Перистальтический дозировочный насос Советский патент 1992 года по МПК F04B43/12 

Изобретение относится к насосострое- нию и может быть использовано для перекачки текучих сред с высокой точностью дозирования и равномерностью подачи перекачиваемого состава.

Известен перистальтический насос (см, авт.св. СССР № 1337552, кл. F 04 В 43/12), содержащий корпус, размещенную в нем на опорной поверхности трубчатую эластичную рабочую камеру, ротор, несущий ради- ально расположенные подпружиненные ролики, взаимодействующие с рабочей камерой, устройства фиксации рабочей камеры в корпусе насоса, выполненные в виде втулок, установленных тангенциально к опорной поверхности корпуса с возможностью поворота и стопорения относительно

корпуса с помощью фиксатора. Рабочая камера крепится в корпусе с помощью запорного кольца и байонетного запора. Для регулирования степени пережатия рабочей камеры насос снабжен червячным механизмом, соосным ротору и несущим диск со спиральными пазами. В пазы входят шипы нажимных роликов и смещаются вдоль пазов, тем самым изменяя радиальное положение роликов. Ролики могут либо приближаться, либо удаляться в направлении рабочей камеры, что обеспечивает пережатие рабочей камеры.

Принцип работы насоса состоит в том, что, перекатываясь по рабочей камере при вращении ротора, ролики пережимают ее и перемещают перекачиваемый состав вдоль рабочей камеры к потребителю.

VJ

О

VI

hO

ю

GJ

Расположение упругой трубки между жесткими металлическими поверхностями (опорной поверхностью корпуса и роликами) приводит к быстрому износу рабочей камеры, к выходу ее из строя.

Конструктивные особенности описанного перистальтического насоса состоят в том, что рабочая камера -упругая трубка - установлена в корпусе, а ее входящая и подающая ветви закреплены в нем, что препятствует изменению длины трубки в процессе работы, т.е. конструкция насоса не дает возможности регулирования натяжение этой трубки, а следовательно, оказывать влияние на истечение перекачиваемой жидкости.

Возможность одновременного перемещения в радиальном направлении нажимных роликов позволяет изменять сечение рабочей камеры, однако такое регулирование сечения производится только в начале работы и является наладочным. Вследствие того, что сама трубка (рабочая камера) в различных местах по своей длине имеет различную толщину стенок, а значит, и различную упругость, дозы жидкости, находящиеся в межроликовых пространствах, будут различны, что является фактором, увеличивающим пульсацию потока, которую уменьшить невозможно.

Кроме того, описанный перистальтический насос отличает сложность конструкции, изготовления и обслуживания, в частности, при замене рабочей камеры в случае ее износа необходимо открыть байо- нетный запор и вынуть запорное кольцо из расточки, вывести фиксаторы из втулок и развернуть их до совпадения пазов втулок v, корпуса, вынуть рабочую камеру, вложить новую и проделать все операции в обратном порядке,

Таким образом, основными недостатками описанного насоса являются недолговечность tрабочей камеры насоса, сложность его конструкции и неудобство обслуживания при неравномерности подачи перекачиваемой жидкости и невозможности влиять на этот процесс.

Известен также перистальтический насос (см. авт.сз, CCQP № 1416751, кл. F 04 В 43/12), включающий на основании корпус, в котором установлен ротор, образованный равномерно распределенными по окружности роликами. Опорный сегмент, установленный с возможностью качания на оси, расположенной вне пределов ротора, упругий шланг, размещенный между опорным сегментом и роликами ротора, снабженный фиксаторами, причем посредством фиксатора на выходной ветви на шланг оказывается растягивающее воздействие, и

запирающий элемент - прижим, ось которого лежит в плоскости оси качания опорного сегмента, установленный на выходной ветви шланга и снабженный регулировочным

приспособлением. Опорный сегмент выполнен так, что под ним всегда находятся два ролика ротора. Выходная ветвь шланга установлена с предварительным натяжением. Работа насоса основана на принципе

вытеснения. При вращении ротора его ролики под опорным сегментом сдавливают шланг и перемещают места сдавливания в направлении вращения ротора до конца опорного сегмента. При этом перед роликами образуется зона избыточного давления, а за ними - область разрежения. Между роликами в шланге заключен определенный объем состава, который при отходе первого ролика от опорного сегмента передается в

выходную ветвь шланга.

