CS202304B1

CS202304B1 - Appliance for dosing the fluids and gases

Info

Publication number: CS202304B1
Application number: CS86778A
Authority: CS
Inventors: Jaroslav Zmatlo; Vladimir Kudlicka; Josef Kaderabek
Original assignee: Jaroslav Zmatlo; Vladimir Kudlicka; Josef Kaderabek
Priority date: 1978-02-10
Filing date: 1978-02-10
Publication date: 1980-12-31

Description

Vynález se týká zařízení pro dávkování kapalin nebo plynů, které pracuje na peristaltickém principu a je opatřeno čerpací hadičkou přitlačovanou k pevné kruhové dutině rotačními elementy unášenými klecí.The invention relates to a device for dosing liquids or gases which operates on a peristaltic principle and is provided with a pumping tube pressed against a fixed circular cavity by rotating elements carried by the cage.

V moderních laboratořích a v nemocnicích na jednotkách intenzívní péče je často nutné mít k dispozici zařízení na přesné dávkování média při zachování jeho naprosté sterility. Jsou známa a používají se zařízení, která pracují na principu peristaltickém. Zařízení pracují tak, že po hadičce uložené v kruhové dutině se odvalují válečky, které v určité vzdálenosti za sebou hadičku stlačením uzavírají a tím je posouván a vytlačován z hadičky objem média.In modern laboratories and hospitals in intensive care units, it is often necessary to have a device for accurate dosing of the medium while maintaining its absolute sterility. Devices which work on the peristaltic principle are known and used. The devices operate in such a way that rollers are rolled over the tubing in the circular cavity, which at a certain distance close the tubing by compressing it, thereby displacing and expelling the volume of medium from the tubing.

Je známo, že hadička je u dosud používaných uspořádání značně válečky mechanicky namáhána a napínána tak, že průtokový průměr hadičky se zmenšuje a dávkované množství není stálé. Tato nevýhoda je způsobena také tím, že výrobní tolerance síly stěn hadiček se pohybuje v desetinách milimetru. U dosavadních známých řešení je tato vada hadičky kompenzovaná stavitelným přítlakem vyvozeným přes vnitřní kruhovou stěnu na hadičku přitlačovanou na válečky s pevnou roztečí.It is known that the tube is mechanically stressed and tensioned by the rollers so that the flow diameter of the tube decreases and the dosing quantity is not constant. This disadvantage is also caused by the manufacturing tolerance of the wall thickness of the tubing being in tenths of a millimeter. In prior art solutions, this tubing defect is compensated by an adjustable downforce applied through the inner annular wall to the tubing pressed against the fixed pitch rollers.

Toto řešení má při použití hadičky se slabší tloušťkou stěny tuto podstatnou nevýhodu. Aby opsané průměry stavitelné vnitřní kruhové stěny a odvalovací dráhy válečků byly rovnoběžné a tím přítlak na čerpací hadičku pc celé vnitřní kruhové stěně byl rovnoměrný, je nutné používat přesné hadičky s minimální tolerancí síly stěny, neboť při plusové toleranci hadičky se zvýší přítlak na krajích vnitřní kruhové stěny a ve itřední části stěny je naopak vyvozen přítlak íedostatečný. Při minusové toleranci hadiček :e zvýší přítlak ve střední části stěny a vznikne íaopak nedostatečný přítlak na krajích vnitřní cruhové stěny. Nastavením spolehlivého přítlaku na hadičku, jež po celé délce vnitřní kruhové stěny zamezí podtékání média, se značně zvyšuje opotřebení hadičky.This solution has this significant disadvantage when using a tube with a thin wall thickness. In order for the circumscribed diameters of the adjustable inner circular wall and the rolling paths of the rollers to be parallel so that the pressure on the pumping hose pc is uniform throughout the inner circular wall, it is necessary to use precise tubing with minimal wall thickness tolerance. wall and in the central part of the wall, on the other hand, is applied sufficient pressure. With a negative tubing tolerance: e increases the downforce in the middle of the wall and, on the other hand, an insufficient downforce occurs at the edges of the inner circular wall. By setting a reliable tubing pressure that prevents the medium from flowing down the entire length of the inner annular wall, tubing wear is greatly increased.

