EP0604604A1 - Axe d'entrainement pour pompe peristaltique et son procede de fabrication. - Google Patents

Axe d'entrainement pour pompe peristaltique et son procede de fabrication.

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EP0604604A1
EP0604604A1 EP93911815A EP93911815A EP0604604A1 EP 0604604 A1 EP0604604 A1 EP 0604604A1 EP 93911815 A EP93911815 A EP 93911815A EP 93911815 A EP93911815 A EP 93911815A EP 0604604 A1 EP0604604 A1 EP 0604604A1
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roller
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drive
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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B43/00—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members
    • F04B43/12—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having peristaltic action
    • F04B43/1253—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having peristaltic action by using two or more rollers as squeezing elements, the rollers moving on an arc of a circle during squeezing

Definitions

  • the present invention relates to a drive shaft for a peristaltic pump and its manufacturing method.
  • drive shafts are used to rotate rollers, which crush deformable tubes containing the liquid to be conveyed.
  • the drive axes are connected by all appropriate links to a control motor.
  • the control motor rotates the drive axis, which acts on at least one roller adjacent to it.
  • the drive axes are metallic, they are more particularly made of stainless steel, while the rollers are made of various plastics.
  • a bad drive of a rotary roller by an axis does not allow to have a regular and appropriate crushing of the deformable tube, with which a rotary roller comes into contact and, consequently, a good routing of the liquid to be conveyed.
  • the present invention overcomes the aforementioned drawbacks by providing a drive axis r of rotating rollers, with which one obtains a slip-free drive of a roller by the shaft.
  • the drive is obtained without crushing the rollers and with a very low engine torque.
  • the present invention also relates to the method of manufacturing such an axis.
  • the present invention therefore creates a drive axis of at least one rotary roller, which is characterized in that the external part of said drive axis has surfaces treated by projection of particles to give it a controlled roughness capable of allowing a drive without sliding of the roller relative to the axis.
  • the present invention also relates to a method of manufacturing a drive shaft of a peristaltic pump with rotary rollers from a cylindrical metal axis, in which the zone intended to come into contact with a rotary roller is turned, then rectified, in order to obtain a controlled uniform surface condition, which is characterized in that at least part of said zone intended to come into contact with a roller is surface treated by spraying a material for give it a controlled roughness.
  • the present invention also relates to the following characteristics, considered in isolation or according to all their technically possible combinations:
  • the treated surfaces are produced selectively on one or more zones of the drive axis
  • the surface treatment is a shot peening, in which glass beads, particles of tungsten, sand, or the like, are projected onto the external surface of the drive axis;
  • the upper part of the axis has a rounded conical shape; the radius of curvature of the axis cone is approximately equal to half the diameter of the axis at the rollers;
  • the treated parts intended to come into contact with the rollers correspond to the upper part and to the lower part of a roller, which produces the crushing of the tube by its middle part;
  • FIG. 1 is a top view of part of a peristaltic pump
  • FIG. 2 is a section taken on the line II-II of Figure 1;
  • FIG. 3 is a partial schematic section of an axis and a roller. As shown in Figure 1, there is schematically and partially illustrated a peristaltic pump 4, with which three rollers 2 are rotated by a drive shaft 1 driven by a motor not shown.
  • the drive shaft 1 has several different zones on its outer surface coming into contact with at least one roller 2 housed in the peristaltic pump 4.
  • the drive shaft 1 is secured to a shoulder ent 12 ensuring its retention in the peristaltic pump body.
  • the control motor 5 of the drive shaft 1 is connected to the latter by a link 13, which can take any suitable form.
  • the external surface 6 of the drive axis l, coming into contact with at least one roller 2, comprises treated surfaces 7, 7 'cooperating with selective parts of the roller 2.
  • Figure 2A shows the detail A of the top nozzle of the drive shaft 1 r.
  • the upper part 8 of the drive shaft 1 has a rounded conical shape.
  • the radius of curvature 9 of the cone is substantially equal to half the diameter 10 of the drive axis 1 at the level of the rollers 2.
  • Figure 3 shows the cooperation between an example of a drive axis 1 according to the present invention, and a particular example of a rotary roller having a bulged configuration.
  • the tube 3 is compressed by the middle part 11 of the rotary roller 2.
  • the surface treatment of the drive axis 1 of the rollers 2 is what is known as shot blasting or billing.
  • particles are projected at a certain angle and under a determined pressure, in order to obtain a controlled roughness of the selective parts of the drive axis having received the projections. solid particles.
  • projections of solid particles can be, for example, projections of glass beads, tungsten particles, particles of various hard materials such as diamond. Naturally, it can also be various particles of sand.
  • the drive shaft is manufactured under the following conditions.
  • the axle is made of a material, for example steel, stainless.
  • the axis is carried by a rotary head and is subjected to the projections of an oriented nozzle, approximately perpendicular to the axis, and driven by an alternating movement parallel thereto.
  • the nozzle thus scans the selective parts 7, 7 ′ of the axis to be shot blasted.
  • Shot blasting balls are glass balls or diamond crystals with an average size of
  • the projection time was 5 seconds, at a distance of 100 mm, at a shooting angle of 90 °.
  • the pressure of the machine projecting the abrasive was
  • the axis is then subjected to a heat treatment accompanied by a deposit of titanium nitride, for example with a thickness equal to 2 micrometers.
  • This treatment makes it possible to increase the surface hardness of the axis without changing its surface condition.
  • the shot peening or blasting treatment applied to the drive shaft 1 of the present invention ensures good drive of the roller (s) 2, without wear or abrasion of said roller (s) 2. There is no also no transfer of plastic particles on the axis, which could lead to blockage of the craters created by shot blasting or billing.
  • the part of the drive shaft is fully polished before billing and, after the billing operations, the dimensions of the drive shaft 1 are not not modified, which makes it possible to obtain excellent dimensional precision of the diameter of the drive axis 1.

