Перистальтический насос

 

Сущность изобретения: корпус имеет вблизи каждого края цилиндрическую поверхность качения, выполненную с возможностью прилегания к ней и качения по ней сателлитов, расплющивающих деформируемую трубку. Трубка расположена между двумя поверхностями качения. 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, входящего в внутренние зацепление между сателлитами. 7 з.п.ф-лы, 9 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУ6ЛИК (51)5 F 04 В 43/12

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

6 (21) 4831788/29 (86) РСТ/FR 90/00157 (08,03,90) (22)12.11,90 (46) 23,08.93. Бюл. N. 31 (31) 8903234 (32) 13.03,.89 (33) FR (76) Эдуар Мальбек (FR) (56) Патент Франции N 2383333. кл. F 04 В 43/12, 1978. (54) ПЕРИСТАЛЬТИЧЕСКИЙ НАСОС (57) Сущность изобретения: корпус имеет вблизи каждого края цилиндрическую поверхность качения, выполненную с возможИзобретение относится к кассете для перистальтического насоса с деформируемой трубкой, образованной корпусом, содержащим вблизи каждого из своих краев цилиндрическую поверхность качения, к ней подводятся и катятся по ней сателлиты, которые расплющивают деформируемую трубку, лежащую между двумя поверхностями качения.

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

Целью изобретения являются, главным образом, кассеты описанного выше типа простой и прочной конструкции, обеспечивающей эффективную насосную работу и с расширенными возможностями применения.

„„ Ы „„1836587 АЗ ностью прилегания к ней и качения по ней сателлитов, расплющивающих деформируемую трубку. Трубка расположена между двумя поверхностями качения, Сателлиты выполнены трубчатыми и свободно установ. лены внутри корпуса в 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, входящего в внутренние зацепление между сателлитами. 7 з.п.ф-лы, 9 ил.

Согласно изобретению, кассета для перистальтического насоса с деформируемой трубкой такого типа, как указано выше, отличается тем, что сателлиты являются 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 для осуществления привода сателлитов либо непосредственно от вращающегося диска, снабженного органами планетарной передачи, которые могут входить в зацепление с трубчатыми сателлитами, либо от вала, входящего во внутреннее зацепление между трубчатыми сателлитами.

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

183 б587 привода позволяет в любой момент времени точно знать угловое положение диска, и следовательно, сателлитов, — либо от центрального вала, с возможностью повышенной скорости вращения, Сателлиты выполнены простым и экономичным способом, и их свободная установка внутри кассеты предпочтительна для функционирования насоса.

Когда кассета отделена от двигателя привода, сателлиты возвращаются к центру под давлением трубки в состоянии покоя, при этом трубка остается открытой, что дает воэможность легко осуществлять полную стерилизацию.

Предпочтительно, корпус имеет внутренний желоб с вогнутым сечением, в котором укладывается деформируемая трубка, тогда как сателлиты имея снаружи форму бочек с выпуклым профилем, соответствующим вогнутому профилю желоба, чтобы оказывать давление на деформируемую трубку, йричем каждый сателлит имеет, с одной и с другой стороны от зоны бочкообразного профиля, цилиндрическую зону, которая может катиться по соответствующей поверхности качения; 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 защелкивания, фланец, имеющий внутреннюю поверхность качения, причем фланец, расположенный со стороны двигателя привода, имеет борт в существенной степени в форме усеченного конуса для обеспечения фиксации корпуса на кожухе двигателя привода посредством взаимодействия этого борта в форме усеченного конуса с зубьями, имеющими некоторую упругость в радиальном направлении, и предусмотренными на всей периферийной части зубчатого венца, связанного с кожухом двигателя.

Трубчатые сателлиты обычно изготовлены из упругой пластмассы.

Изобретение также относится к перистальтическому насосу снабженному кассетой, как описанная выше, причем этот насос содержит двигатель, который может осуществлять привод трубчатых сателлитов.

Предпочтительно, двигатель пасоса имеет выходной вал, снабженный диском с осями, на которых установлены вхолостую ролики, способные входить в зацепление в трубчатые сателлиты. Диск может содержать, в частности, ось, расположенную в продолжении вала двигателя, на которой

55 передается от электродвигателя 6.

Насос 1 содержит съемную кассету 7, образованную цилиндрическим корпусом 8, в котором 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 отверстия 10 в виде двух ветвей 11, в существенной степени параллельных. вхолостую установлен с довольно значительны зазором самоцентрирования центральный ролик, могущий взаимодействовать с внешней поверхностью сателлитов.

5 Корпус кассеты обычно со стороны, противоположной двигателю, закрыт насаженной крышкой, причем на внутренней поверхности этой крышки может быть предусмотрена одна иэ поверхностей качения, В одном из конкретных примеров реализации диск насоса имеет четыре ролика на одинаковом расстоянии друг от друга и один центральный ролик, а кассета содержит четыре сателлита.

