлен с возможностью перемещения вдоль копиров подпружиненный толкатель, ось которого совмещена с осью ротора. В валах ротора выполнены копиры, а регулировочный винт закреплен в дверце, установленной на статоре посредством шарнира с возможностью фиксации в закрытом положении. Механизм перемещения роликов может быть, например, кривошипно-кулисным или в виде прямозубой передачи. В данной конструкции он представляет собой кривошипно-кулисный механизм.This goal is achieved by the fact that a peristaltic pump is proposed, which contains a stator with an elastic tube adjacent to its inner surface, a rotor located in the stator cavity, rollers in contact with the elastic tube, the axes of which are fixed to the movement mechanism, an adjusting screw, an electric motor, an angle sensor turning. The rotor is made in the form of two coaxially arranged shafts, inside one of them a spring-loaded pusher is installed with the possibility of movement along the copiers, the axis of which is aligned with the axis of the rotor. Copiers are made in the rotor shafts, and the adjusting screw is fixed in the door mounted on the stator by means of a hinge with the possibility of fixing in the closed position. The mechanism for moving the rollers can be, for example, crank-rocker or in the form of a spur gear. In this design, it is a crank-link mechanism.

Форма копиров может быть различной, отчего зависит закон, по которому изменяются величины окклюзии. Наиболее простой вариант формы копиров, с точки зрения изготовления, может быть, например, прямой на внутреннем валу и винтовой паз с постоянным шагом на наружном.The shape of the copiers can be different, which determines the law by which the values of occlusion change. The simplest form of copiers, from the point of view of manufacture, can be, for example, a straight line on the inner shaft and a screw groove with a constant pitch on the outer.

Толкатель может быть выполнен в виде стержня с закрепленным на нем штифтом, скользящим по копирам, или в виде стержня с закрепленными на оси роликами в виде втулок, перекатывающихся по поверхности копира и скользящих по оси.The pusher can be made in the form of a rod with a pin fixed on it, sliding along the copiers, or in the form of a rod with rollers fixed to the axis in the form of bushings rolling along the surface of the copier and sliding along the axis.

В данной конструкции применен толкатель, выполненный в виде стержня с роликами в виде подшипников качения, что снижает потери на трение и повышает износостойкость механизма.In this design, a pusher is used, made in the form of a rod with rollers in the form of rolling bearings, which reduces friction losses and increases the wear resistance of the mechanism.

На одном из концов толкателя может быть установлен подшипник с бандажом, который служит для уменьшения сил трения в паре винт-толкатель при вращающемся роторе и неподвижном винте.A bearing with a bandage can be installed at one end of the pusher, which serves to reduce the frictional forces in the screw-pusher pair with a rotating rotor and a fixed screw.

Существенными признаками предлагаемого изобретения являются: выполнение ротора в виде двух коаксиально расположенных валов, в которых выполнены копиры разной формы, толкатель, представляющий собой стержень с роликами, которые осуществляют движение по копирам, закрепление регулировочного винта в дверце насоса. В рабочем состоянии толкатель с одной стороны подпружинен возвратной пружиной, а с другой соприкасается с регулировочным винтом. Это обеспечивает возможность возвратно-поступательного перемещения роликов не только во время остановки, но и во время вращения ротора и тем самым позволяет корректировать величину окклюзии, не прерывая процесс перекачивания жидкости. Для этого достаточно повернуть регулировочный винт, расположенный на внешней стороне дверцы, в ту или иную сторону. Для смены эластичной трубки достаточно открыть дверцу, на которой установлен регулировочный винт. При этом ролики, создающие окклюзию, автоматически при помощи возвратной пружины перемещаются к центру ротора, давая возможность быстро заменить трубку. В процессе закрывания дверцы регулировочный винт возвращает толкатель в то положение, в котором он был до замены трубки, что исключает необходимость повторной настройки величины окклюзии.The essential features of the invention are: the rotor is made in the form of two coaxially arranged shafts in which copiers of various shapes are made, a pusher, which is a rod with rollers that move along the copiers, securing the adjusting screw in the pump door. In working condition, the pusher is spring loaded on one side with a return spring, and on the other hand in contact with the adjusting screw. This provides the possibility of reciprocating movement of the rollers not only during a stop, but also during the rotation of the rotor and thereby allows you to adjust the size of the occlusion without interrupting the pumping process. To do this, just turn the adjusting screw located on the outside of the door, in one direction or another. To change the elastic tube, just open the door on which the adjusting screw is installed. In this case, the rollers creating occlusion are automatically moved to the center of the rotor by means of a return spring, making it possible to quickly replace the tube. In the process of closing the door, the adjusting screw returns the plunger to the position in which it was before replacing the tube, which eliminates the need to re-adjust the size of the occlusion.

