ЛИНЕЙНЫЙ ПЕРИСТАЛЬТИЧЕСКИЙ НАСОС
LINEAR PERISTALTIC PUMP

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к насосам, а более конкретно, к усовершенствованному линейному перистальтическому насосу.
Уровень техники
Перистальтический насос был разработан в 1930-е годы студентом медиком, который позднее стал знаменитым кардиохирургом. Он осознал потребность в насосе прямого вытеснения, который бы не допускал перекрестного загрязнения между механизмом насоса и стерильными текучими средами. В итоге, развитие техники привело к созданию трех основных типов перистальтических насосов.
В ротационном перистальтическом насосе в круглом корпусе насоса вдоль внутренней области его периметра содержится текучая среда в гибкой трубке. Вращающиеся ролики последовательно сжимают и перекрывают трубку, перемещая текучую среду перед роликом к выходу из насоса, а непосредственно за роликом трубка возвращается в нормальное расширенное состояние (процесс называется перистальтика), тем самым, втягивая текучую среду в насос через вход насоса.
В круглых перистальтических насосах единственный ролик на эксцентрике сжимает трубку при полном обороте на 360 градусов. Это выполняется роликом, который контактирует со слегка завитой трубкой внутри корпуса насоса.
В линейном перистальтическом насосе обычно имеется ряд пальцев, последовательно перемещаемых кулачками для осуществления процесса перистальтики. В различных конструкциях линейного перистальтического насоса имеются средства, которые сжимают трубку между плоской плитой и последовательностью установленных на ремне роликами, которые последовательно проходят вдоль плиты. В другом варианте линейного перистальтического насоса используют обычное круговое движение ролика. В этом насосе пара установленных на осях роликов взаимодействуют с трубкой, прикрепленной к подпружиненному поворотному рычагу насоса, который перемещается под действием роликов. Когда ролики достигают положения, в котором они не перекрывают трубку, то неподвижное стопорное устройство перекрывает трубку, тем самым, предотвращая какой-либо обратный поток до тех пор, пока следующий цикл роликов не войдет в контакт с трубкой и не перекроет ее. Задача, заключающаяся в сочетании простоты кругового механизма в линейном перистальтическом насосе, остается нерешенной.
При известном уровне техники многие пытались решить эти задачи с разной степенью успеха. Однако никто не смог полностью удовлетворить требованиям полного решения вышеобозначенной задачи. Следующие патенты США представляют собой попытки решить эту задачу при существующем уровне техники.
Патент США 2446618, выданный Стоксу, раскрывает насосы, которые пригодны для использования при перемещении грязи, слизи и других текучих сред, содержащих большое количество твердых веществ. В изобретении предложен насос, в котором напорную камеру постепенно и непрерывно сжимают в направлении потока перекачиваемого вещества.
В патенте США 3249059, выданном Ренну, раскрыт новый и усовершенствованный перистальтический насос. В изобретении предложено новое и усовершенствованное средство для поддерживания и направления сателлитов в сборе, которые сжимают длину раздвижной трубки.
В патенте США 3366071, выданном Датлеру, раскрыт перистальтический или сжимающий трубку насос планетарного типа, т.е. у него имеются ролики без отдельных опор, контактирующие с центральным приводным элементом, предпочтительно, круглым. Ролики расположены так, чтобы прокатываться по трубке и по рабочей поверхности на различных участках своей траектории. В каждом ролике участок, контактирующий с трубкой, имеет немного больший диаметр, чем участок, контактирующий с рабочей поверхностью, так что, когда ролик прокатывается по рабочей поверхности, происходит небольшое отскакивание.
В патенте США 3876340, выданном Томасу, раскрыт перистальтический насос, в котором имеется несколько прилегающих друг к другу гибких трубок, каждая из которых имеет свой собственный набор роликов, которые перемещаются последовательно до положения сплющивания трубки на заданную длину, а затем выводятся из контакта с трубкой. У каждой трубки имеется своя собственная опора, к которой ее прижимают роликами, при этом опора является упругой, чтобы предотвратить воздействие избыточных сжимающих давлений на трубку. В предпочтительном случае каждая опора представляет собой подпружиненный блок, который может быть выполнен из упругого материала, каждый набор роликов расположен на вращающейся паукообразной детали, а паукообразные детали вращаются одновременно.
В патенте США 4165954, выданном Амосу, раскрыт линейный перистальтический насос. Насос включает в себя поворотный рычаг насоса и гибкую трубку, прикрепленную к нему, чтобы препятствовать продольному перемещению трубки. Для того чтобы поворачивать рычаг насоса, имеется средство для приложения силы к рычагу - пружина. Стопорное устройство расположено на траектории перемещения рычага насоса, так что перемещение рычага насоса можно остановить, когда рычаг насоса упрется в это стопорное устройство. Гибкая трубка примыкает к поверхности рычага насоса и поворачивается с ним, так что гибкую трубку зажимают между поверхностью рычага насоса и стопорным устройством, когда рычаг упирается в него. Имеется блок вращающихся роликов, содержащий, по меньшей мере, один ролик, установленный на вращающейся опоре. Ролик периодически контактирует с гибкой трубкой по мере того, как поворачивается опора ролика, что приводит к тому, что некоторое количество текучей среды перистальтически перемещают в трубке. Если нужно, то рычаг насоса может иметь вогнутую поверхность, для размещения гибкой трубки и выпуклой поверхности ролика. Стопорное устройство может быть настраиваемым, так чтобы допускать регулирование и изменение вращательного перемещения рычага насоса. Приведение в контакт с гибкой трубкой блока вращающихся роликов может осуществляться посредством использования электрического сцепления, которое управляет вращением блока роликов. Блок вращающихся роликов заставляет рычаг насоса и гибкую трубку поворачиваться в направлении от стопорного устройства, в то время как средство для прикладывания силы заставляет рычаг насоса и гибкую трубку поворачиваться в направлении к стопорному устройству.