Praktická zkušenost potvrzuje, že opotřebení hadičky je též odvislé od dodržení přesných tolerancí házivosti válečků vůči pevné vnitřní kruhové stěně a dodržení přesné vzdálenosti mezi válečky a pevnou vnitřní kruhovou stěnou v celé pracovní délce. Tam, kde se nemůže použít hadičky o větší síle stěny, aby byla kompenzovaná házivost válečků — jako například při dávkování roztoků a krve intravenózně pomocí sterilních setů, jež jsou vyrobeny z PVC materiálů, je opotřebení hadiček nestejnoměrným drcením válečky značné.Practical experience confirms that tubing wear is also dependent on adhering to the exact tolerances of the rollers runout relative to the fixed inner annular wall and the exact distance between the rollers and the fixed inner annular wall over the entire working length. Where tubing with a larger wall thickness cannot be used to compensate for roll runout - such as when dosing solutions and blood intravenously with sterile sets made of PVC materials, the tubing wear by uneven roll crushing is considerable.

Výše uvedené nedostatky jsou odstraněny zařízením pro dávkování kapalin nebo plynů, které pracuje na peristaltickém principu s čerpací hadičkou přitlačovanou k pevné dutině kruhového průřezu rotačními elementy unášenými klecí, kteréžto zařízení má část vnitřní stěny kruhového průřezu tvořenou posuvnou čelistí, a ve středu této stěny je uložena hnací hřídel s nasazenou klecí, v jejichž otvorech jsou volně uloženy radiálně posuvné rotační elementy dosedající na nákružek nasazený na opěrné ložisko uložené na uvedené hnací hřídeli, která je zakončena šroubem a maticí pro nastavení radiální vzdálenosti mezí rotačním elementem a pevnou vnitřní stěnou. Náběžná hrana nákružků může být zkosena pod úhlem 30 až 60°, rotační elementy mohou mít zaoblené hrany a opěrné ložisko je na hnací hřídeli uloženo suvně. V další alternativě nákružku svírá jeho vnější plocha s osou hřídele úhel 0,5 až 45°.The above drawbacks are overcome by a liquid or gas dispensing device operating on a peristaltic principle with a pumping hose pressed against a fixed circular cavity by rotary cage-borne elements, the device having a portion of the inner wall of the circular cross-section formed by the sliding jaw. a drive shaft with a cage mounted therein, in the openings of which radially displaceable rotary elements abut against a collar mounted on a thrust bearing mounted on said drive shaft, which is terminated by a screw and a nut for adjusting the radial distance between the rotary element and the fixed inner wall. The leading edge of the collars may be chamfered at an angle of 30 to 60 °, the rotating elements may have rounded edges and the thrust bearing is mounted on the drive shaft. In another alternative, the collar forms an angle of 0.5 to 45 ° with the shaft axis.

Podstatná výhoda zařízení podle vynálezu je v možnosti použití čerpacích hadiček o různé síle stěny a různém průměru. Dále v nastavení spolehlivého a rovnoměrného přítlaku rotačních elementů, příkladně válečku, na hadičku po celé délce pevné vnitřní kruhové stěny. Přesné nastavení vzdálenosti rotačních elementů vůči pevné vnitřní kruhové stěně se děje rozpínáním volně uložených rotačních elementů pomocí středícího kužele. Tím se neobyčejně omezuje mechanické namáhání hadičky a její životnost se mnohonásobně zvýší. Další výhodou zařízení je jednoduchost. Tímto provedením je s minimálními náklady dosažena vysoká přesnost celého zařízení, jež je dána přesností rotačních elementů, tj. válečku, kuželíků a kuliček, jež jsou hromadně vyráběny s přesností 0,005 mm. Na základě vysoké přesnosti celého mechanismu, jeho snadné seřiditelnosti je možné použít s výhodou čerpací hadičky se slabší sílou stěny a širší výrobní tolerancí než u běžných zařízení. Spolehlivost zařízení, minimální opotřebení hadičky, jednoduchá obsluha předurčují zařízení pro práci na jednotkách intenzívní péče.An essential advantage of the device according to the invention is the possibility of using pumping hoses of different wall thickness and different diameters. Furthermore, by setting a reliable and uniform pressure of the rotating elements, for example a roller, onto the tube along the entire length of the fixed inner annular wall. The precise adjustment of the distance of the rotating elements to the fixed inner circular wall is done by expanding the freely mounted rotating elements by means of a centering cone. This greatly reduces the mechanical stress of the tubing and increases its service life many times. Another advantage of the device is simplicity. With this design, the high precision of the entire device is achieved with minimal cost, which is determined by the precision of the rotating elements, i.e. the roller, taper and ball, which are mass produced to an accuracy of 0.005 mm. Due to the high precision of the whole mechanism, its easy adjustability, it is possible to use pumping hoses with a weaker wall thickness and a wider manufacturing tolerance than with conventional devices. Reliability of the device, minimal wear of the tubing, simple operation predetermine the device for work in intensive care units.