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Abstract

L'axe d'entraînement (1) d'au moins un galet rotatif (2) est caractérisé en ce que la partie externe (6) dudit axe d'entraînement (1) présente des surfaces traitées (7, 7') par projection de particules pour lui donner une rugosité contrôlée apte à permettre un entraînement sans glissement du galet (2) par rapport à l'axe (1).

Description

Axe d'entraînement pour pompe peristaltique et son procédé de fabrication.
La présente invention concerne un axe d'entraînement pour pompe peristaltique et son procédé de fabrication.
Dans les pompes péristaltiques, on utilise des axes d'entraînement pour faire tourner des galets, qui écrasent des tubes déformables contenant le liquide à véhiculer.
Ces axes sont reliés par toutes liaisons appropriées à un moteur de commande. Le moteur de commande assure la rotation de l'axe d'entraînement, qui agit sur au moins un galet qui lui est contigu. Habituellement, les axes d'entraînement sont métalliques, ils sont plus particulièrement réalisés en acier inoxydable, tandis que les galets sont en diverses matières plastiques.
Les axes d'entraînement connus jusqu'à présent donnent généralement satisfaction. Cependant, on a constaté qu'après un certain temps d'utilisation, il se produisait, d'une part, une usure tant de l'axe d'entraînement que du galet et, d'autre part, un glissement entre l'axe et le galet, ce qui conduit à une mauvaise rotation et à un entraînement insatisfaisant.
Un mauvais entraînement d'un galet rotatif par un axe ne permet pas d'avoir un écrasement régulier et approprié du tube déformable, avec lequel un galet rotatif vient en contact et, par conséquent, un bon acheminement du liquide à véhiculer.
Dans le passé, de nombreuses tentatives ont été réalisées pour essayer d'éviter ce phénomène de glissement, mais pour autant qu'on le sache, elles se sont révélées infructueuses car, en effet, il a été nécessaire de comprimer les galets pour obtenir un entraînement satisfaisant.
Selon le brevet américain US-2.899.904, il est proposé de rendre l'axe d'entraînement rugueux par moletage. Le résultat obtenu n'est pas stable dans le temps et peut produire une usure rapide des galets. Le brevet américain US-3.249.059 propose d'équiper l'axe d'entraînement de bagues en matière élastique. Les pièces rapportées sont une source potentielle de panne. De plus, elles ne permettent pas de remédier à tous les défauts d'entraînement et leur usure est rapide.
Le brevet américain US-5.037.274 propose par ailleurs l'utilisation d'un axe d'entraînement ayant une extrémité supérieure conique.
La présente invention remédie aux inconvénients précités en proposant un axe drentraînement de galets rotatifs, avec lequel on obtient un entraînement sans glissement d'un galet par l'axe.
Dans la présente invention, l'entraînement est obtenu sans écrasement des galets et avec un couple moteur très faible.
La présente invention a aussi pour objet le procédé de fabrication d'un tel axe.
La présente invention crée donc un axe d'entraînement d'au moins un galet rotatif, qui est caractérisé en ce que la partie externe dudit axe d'entraînement présente des surfaces traitées par projection de particules pour lui donner une rugosité contrôlée apte à permettre un entraînement sans glissement du galet par rapport à l'axe.
La présente invention a également pour objet un procédé de fabrication d'un axe d'entraînement d'une pompe peristaltique à galets rotatifs à partir d'un axe métallique cylindrique, dans lequel la zone destinée à venir au contact d'un galet rotatif est décolletée, puis rectifiée, afin d'obtenir un état de surface uniforme contrôlé, qui est caractérisé en ce qu'une partie au moins de ladite zone destinée à venir au contact d'un galet est traitée en surface par projection d'une matière pour lui donner une rugosité contrôlée.
La présente invention concerne également les caractéristiques ci-après, considérées isolément ou selon toutes leurs combinaisons techniquement possibles :
- les surfaces" traitées sont prévues sur toute la partie externe de l'axe d'entraînement ;
- les surfaces traitées sont réalisées sélectivement sur une ou plusieurs zones de l'axe d'entraînement ;
- seules les parties externes de 1'axe d'entraînement destinées à venir au contact avec au moins un galet, sont traitées ;
- le traitement de surface est réalisé par projection de particules solides ;