В патенте США 4493706, выданном Борсанаю и др., раскрыт линейный перистальтический насос и одноразовая кассета, особенно пригодные для вливания парентеральных текучих сред. Насос включает в себя корпус, имеющий вал с силовым приводом и ряд малых держателей, внутренние элементы которых установлены на этом валу несимметрично относительно центра. Тонкая эластомерная мембрана проходит вдоль ряда держателей для контактирования с их внешними элементами вдоль первой полосы или линейной зоны контакта, лежащей в той же плоскости, что и ось вала. Одноразовую кассету удерживают в корпусе с возможностью извлечения, при этом она принимает вид жесткой, плоской, параметрической рамы, имеющей отверстие, поперек которого натянут участок эластомерной трубки. Фиксаторы корпуса и рамы ориентируют кассету так, чтобы ось трубки была в той же плоскости, что и первая полоса контакта и ось вала, а пластина, выполненная в корпусе, примыкала к участку эластомерной трубки, которая пересекает отверстие в раме, чтобы прижимать этот участок к противоположной стороне мембраны вдоль второй полосы или линейной зоны контакта, параллельной первой полосе контакта. Кассета может включать в себя трубчатые расширения и разъемы для соединения противоположных концов участка эластомерной трубки с источником текучей среды и с пациентом.
В патенте США 4715435, выданном Форету, раскрыт способ и устройство для перекачки и теплообмена в ускоренном режиме между двумя потоками текучих сред. Устройство содержит противоположные перистальтические насосы, перемещающие отдельные текучие среды со своей соответствующей стороны прямой теплопроводной пластины. Каждый насос состоит из плоской эластомерной диафрагмы, прикрепленной краями к пластине; сжатие при закреплении смещает эластомер и делает диафрагму выпуклой. Расположенные близко друг к другу штырьки в сочетании с неподвижными кулачками сплющивают и сжимают выпуклость для получения переменного сечения рабочей камеры. Вход и выход образованы эластомерными выпуклостями в торцевых полостях, ведущих к каналам. При обычной работе перемещаемые ролики нажимают на штырьки, которые, в свою очередь, полностью сжимают выпуклость до плотного контакта с пластиной и образуют сжимающиеся объемные камеры, в которых газ или текучую среду смешанной фазы постепенно сжимают с одной стороны пластины; с другой стороны происходит аналогичное действие, но в объемных камерах циркулирует несжимаемая жидкость. Во время работы теплоту сжатия попутно передают охлаждающей жидкости через пластину, чтобы достичь процесса, близкого к изотермическому.
В патенте США 4921477, выданном Дэвису, раскрыта хирургическая система орошения и отсасывания, предназначенная для отсасывания жидкости из операционного поля, такого как глаз, включающая в себя хирургический инструмент, обладающий функциями орошения и отсасывания, подвод оросительной жидкости для обеспечения подачи оросительной жидкости к хирургическому инструменту. Перистальтический насос перекачивает отсасываемую жидкость из хирургического поля, в целом, через хирургический инструмент и из него через линию отсасывания в сборочный контейнер. Демпфирующий механизм в линии отсасывания гасит колебания линии отсасывания, вызванные работой перистальтического насоса, в линии отсасывания и, тем самым, в хирургическом инструменте.
В патенте США 5044902, выданном Малбеку, раскрыт картридж, состоящий из корпуса, который вблизи каждого из своих концов содержит цилиндрические каналы, к которым можно прикладывать и прокатывать конические шестерни, которые сминают гибкую трубку, расположенную между обоими каналами. Конические шестерни являются трубчатыми и свободно установлены внутри корпуса в пределах вогнутого участка гибкой трубки, причем этот корпус содержит, по меньшей мере, с одной стороны, центральное отверстие, диаметр которого достаточно большой, чтобы позволять приводить в движение конические шестерни либо непосредственно от вращающегося диска, оснащенного планетарными шестернями, которые могут сцепляться с трубчатыми коническими шестернями, либо от вала, сцепленного внутри между трубчатыми коническими шестернями.
В патенте США 5054947, выданном Франку и др., раскрыта замкнутая электрическая система окрашивания, в которой двигатель, работающий от батареи, и насос содержатся в крышке резервуара с краской, и в которой весь модуль приспособлен для переноски пользователем на ленте или ремне. Устройство, наносящее краску, такое как кисть или валик, соединено с насосом гибким каналом и включает в себя переключатель, позволяющий пользователю выборочно управлять работой насоса и свободно передвигаться во время окрашивания, не будучи стесненным соединением через удлинитель со сравнительно неподвижным резервуаром с краской или источником питания.
В патенте США 5096393, выданном Ван Стреендену и др., раскрыт перистальтический дозирующий насос, предназначенный для дозирования отмеренного количества текучих сред по нескольким поточным линиям. Насос содержит набор роликов и несколько гибких трубок для передачи жидкости, причем трубки установлены на держателе трубок, к которому их одновременно прижимают роликами. Ролики соединены с двигателем с возможностью передачи приводного усилия, при этом ролики установлены на роликовой опоре. Двигатель работает, чтобы приводить в движение ролики, так чтобы они последовательно прокатывались вдоль трубок и одновременно, когда они прокатываются вдоль трубок, прижимали трубки к держателю трубок. Роликовую опору смещают к стопору, причем роликовая опора может отодвигаться от стопора против смещения, вызванного силой, прикладываемой трубками, по меньшей мере, к одному ролику.