Na obr. 1 až 7 jsou znázorněny příklady praktického provedení zařízení podle vynálezu, přičemž jednotlivé obr. značí: obr. 1 zařízení v čelném pohledu;’obr. 2 je totéž zařízení v příčném řezu podle roviny A— A naobr. 1; obr. 3 obměna provedení zařízení podle obr. 2; obr. 4 je totéž zařízení v příčném řezu podle roviny A - A na obr. 3; obr. 5, 6, 7 podélný řez obměnou provedení zařízení podle obr. 2. Horní polovina obr. 5, 6, 7 vyznačuje možnost vysunutí odvalovacích elementů z pracovní polohy za účelem zakládání čerpací hadičky. Dolní polovina obr. 5, 6, 7 vyznačuje zařízení v pracovní poloze.Figures 1 to 7 show examples of a practical embodiment of the device according to the invention, wherein the individual figures show: Fig. 1 a front view of the device; 2 is a cross-sectional view of the same apparatus taken along line A-A of FIG. 1; FIG. 3 shows a modification of the embodiment of FIG. 2; Fig. 4 is a cross-sectional view of the same apparatus taken along line A-A in Fig. 3; 5, 6, 7 shows a longitudinal section through a variation of the embodiment of the device according to FIG. 2. The upper half of FIGS. The lower half of Figs. 5, 6, 7 indicates the device in the operating position.

Zařízení podle vynálezu, jehož příkladné uspořádání je patrno z obr. 1 a 2, má na hnací hřídeli I poháněné motorem s převodovkou, pevně nasunutou klec 2, v jejímž středu je umístěno opěrné ložisko 3 pevně spojené s hnací hřídelí I pomocí šroubu 4 s pojistkou 14 matice 13, přičemž rotační elementy, příkladně válečky 5 volně uložené v otvorech 28 klece 2, jsou bez čepů unášené klecí 2 a odvalují se po nákružku 10 nalisovaném na vnějším kroužku opěrného ložiska 3. Válečky 5 mají mezi čelem a pracovní plochou rádius 20 a nákružky 10 mají zkosenou hranu 19 pod úhlerti 30 až 60 °. V uvedeném příkladě jsou použity tři válečky 5 a tři vodicí klady 8, které vedou čerpací hadičku 9 ve středu dráhy válečků 5,1 and 2, has a cage 2 fixed on the drive shaft 1 driven by a geared motor, in the center of which is a support bearing 3 fixedly connected to the drive shaft 1 by means of a screw 4 with a lock 14 of the nut 13, wherein the rotating elements, for example the rollers 5 loosely received in the openings 28 of the cage 2, are carried without the pins by the cage 2 and roll over the collar 10 pressed on the outer ring of the support bearing 3. the collars 10 have a bevelled edge 19 below the recesses of 30 to 60 °. In this example, three rollers 5 and three guide rails 8 are used to guide the pump hose 9 in the center of the roller path 5,

Válečky 5 se dotýkají čerpací hadičky 9 nebo stlačují podle své polohy její příslušný úsek, který se opírá při stlačení o pevnou vnitřní stěnu 11 kruhového průřezu. Vzdálenost mezi uvedenou pevnou vnitřní stěnou 11 a povrchem válečků 5 je nastavitelná pomocí výměny opěrného ložiska 3 s nákružkem 10 příslušného rozměru. Oproti pevné vnitřní stěně 11 je posuvná čelistThe rollers 5 are in contact with the pump hose 9 or compress, according to their position, its respective section which, when pressed, rests on a fixed inner wall 11 of circular cross-section. The distance between said rigid inner wall 11 and the surface of the rollers 5 is adjustable by replacing the thrust bearing 3 with a collar 10 of a corresponding dimension. In contrast to the fixed inner wall 11 there is a sliding jaw

17, která má blízko středu dva zakládací kanálky17, which has two feed channels near the center

18, 18' pro uložení čerpací hadičky 9. Přiléhání čerpací hadičky 9 k uvedené posuvné čelisti 17 zajišťuje pevná opěrka 16.18, 18 'for accommodating the pump hose 9. The pump hose 9 abuts the sliding jaw 17 by a fixed support 16.

