ПЕРИСТАЛЬТИЧЕСКИЙ НАСОС

Область техники.
Полезная модель относится к энергетическому машиностроению и может быть использована в медицинской технике, химической промышленности, пищевой промышленности, лабораторном оборудовании для транспортировки и точной дозировки жидкостей и сред, загрязнение которых недопустимо.
Уровень техники.
Известна конструкция рабочей трубки перистальтического насоса, на рабочем участке которой с двух диаметрально противоположных сторон сформированы продольные складки, в которых стенки трубок плотно соединены друг с другом, что позволяет продлить срок службы устройства и снизить затраты электроэнергии при работе перистальтического насоса (см. патент РФ RU 2309294 C2, кл. F04B 43/12, 2006).
Известна также конструкция перистальтического насоса, в котором трубка по всему своему периметру выполнена с клиновидными утолщениями ее боковых стенок, которые обращены внутрь трубки, а боковые кромки выжимных элементов и неподвижного корпуса выполнены с закруглениями с возможностью прижатия ими стенок трубки к ее клиновидным утолщениям (см. патент РФ RU 2290536 C1, кл. F04B 43/12, 2005).
Известен перистальтический насос (прототип), содержащий неподвижный корпус с всасывающим и нагнетательным патрубками, размещенные внутри корпуса ролики, C-образный держатель трубки и гибкую трубку с сегментами разной толщины и разного внутреннего диаметра такими, что внутренний диаметр нагнетательной части трубки меньше внутреннего диаметра всасывающей части трубки; внутренний диаметр C-образного держателя меньше внешнего диаметра всасывающей части трубки, что исключает смещение трубки в направлении движения роликов (см заявка US 20090053084 A1, кл. F04B 43/12, F16L 11/00,2009).
Недостатком известных конструкций является возможность возникновения значительных утечек при неполном перекрытии просвета трубки и, как следствие, снижение подачи насоса.
Раскрытие полезной модели.
Задачей предлагаемой полезной модели является создание гибкой трубки перистальтического насоса, способствующей снижению утечек в нем и повышению подачи.
1
2
2
1
2
1
1
3
2
Техническим решением, на которое направлена данная полезная модель, является повышение подачи перистальтического насоса без увеличения потребляемой мощности. Это достигается тем, что во всасывающей части гибкой трубки перед первым выжимным устройством располагаются участки переменного поперечного сечения, выполненные в виде конфузоров по направлению нагнетания жидкости, и которые имеют минимальный внутренний диаметр d и максимальный внутренний диаметр d. При этом средний внутренний диаметр этих участков переменного поперечного сечения должен быть равен внутреннему диаметру гибкой трубки d, а разница между максимальным и минимальным внутренними диаметрами участков переменного сечения должна отвечать следующим условиям (D-d)/2>(d-d)≥0,1d. При этом шаг h участков переменного поперечного сечения, должен быть в пределах h=2,7÷11(d-d), а длина L всасывающей части гибкой трубки, выполненной в виде участков переменного поперечного сечения, не меньше длины сжимаемой части трубки L и больше длины нагнетательной части трубки L.
Описание чертежей
На фиг. 1 схематично изображен предлагаемый перистальтический насос.
Осуществление полезной модели
1
2
Перистальтический насос содержит гибкую трубку 1 с внутренним диаметром d и внешним диаметром D, линейно размещенную внутри неподвижного корпуса 2 и соединяющую входной патрубок насоса 3 и выходной патрубок 4. Внутри неподвижного корпуса 2 находятся выжимные устройства: первое выжимное устройство 5, второе выжимное устройство 6 и третье выжимное устройство 7. Выжимные устройства кинематически связаны с приводом (не показан). В качестве выжимных устройств могут использоваться пьезоэлектрические кристаллы или толкатели, приводимые в движение электромагнитами. Всасывающая часть гибкой трубки 1, перед первым выжимным устройством 5, представляет собой участки переменного поперечного сечения 8, которые выполнены в виде конфузоров с минимальным внутренним диаметром d и с максимальным внутренним диаметром d. При этом средний внутренний диаметр участков переменного поперечного сечения 8 должен быть равен внутреннему диаметру гибкой трубки d:
1
2
(d+d)/2=d.
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
1
3
2
1
2
1
3
1
Разница максимального внутреннего диаметра d и минимального внутреннего диаметра d участков переменного поперечного сечения 8, выполненных в виде конфузоров, должна составлять не меньше, чем 0,1d, то есть (d-d)≥0,1d, так как при меньших значениях разницы диаметров (d-d) влияние участков переменного поперечного сечения 8 на подачу перистальтического насоса будет незначительным. Максимальная разница внутренних диаметров участков поперечного сечении 8 (d-d) ограничена толщиной стенок гибкой трубки 1 и должна быть не больше, чем (D-d)/2. Шаг h участков переменного поперечного сечения 8, выполненных в виде конфузоров, лежит в пределах h=2,7÷11(d-d), так как при таком шаге нагнетательная часть трубки с участками переменного сечения будет иметь наименьшее гидравлическое сопротивление при течении жидкости в направлении нагнетания. Для увеличения влияния выполненных в виде конфузоров участков переменного сечения 8 на подачу рабочей жидкости перистальтического насоса длина L всасывающей части гибкой трубки 1, выполненной с участками переменного поперечного сечения 8, должна быть не меньше длины сжимаемой части трубки L и больше длины нагнетательной части трубки L так, что L≥2L и L≥L. Максимальное значение длины L всасывающей части гибкой трубки 1 ограничивается размерами насоса.
Перистальтический насос работает следующим образом. Первое выжимное устройство 5 сжимает гибкую трубку 1 и вытесняет перекачиваемую рабочую жидкость, как к входному патрубку 3, так и выходному патрубку 4 перистальтического насоса. Затем гибкую трубку 1 сжимает второе выжимное устройство 6 и проталкивает рабочую жидкость вперед, после чего первое выжимное устройство 5 возвращается в исходное положение. За счет образовавшегося разрежения рабочая жидкость заполняет собой образовавшуюся полость. Аналогично, второе выжимное устройство 6 возвращается в исходное положение после сжатия гибкой трубки 1 третьим выжимным устройством 7. Затем третье выжимное устройство 7 возвращается в исходное положение. Через некоторый промежуток времени вышеописанный цикл повторяется. За счет того, что всасывающая часть гибкой трубки 1, представляет собой участки переменного поперечного сечения 8, которые выполнены в виде конфузоров, при течении жидкости в направлении нагнетания от входного патрубка 3 к выходному патрубку 4 имеют место местные гидравлические потери, соответствующие конфузорам и внезапным расширениям. При обратном течении рабочей жидкости имеют место местные гидравлические потери, соответствующие диффузорам и внезапным сужениям. Таким образом, гидравлическое сопротивление всасывающей части гибкой трубки, представляющей собой участки переменного поперечного сечения 8, при обратном течении жидкости больше, чем при течении в направлении нагнетания. За счет этого при наличии участков переменного поперечного сечения 8 во время сжатия гибкой трубки 1 первым выжимным устройством 5 в сторону выходного патрубка 4 вытесняется больший объем, чем при отсутствии таких участков переменного поперечного сечения, вследствие чего подача перистальтического насоса увеличивается без дополнительных затрат электроэнергии.