Изобретение, кроме уже упомянутых положений, состоит еще в некотором числе отличительных особенностей, о которых будет более подробно сказано ниже для 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 вЂ” вид кассеты; на фиг.4 — вид кассеты; на фиг.5 — вид слева (с вырывом) диска; на фиг,G — продольный разрез, со снятыми деталями, насоса, причем диск установлен внутри кассеты; на

30 фиг.7 — вид с разрезе другого варианта реализации íàсоса согласно изобретению, причем кассета показана в разрезе; на фиг.8— вид зубчатого венца, служащего кассетодержателем; на фиг,9 — разрез одного предпочтительного варианта реализации изобретения.

На чертежах мо:кно видеть перистальтический насос 1, содержащий деформируемую трубку 2, в частности из пластмассы, образующую цилиндр насоса. Эта трубка вставлена мехкду внешним цилиндрическим кожухом 3 и внутренними роликами 4, могу; щими взаимодействовать с центральным органом привода 5, на который вращение

1836587

Когда кассета снята, как показано на фигурах 1, 3 и 4, сателлиты 9 свободны внутри корпуса, и трубка 2 практически не сжата.

Поверхность 12 корпуса, которая должна прилегать к двигателю б, содержит центральное отверстие 13, диаметр которого достаточен для осуществления привода сателлитов 9, как зто 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, для фиксации кассеты 7 на двигателе

6, имеющем штырьки,15 с головками, которые могут взаимодействовать с петлями 14, Корпус 8 кассеты содержит вблизи каждого иэ своих краев, в осевом направлении, цилиндрическую поверхность качения 16, 17 (см,фигуру 4), к которой могут прилегать и катиться по ней трубчатые сателлиты 9, причем деформируемая трубка 2 расположена между двумя поверхностями каченияО, у цилиндрической поверхности 18, диаметр которой больше диаметра поверхностей качения 16, 17.

Корпус 8 со стороны, противоположной двигателю насоса, закрыт насаженной крышкой 19, на которой предусмотрена поверхность качения 17, образующая внутреннюю поверхность центрирующего воротника крышки 19 в корпусе. Внутренняя поверхность крышки 19 имеет центральную выемку 20, Сателлиты 9 удерживаются в продольном направлении между внутреннсй поверхностью крышки 19 и заплечиком 21 (фигура

4), ограничивающим отверстие 13 с внутренней стороны корпуса.

Расстояние l. 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 I — h меньше или равна 0,2 мм.

Ролики 22, вхогостую установленные на осях 23 диска 24, могут входить в зацепление с сателлитами 9, проходя 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 для облегчения ввода ролика в соответствующий сателлит

9. Конец оси 23 снабжен головкой 26, которая способна удерживать ролик 22 в продольном направлении, Диаметр cl роликов 22 немного меньше внутреннего диаметра f (фигура 4) сателлитов 9, Зазор, т.е. разность f — d, предпочтительно составляет порядка 0,3 мм.

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

Этот центральный ролик 27 также имеет конец в форме усеченного конуса, который входит в выемку 20 (см.фигуру 6). Головка 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 вся совокупность входит в отверстие 13 и кассету 7, то конец ролика 27 проходит, прежде всего, в пространство 29 (см.фигуру

3). заключенное между сателлитами 9, и выэываст отклонение сателлитов, что облегчает зацепление роликов 22 с этими сателлитами, Ролик 27 установлен на своей оси 28 с радиальным зазором самоцентрирования (разность между диаметром внутренней расточки ролика 27 и наружным диаметром оси 28), который является довольно значительным, а именно порядка 0,5 мм.

Ролик 27, в частности благодаря значительному зазору самоцентрирования, обеспечивает динамическое равновесие всех усилий.

Крепление диска 24 на выходном валу двигателя может обеспечиваться любыми средствами, в частности блокирующими винтами. как например, 30 (фигура 1), ориентированных в радиальном направлении, Когда кассета 7, отдельно от двигателя

6 и роликов 22 и 27, псложена для хранения, то сателлиты 9 возвращаются к центру под давлением трубки 2 в состоянии покоя, как показано на фигуре 3. причем трубка остается открытой вплоть до стабилизации сателлитов в положении взаимной опоры по касательной. Это позволяет избежать слипания стенок трубки при хранении, которое могло бы произойти, если бы трубка хранилась в расплющенном состоянии.

Трубка 2 может удерживаться на месте двумя стопорными сварными кольцами, эаклинивающихся в точных пазах под давлением опорного воротника, представляющего одно целое с крышкой кассеты.

В серийном производстве монтаж трубки 2 на кассете производится очень быстро.

С учетом вышеизложенного, насос работает следующим образом.