В патенте США 5924852, выданном Мубайду и др., раскрыт перистальтический насос для перекачивания жидкостей через эластичную трубку. В одном варианте осуществления насос включает в себя изогнутую вогнутую пластину, на которой располагают эластичную трубку. Многогранный кулачок примыкает к пластине и трубке. Несколько пальцев насоса установлено между трубкой и кулачком так, чтобы предотвращать радиальное перемещение пальцев насоса. При вращении кулачка пальцы последовательно прижимают к трубке так, чтобы перекачивать жидкость через трубку. Конец грани должен сжимать трубку с достаточным усилием, чтобы перекрыть трубку и предотвратить обратный поток, без излишнего сжатия и повреждения трубки. На каждом пальце насоса предусмотрен поперечный сжимающий палец, проходящий от трубки, давящий на грань каждого пальца насоса. В положении, когда трубка перекрыта, палец насоса почти перекрывает трубку, а зажимающий палец завершает перекрытие, не давя на трубку сильнее, чем необходимо для полного перекрытия. Можно использовать неподвижный или передвигающийся подпружиненный зажимающий палец. Во втором варианте осуществления пальцы насоса также включают в себя зажимающие пальцы, и их перемещают к плоской пластине и обратно посредством кулачков, установленных поперечно на вращающемся валу. Зажимающие пальцы функционируют так же, как и в первом варианте осуществления.
В заявке на патент США 2006/0228240 Шредера и др. раскрыт способ и соответствующее устройство для выдачи продукта с неинвазивным линейным перистальтическим насосом. Линейный перистальтический насос включает в себя пластину сцепления, имеющую прямой участок, депрессор и привод. Депрессор сжимает трубку с продуктом между прямым участком и депрессором, так что внутренний канал трубки с продуктом, по существу, перекрыт. Привод передвигает депрессор вдоль прямого участка пластины сцепления, так что трубка с продуктом, расположенная между депрессором и прямым участком, сжимается вдоль прямого участка. Тем самым, перемещают или выдают продукт во внутреннем канале трубки с продуктом. Другой вариант осуществления может включать в себя депрессоры, присоединенные к ремням, причем последовательные депрессоры могут быть направлены вдоль прямого участка, чтобы выдать или переместить продукт. Также предложен способ использования линейного перистальтического насоса и контроллера для выдачи продукта.
В заявке на патент США 2008/0319394 Йодфата и др. раскрыта система вливания, способ и устройство для вливания лекарственной текучей среды в тело пациента. Устройство включает в себя приводной механизм, включающий в себя несколько шестерней, причем, по меньшей мере, одна шестерня примыкает к другой шестерне. Устройство включает в себя шестерню из нескольких шестерней, имеющую множество зубьев и, по меньшей мере, другую шестерню из нескольких шестерней, имеющую множество зубьев. Множество зубьев другой шестерни взаимодействует с множеством зубьев шестерни. По меньшей мере, один зуб во множестве зубьев шестерни является упруго деформируемым, чтобы, по меньшей мере, один зуб мог упруго деформироваться при зацеплении с зубом из множества зубьев другого механизма, и дополнительно для снижения шума, связанного с работой приводного механизма.
В заявке на патент США 2009/0074597 Бэкке раскрыт перистальтический насос, который содержит опору, по меньшей мере, один ролик и корпус. Шланг насоса зажат между роликом и опорой. Шарнир соединяет опору с корпусом с возможностью поворота, причем ось шарнира параллельна плоскости шланга насоса. Изобретение дополнительно относится к перистальтическому насосу, который содержит упругий вращающийся элемент, который прикреплен к опоре. Шланг насоса прижимают к упругому вращающемуся элементу. Изобретение дополнительно относится к перистальтическому насосу, который содержит две шестеренки ролика. Каждая шестеренка ролика соединена с одним из двух роликов без крутящего момента. Две шестерни ролика зацепляются с другой шестерней, чтобы гарантировать нулевую относительную скорость участка роликов, прижимающего шланг насоса, относительно прижатых участков шланга насоса. Наконец, изобретение относится к перистальтическому насосу, который содержит цепь привода для механического соединения двигателя с роликами. Цепь привода содержит скользящую ступицу для ограничения передаваемого крутящего момента.
Несмотря на то, что вышеупомянутый известный уровень техники вносит вклад в развитие области перистальтических насосов, ни один из патентов известного уровня техники не решил потребности этой области техники.
Поэтому, цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить усовершенствованный линейный перистальтический насос.
Другая цель этого изобретения заключается в том, чтобы предложить усовершенствованный перистальтический насос, использующий поворотный приводной механизм.
Другая цель этого изобретения заключается в том, чтобы предложить усовершенствованное устройство, которое было бы простым в использовании оператором.
Другая цель этого изобретения заключается в том, чтобы предложить усовершенствованное устройство, которое было бы легким и недорогим в производстве.
Выше были указаны некоторые из наиболее важных целей настоящего изобретения. Эти цели надо понимать только как иллюстрацию приложений изобретения. Многие другие полезные результаты можно получить, применяя описанное изобретение различными способами, или модифицируя изобретение в рамках объема изобретения. Соответственно, полного понимания других целей изобретения можно достичь, обратившись к сущности изобретения и подробному описанию предпочтительных вариантов осуществления изобретения.