Расположение рабочего органа насоса

-упругого шланга - между опорным сегментом с жесткой поверхностью и нажимными роликами с жестко фиксированной их установкой создает неблагоприятные условия для работы шланга, который при заполнении перекачиваемым составом подвергается деформации, раздавливанию между двумя опорами. Это приводит к сокращению срока службы шланга. Кроме того, жесткая фиксация входной ветви шланга обуславливает постоянство участков контакта роликов-шланга - опорного сегмента, что приводит к смятию шланга и его повреждению. Выходная ветвь шланга снабжена фиксатором, отказывающим растягивающее воздействие на нее, позволяющее в определенной степени регулировать дозы подаваемого состава. Однако одностороннее растяжение шланга требует двойного растягивающего хода при регулировании насоса, что неблагоприятно сказывается на долговечности шланга, уменьшая срок его службы.

Установка на выходной ветви шланга запорного элемента-прижима - способствует постоянному заполнению участка шланга до прижима и позволяет получить за прижимом достаточно стабильный, постоянный

поток. Однако подвижная установка прижима не исключает пульсацию из-за неравномерности подаваемого потока к месту прижима, хотя и сглаживает ее.

Шарнирная установка опорного сегмента создает различные условия для работы роликов, которые в разной степени пережимают шланг. В случае качания опорного сегмента при взаимодействии всех элементов

-опорный сегмент, шланг, ролики - подъем опорного сегмента на обоих роликах различен, так как радиусы точек взаимодействия от оси вращения опорного элемента существенно различаются. Поэтому изменение положения опорного сегмента относительно одного из роликов, естественно, вызывает неравномерность, нестабильность подачи состава в дальнейшую часть шланга, что приводит к увеличению пульсации.

Известный перистальтический насос обладает такими недостатками: недолговечность шланга, обусловленная тяжелыми условиями работы; неравномерность подачи перекачиваемого состава, так как не устраняет полностью пульсацию потока.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является перистальтический насос, содержащий генератор перистальтического воздействия - ротор, образуемый множеством нажимных роликов, размещенных равномерно по окружности на основании и установленных на оси с возможностью вращения, упругую перекачивающую трубку, огибающую нажимные ролики и снабженную элементами для приема перекачиваемого состава и выдачи его, несущие плиты, расположенные по обе стороны от генератора перистальтического воздействия, в которых установлены элементы для приема перекачиваемого состава и выдачи его. 8 описанном насосе кроме упругой ыэрекачивающей трубки имеется по крайней мере один упругий соединительный элемент, направленный, как и трубка, поверх натяжных роликов диаметрально противоположно упругой трубке (относительно ротора). Несущие плиты насоса соединения связями, на которых установлен опорный элемент ротора (генератора перистальтического воздействия) с возможностью возвратно-поступательного скольжения этого опорного элемента по этим связям, Кроме того, несущие плиты снабжены пазами, в пазах одной плиты закреплены соединительные элементы обеих ветвей упругой .перекачивающей трубки, в пазах противоположной плиты проходят ветви соединительного элемента. При этом усилия, передаваемые на ротор, упругой перекачивающей трубкой и соединительным элементом взаимно уравновешиваются.

Для достижения лучшего уравновешивания усилий вместо одного соединительного элемента применяют два, расположенных по обе стороны упругой перекачивающей трубки, или вместо двух соединительных элементов применяют один, проходящий дважды поверх роликов по обе стороны упругой трубки. Вместо соединительного элемента с этой же целью могут

быть установлены две или по крайней мере одна упругая перекачивающая трубка,

Работа насоса состоит в том, что при вращении ротора его ролики, перекатываясь по упругой перекачивающей трубке, пережимают ее в местах контакта и перемещают объем состава, заключенный между двумя роликами, от входной ветви к подающей. Так как за роликом в трубке создается разрежение, происходит постоянный подсос новых порций состава, которые захватываются следующими роликами ротора. Таким образом, на выходе создается непрерывный поток перекачиваемого состава.

Размещение опорного элемента ротора на связях с возможностью его возвратно- поступательного скольжения под действием натяжения упругих перекачивающихтрубок и соединительных элементов позволяет самоустановиться опорному элементу ротора в нейтральном положении, когда усилия, направленные взаимно противоположно, уравновешиваются и ротор подвергается наименьшему воздействию изгибающих нагрузок. Однако, такая конструкция потребует высокой точности изготовления и установки, так как даже при незначительных перекосах неизбежно заклинивание, которое вызывает чрезмерное растяжение одних упругих элементов, например трубок, и провисание других (соединительных элементов), что может привести к повреждению перекачивающих трубок.

