Техника - молодёжи 1977-03, страница 69

ЭНЦИКЛОПЕДИЯ МЕХАНИЗМОВ

1--ОР ПОДОЙНИЦЫН, «ммр

г. Барановичи Брестской области

Перистальтический насос

К 3-й с-тр. обложим

Не правда ли, довольно странное сочетание терминов, взятых из совер-шенно разных областей человеческой деятельности? Термин «перистальтика» относится к медицине, он означает «червеобразные сокращения сте-нок пищеварительного тракта, при помощи которых осуществляется передвижение по нему пищи», а «насос» — слово сугубо техническое. И тем не менее необычный механизм именуют именно перистальтическим насосом. Причину нетрудно понять, познакомившись с принципом его действия. Вспомните: когда тюбик зубной пасты почти пуст, вы прока-тываете его карандашом, чтобы выдавить остаток белой массы. Так и в перистальтическом насосе: под действием роликов (поршней) гибкий шланг (цилиндр) пережимается в подковообразном корпусе, места пережима разделяют и герметизируют рабочие объемы, которые бегут вдоль шланга и транспортируют вещество (будто бы копируя работу кишечника). Вот, собственно, и вся премудрость. Область применения этих «механических удавов» весьма разнообразна: в медицинской аппаратуре ими перекачивают кровь, в химических установках — токсичные жидкости, аэрозоли и газы, в фармацевтических — вязкие и липкие вещества.

Базовая, если так можно выразиться. схема (см. рис. 1 на 3-й стр. обложки) послужила толчком для создания большого семейства насосов различного назначения. В самом деле, транспортируемое вещество может быть текучим или вязким, инертным или агрессивным, иметь высокую или низкую температуру, содержать пузырьки воздуха или твердые включения. В зависимости от вида работ насос должен создавать значительный напор или обладать хорошим всасыванием. Иногда нежелательна пульсация перекачиваемой среды или необходимо ее точное дозирование. И конечно, п любых условиях механизм обязан иметь достаточную надежность.

Для того чтобы шланг хорошо сминался в местах пережима, он должен быть мягким и эластичным, а для того чтобы хорошо восстанавливал свою форму после деформации и выдерживал повышенные давления, — упругим и прочным. Так возникают технические противоречия, а следовательно, появляются изобретательские задачи. Перелистаем подборку описаний к авторским свидетельствам и патентам по классу F04b, к которому отнесены насосы перистальтического типа, и посмотрим, на какие качества конструкции обращается особое внимание. В отличительной части формулы изобретения чаще всего встречаются фразы: «с целью повышения срока . службы шланга», «с целью обеспечения герметизации рабочих объемоп», «с целью повышения предельного вакуума». Следовательно, самое слабое звено механизма — шланг, беспрестанно подвергающийся нагрузкам.

В обычном, поршневом насосе рабочие органы изнашиваются от действия сил трения, в перистальтическом же — от знакопеременных деформаций, а проще говоря, от последовательных смятий. Шланг устает. В его стенках возникают микротрещины, которые постепенно разрастаются и в конечном итоге приводят к разрыву оболочки.

В большей части конструкций шланг однослойный, но бывает он и с двумя и более слоями. Например, в насосе, предложенном в 1964 году Т. Козловым, Р. Масутовым, X. Ас-фандияровым и Ф. Арзамасцевым (а. с. JSTfi 345295), стенка шланга набрана из трех материалов с различной упругостью (она наименьшая у наружного). Такой насос служит дольше.

А гибкий цилиндр насоса, изображенного на рисунке 2, вообще состоит из двух, вложенных друг в друга шлангов. Точнее, одного и того же шланга неодинакового сечения и неодинаковой упругости по длине, свернутого в спираль таким образом, чтобы его эластичная тонкая часть проходила через более жесткую толстую.

Первая способна хорошо уплотняться в местах пережима роликами, а вторая служит своеобразным кожухом, воспринимающим нагрузку. Вещество, циркулирующее между ними, подпирает стенки внутренней трубки и препятствует их вздутию при увеличении давления. С помощью этого насоса целесообразно перекачивать текучие жидкости, однако вязкие массы при такой двукратной циркуляции оказывают повышенное сопротивление.

Видимо, в расчете именно на последний случай Ю. Домбэ изолировал внутренний и внешний шланги друг от друга, полость между ними заполнил водой, а для создания ее подпора в трубу, соединяющую концы наружного шланга, вмонтировал подпружиненный клапан или дроссель (а. с. № 161633 от 1963 года).

Принцип действия остался тот же, зато наполовину сократился путь перегоняемой пасты. Но, как говорится, ^выиграешь в одном, потеряешь в другом». Переток воды через клапан сопровождается выделением тепла.

В конструкции В. Цыбышева, Е. Бражникова и В. Мамлиной (а. с. № 353068 от 1970 года) длина камеры нарочито удлинена, и вот почему. Шланг уложен в винтовую дорожку, выточенную в цилиндрическом корпусе (рис. 3). На входе и выходе она постепенно удаляется от центра, и в этих местах нажим ролика несколько ослаблен. В результате заметно снижается опасная пульсация перекачиваемой жидкости.

При работе насоса шланг угоняется за счет трения в сторону движения роликов. Дабы избежать этого, американец Р. Томпсон снабдил его (снаружи) гребнем, закрепленным в прорези корпуса (патент № 2982225

ОТ 1961 года). Спустя 10 лет С.Бородин принял более радикальные меры: заставил крутиться корпус навстречу бегущим роликам — воздействие на шланг двух противоположно вращающихся тел взаимно уничтожалось (а. с. № 377547).

Вообще говоря, при пережиме роликом шланг должен изогнуться с боковых сторон по бесконечно малому радиусу, чтобы создать надежную герметичность рабочих объемов. Естественно, такое требование на практике невыполнимо (цилиндр достаточно упругий!), и изобретателям поневоле пришлось прибегнуть ко всякого рода ухищрениям. Например, американец Ч. Варман (патент № 2952276 от 1960 года) и наши соотечественники — М. Елин и Л. Рабинович (а. с. JVffi 416453 от 1972 года) предусмотрели на внутренней стенке шланга эластичные жгуты. Роликам и дорожке на корпусе, до которой они катятся, придан фигурный профиль, соответствующий форме шланга в пережатом состоянии. Его боковые стенки облегают жгуты, а следо-

63