Перистальтический насос

 

Изобретение позволяет повысить эффективность перистальтического насоса путем использования для его работы тепловых деформаций шланга и улучшения управляемости и может найти применение в оборудовании для медицины, научных исследований и автоматизации производственных процессов. Шланг насоса выполнен в виде трубки 6 из эластичной пленки, покрытой термочувствительным слоем 5, а на ее поверхность нанесены кольца 10 из материала с контрастным относительно материала плёнки коэффициентом теплового расширения. При последовательной дискретной подаче тепла от излучателя 1 через световод 2, оптический коммутатор 3 и световоды 4 на кольце 10 образуется бегущая волна деформации сжатия трубки 6, обеспечивающая перистальтическое перемещение среды, заполняющей трубку 6. 1 з.п. ф-лы, 4 ил. (/)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4789031/06 (22) 05.02,90 (46) 15,04.92. Бюл, ¹ 14 (71) Научно-производственное медико-социальное объединение "Аргус" (72) Н,В,Пилипенко, С.В.Стамплевский, И,Г.Скобелева и Т.В,Вашлакова (53) 621.486(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1443526, кл. F 03 G 7/06, 1987.

Политехнический словарь/ Под ред.

А.Ю.Ишлинского. M.: Советская энциклопедия, 1989, с. 374-375. (54) ПЕРИСТАЛЬТИЧЕСКИЙ НАСОС (57) Изобретение позволяет повысить эффективность перистальтического насоса путем использования для его работы тепловых, Я3,, 1726844 А1 (51)5 F 04 В 43/12, F 03 G 7/06 деформаций шланга и улучшения управляемости и может найти применение в оборудовании для медицины, научных исследований и автоматизации производственных процессов. Шланг насоса выполнен в виде трубки 6 из эластичной пленки, покрытой термочувствительным слоем 5, а на ее поверхность нанесены кольца 10 из материала с контрастным относительно материала пленки коэффициентом теплового расширения. При последовательной дискретной подаче тепла от излучателя 1 через световод 2, оптический коммутатор 3 и световоды 4 на кольце 10 образуется бегущая волна деформации сжатия трубки 6, обеспечивающая перистальтическое перемещение среды, заполняющей трубку 6. 1 з.п, ф-лы, 4 ил.

1726844

l1= k R1

12= Л R2

55 (2) 81 = R+ а/2; (3) йг= R-a/2, (4) Изобретение относится к насосам или насосным установкам с эластичными рабочими органами перистальтического действия и может быть использовано при создании исполнительных механизмов медицинского оборудования, автоматизации производственных процессов, научных исследований.

Известен перистальтический насос, содержащий установленный на опоре эластичный шланг и распределенные по всей его длине деформирующие элементы, соединенные с источником энергии посредством ее распределителя и проводников.

Недостатком данного устройства является низкая эффективность работы, связанная с использованием механических деформирующих компонентов, способных к деструкции эластичного шланга, Целью изобретения является повышение эффективности путем использования для работы насоса тепловых деформаций шланга и улучшения управляемости.

Указанная цель. достигается тем, что источник выполнен в виде источника электромагнитной энергии, шланг — с термочувствительным слоем, а деформирующие элементы — в виде нанесенных на поверхность шланга колец из материала с

KoHTpBcTHblM относительно материала пленки коэффициентом температурного расширения, с ресничками, расположенными по всей окружности шланга и ориентированными вдоль оси последнего.

Источник выполнен в виде теплового излучателя, проводники — в виде световодов, а распределитель — в виде оптического коммутатора.

Вследствие выполнения предлагаемой конструкции повышается эффективность путем использования для работы насоса тепловых деформаций шланга и улучшения управляемости, На фиг.1 — 4 представлен предлагаемый перистальтический насос, Перистальтический насос содержит источник 1 теплового излучения, оптически связанный через световод 2, оптический коммутатор 3, группу дискретно расположенных световодов 4 с термочувствительным слоем 5 теплового рабочего элемента 6. Тепловой рабочий элемент 6 выполнен в виде шланга из эластичного полимера 7,. закрепленного держателем

8, установленным на опоре 9. С наружной стороны теплового рабочего элемента 6 нанесены полоски в виде колец 10 из материала с контрастным КТР, дискретно расположенные по всей длине тепло15

50 ваго рабочего элемента 6, охладителем которого является окружающая среда, Пвристальтический насос работает следующим образом, Поток излучения от источника 1 ИК излучения через световод 2, коммутатор 3, дискретно расположенные по всей длине теплового рабочего элемента 6 выходы группы световодов 4 попадает на термочувствительный слой 5, нагреваясь от потока ИК излучения, нагревают полимерный шланг 7 вместе с полосками, нанесенными в виде колец