Сущность изобретения
Отдельный вариант осуществления настоящего изобретения показан на прилагаемых чертежах. Изобретение относится к усовершенствованному перистальтическому насосу для перекачивания текучей среды через гибкую трубку. Усовершенствованный перистальтический насос содержит центральный элемент, установленный с возможностью вращения вокруг центрального вала. Несколько планетарных шестерней посредством осей, соответственно, установлено на центральном элементе. Кольцевое зубчатое колесо находится в зацеплении с каждой из планетарных шестерней. На каждой планетарной шестерне расположен ролик, смещенный от осей планетарных шестерней, соответственно. В целом плоская поверхность сжатия расположена относительно центральной оси так, чтобы позволить вставить между, в целом, плоской поверхностью сжатия и, по меньшей мере, одним из нескольких роликов гибкую трубку. Двигатель обеспечивает относительное вращение центрального элемента и кольцевого зубчатого колеса для того, чтобы ролики могли последовательно сжимать гибкую трубку и перемещаться, по существу, прямолинейно вдоль, в целом, плоской поверхности сжатия для перекачивания текучей среды через гибкую трубку.
В одном примере кольцевое зубчатое колесо представляет собой внешнее кольцевое зубчатое колесо, расположенное снаружи относительно планетарных шестерней. В другом примере кольцевое зубчатое колесо представляет собой внутреннее кольцевое зубчатое колесо, расположенное внутри относительно нескольких планетарных шестерней.
В более специфическом варианте осуществления изобретения несколько планетарных шестерней расположены радиально вокруг периметра центрального элемента. Каждый из роликов представляет собой неприводной ролик. Двигатель вращает центральный элемент относительно кольцевого зубчатого колеса, а кольцевое зубчатое колесо неподвижно относительно двигателя. В одном примере привод от двигателя соединяет двигатель с центральным валом для вращения центрального вала, а центральный элемент установлен на центральном валу для вращения в соответствии с центральным валом.
В одном варианте осуществления изобретения усовершенствованный перистальтический насос включает в себя ось для установки, в целом, плоской поверхности сжатия с возможностью поворота между открытым положением и закрытым положением. В открытом положении можно вставить гибкую трубку между, в целом, плоской поверхностью сжатия и, по меньшей мере, одним из нескольких роликов и удалить ее оттуда. Закрытое положение приводит к контакту между, в целом, плоской поверхностью сжатия и, по меньшей мере, одним из нескольких роликов.
В еще одном варианте осуществления изобретения усовершенствованный перистальтический насос включает в себя упругий элемент для компенсации малого нелинейного движения нескольких роликов вдоль, в целом, плоской поверхности сжатия. В одном примере упругий элемент содержит пружину для смещения, в целом, плоской поверхности сжатия к центральному валу. В другом примере упругий элемент содержит гибкую трубку, у которой имеется стенка трубки достаточной толщины и достаточной эластичности для поглощения малого нелинейного движения нескольких роликов вдоль, в целом, плоской поверхности сжатия.
Далее описаны дополнительные признаки изобретения, поясняющие сущность изобретения. Специалистам в области техники должно быть понятно, что описанная концепция и отдельные варианты осуществления можно легко использовать в качестве основы для модификаций или конструирования других структур для выполнения тех же целей настоящего изобретения. Специалисты в области техники также должны понимать, что такие эквивалентные конструкции не отклоняются от сущности и объема изобретения.
Краткое описание чертежей
Для понимания сути и целей изобретения необходимо обратиться к последующему подробному описанию в сочетании с сопровождающими чертежами, на которых:
на фиг.1 приведен изометрический вид справа линейного перистальтического насоса в соответствии с настоящим изобретением;
на фиг.2 приведен изометрический вид слева линейного перистальтического насоса в соответствии с настоящим изобретением;
на фиг.3 приведен вид сверху линейного перистальтического насоса;
на фиг.4 приведен вид спереди фиг.3;
на фиг.5 приведен вид слева фиг.4;
на фиг.6 приведен вид в разрезе вдоль прямой 6-6 на фиг.5;
на фиг.7 приведен изометрический вид справа, аналогичный фиг.1, где линейный перистальтический насос находится в открытом положении;
на фиг.8 приведен изометрический вид слева, аналогичный фиг.2, где линейный перистальтический насос находится в открытом положении;
на фиг.9 приведен вид сверху линейного перистальтического насоса в открытом положении;
на фиг.10 приведен вид спереди линейного перистальтического насоса в открытом положении;
на фиг.11 приведен изометрический вид слева линейного перистальтического насоса после удаления корпуса насоса;
на фиг.12 приведен вид слева фиг.11;
на фиг.13 приведен вид сверху фиг.11;
на фиг.14 приведен вид спереди фиг.13;
на фиг.15 приведен изометрический вид раздаточной системы линейного перистальтического насоса в соответствии с настоящим изобретением;
на фиг.16 приведен увеличенный вид в разрезе вдоль прямой 16-16 на фиг.3, где линейный перистальтический насос находится в первом вращательном положении;
на фиг.17 приведен вид, аналогичный фиг.16, где линейный перистальтический насос находится во втором вращательном положении;