Жесткая фиксация концов трубок предусматривает постоянные участки контакта ро- ликов и трубок, когда ролики расплющивают, разминают, деформируют упругие трубки, наполненные составом, в

одних и тех же местах, что ведет к ускоренному износу трубок.

Жесткая взаимная фиксация несущих плит создает неудобство при сборке насоса или замене перекачивающих трубок, так как

если трубки,закрепленные на одной несущей плите, собираются, будучи в свободном состоянии, трубки или соединительные элементы, зафиксированные на противоположной плите, устанавливаются под

натяжением, что ускоряет их износ. Консольное расположение ротора создает удобство для сборки и обслуживания насоса, однако эта конструкция ограничивает количество перекачивающих трубок, так как их

увеличение может вызвать перекос ротора. Это ограничивает производительность насоса, так как ограничивает количество точек потребителя, куда должен быть подан со- « став.

Закрепление концов всех перекачивающих трубок на одной плите обуславливает различное их натяжение, что исключает возможность регулирования индивидуального натяжения трубок, т.е. не позволяет подавать одинаковые дозы состава из каждой перекачивающей трубки. При этом насос описанной конструкции отличается ярковы- раженной пульсацией подаваемого потока.

Таким образом, описанный насос обладает следующими недостатками: повышенным износом трубок, ограничивающим срок их службы; отсутствием возможности регулирования величины получаемой дозы подаваемого состава, величина которой колеблется из-за неравномерности перекачиваемого потока (пульсация потока); невозможность получить одинаковые дозы перекачиваемого состава из нескольких подающих трубок (из-за индивидуального натяжения трубок); ограниченным количеством перекачивающих трубок (из-за консольного расположения ротора).

Целью изобретения является повышение долговечности перекачивающих трубок и точность регулирования доз перекачиваемого состава.

Указанная цель достигается тем, что в перистальтическом дозировочном насосе, содержащем генератор перистальтического воздействия, состоящий из нажимных роликов, размещенных равномерно по окружности на основаниях, установленных на оси с возможностью вращения, упругие перекачивающие трубки, огибающие нажимные ролики и снабженные элементами для приема перекачиваемого состава и выдачи его доз, несущие плиты установлены с возможностью регулирования их положения относительно вертикальной симметрии генератора, а каждый из элементов приема .и выдачи доз перекачиваемого состава снабжен индивидуальным устройством регулирования его положения относительно соответствующей несущей плиты, содержащим закрепленный в плите наружный стакан с телескопически установленным в нем внутренним тарированным стаканом с возможностью взаимодействия последнего с регулировочным винтом и опирающуюся на основания стаканов пружину.

Установка несущих плит с возможностью регулирования их положения относительно вертикальной плоскости симметрии генератора позволяет получить предварительное натяжение всего комплекта перекачивающих трубок по обе стороны генератора. Кроме этого, возможность регулирования положения несущих плит создает удобство обслуживания насоса, так как

сборки трубок, их замена происходят, когда все трубки находятся в свободном состоянии, не под натяжением. Это уменьшает их деформацию, что в свою очередь обеспечи5 вает удлинение срока службы трубок, т.е. их долговечность.

Наличие индивидуального для каждой ветви каждой трубки устройства регулирования позволяет установить натяжение каж0 дои трубки таким, чтобы все трубки насоса выдавали одинаковую дозу перекачиваемого состава, что важно в случае, когда определенная доза состава должна подаваться сразу в несколько точек, например, при про5 питке или заливке нескольких одинаковых изделий, где важно количество (доза) поданного состава.

Благодаря наличию индивидуального устройства регулирования положения для

0 каждой ветви каждой трубки имеется возможность смещать перекачивающую трубку по или против часовой стрелки (относительно оси генератора) для изменения места контакта нажимных роликов и перекачивае5 мой трубки с целью не допустить нежелательного разрушения стенок трубки, чтобы удлинить срок ее службы.

Конструктивное выполнение устройства регулирования как упругого соединения,

0 ослабляет деформацию трубок при всасывании дозы перекачиваемого состава, так как упругий элемент устройства гасит ударное натяжение трубки, что удлиняет срок службы трубок. Кроме того, поскольку обе ветви

5 каждой трубки снабжены устройствами регулирования, обе ветви трубки работают в равных условиях с одинаковым натяжением, что также способствует удлинению их службы.

