Как создать лучший перистальтический насос

Дафна Аллен | 10 августа 2023 г.

Поскольку перистальтические насосы могут перекачивать широкий спектр жидкостей, эти насосы можно использовать в нескольких отраслях промышленности. Одним из примеров, по словам Дэйва Бекстоффера, менеджера по развитию бизнеса компании Portescap, является медицинский инфузионный насос, который может использовать линейные или ротационные перистальтические приводы для подачи лекарств или питательных веществ. «Перистальтическое движение приводится в действие двигателем, который приводит в действие кулачковые пальцы линейного перистальтического привода или вращает ролики вращательного перистальтического привода», — рассказал Бекстоффер Design News, дочернему изданию MD+DI.

Такие насосы можно улучшить, выбрав материалы, которые могут повысить эффективность или обеспечить более длительный срок службы, тем самым снижая энергопотребление насоса и позволяя ему работать в течение дополнительного времени перед обслуживанием или заменой, объясняет он далее.

Мы задали Бекстоферу еще несколько вопросов, чтобы помочь вам создать более совершенный перистальтический насос.

Бекстоффер: Перистальтические насосы имеют преимущества и недостатки по сравнению с другими типами насосов, одним из примеров которых является диафрагма. Перистальтические насосы могут перекачивать широкий диапазон жидкостей и вязкостей за счет использования объемного вытеснения. Поскольку диаметр трубки может варьироваться, это обеспечивает варианты конструкции в зависимости от требований применения. Недостатком является износ трубки с течением времени, вызывающий усталость, которая может повлиять на скорость потока или потребовать замены.

Бекстоффер: Перистальтические насосы, как линейные, так и роторные, позволяют инженеру оптимизировать поток разрабатываемого устройства. Движение прямого вытеснения хорошо подходит для доставки лекарств и питательных веществ, обеспечивая широкий диапазон скоростей потока для устройства. Основной задачей является оптимизация размера системы привода насоса относительно общего размера устройства. Дополнительные соображения при проектировании включают выбор диаметра трубки для правильной подачи лекарственного средства или питательного вещества и минимизацию износа с течением времени, чтобы обеспечить правильную доставку на протяжении всего срока службы устройства.

Бекстоффер: Выбор двигателя является критическим аспектом работы перистальтического насоса. Поскольку двигатель обеспечивает линейное или вращательное перистальтическое движение, правильный выбор технологии двигателя и его производительности обеспечит оптимальную работу насоса. Двигатель должен соответствовать профилю скорости и крутящего момента перистальтического насоса, выдерживая пиковые крутящие моменты при максимальных положениях роликов, обеспечивая при этом плавную работу между положениями роликов. Если насос работает от аккумулятора, эффективность двигателя является основным фактором, обеспечивающим длительную работу между зарядками или заменой аккумулятора.

Бекстоффер: Управление скоростью и крутящим моментом будет зависеть от типа выбранной технологии двигателя — постоянного тока, бесщеточного постоянного тока (BLDC) или шагового двигателя. Для управления скоростью постоянный ток будет управляться с помощью широтно-импульсной модуляции (ШИМ) для изменения напряжения для достижения желаемой скорости во время доставки. Управление BLDC осуществляется с помощью электроники с использованием датчиков Холла для контроля скорости. Шаговые двигатели достигают своей скорости на основе последовательности импульсов, поступающих из системы управления. Все три технологии имеют методы оптимизации, которые в идеале достигаются путем тестирования на конечной системе.

Выходной крутящий момент двигателя зависит от выбора диаметра и длины, а также потребляемой мощности для работы. Ключевым моментом является обеспечение правильного размера двигателя для достижения пиковых крутящих моментов при оптимизации мощности для основных рабочих циклов.

Двигатели DCT с высоким крутящим моментом обеспечивают больший срок службы и надежность благодаря меньшему нагреву.

Бекстоффер: Эффективность зависит от нескольких факторов, включая сам двигатель, а также факторы насоса (диаметр трубки, диаметр ролика и т. д.). Координация этих факторов предполагает совместную работу инженеров разработчика насоса и поставщика двигателей, чтобы сбалансировать эти факторы. С точки зрения двигателя, технологии постоянного и бесщеточного постоянного тока обеспечивают более высокую эффективность, чем шаговые двигатели. Регулировка обмотки катушки в соответствии с входными сигналами привода обеспечивает максимальную эффективность во время работы.