на фиг.18 приведен вид, аналогичный фиг.16, где линейный перистальтический насос находится в третьем вращательном положении;
на фиг.19 приведен вид, аналогичный фиг.16, где линейный перистальтический насос находится в четвертом вращательном положении;
на фиг.20 приведен вид, аналогичный фиг.16, где линейный перистальтический насос находится в пятом вращательном положении;
на фиг.21 приведен вид линейного перистальтического насоса, вернувшегося в первое вращательное положение, показанное на фиг.16;
на фиг.22 приведен вид в разрезе второго варианта осуществления линейного перистальтического насоса в соответствии с настоящим изобретением, который находится в первом вращательном положении;
на фиг.22A приведен вид, аналогичный фиг.22, где линейный перистальтический насос находится во втором вращательном положении;
на фиг.22B приведен вид, аналогичный фиг.22, где линейный перистальтический насос находится в третьем вращательном положении;
на фиг.22C приведен вид, аналогичный фиг.22, где линейный перистальтический насос находится в четвертом вращательном положении;
на фиг.22D приведен вид, аналогичный фиг.22, где линейный перистальтический насос находится в пятом вращательном положении;
на фиг.22E приведен вид, аналогичный фиг.22, где линейный перистальтический насос находится в шестом вращательном положении;
на фиг.23 приведен вид в разрезе, аналогичный фиг.16, иллюстрирующий альтернативный упругий элемент;
на фиг.24 приведен увеличенный вид участка фиг.23;
на фиг.25 приведен вид сверху третьего варианта осуществления линейного перистальтического насоса в соответствии с настоящим изобретением;
на фиг.26 приведен вид в разрезе вдоль прямой 26-26 на фиг.25, иллюстрирующий вставку гибкой трубки;
на фиг.27 приведен вид вдоль прямой 27-27 на фиг.26;
на фиг.28 приведен вид, аналогичный фиг.26, где гибкая трубка полностью вставлена в линейный перистальтический насос;
на фиг.29 приведен вид, аналогичный фиг.28, где линейный перистальтический насос находится во втором вращательном положении;
на фиг.30 приведен вид, аналогичный фиг.28, где линейный перистальтический насос находится в третьем вращательном положении;
на фиг.31 приведен вид, аналогичный фиг.28, где линейный перистальтический насос находится в четвертом вращательном положении;
на фиг.32 приведен увеличенный вид обратного клапана в закрытом положении;
на фиг.33 приведен вид сбоку фиг.32;
на фиг.34 приведен вид в разрезе вдоль прямой 34-34 на фиг.33;
на фиг.35 приведен вид, аналогичный фиг.34, где обратный клапан находится в открытом положении;
на фиг.36 приведен увеличенный вид гибкой трубки, расположенной между поверхностью сжатия и натяжным роликом;
на фиг.37 приведен вид сверху фиг.36, иллюстрирующий неприводной ролик, примыкающий к гибкой трубке;
на фиг.38 приведен вид сверху, аналогичный фиг.37, иллюстрирующий неприводной ролик, сжимающий гибкую трубку;
на фиг.39 приведен увеличенный вид большой гибкой трубки, расположенной между поверхностью сжатия и неприводным роликом;
на фиг.40 приведен вид сверху фиг.39, иллюстрирующий неприводной ролик, примыкающий к большой гибкой трубке; и
на фиг.41 приведен вид сверху, аналогичный фиг.40, иллюстрирующий неприводной ролик, сжимающий большую гибкую трубку.
Одинаковые ссылочные позиции относятся к одинаковым элементам на нескольких фигурах чертежей.
Подробное описание изобретения
На фиг. 1-5 показаны различные виды линейного перистальтического насоса 10 в соответствии с настоящим изобретением, предназначенного для перекачивания текучей среды 12 через гибкую трубку 13. Гибкая трубка 13 проходит между первым концом 14 и вторым концом 15. У гибкой трубки 13 имеется гибкая стенка 16 трубки, ограничивающая просвет 17. Обычно первый конец 14 гибкой трубки 13 присоединяют к источнику текучей среды 12, чтобы линейный перистальтический насос 10 мог откачивать текучую среду 12 от второго конца 14 гибкой трубки 13. Предпочтительно, чтобы гибкая трубка 13 была выполнена из гибкого полимерного материала, такого как силикон или термопластичного эластомера (ТРЕ) или любого подходящего гибкого материала.
Линейный перистальтический насос 10 содержит двигатель 20, имеющий вал 21 двигателя, соединенный с приводом 22 двигателя. Держатель 24 двигателя соединен с приводом 22 двигателя для установки двигателя 20 во внешнем устройстве (не показано), таком как опорная рама, внешняя машина и т.п. Привод 22 двигателя соединяет двигатель 20 с механизмом 30 насоса.
С настоящим изобретением можно использовать различные типы двигателей 20, включая двигатели постоянного тока, шаговый двигатель и т.п. В случае если используется двигатель постоянного тока, двигатель 22 может включать в себя редуктор. В случае если используют шаговый двигатель, двигатель 22 может включать в себя прямой привод между шаговым двигателем и механизмом 30 насоса. Крышка 31 насоса закрывает механизм 30 насоса, как показано на фиг. 1-5.
На фиг.6 приведен вид в разрезе вдоль прямой 6-6 на фиг.5, иллюстрирующий механизм 30 насоса. Поверхность 40 сжатия закрыта крышкой 44 поверхности сжатия, показанной на фиг. 1-5. Крышка 44 поверхности сжатия соединена с держателем 24 двигателя посредством осей 46 и 47. Крышка 44 поверхности сжатия может перемещаться на осях 46 и 47 между открытым и закрытым положениями. На фиг. 1-5 крышка 44 поверхности сжатия показана повернутой в закрытое положение.