Указанные признаки являются существенными, т.к. только их совокупность позволяет достичь технического результата.These signs are significant, because only their combination allows to achieve a technical result.

На фиг.1 изображен общий вид перистальтического насоса; на фиг.2 - разрез М-М; на фиг.3 - разрез Р-Р; на фиг.4 - разрез Т-Т; на фиг.5 - вариант исполнения механизма перемещения роликов в виде прямозубой передачи.Figure 1 shows a General view of the peristaltic pump; figure 2 is a section MM; figure 3 - section PP; figure 4 - section TT; figure 5 is an embodiment of the mechanism for moving the rollers in the form of a spur gear.

Перистальтический насос содержит статор 1 с примыкающей к его внутренней поверхности эластичной трубкой 2, ротор 3, размещенный в полости статора, шаговый электродвигатель 4, датчик угла поворота 5, дверцу 6 с закрепленным на ней регулировочным винтом 7, два коаксиально расположенных вала 8 и 9, толкатель 10 с роликами 11, которые имеют возможность перемещения по поверхности копиров, кривошипно-кулисный механизм, содержащий эксцентрики 12 со смонтированными на их осях роликами 13, которые контактируют с эластичной трубкой. На валах эксцентриков закреплены кривошипы 14, которые находятся в контакте с пазами кулисы внешнего вала. На статоре закреплен фиксатор 15, обеспечивающий фиксацию дверцы в закрытом положении. Передача крутящего момента от электродвигателя к ротору осуществляется через зубчатые колеса 16 и 17. В полости внутреннего вала установлена пружина 18, обеспечивающая возврат толкателя в исходное положение.The peristaltic pump comprises a stator 1 with an elastic tube 2 adjacent to its inner surface, a rotor 3 located in the stator cavity, a stepper motor 4, a rotation angle sensor 5, a door 6 with an adjustment screw 7 fixed thereon, two coaxially located shafts 8 and 9, a pusher 10 with rollers 11, which have the ability to move along the surface of the copiers, a crank-link mechanism containing eccentrics 12 with rollers 13 mounted on their axes, which are in contact with an elastic tube. On the shafts of the eccentrics mounted cranks 14, which are in contact with the grooves of the wings of the outer shaft. A latch 15 is secured to the stator to secure the door in the closed position. The transmission of torque from the electric motor to the rotor is carried out through gears 16 and 17. A spring 18 is installed in the cavity of the internal shaft, which ensures the return of the pusher to its original position.

В данном насосе привод включает в себя шаговый двигатель 4 с датчиком угла поворота 5, систему управления.In this pump, the drive includes a stepper motor 4 with a rotation angle sensor 5, a control system.

Насос работает следующим образом.The pump operates as follows.

Перед пуском насоса в полости статора 1 устанавливают эластичную трубку 2. Для этого открывают дверцу 6, при этом ролики автоматически смещаются к центру ротора, позволяя легко установить трубку в полость статора. После закрепления трубки в зажимах необходимо закрыть дверцу 6. При этом регулировочный винт 7, нажимая на толкатель 10, приведет в действие кривошипно-кулисный механизм.Before starting the pump, an elastic tube 2 is installed in the stator cavity 1. To do this, open the door 6, while the rollers are automatically shifted to the center of the rotor, making it easy to install the tube in the stator cavity. After fixing the tube in the clamps, it is necessary to close the door 6. At the same time, the adjusting screw 7, pressing the pusher 10, will activate the crank-link mechanism.