1836587

20

30

После того как кассета 7 установлена на диске 5, ролики 22 находятся внутри трубчатых сателлитов 9, которые опираются на центральный ролик 27, Кассета застопоривается на станине двигателя легкий поворотом, который, после вхождения 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 входят внутрь трубчатых сателлитов 9, когда как центральный опорный ролик 27 оказывает давление на наружную поверхность сателлитов 9, которые отклоняются вплоть до достижения герметичности закрытия трубки 2 цилиндра насоса самой себя. Такой монтаж может быть выполнен одной рукой за несколько секунд.

Эффект насосной работы достигается, когда двигатель 6 начинает вращаться, осу1цествляя привод диска 5 и сателлитов 9.

Ролики 22, приводимые от диска 5, не воздействуют непосредственно на трубку 2 — цилиндр насоса, что позволяет избежать вытягивания цилиндра насоса в направлении нагнетательного отверстия и тенденции к закрыванию отверстия всасывания. В результате характеристика производительности насоса в функции от скорости вращения является относительно прямолинейной.

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 связи с предыдущими фигурами, обозначены цифровыми позициями, равными сумме цифры 100 и позиции, использованной на предыдущих фигурах, и повторного детального описания их не при водится..

Корпус 108 кассеты 107 содержит центральный цилиндрический венец 31, на котором, с одной и с другой стороны зафиксированы защелкивание фланцы 32 и

33, причем каждый фланец содержит одну из поверхностей качения 116, 117, Фланец 33 образует крышку 119, которая смещена в осевом направлении относительно борта, служащего для эащелкивания на венце 31.

Фланец 32, расположенный со стороны двигателя привода 106, имеет борт 34 в существенной степени в форме усеченного конуса, диаметр которого увеличивается в направлении двигателя 106, Борт 34 позволяет произвести фиксацию корпуса кассеты 107 на кожухе двигателя привода 106 путем взаимодействия борта 34 с зубьями 35, предусмотренными по всей периферийной части зубчатого венца 36, связанного с кожухом двигателя 106, Зубья 35 выступают в радиальном направлении относительно средней плоскости венца, как это показано на фигуре 7. и равномерно распределены по всей окружности, как видно на фигуре 8. Пространство 37 отделяет два соседних зуба, Каждый зуб 35 имеет определенную упругость в радиальном направлении, в частности, может изгибаться к основанию, допуская прохождение края большого диаметра борта 34 и эахватывание поверхности усеченного конуса это о борта; Эффект уклона, образованного наклонными поверхностями зубьев и борта 34, позволяет прикладывать с осевым давлением часть фланца 32 относительно зоны венца 36, находящейся внутри, в радиальном направлении, зубьев 35.

Венец 36 образует кассетодержатель, очень простой и выгодный, позволяющий устанавливать кассету одной рукой, без необходимости придавать определенную ориентацию кассете 107 относительно кожуха двигателя 106.

В рассматриваемом примере реализации, показанно л на фигуре 7, орган привода

105 образован валом, входящим в зацепление внутри между трубчатыми сателлитами

104.

На фигуре 9 показан вариант реализации, в котором элементы, играющие ту же роль, что и уже описанные в связи с фигурами 1 — 6, обозначены цифровыми позициями, равными сумме числа 200 и позиций, использованных на этих фигурах 1 — 6.

Корпус 208 имеет внутренний желоб 37 вогнутого сечения, повернутый к оси корпуса, в котором укладывается деформируемая трубка 202. Сателлиты 209 имеют снаружи форму бочек 38, с выпуклым профилем, соответствующим вогнутому профилю 37 желоба корпуса.

Сателлиты 209 имеют, с одной и с другой стороны от зоны бочкообразного профиг, i 38, цилиндрические зоны 39, 40, которые могут катиться по соответствующей поверхности качения 216, 217. Сателлиты 204 могут 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, позволяет осущест1836587

5

30

40

55 вить самоцентрирование трубки и сателлитов 209, так что практически уже нет необходимости предусма: ривать заплечики с одной и с другой стороны сателлитов для удержания их в осевом направлении, Ыз этого следует существенное снижение износа сателлитов и увеличение срока службы кассеты. Кроме того, снижается нагрев. Герметичность, достигаемая расплющиванием рубки 202 между вогнутой поверхность 37 и выпуклой поверхность 38 ролика, улучшается, в частности, на уровне соединения, Это дает возможность получить повышенные давления подачи насоса и, при одинаковой производительности, экономию энергии.

Кассета и насос согласно изобретению имеют многочисленные преимущества, К ним относятся самоцентрирование между насосом и двигателем, происходящее без радиального давления, что оберегает подшипники двигателя, Автоматически происходит выборка зазора, при этом устранены осевые нагрузки на оси роликов.