На фиг. 7-10 крышка 44 поверхности сжатия показана повернутой в открытое положение. При открытом положении крышки 44 поверхности сжатия можно беспрепятственно вставить гибкую трубку 13 в механизм 30 насоса и удалить ее оттуда. При закрытом положении крышка 44 поверхности сжатия захватывает гибкую трубку 13 между механизмом 30 насоса и поверхностью 40 сжатия, как показано на фиг.6.
На фиг. 11-14 показаны различные виды линейного перистальтического насоса 10 после удаления крышки 31 насоса и крышки 44 поверхности сжатия. Механизм 30 насоса содержит центральный элемент 34, установленный так, чтобы вращаться вокруг центрального вала 36. В этом примере центральный элемент 34 прикреплен к центральному валу 36, при этом центральный вал 36 через привод 22 двигателя соединен с двигателем 20 для вращения.
Система 50 планетарных шестерней содержит несколько планетарных шестерней 51-53, установленных на центральном элементе посредством нескольких осей 51S-53S планетарных шестерней, соответственно. Несколько планетарных шестерней установлены радиально относительно периметра центрального элемента 34. Несколько валов 51S-53S планетарных шестерней ограничены зубьями 51T-53T шестерней.
На планетарных шестернях 51-53 расположены ролики 61-63. Валы 61S-63S роликов прикреплены на планетарных шестернях 51-53, при этом валы 61S-63S роликов смещены от валов 51S-53S планетарных шестерней. Валы 61S-63S роликов соединены с внешним периметром планетарных шестерней 51-53 для обеспечения смещения валов 61S-63S роликов от валов 51S-53S планетарных шестерней. Ролики 61-63 свободно вращаются на валах 61S-63S как неприводные ролики.
Кольцевое зубчатое колесо 70 расположено в зацеплении с несколькими планетарными шестернями 51-53. В варианте осуществления кольцевое зубчатое колесо 70 показано в виде внешнего кольцевого зубчатого колеса 70, расположенного снаружи относительно нескольких планетарных шестерней 51-53 на одной оси с центральным валом 36. Внешнее кольцевое зубчатое колесо 70 прикреплено к приводу 22 двигателя посредством держателя 72 внешнего кольцевого зубчатого колеса. Внешнее кольцевое зубчатое колесо 70 ограничено внешними зубьями 70T кольцевого зубчатого колеса. Каждый из зубьев 51T-53T нескольких планетарных шестерней 51-53 находится в зацеплении с зубьями 70T внешнего кольцевого зубчатого колеса 70.
На фиг.15 приведен изометрический вид примера раздаточной системы 80 линейного перистальтического насоса 10 в соответствии с настоящим изобретением. Раздаточная система 80 включает в себя контейнер 82, предназначенный для содержания текучей среды 12. Соединение 84 прикрепляет первый конец 14 гибкой трубки 13 к контейнеру 82. Обратный клапан 86 прикреплен ко второму концу 15 гибкой трубки 13. В этом варианте осуществления обратный клапан 86 выполнен как единое целое с гибкой трубкой 13, но должно быть понятно, что к гибкой трубке 13 может быть прикреплен отдельный и другой обратный клапан 86. В этом примере обратный клапан 86 показан в виде обратного клапана в форме утиного клюва, хотя в дозаторе 80 можно использовать различные другие типы обратных клапанов. Обратный клапан 86 удерживает текучую среду 12 в контейнере 82 и гибкой трубке 13 при нормальных атмосферных условиях.
Крышка 44 поверхности сжатия показана повернутой на осях 46 и 47 в открытое положение. Контейнер 82 и гибкая трубка 13 расположены для ввода гибкой трубки 13 между поверхностью 40 сжатия и роликами 61-63 механизма 30 насоса. Специалистам в области техники должно быть понятно, что раздаточная система 80, показанная на фиг.15, представляет собой только один пример возможного применения настоящего изобретения, и что в линейном перистальтическом насосе 10 в соответствии с настоящим изобретением можно использовать множество других раздаточных систем 80 и найти множество других применений.
На фиг.16 приведен увеличенный вид спереди первого варианта осуществления линейного перистальтического насоса 10, при этом для целей иллюстрации крышка 31 насоса и крышка 44 поверхности сжатия удалены. Линейный перистальтический насос 10 показан в первом вращательном положении. Крышка 44 поверхности сжатия (не показана на фиг.16) повернута на осях 46 и 47 в закрытое положение, в котором гибкая трубка 13 находится в контакте с одним из роликов 61-63 и поверхностью 40 сжатия.
В отличие от многих перистальтических насосов существующего уровня техники поверхность 40 сжатия при использовании с вращательном механизмом 30 насоса имеет, в целом, плоскую или планарную поверхность 43. Несколько планетарных шестерней 51-53 в сочетании со смещенными роликами 61-63 обеспечивает по существу линейное перемещение роликов 61-64 вдоль, в целом, плоской или планарной поверхности 40 сжатия. Упругий механизм 90 встроен в линейный перистальтический насос 10, чтобы компенсировать малое нелинейное движение нескольких роликов 61-63 вдоль плоской или планарной поверхности сжатия.
В этом варианте осуществления упругий механизм 90 показан в виде пружины 92, установленной между крышкой 44 поверхности сжатия и поверхностью 40 сжатия. Пружина 92 смещает поверхность 40 сжатия в сторону центрального вала 36. Хотя показана пружина 92 в виде отдельного типа пластинчатой пружины, надо понимать, что можно использовать упругое устройство любого другого типа, что становится очевидным при обращении к фиг.23 и 24.
