Способ регулирования перистальтического насоса
METHOD OF REGULATING THE PERISTALTIC PUMP

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано в аппаратах искусственного кровообращения.
Известен перистальтический насос, содержащий корпус, в полости которого размещена эластичная рабочая камера, взаимодействующая с роликами, установленными в корпусе, который выполнен в виде двух вертикальных щек со вставкой между ними, щеки выполнены со сквозными отверстиями круглой формы, в одной из щек выполнена кольцевая проточка, в которой свободно посажен венец с внутренними зубьями, взаимодействующий с планетарными роликами, выполненными с шестернями на концах, ролики расположены вокруг ротора и входят в зацепление с шестернями на концах ротора, на хвостовике последнего установлена дополнительная шестерня, входящая в зацепление с шестерней привода, между щеками установлены кассеты с трубчатыми эластичными камерами, каждая кассета выполнена в виде П-образной рамки с подвижной скобой на ее вертикальных стойках, последние имеют продольные прорези для прохода шланга, при этом каждая кассета выполнена с устройством регулирования силы пережатия шланга (патент РФ №2011008, МПК F04B 43/12, опубл. 15.04.1994 г.).
Возможность регулирования положения роликов не гарантирует предотвращение полного пережатия эластичной рабочей камеры, которое приводит к гибели клеток органических жидкостей.
Технический результат изобретения заключается в исключении режимов работы насоса, при которых происходит травмирование клеток крови и других органических жидкостей.
Поставленная задача достигается тем, что при реализации способа регулирования перистальтического насоса для перекачивания жидких сред организма, содержащего эластичную трубку, установленную внутри круговой упорной стенки и контактирующую с роликами, вращающимися на осях, закрепленных на рычагах, шарнирно связанных с приводным валом и вращающихся вместе с последним, заключающегося в том, что регулируют объемную подачу насоса путем изменения радиального положения оси вращения роликов относительно оси вращения приводного вала, согласно изобретению перед началом перекачивания отводят оси вращения роликов от оси вращения приводного вала до упора, пережимая полностью эластичную трубку, устанавливают полученное положение роликов и заводят в память системы управления насоса как недопустимое положение роликов, при котором полностью пережимается эластичная трубка, после чего отводят ролики на положение их осей вращения при меньшем заданном расстоянии до оси вращения приводного вала, при котором не происходит травмирование перекачиваемой среды, и устанавливают полученное положение роликов как положение максимально допустимой подачи насоса, которое также заводят в память системы управления насоса, после чего осуществляют перекачку, при этом регулируют подачу насоса в установленных пределах положения осей вращения роликов относительно оси вращения приводного вала путем изменения частоты вращения приводного вала.
Изобретение поясняется при помощи чертежей.
На фиг. 1 показаны продольный разрез и внешние виды насоса, реализующего описываемый способ;
на фиг. 2 показан продольный разрез насоса в изометрии;
на фиг. 3 показан механизм изменения положения роликов в изометрии;
на фиг. 4 - вид на механизм на фиг. 3.
Описываемый способ реализуется в насосе, основой которого является качающая головка 1 изменяемой производительности, которая вращается в неподвижном корпусе 2 и приводится от приводного вала основного электродвигателя 3. Перистальтическое движение жидкости внутри эластичной трубки 4 осуществляется за счет прокатывания роликов 5 ротора по этой трубке, находящейся между роликами 5 и круговой упорной стенкой корпуса 6. Ролики 5 установлены с возможностью вращения на осях, закрепленных на рычагах 7 второго рода. Рычаги 7 закреплены шарнирно во вращающейся головке 1 приводного вала.
Таким образом, на конце одного плеча установлена ось вращения ролика 5, а другое плечо рычага 7 второго рода опирается на регулирующий кулачок 8, который вращается вместе с головкой 1, но при этом может проворачиваться на некоторый угол относительно нее. Для обеспечения постоянного контакта рычагов 7 с кулачком 8 рычаги 7 поджаты к нему пружинами 9.
При повороте кулачка 8 относительно корпуса головки 1 меняется положение вращающихся роликов 5 относительно стенки неподвижного корпуса 6. Это позволяет регулировать расстояние между роликами 5 и круговой упорной стенкой корпуса 6 и таким образом менять подачу насоса.
Для управления поворотом кулачка 8 относительно корпуса головки 1 во время их совместного вращения в кулачке 8 выполнены спиральные пазы, в которые установлены шлицы 10 промежуточного вала 11. Линейное перемещение промежуточного вала 11 вдоль оси поворота кулачка 8 приводит к его повороту и установке в заданное угловое положение относительно головки 1 приводного вала во время совместного вращения головки 1 приводного вала и рычагов 7 с роликами 5.
Управление линейным положением промежуточного вала 11 осуществляется вспомогательным электродвигателем 12, который осуществляет перемещение промежуточного вала 11 вдоль его продольной оси и его удержание в заданном положении. Осевые силы, возникающие в спиральных шлицах 10 при работе насоса под нагрузкой и пытающиеся развернуть кулачок в положение наименьшей производительности, воспринимаются упорным подшипником 13 на конце промежуточного вала 11, связанным с выходным звеном вспомогательного электродвигателя 12. Фиксация промежуточного вала 11 в заданном положении для обеспечения требуемой на данный момент подачи насоса осуществляется удержанием ротора и выходного звена вспомогательного электродвигателя 12 в заданном положении.
Для точного управления производительностью насоса, а также обеспечения высокого КПД основного электродвигателя 3, используется энкодер 14, задействованный в цепи обратной связи электронного блока управления насосом (не показан).
В случае применения описанного устройства в медицинских целях основной задачей управления перистальтическим насосом является недопущение полного пережатия стенок эластичной трубки 4 роликами 5, а также обратного движения жидкости при его работе (противоток). Для этого осуществления указанных задач насос регулируют следующим образом.
В начальный момент работы насоса ролики 5 отведены от круговой упорной стенки корпуса 6 на максимальное расстояние. В этот момент осуществляется заправка в него эластичной трубки 4. При включении питания вспомогательный электродвигатель 12 срабатывает таким образом, что благодаря смещению промежуточного вала 11 и повороту кулачка 8 ролики 5 начинают пережимать трубку 4. В момент полного пережима трубки 4 ток вспомогательного электродвигателя 12 заметно изменяется (работа на упор), этот момент фиксируется электронной схемой управления. Полученное положение роликов 5 заводят в память системы управления насоса как недопустимое положение роликов 5. Затем вспомогательный электродвигатель 12 переключается на реверс, и промежуточный вал 11 возвращается назад на определенную величину. Эта величина отвода роликов 5 назад определяется экспериментально из критерия обеспечения определенного зазора, исключающего повреждения частиц жидкости в месте пережима трубки 4 и также записывается в программу электронного блока системы управления насосом как положение максимально допустимой подачи насоса. После этого вспомогательный электродвигатель 12 переводят в режим торможения, и удерживают фиксированный зазор в просвете пережатой трубки 4. После этого происходит активация основного электродвигателя 3, он начинает вращать качающую головку 1 и перекачивать жидкость. При этом производительность насоса изменяют путем изменения частоты вращения головки 1 приводного вала.
Таким образом, использование заявленного изобретения позволяет осуществлять перекачку органических жидкостей с гарантией недопущения их травмирования. При этом процесс в большой степени автоматизирован.