Osazení 27 klece 2 plní funkci dorazu pro válečky 5, je-li vysunuté opěrné ložisko 3 směrem ze středu klece 2 — (též obr. 7). Vodicí kladky 8 jsou otočně uloženy na osičce 26.The shoulder 27 of the cage 2 functions as a stop for the rollers 5 when the support bearing 3 is extended from the center of the cage 2 (also FIG. 7). The guide rollers 8 are rotatably supported on the axle 26.

Jak je patrné z obr. 3 a 4 je hnací hřídel 1 vedena v náboji 32. Na náboji 32 je pevně nasunuté opěrné ložisko 3. Pomocí šroubu 4 a matice 13 se posouvá klec 2 v ose hnací hřídele 1. Posuv klece 2 s posouváním kuželíků 7 po kuželové ploše 12 umožňuje přesné radiální nastavení kuželíků 7. Kuželová plocha 12 svírá s osou hnací hřídele 1 úhel 0,5 až 45°. Klec 2 uložená na ložisku 33 se otáčí pomocí unášeče 29, který je spojen s hřídelí 1. V pevné vnitřní stěně 11 mezi osazením 31 a krytem 30 je vedena čerpací hadička 9.3 and 4, the drive shaft 1 is guided in the hub 32. The support bearing 3 is fixedly mounted on the hub 32. The cage 2 is moved along the axis of the drive shaft 1 by means of a screw 4 and a nut 13. 7 allows a precise radial adjustment of the plugs 7 over the tapered surface 12. The tapered surface 12 forms an angle of 0.5 to 45 ° with the axis of the drive shaft 1. The cage 2 mounted on the bearing 33 is rotated by means of a gripper 29 which is connected to the shaft 1. In the fixed inner wall 11 between the shoulder 31 and the cover 30 a pumping hose 9 is guided.

Jak je patrné z obr. 5 dosáhne se otáčením pouzdra 23, přes šroubové spojení a otočné uložení 21 v kleci 2, posuv klece 2 s posouváním kuželíku 7 po kuželové ploše 12, která má zkosenou hranu 19, což umožňuje přesné vysouvání kuželíku 7. Náběžná hrana kuželíku 7 má rádius 20.As can be seen from FIG. 5, by rotating the housing 23, through the screw connection and the pivot bearing 21 in the cage 2, the cage 2 is moved by sliding the taper 7 over the tapered surface 12 having a tapered edge 19, allowing precise tapering of the taper 7. the edge of the taper 7 has a radius of 20.

Obr. 6 naznačuje obdobné řešení, s tím rozdílem, že je použito rotačních elementů opatřených oblým povrchem, příkladně kuliček 6, jež přitlačují čerpací hadičku 9 do drážky 24 s odpovídajícím rádiusem v pevně vnitřní stěně 11. Pro toto řešení je možné s výhodou použít mikrometrické stupnice 15 umožňující velmi přesné nastavení polohy kuliček 6.Giant. 6 indicates a similar solution, with the exception that rotating elements provided with a rounded surface are used, for example balls 6, which press the pump hose 9 into a groove 24 with a corresponding radius in the fixed inner wall 11. For this solution, micrometer scales 15 can be advantageously used. allowing very precise positioning of the balls 6.

Jak je patrné z obr. 7 splňuje předmětné uspořádání požadavek snadné výměny opěrného ložiska 3 s nákružkem 10 příslušného rozměru. Zasunutím pouzdra 23 s dvěma kolíky 22 do drážek 25 bajonetového uzávěru v nákružku 10 se následným otáčením pouzdrá 23 na šroubu 4 vysune opěrné ložisko 3.As can be seen from FIG. 7, the present arrangement fulfills the requirement of easy replacement of the thrust bearing 3 with the collar 10 of the respective dimension. By inserting the two-pin housing 23 into the grooves 25 of the bayonet lock in the collar 10, the support bearing 3 extends by subsequently rotating the housing 23 on the screw 4.