10 из материала с контрастным KTP (фиг.3), а так как полоски 10 из материала с контрастным KTP нанесены в виде колец, то с наружной стороны полимерной трубки 7 образуется явно выраженная талия, а внутри трубки 7- выпуклость. Внутренний диаметр теплового рабочего элемента 6 в месте расположения кольца 10 заметно уменьшается, При сканировании ИК потока оптическим коммутатором 3 смещается зона нагрева термочувствительного слоя 5 к месту расположения следующего кольца 10 из материала с контрастным KTP и нагревает его, осуществляя таким образом перистальтическое движение, Ранее нагретый участок теплового рабочего элемента 6 остывает за счет отвода тепла более низкой температурой окружающей среды и восстанавливает свою форму после временного и незначительного нагрева. При этом выпуклость в виде бугорка перемещается в зону нагрЕва следующего кольца 10, а длина теплового рабочего элемента 6 сохраняется постоянной, Факт образования тепловой деформации в виде бугорка можно подтвердить простым расчетом. Для этого используют фрагмент теплового рабочего элемента 6 в виде полимерной полоски 7 и полоски материала

10 с контрастным КТР, например медной, жестко соединенными между собой вдоль поверхности соприкосновения. Зададимся толщиной обеих полосок по 0,2 мм. Попробуем вычислить радиус изгиба R теплового рабочего элемента при tz = 88 С, если при

11= 18 С изгиб отсутствует, Если нагретый тепловой рабочий элемент изогнут по дуге А, то длина средней линии верхней и нижней полосок равна

1726844 (R+ а/2)/(R-а/2)=

В результате получаем

R=(a/2) . ((2+(ап.7+

+ ап.10) t)t(ag.7- ап.1о)), (8) х (2,633 10 К )l)=, дов, а распределитель — в виде оптического

50 коммутатора.

55 где а — толщина полосок, мм.

Удлинение средней линии при нагревании будет примерно таким же, как и удлинение соответствующей свободной полоски, Исходя из этого:

Л (R+a/2) =1 (1+ Л .т t); (5)

Л (R-a/2) = 10 (1+ ЛП.1о.t), (6) где 4 .7 и Лл.1о — коэффициенты линейного расширения полосок 7 и 10 соответственно.

Поделив уравнение (5) на уравнение (6), получим

= (1+ а.7 t)/(1+ а ло.t) . (7) Подставив значения п.7 (коэффициент линейного расширения полимерной полоски 6, равный 280.10 К ) и апло (коэффициент линейного расширения медной полоски 10), равный а>.<0 = 16,7 10 К ), а= 0,2 мм; t=t2 t1=(88-18)=70 С в формулу (8), получим радиус изгиба:

R= 0,1 {(2+(280 10 К "+

+16,7.10 К ) 70)/(280 10 К— 16,7 10 К )))=0,1((2+

+(2,967 10 К ) 70)/(70х

= 0,1 109,639=10,9 = 11 см.

Этот изгиб на примере предлагаемого перистальтического насоса гораздо меньше, так как медная полоска имеет форму

45 кольца, зона нагрева ограничена и бугорок имеет локальный характер.

На фиг.4 представлен вариант выполнения колец 10 в виде обручей с ресничками

11, расположенными дискретно по длине окружности теплового рабочего элемента 6 и ориентированными вдоль элемента. Этот конструктивный элемент позволяет увеличить эффективность перистальтического движения, так как одиночная ресничка выступает в роли пластинки, с которой были связаны указанные расчеты.

Таким образом, по сравнению с прототипом указанная конструкция повышает эффективность путем использования для работы насоса тепловых деформаций шланга и улучшения управляемости и позволяет более совершенные перистальтические насосы и исполнительные механизмы, применяемый в медицине, научных исследованиях и в средствах автоматизации производственных процессов.

Формула изобретения

1, Перистальтический насос, содержащий установленный на опоре эластичный шланг и распределенные по всей его длине деформирующие элементы, соединенные с источником энергии посредством ее распределителя и проводников, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения эффективности путем использования для работы насоса тепловых деформаций шланга и улучшения управляемости, источник выполнен в виде источника электромагнитной энергии, шланг — из полимерной пленки, покрытой термочувствительным слоем, а деформирующие элементы — в виде нанесенных на поверхность шланга колец из материала с контрастным относительно материала пленки коэффициентом температурного расширения, с ресничками, расположенными п6 всей окружности шланга и ориентированными вдоль оси последнего.

2. Насос по и 1, отличающийся тем, что источник выполнен в виде теплового излучателя, проводники — в виде светово1726844 б б

Составитель Л.Тугарев

Техред M. Ìîðãåíòàë Корректор Т.Малец

Редактор Т.Лазоренко

Заказ 1265 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

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