0 Конструктивной особенностью4 предлагаемого дозировочного насоса является ста- ционарная установка генератора перистальтического воздействия в самостоятельных опорах с возможностью враще5 ния, соединенного с приводом вращения через соединительный элемент (например, муфту сцепления и редуктор), с возможностью изменения частоты вращения генератора. Такая установка генератора, в отличие

0 от консольной в прототипе, позволяет иметь необходимое, сколь угодно большое число перекачивающих трубок, которые не влияют неблагоприятно на условия работы генератора.

5 Кроме того, элементы для приема и выдачи перекачиваемого состава, снабженные регулировочным винтом, позволяют в достаточно широких пределах перемещать при наладке перекачивающую трубку по и

против часовой стрелки. Это дает возможность смещать места контакта перекачивающих трубок и нажимных роликов, что удлиняет срок службы трубок, так как они меньше подвергаются разрушающим деформациям.

Таким образом, предлагаемый перистальтический дозировочный насос обеспечивает долговечность перекачивающих трубок и точность дозы перекачиваемого состава.

На фиг.1 изображен предлагаемый насос; на фиг.2 - то же, в плане.

Перистальтический дозировочный насос содержит основание 1, на котором смон- тированы привод 2, генератор 3 перистальтического воздействия, установленный с возможностью вращения в опорах

4,состоящий из набора нажимных роликов

5,равномерно размещенных по окружности

на основаниях б (поз, не показана) установ- ленных на оси 7, соединительный элемент 8, передающий вращение от привода 2 к ротору. На основании установлены также несущие плиты 9 и 10, которые снабжены устройствами регулирования их положения относительно вертикальной плоскости симметрии генератора А, выполненными, например, 8 виде винтовой пары - винт 11, гайка-втулка 12.

Винты 11 закреплены в опорах 13 на основании 1, гайки 12 установлены в несущих плитах 9 и 10, имеющих направляющие 14 для возвратно-поступательного перемещения к оси генератора и от нее. Нажимные ролики 5 генератора 3 огибают упругие пе- рекачивающие трубки 15, концы которых снабжены элементами для приема перекачиваемого состав и выдачи его, закрепленными в несущих плитах 9 и 10. Элементы для выдачи состава на нагнетающей ветви труб- ки представляют собой винтовую пару, наконечник 16 которой имеет винтовую нарезку, установлен в отверстия несущей плиты и стопорится гайками 17. Элементы для приема перекачиваемого состава на всасывающей ветви трубок 15 содержат закрепленный в несущей плите (9, 10) наружный стакан 18, телескопически установленный в нем внутренний тарированный стакан 19, взаимодействующий с ре- гулировочным винтом 20, опирающуюся на основания стаканов 18 и 19 пружину 21 и ограничитель амплитуды свободного колебания трубки-гайка 22, установленная на наконечнике 23 всасывающей ветви трубки.

У точки подачи состава в изделие на трубопроводе установлен жесткий регулятор 24 сечения потока, с помощью которого можно отрегулировать величину дозы подаваемого к изделию перекачиваемого состава из каждой ветви насоса.

Для замены или установки перекачиваемой трубки обе несущие плиты 9 и 10 с помощью устройств регулирования (винт 11 - гайка 12) смещаются к оси генератора 3 так, чтобы полностью было снято натяжение упругих перекачивающих трубок 15. После этого раскрепляются концы трубок, зафиксированные наконечниками 16 нагнетающей и 23 всасывающей ветвей трубок 15. Трубка снимается и устанавливается новая. Затем несущие плиты 9 и 10 винтовыми парами 11-12 отводятся от оси генератора так, что трубки 15 устанавливаются в предварительным натяжением. После этого при вращении генератора 3, т.е. в наладочном режиме пер скачивания, устройствами регулирования (винт 16 - гайка 17) на нагнетающей ветви трубки и (стакан 18 - стакан 19 - регулировочный винт 20 и гайка 22 - наконечник 23) на ее всасывающей ветви регулируется натяжения трубок 15 и получение одинакового потока из каждой перекачивающей трубки, а с помощью регулятора 24 устанавливается получение необходимой дозы.