Zařízení podle vynálezu na obr. 1 a 2 pracuje takto:The device according to the invention in Figs. 1 and 2 operates as follows:

Před vložením čerpací hadičky 9 do zařízení se vyšroubuje matice 13 až k pojistce 14. Pohyb matice posune opěrné ložisko 3 mimo odvalovací dráhu rotačních elementů, příkladně válečků 5 ze středu klece 2, což má za následek posunutí válečků 5 po zkosené hraně 19 nákružku 10 směrem do středu klece 2 a zvětšení vzdálenosti mezi pevnou vnitřní kruhovou stěnou 11 a válečkyBefore inserting the pump hose 9 into the device, the nut 13 is unscrewed up to the lock 14. The movement of the nut shifts the support bearing 3 outside the rolling path of the rotating elements, for example the rollers 5 from the center of the cage 2. into the center of the cage 2 and increasing the distance between the fixed inner annular wall 11 and the rollers

5. Zvětšení vzdálenosti zaručuje pohodlně vklá* dání čerpací hadičky 9. Čerpací hadičky 9 se založí do vodicích kladek 8, provléknou se mezi pevnou opěrkou 16, posuvnou čelistí 17 a založí do zakládacích drážek 18 a 18', kde jsou jištěny třením. Zašroubováním matice 13 se opěrné ložisko 3 posune směrem do středu klece a zajistí v pracovní poloze. ZárQveň se vysunou válečky5. The extension of the distance ensures a comfortable insertion of the pump tube 9. The pump tubes 9 are inserted into the guide rollers 8, threaded between the fixed support 16, the sliding jaw 17 and inserted into the loading grooves 18 and 18 'where they are secured by friction. By screwing on the nut 13, the thrust bearing 3 is moved towards the center of the cage and locked in the working position. At the same time, the rollers are extended

5, jež tlačí na čerpací hadičku 9. Zasunutí válečků 5 do pracovní polohy usnadní rádiusy 20 na hranách válečků 5. Spuštěním neznázorněného motoru s převodovkou se čerpadlo uvede do provozu. Otáčením hnacího hřídele 1 a klece 2 se válečky 5 odvaluji po nákružku 10 a zároveň přitlačují čerpací hadičku 9 na posuvnou čelist 17 výškově nastavitelnou. Postupně čerpací hadičku 9 stlačují až v konečné fázi, v poloze proti5, which pushes the pump hose 9. Pushing the rollers 5 into the working position facilitates the radii 20 at the edges of the rollers 5. The pump is started by starting the geared motor (not shown). By rotating the drive shaft 1 and the cage 2, the rollers 5 roll on the collar 10 while pressing the pump hose 9 against the sliding jaw 17 height adjustable. They gradually compress the pump tube 9 only in the final phase, in the opposite position

Claims

SUBJECT

Device for dispensing liquids or gases, operating on a peristaltic principle, with a pumping tube pressed against a fixed cavity of circular cross-section by rotating elements carried by a cage, characterized in that part of the inner wall of circular cross-section is formed by a movable jaw (17) a drive shaft (t) with a cage (2) mounted in the wall, in whose openings (28) the radially displaceable rotary elements (5, 6, 7) abutting on the collar (10) mounted on the bearing (3) mounted on said drive shaft (1), which is terminated by a screw (4) and a nut (13) for adjusting the radial distance between the fixed inner wall 11 completely close the respective lumen of the pump tube 9. This procedure is repeated periodically. By precisely adjusting the sliding jaw 17 relative to the surface of the rollers 5, which is controlled according to the diameter of the pump tubes 9, the pulsation of the pumped medium is substantially reduced. The exact distance between the fixed inner wall 11a and the surface of the roller 5 is adjustable by replacing the thrust bearing 3 with the collar 10 of the respective dimension.

BACKGROUND OF THE INVENTION A rotary element (5, 6, 7) and a fixed inner wall (11).

Device for dispensing liquids or gases according to claim 1, characterized in that the leading edge of the collars (10) is bevelled at an angle of 30 to 60 °, the rotating elements have rounded edges and the thrust bearing (3) is mounted on the drive shaft (1). suvně.

Liquid or gas dosing device according to Claim 1, characterized in that the outer surface of the collar (10) intended to come into contact with the rotating elements (5, 6, 7) forms an angle of 0.5 to the axis of the drive shaft (1). 45 °.