Насос работает бесшумно, сборка его в серийном производстве — легкая. Небольшие издержки производства и легкость сборки позволяют использовать одноразовые кассеты. в частности, для применения в медицине.

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

Стерилизация может производиться в окиси этилена путем подвода циркуляции окружающей среды к открытой трубке кассеты в состоянии покоя.

В движении находится минимальное число деталей, движение осуществляется при пониженном трении и динамически уравновешенных усилиях, что обеспечивает очень хороший механический КПД и позволяет использовать маломощные двигатели, менее дорогостоящие и более надежные. Во время работы обеспечивается максимальная вентиляция., противодействующая нагреву, Точность характеристик производительности насосов достигается благодаря хорошей возможности стандартизации при автоматизированной установке трубок — цилиндров насоса в кассетах, с точными номинальными размерами..Диск привода, смонтированный на валу двигателя, легко заменяется и имеет небольшую стоимость благодаря простоте его механической конструкции, изготовляемой из пластмасс.

Трубчатые сателлиты 9. как уже указывалось. могут быть экономично получены разрезанием трубок, изготовленной выдавливанием, что позволяет обойтись без дорогостоящей в изготовлении формы.

Такой насос обладает хорошей совместимостью в работе с шаговыми двигателями или серводвигателями — редукторами.

Несложно также изготовление вращающихся деталей из материалов с высокой прочностью типа полиимидов, углероДного волокна, арамидного волокна, используемых в современной технологии.

Контроль за качеством кассет легко осуществляется в конце производственного конвейера, обеспечивая строгую стандартизацию при выпуске кассет;

Нужно также отметить, что для случая четырех сателлитов трубка 2 закрывается расплющиванием, по крайней мере, в двух местах, Формула изобретения

1. Перистальтический насос с деформируемой трубкой, содержащий корпус, имеющий вблизи каждого своего края цилиндрическую поверхность качания, выполненную с воэможностью прилегания к ней и качения по ней сателлитов, расплющивающих деформируемую трубу, расположенную между двумя поверхностями качения, отличающийся тем, что, с целью упрощения и упрочнения конструкции и повышения эффективности работы насоса, сателлиты выполнены трубчатыми и свободно установлены внутри корпуса в вогнутости деформируемой трубки, причем корпус содержит, по крайней мере с одной стороны центральное отверстие, имеющее диаметр, равный диаметру приводного диска, снабженного органами планетарной передачи, уставленными с воэможностью входа в зацепление с трубчатыми сателлитами, либо равный диаметру вала, входящего во внутреннее зацепление между трубчатыми сателлитами.

2. Насос по и 1, отличающийся тем, что сателлиты выполнены с возможностью возврата к центру под давлением трубки в состояние покоя, причем трубка остается открытой для осуществления полной стерилизации.

3. Насос попп1 и2,отличающийся тем, что в корпусе выполнено углубление для деформируемой трубки, сателлиты имеют снаружи бочкообразную форму с выпуклым профилем, соответствующим профилю углубления корпуса, при этом каждый сателлит имеет с одной и с другой стороны от зоны выпуклого профиля цилиндрическую зону, выполненную с возможностью качения по соответствующей поверхности качения, причем углубление корпуса выполнено

1836587

22

ФоГ. 2 с воэможностью обеспечения самоцентрирования трубки и сателлитов, 4, Насос поодномуиз пп.1 — 3, отл и ч а юшийся тем, что корпус содержит центральный цилиндрический венец, на котором с одной и с другой стороны закреплены путем защелкивания фланцы и зубчатый венец, связанный с кожухом двигателя, причем каждый фланец, расположенный со стороны двигателя привода, имеет борт, выполненный в виде усеченного конуса для взаимодействия с зубьями, выполненными на периферийной части зубчатого венца, связанного с кожухом двигателя.

5. Насос по одному из пп.1-4, о т л и ч а юшийся тем, что трубчатые сателлиты выполнены из упругой пластмассы, 6. Насос по одному иэ пп.1 — 5, о т л и ч а юшийся, тем что он содержит двигатель, выходной вал которого снабжен приводным диском, несущим оси, на которых установ5 лены вхолостую ролики с возможностью входа в зацепление с трубчатыми сателлитами, причем приводной диск содержит ось, расположенную в продолжении вала двигателя, на которой вхолостую установлен с

10 зазором центральный ролик.

7. Насос по п.6, отличающийся тем, что на корпусе со стороны, противоположной двигателю, установлена крышка, внутренняя поверхность которой является

15 поверхностью качения для сателлитов.

8, Насос по п6 или 7, о тл и ч а ю щи йс я тем, что на диске установлены четыре ролика и один центральный ролик.

1836587

24 22 23

1836587

101

35 34

107

17

21 ие,9

Составитель И.Татарников

Техред М.Моргентал - Корректор С. Лисина

Редактор

Заказ 3016 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Рауаская нэб„4/5

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