На фиг.16 показан первый вариант осуществления линейного перистальтического насоса 10 в первом вращательном положении. Текучую среду 12 удерживают в трубке 13 и контейнере 82 посредством обратного клапана 86. В первом вращательном положении ролик 61 пережимает гибкую трубку 13, чтобы разделить текучую среду 12 в гибкой трубке 13 между областью, прилегающей к первому концу 14 гибкой трубки 13, и областью, прилегающей ко второму концу 15 гибкой трубки 13. Предпочтительно, чтобы ролик 61 полностью пережимал гибкую трубку 13, как показано на фиг.16.
В этом примере внешнее кольцевое зубчатое колесо 70 неподвижно относительно держателя 24 двигателя. Двигатель 20 вращает центральный элемент 34 вокруг центрального вала 36 против направления часовой стрелки. Центральный элемент 34 перемещает несколько валов 51S-53S планетарных шестерней против направления часовой стрелки. Каждая из нескольких планетарных шестерней 51-53 находится в зацеплении с неподвижным кольцевым зубчатым колесом 70. Вращение центрального элемента 34 против часовой стрелки приводит к вращению каждой из нескольких планетарных шестерней 51-53 против часовой стрелки.
На фиг.17 приведен вид, аналогичный фиг.16, где линейный перистальтический насос 10 находится во втором вращательном положении. Вращение центрального элемента 34 против часовой стрелки с вращением планетарной шестерни 51 против часовой стрелки в сочетании со смещением ролика 61 приводит к тому, что ролик 61 перемещается, по существу, прямолинейно вдоль плоской поверхности 40 сжатия.
На фиг.18 приведен вид, аналогичный фиг.16, где линейный перистальтический насос 10 находится в третьем вращательном положении. Вращение центрального элемента 34 против часовой стрелки, вращение планетарной шестерни 51 против часовой стрелки перемещает смещенный ролик 61, по существу, прямолинейно вдоль плоской поверхности 40 сжатия.
На фиг.19 приведен вид, аналогичный фиг.16, где линейный перистальтический насос 10 находится в четвертом вращательном положении. Смещенный ролик 61 перемещается, по существу, прямолинейно вдоль плоской поверхности 40 сжатия. В этом примере упругий элемент 90, показанный в виде пружины 92, упруго устанавливает плоскую поверхность 40 сжатия для поглощения малого нелинейного движения ролика 61 вдоль плоской поверхности 40 сжатия. Упругая пружина 92 смещает плоскую поверхность 40 сжатия к центральному валу 36.
На фиг.20 приведен вид, аналогичный фиг.16, где линейный перистальтический насос 10 находится в пятом вращательном положении. В пятом вращательном положении ролик 62 пережимает гибкую трубку 13, чтобы разделить текучую среду 12 в гибкой трубке 13 между областью, прилегающей к первому концу 14 гибкой трубки 13, и областью, прилегающей ко второму концу 15 гибкой трубки 13. Предпочтительно, чтобы ролик 62 полностью пережимал гибкую трубку 13. Первый ролик 61 выходит из контакта с гибкой трубкой 13.
На фиг.21 приведен вид, аналогичный фиг.16, где линейный перистальтический насос 10 находится в шестом вращательном положении. Вращение центрального элемента 34 против часовой стрелки с вращением планетарной шестерни 52 против часовой стрелки в сочетании со смещением ролика 62 приводит к тому, что ролик 62 перемещается, по существу, прямолинейно вдоль плоской поверхности 40 сжатия. Специалистам в области техники должно быть понятно, что двигатель 20 может вращать внешнее кольцевое зубчатое колесо 70 для перемещения нескольких роликов 61-63, чтобы они последовательно пережимали гибкую трубку 13 и перемещались вдоль, в целом, плоской поверхности 40 сжатия, по существу, прямолинейно для перекачивания текучей среды 12 через гибкую трубку 13.
На фиг.22 приведен вид в разрезе второго варианта осуществления линейного перистальтического насоса 10A в соответствии с настоящим изобретением, который находится в первом вращательном положении. В этом варианте осуществления линейный перистальтический насос 10A содержит четыре планетарных шестерни 51-54, несущих четыре смещенных ролика 61-64. Показано, что ролик 61 полностью пережимает гибкую трубку 13.
На фиг.22A приведен вид, аналогичный фиг.22, где линейный перистальтический насос 10A находится во втором вращательном положении. Вращение центрального элемента 34 против часовой стрелки с вращением планетарной шестерни 51 против часовой стрелки в сочетании со смещением ролика 61 приводит к тому, что ролик 61 перемещается, по существу, прямолинейно вдоль плоской поверхности 40 сжатия.
На фиг.22A приведен вид, аналогичный фиг.22, где линейный перистальтический насос 10A находится в третьем вращательном положении. В третьем вращательном положении ролик 62 сжимает гибкую трубку 13, в то время как ролик 61 продолжает сжимать гибкую трубку 13.
На фиг.22C приведен вид, аналогичный фиг.22, где линейный перистальтический насос 10A находится в четвертом вращательном положении. Ролик 62 перемещается, по существу, прямолинейно вдоль плоской поверхности 40 сжатия. Первый ролик 61 выходит из контакта с гибкой трубкой 13.
На фиг.22D приведен вид, аналогичный фиг.22, где линейный перистальтический насос 10A находится в пятом вращательном положении. Ролик 62 продолжает перемещаться, по существу, прямолинейно вдоль плоской поверхности 40 сжатия.
