Перистальтический насос

 

Использование: в насосостроении. Цель: снижение турбулмзации и повышение всасывающей способности Сущность изобретения: насос содержит корпус 1, эластичные шланг 2, ротор 3 с роликами 4, размещенную между шлангом 2 и роликами 4 гибкую опорную ленту 5. Гибкая лента 5 установлена с внешней стороны шланга 2, ролики 4 ротора 3 размещены с внешней стороны ленты, а коэффициенты трения связаны соотношением fi fa ,гдет1коэффициент трения между шлангом 2 и корпусом 1; f2 - коэффициент трения между шлангом 2 и лентой 5; fi - коэффициент трения качения ролика 4 по ленте 5; d - диаметр ролика 4. Положительный эффектснижение повреждения частиц жидкости и исключение кавитационных явлений.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1 (я)5 F 04 В 43/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4475766/29 (22) 23,08,88 (46) 07.10,92, Бюл, ¹ 37 (71) Арзамасское опытно-конструкторское бюро (72) В,А.Новичихин (56) Патент США

¹ 3723030, кл. 417-475, 1973, (54) ПЕРИСТАЛЬТИЧЕСКИЙ НАСОС (57) Использование: в насосостроении, Цель: снижение турбулизации и повышение всасыва ощей способности. Сущность изобретения; насос содержит корпус 1, эластичны,". шланг 2, ротор 3 с роликами 4, „„Я2„„1767222 А1 размещенную между шлангом 2 и роликами

4 гибкую опорную ленту 5. Гибкая лента 5 установлена с внешней стороны шланга 2, ролики 4 ротора 3 размещены с внешней стороны ленты, а коэффициенты трения связаны соотношением f1 > fz > —, где f<в к

d коэффициент трения между шлангом 2 и корпусом 1; f2 — коэффициент трения между шлангом 2 и лентой 5; fK — коэффициент трения качения ролика 4 по ленте 5; d— диаметр ролика 4, Положительный эффект: снижение повреждения частиц жидкости и исключение кавитационных явлений, 1767222

20 1 + 2 к

) 30

50

Изобретение относится к гидравлическим машинам объемного вытеснения, в частности к насосам перистальтического действия с трубчатым эластичным органом.

Известен перистальтический насос, содержащий корпус с опорным элементом Побразного сечения, установленный на опорном элементе эластичный шланг, ротор с роликами, взаимодействующими со шлангом, и размещенную между шлангом и роликамй гибкую опорную ленту, снабженную заармированными в нее поперечными осями, концы которых размещены во втулках, установленных в боковых стенках опорного элемента.

Недостатком данного перистальтического насоса является сложность ег0 конструкции из-за наличия соединительных элементов, выполненных в виде заармированных в ленте поперечных осей, входящих в пазы, выполненные во втулках, установленных в опорной детали с возможностью поворота. Кроме того, насос имеет невысокую всасывающую способность из-за того, что упругие силы деформируемого шланга частично расходуются на преодоление сил трения поперечных осей по пазам втулок и сил трения при повороте самих втулок в опорном элементе, Наиболее близким к предлагаемому является перистальтический насос, содержащий корпус с опорной деталью П-образного сечения, в котором установлен эластичный шланг, взаимодействующий с роликами ротора через упругую опорную ленту, связанную соединительными элементами с опорной деталью. С целью повышения всасывающей способности и упрощения конструкции соединительные элементы выполнены в виде упругих растяжек.

Недостатком данного перистальтического насоса является его относительная сложность из-за наличия соединительных элементов, выполненных в виде упругих растяжек. Насос имеет невысокую всасывающую способность из-за того, что энергия расходуется на деформации прогиба с растяжением лентой расположенных за рабочим роликом упругих растяжек и деформации сжатия шланга лентой, вызванные продольным изгибом ленты перед рабочим роликом, что увеличивает сопротивление движению жидкости на суженных участках шланга перед рабочим роликом. Кроме того, растяжки в местах контакта с лентой нарушают характер распределения давления ленты на шлаг, что является источником турбулизации потока.

Цель изобретения — упрощение конструкции, снижение турбулизации потока и повышение всасывающей способности перистальтического насоса.

Поставленная цель достигается тем, что в перистальтическом насосе, содержащем корпус, эластичный шланг, ротор с роликами, взаимодействующими со шлангом, и размещенную между шлангом и роликами гибкую опорную ленту, эластичный шланг расположен на наружной поверхности корпуса, поверх шланга размещена гибкая опорная лента, концы которой прикреплены к корпусу, а шероховатости рабочих поверхностей ролика ленты, шланга и корпуса устанавливаются с выполнением условия где f> — коэффициент трения между шлангом и корпусом;

1г — коэффициент трения между лентой и шлангом;

f» — коэффициент трения качения ролика по ленте;

d — диаметр ролика, На фиг.1 изображено схематично в виде перистальтического насоса в плоскости шланга, на фиг.2 — вид сбоку, на фиг.3 показаны силы, действующие на рабочие органы.