Работа насоса заключается..в том, что при вращении генератора 3 перистальтичз- ского воздействия его натяжные ролики 5, установленные на основаниях 6, размещенных на оси 7 генератора, пережимают упругие трубки 15. За пережимающим трубку 15 роликом 5 образуется разрежение, куда всасывается из резервуара (не показан) перекачиваемый состав. Подходящий затем к трубке 15 следующий ролик 5, пережимая трубку, отсекает некоторый объем состава. Заключенный между двумя роликами перекачиваемый состав переталкивается вдоль трубки, а на его место всасывается новая порция. При своем движении ролик благодаря силам трения увлекает упругую трубку за собой, т.е. принудительно растягивают ее, деформирует. Затем трубка проскальзывает по вращающемуся (на своей оси) ролику, возвращаясь в первоначальное положение под действием силы собственной упругости. Если конец трубки закреплен жестко, она подвергается такой растягивающей деформации с частотой подхода каждого последующего ролика вращающегося генератора, что отрицательно сказывается на ее работоспособности, сокращая срок службы трубки. Устройство регулирования (18-23) на всасывающей ветви компенсирует растягивающее усилие трубки 15 сжатием пружины 21 устройства, а последующее растяжение пружины 2 (а не сила упругости самой трубки) возвращает трубку в исходное положение, т.е. деформация трубки а большей степени сводится к деформации пружины, что удлиняет срок службы трубки.

Перистальтический насос предлагаемой конструкции предусматривает стацио- парную установку генератора перистальтического воздействия в самостоятельных опорах с возможностью вращения оси генератора, что позволяет расположить вдоль генератора большое число перекачи- вающих трубок, чтобы обеспечить подачу перекачиваемого состава в необходимое число (которое может быть достаточно большим) точек.

При этом условия работы всех трубок одинаковые, ось генератора не имеет перекоса. Такая конструкция позволяет обеспечить высокую производительность насоса.

Устройства регулирования натяжения трубок, установленные на каждой ветви пе- рекачивающих трубок, позволяют отрегулировать равномерную, одинаковую подачу состава из каждой трубки, а в сочетании с жестким регулятором сечения потока исключить его пульсацию и установить одина- ковую дозу для каждой потребительской точки.

Возможность регулирования относительно оси генератора положения несущих плит позволяет создать благоприятные ус- ловия для сборки насоса и при замене перекачивающих трубок: они устанавливаются или заменяются, находясь в свободном состоянии, не под натяжением, что уменьшает их отрицательную деформацию и удлиняет срок службы трубок.

Таким образом, предлагаемый пери- тальтический насос создает благоприятные условия для сборки насоса и его обслуживания при замене его основного ра- бочего органа - гибкой перекачивающей

трубки, позволяет с большой точностью регулировать и обеспечивать равную подачу перекачиваемого состава ко всем обрабатываемым изделиям, позволяет удлинить срок службы перекачивающих трубок насоса. Форму/la изобретения 1. Перистальтический дозировочный насос, содержащий генератор перистальтического воздействия, состоящий из нажимных роликов, размещенных равномерно по окружности на основаниях, установленных на оси с возможностью вращения, упругие перекачивающие трубки, огибающие нажимные ролики и снабженные элементами для приема перекачиваемого состава и выдачи его доз, несущие плиты, расположенные по обе стороны от генератора перистальтического воздействия, в которых установлены элементы для приема перекачиваемого состава и выдачи его доз, отличающийся тем, что, с целью повышения долговечности перекачивающих трубок и точности регулирования дозы, несущие плиты установлены с возможностью регулирования их положения относительно вертикальной плоскости симметрии генератора, а каждый из элементов приема и выдачи доз перекачиваемого состава снабжен индивидуальным устройством регулирования его положения относительно соответствующей несущей плиты.

2 Насос по п,1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что индивидуальное устройство регулирования положения элемента приема и выдачи доз перекачиваемого состава содержит закрепленный в плите наружный стакан с телескопически установленным в нем внутренним тарированным стаканом с возможностью взаимодействия последнего с регулировочным винтом и опирающуюся на основания стаканов пружину.

,V Ј/

#

со

м

CN гст

л

/ /

/г/ta

# /

Сущность изобретения: генератор перистальтического воздействия состоит из нажимных роликов, размещенных равномерно по окружности на основаниях, установленных на оси с возможностью вращения. Упругие перекачивающие трубки огибают ролики и снабжены элементами для приема перекачиваемого состава и выдачи его доз. Несущие плиты расположены по обе стороны от генератора, в них установлены элементы для приема и выдачи доз состава. Плиты установлены с возможностью регулирования их положения относительно вертикальной плоскости симметрии генератора. Каждый из элементов снабжен индивидуальным устр-вом регулирования положения относительно соответствующей плиты. Устр-во содержит закрепленный в плите наружный стакан с телескопически установленным в нем внутренним тарированным стаканом, взаимодействующим с регулировочным винтом, и опирающуюся на основании стаканов пружину. 1 з.п.ф-лы,2ил. (Л