На фиг.22E приведен вид, аналогичный фиг.22, где линейный перистальтический насос 10A находится в шестом вращательном положении. Ролик 62 продолжает перемещаться, по существу, прямолинейно вдоль плоской поверхности 40 сжатия. Ролик 63 расположен так, чтобы сжимать гибкую трубку 13 при дальнейшем вращении центрального элемента 34.
На фиг.23 приведен вид в разрезе, аналогичный фиг.16, иллюстрирующий альтернативный упругий элемент 90B. В этом примере поверхность 40B сжатия, по существу, является жесткой. Упругий элемент 90B содержит гибкую трубку 13B, у которой имеется стенка 16B трубки достаточной толщины и достаточной эластичности для поглощения малого нелинейного движения нескольких роликов 61-63 вдоль, в целом, плоской поверхности 40B сжатия.
На фиг.24 приведен увеличенный вид участка фиг.23, иллюстрирующий соотношение внешнего диаметра 18B гибкой трубки 13 и внутреннего диаметра 19B просвета 17B.
На фиг.25 приведен вид сверху и виды в разрезе третьего варианта осуществления линейного перистальтического насоса 10C в соответствии с настоящим изобретением. В этом варианте осуществления линейный перистальтический насос 10C включает в себя неподвижную крышку 44C поверхности сжатия, имеющую отверстие 48C для приема гибкой трубки 13.
На фиг.26 и 27 приведены виды в разрезе третьего варианта осуществления линейного перистальтического насоса 10C, показанного на фиг.25, иллюстрирующие вставку гибкой трубки 13. Механизм 30C насоса содержит две планетарных шестерни 51 и 52, несущие два смещенных ролика 61. Планетарные шестерни 51 и 52 установлены у центрального элемента 34C с возможностью вращения. Центральный элемент 34C свободно вращается вокруг центрального вала 36.
В этом варианте осуществления кольцевое зубчатое колесо 70C представляет собой внутреннее кольцевое зубчатое колесо 70C, расположенное внутри относительно двух планетарных шестерней 51 и 52 и в зацеплении с ними. Внутреннее кольцевое зубчатое колесо 70C прикреплено к центральному валу 36. Вращение центрального вала 36 приводит к перемещению планетарных шестерней 51 и 52, как показано на фиг. 28-31.
На фиг.28 приведен вид, аналогичный фиг.26, где гибкая трубка 13 полностью вставлена в линейный перистальтический насос 10C. Так как линейный перистальтический насос 10C содержит только две планетарные шестерни 51 и 52, то гибкую трубку 13 можно вставить через отверстие 48C, когда планетарные шестерни 51 и 52 расположены так, как показано на фиг.28. Использование двух планетарных шестерней 51 и 52 устраняет необходимость поворота крышки 44 поверхности сжатия.
На фиг.29 приведен вид, аналогичный фиг.28, где линейный перистальтический насос находится во втором вращательном положении. Вращение центрального элемента 34C против часовой стрелки с вращением планетарной шестерни 51 против часовой стрелки в сочетании со смещением ролика 61 приводит к тому, что ролик 61 перемещается, по существу, прямолинейно вдоль плоской поверхности 40C сжатия.
На фиг.30 приведен вид, аналогичный фиг.28, где линейный перистальтический насос находится в третьем вращательном положении.
На фиг.31 приведен вид, аналогичный фиг.28, где линейный перистальтический насос находится в четвертом вращательном положении.
На фиг. 32-34 приведены увеличенные виды примера обратного клапана 86, пригодного для использования в настоящем изобретении, в закрытом положении. Обратный клапан 86 показан в виде обратного клапана в форме утиного клюва.
Предпочтительно, чтобы обратный клапан 86 в виде утиного клюва был выполнен как единое целое с гибкой трубкой 13.
На фиг.35 приведен вид, аналогичный фиг.34, где обратный клапан находится в открытом положении. Обратный клапан 86 открывается под давлением линейного перистальтического насоса 10, чтобы точно контролировать объем текучей среды, которая будет выдана из гибкой трубки 13.
На фиг.36 и 37 приведены увеличенные виды гибкой трубки 13, расположенной между поверхностью 40 сжатия и неприводным роликом 61. Упругий элемент 90 находится в несжатом состоянии.
На фиг.38 приведен вид сверху, аналогичный фиг.37, иллюстрирующий неприводной ролик 61, прижимающий гибкую трубку 13 к поверхности 40 сжатия. Упругий элемент 90 находится в частично сжатом состоянии.
На фиг.39 и 40 приведены увеличенные виды большой гибкой трубки 13L, расположенной между поверхностью 40 сжатия и неприводным роликом 61. Упругий элемент 90 находится в частично сжатом состоянии.
На фиг.41 приведен вид сверху, аналогичный фиг.40, иллюстрирующий неприводной ролик 61, прижимающий большую гибкую трубку 13L к поверхности 40 сжатия. Упругий элемент 90 находится в более сжатом состоянии. Упругость упругого элемента 90 позволяет использовать усовершенствованный линейный перистальтический насос 10 в соответствии с настоящим изобретением с гибкими трубками различных размеров, с различной толщиной боковой стенки и выполненными из различных материалов.
Хотя изобретение было описано в его предпочтительной форме, понятно, что настоящее описание предпочтительной формы было дано только в качестве примера, и что можно внести множество изменений в детали конструкции и сочетание и расположение частей, не отклоняясь от сущности и объема изобретения.