Перистальтический насос содержит корпус 1, эластичный шланг 2, ротор 3 с роликами 4, взаимодействующими со шлангом 2, и размещенную между шлангом 2 и роликами 4 гибкую опорную ленту 5, Рабочая часть эластичного шланга 2, обкатываемая снаружи роликами 4, обхватывает наружную цилиндрическую поверхность корпуса 1, Подводная и отводная ветви шланга 2 выведены из зоны взаимодействия с роликами 4 через выполненные в корпусе

1 каналы, на нерабочем участке корпуса 1 между подводной и отводной ветвями шлага

2 имеется элемент 6 крепления к корпусу 1 концов ленты 5, подводная ветвь шланга 2 взаимодействует с элементом 7 прижима от утягивания.

Предлагаемый перистальтический насос работает следующим образом.

Ролики 4, обкатывая наружную поверхность корпуса 1, пережимают внутреннюю полость шланга 2 через ленту 5, перемещая жидкость в шланге 2 по направлению вращения ротора 3. При этом возникающие по обе стороны от зоны контакта рабочего ролика 4 эпюры монотонного изменения нормальных давлений и касательных усилий на контактирующих поверхностях ленты 5, 1767222

Я1 е " — 1

Я2 е (g

15 т1 т2

1к

) !

S1(1

S2 и с учетом (3) е — 1 (1

1 — S2+ 2

F2 S1+ 1 (1) е" (е 0

35 откуда т1 + т2, — 2+ е"

T=S2e >

F2= S1e

f Li откуда (2) f2) f(1 — 1 ) е

50 шланга 2 и корпуса 1 не вызываютдополнительную турбулизацию потока жидкости.

Наружное относительно корпуса 1 размещение шланга 2 позволяет использовать опорную ленту 5 без элементов соединения с корпусом 1, усложняющих конструкцию, вызывающих дополнительную турбулизацию потока жидкости и приводящих к непроизводительным затратами энергии на работу трения и деформации в элементах соединения. В целях избежания излишних затрат энергии при взаимодействии рабочих поверхностей собственно рабочих органов необходимо соблюдение условия: где f1 — коэффициенттрения между шлангом

2 и корпусом 1;

f2 — коэффициент трения между лентой

5 и шлангом 2;

fK — коэффициент трения качения ролика 4 по шлангу 2

d — диаметр шланга 2.

Приведенные условия вытекают из рассмотрения силового взаимодействия рабочих органов насоса (фиг.З).

Утягивание ленты 5 роликом 4 и шланга

2 лентой 5 не будет происходить соответственно, при: где F1и F2 — силы трения скольжения шланга

2 с корпусом 1 и ленты 5 о шланг 2;

Я1, Я2 — возникающие усилия утягивания соответственно шланга 2 и ленты 5;

Т вЂ” тангенциальная составляющая усилия взаимодействия ролика 4 с лентой 5.

Известные формулы Эйлера для передачи окружных усилий гибкой связью дают предельные соотношения: где f, f2 — коэффициенты трения скольжения шланга 2 о корпус 1 и ленты 5 о шланг 2; а1, а2 — углы обхвата шлангом 2 корпуса 1 и лентой 5 шланга 2, Усилие F2 представляет собой сумму тангенциальной составляющей равнодействующей взаимодействия ролика 4 через ленту 5 со шлангом 2, точка приложения которой расположена перед опорным диаметром ролика 4 и силы трения скольжения ленты 5 о шланг 2 до зоны сжатия шланга 2 роликом 4, точка приложения которой расположена за опорным диаметром.

Полагая, что суммарная равнодействующая приложена к точке пересечения опор5 ного диаметра ролика 4 с линией контакта ленты 5 и шланга 4, при F1 =a2 и(1) и (2) вытекает;

Я2е Яг+ Я1е <®, 10 откуда

Усилие утягивания шланга S1 должно быть минимальным, т.е. необходимо стремиться к обеспечению условия Я1 < $2 или

В реальных условиях при а > zt и f> 0,5 будет е » 1 (см. например данные табли1ф цы). С учетом этого из последнего неравенства следует

При нормальном давлении К ролика 4 на ленту 5 из (1) и (2) получаем к где f — — условный коэффициент трения, соответствующий коэффициенту fK трения

55 качения по ленте 5 ролика 4 диаметром d

При реальных значениях f1 и а, когда е >) 1,вторым членом в скобках можfl(6 но пренебречь. Тогда из последнего неравенства следует

1767222 где d — диаметр ролика.

Составитель В.Навичихин

Техред M,Moð;åíòàë Корректор М.Петрова

Редактор

Заказ 3535 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r Ужгород, ул.Гагарина, 101

Формула изобретения

Перистальтический насос, содержащий корпус, размещенный в корпусе эластичный шланг, ротор с роликами, взаимодействующими со шлангом, и размещенную между шлангом и роликами гибкую опорную ленту, закрепленную по концам в корпусе, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью снижения турбулизации и повышения всасывающей способности насоса, эластичный шланг расположен на наружной поверхности корпуса, гибкая лента установлена с внешней стороны шланга, ролики ротора размещены с внешней стороны ленты, а коэффициенты

5 трения между шлангом и корпусом (f>), шлангом и лентой fz и коэффициент трения качения f<, ролика по ленте связаны между собой соотношением