Регулировочный винт 7 перемещает толкатель 10 вдоль оси ротора, при этом ролики толкателя 11, перемещаясь по копирам, обработанным на валах 8 и 9, обеспечивают вращение одного вала относительно другого по требуемому закону. Это приводит к повороту эксцентриков 12 посредством кривошипов 14 относительно собственной оси, что приводит к перемещению роликов 13 в радиальном направлении и сужению или увеличению просвета трубки (изменению окклюзии).The adjusting screw 7 moves the pusher 10 along the axis of the rotor, while the rollers of the pusher 11, moving along the copiers processed on the shafts 8 and 9, provide rotation of one shaft relative to another according to the required law. This leads to the rotation of the eccentrics 12 by means of cranks 14 relative to its own axis, which leads to the displacement of the rollers 13 in the radial direction and to narrow or increase the lumen of the tube (change in occlusion).

Выходящие из статора концы эластичной трубки при помощи специального устройства, например гемосорбционной колонки, подсоединяются к пациенту. При пуске электродвигателя 4 начинает вращаться ротор 3, при этом скорость вращения ротора контролируется датчиком угла поворота 5 и может меняться при помощи системы управления приводом. Ролики, контактирующие с эластичной трубкой, вращаются совместно с ротором и в результате в трубке создаются области повышенного давления и разрежения и происходит процесс перекачивания жидкости.The ends of the elastic tube emerging from the stator are connected to the patient using a special device, such as a hemosorption column. When starting the electric motor 4, the rotor 3 starts to rotate, while the rotor speed is controlled by the angle sensor 5 and can be changed using the drive control system. The rollers in contact with the elastic tube rotate together with the rotor, and as a result, areas of high pressure and rarefaction are created in the tube and the process of pumping the liquid takes place.

После завершения процедуры электродвигатель останавливают, открывают дверцу, при этом ролики, смещаясь к центру ротора, освобождают трубку, что позволяет быстро заменить ее и, закрыв дверцу, подготовить насос для следующей операции.After the procedure is completed, the electric motor is stopped, the door is opened, while the rollers, shifting to the center of the rotor, release the tube, which allows you to quickly replace it and, having closed the door, prepare the pump for the next operation.

Величину окклюзии можно изменять как на неподвижном, так и при вращающемся роторе. Для этого необходимо повернуть регулировочный винт 7 по часовой стрелке для увеличения окклюзии или против часовой стрелки для уменьшения.The size of the occlusion can be changed both on a fixed and a rotating rotor. To do this, turn the adjusting screw 7 clockwise to increase occlusion or counterclockwise to decrease.

Таким образом, операции, связанные со снятием, установкой эластичной трубки, а также настройкой требуемой величины окклюзии, характеризуются быстродействием, что способствует улучшению эксплуатационных свойств насоса. Кроме того, величину окклюзии можно менять как на работающем насосе, так и на остановленном, что расширяет применение медицинских методик.Thus, the operations associated with the removal, installation of an elastic tube, as well as setting the required size of occlusion, are characterized by speed, which helps to improve the operational properties of the pump. In addition, the size of the occlusion can be changed both on a working pump and on a stopped pump, which expands the use of medical techniques.

Claims

A peristaltic pump containing a stator with an elastic tube adjacent to its inner surface, a rotor located in the stator cavity, rollers in contact with the elastic tube, an adjusting screw for setting the occlusion value of the elastic tube, and a drive, characterized in that the rotor is made in the form of two coaxially arranged shafts, a spring-loaded pusher is installed inside the inner shaft, the axis of which is aligned with the axis of the rotor, the pusher has the ability to move along the copiers made in the shafts, int is made with the possibility of interaction with the pusher and is fixed in the door mounted on the stator by means of a hinge with the possibility of fixing in the closed position, and the rollers are mounted on the axes of the eccentrics of the crank mechanism.