- le traitement de surface est un grenaillage, dans lequel des billes de verre, des particules de tungstène, de sable, ou analogues, sont projetées sur la surface externe de l'axe d'entraînement ; - la partie supérieure de 1'axe a une forme conique arrondie ; le rayon de courbure du cône de 1'axe est approximativement égal à la moitié du diamètre de 1'axe au niveau des galets ; - les parties traitées destinées à venir au contact des galets correspondent à la partie supérieure et à la partie inférieure d'un galet, qui produit l'écrasement du tube par sa partie médiane ;
- la partie traitée de 1•axe d'entraînement est polie subséquemment.
Divers avantages et caractéristiques de la présente invention ressortiront de la description détaillée ci- après, faite en regard des dessins annexés, dans lesquels :
- la Figure 1 est une vue de dessus d'une partie d'une pompe peristaltique ;
- la Figure 2 est une coupe prise suivant la ligne II- II de la Figure 1 ;
- la Figure 2A est le détail A de la Figure 2 ;
- la Figure 3 est une coupe schématique partielle d'un axe et d'un galet. Comme représenté sur la Figure 1, on a illustré schématiquement et partiellement une pompe peristaltique 4, avec laquelle trois galets 2 sont animés d'un mouvement de rotation par un axe d'entraînement 1 mû par un moteur non représenté.
Comme on peut le constater à partir de la Figure 2, l'axe d'entraînement 1 présente plusieurs zones différentes à sa surface externe venant au contact d'au moins un galet 2 logé dans la pompe peristaltique 4. L'axe d'entraînement 1 est solidaire d'un épaule ent 12 assurant son maintien dans le corps de pompe peristaltique.
Le moteur de commande 5 de l'axe d'entraînement 1 est relié à ce dernier par une liaison 13, qui peut affecter toutes formes appropriées.
La surface externe 6 de l'axe d'entraînement l, venant au contact d'au moins un galet 2, comprend des surfaces traitées 7, 7' coopérant avec des parties sélectives du galet 2. Le mode d'obtention des surfaces traitées 7, 7' sera indiqué ci-après.
La Figure 2A représente le détail A de l'embout supérieur de lraxe d'entraînement 1.
La partie supérieure 8 de l'axe d'entraînement 1 a une forme conique arrondie.
Le rayon de courbure 9 du cône est sensiblement égal à la moitié du diamètre 10 de l'axe d'entraînement 1 au niveau des galets 2.
La Figure 3 montre la coopération entre un exemple d'axe d'entraînement 1 selon la présente invention, et un exemple particulier de galet rotatif ayant une configuration renflée.
Dans le mode de mise en oeuvre selon la Figure 3, seules les zones 7, 7' venant en contact avec les parties 15, 16 du galet 2 sont traitées, tandis que les autres parties externes 6 de l'axe d'entraînement 1 ne sont pas traitées.
Lors de la rotation du galet 2 par 1'axe d'entraînement 1, le tube 3 est comprimé par la partie médiane 11 du galet rotatif 2.
On décrit à présent le traitement de la surface externe de l'axe d'entraînement 1.
Le traitement de surface de l'axe d'entraînement 1 des galets 2 est ce qu'il est convenu d'appeler un grenaillage ou billage.
Selon ce traitement de grenaillage ou de billage, on projette des particules, généralement des particules solides, sous un certain angle et sous une pression déterminée, afin d'obtenir une rugosité contrôlée des parties sélectives de l'axe d'entraînement ayant reçu les projections de particules solides.
Ces projections de particules solides peuvent être, à titre d'exemple, des projections de billes de verre, de particules de tungstène, de particules de divers matériaux durs comme du diamant. Naturellement, il peut aussi s'agir de diverses particules de sable.
Dans un mode de réalisation de la présente invention, l'axe d'entraînement est fabriqué dans les conditions suivantes. L'axe est réalisé dans un matériau, par exemple de l'acier, inoxydable.
Il est rectifié de manière à lui donner un diamètre précis, par exemple φ = 2,48 ± 0,001 mm.
Il est ensuite grenaille au moins sur des parties sélectives 7, 7'. A cet effet, l'axe est porté par une tête rotative et est soumis aux projections d'une buse orientée, approximativement perpendiculaire à l'axe, et animé d'un mouvement alternatif parallèle à celui-ci. La buse balaie ainsi les parties sélectives 7, 7' de l'axe à grenailler. Les billes de grenaillage sont des billes de verre ou des cristaux de diamant d'une grosseur moyenne de
65 micromètres.
Le temps de projection a été de 5 secondes, à une distance de 100 mm, sous un angle de tir de 90°. La pression de la machine projetant l'abrasif était de
2 bars .
Dans certains cas, après le traitement sélectif de grenaillage sur une zone étendue, pour obtenir les parties
7, 7' illustrées sur les dessins, on a rectifié à nouveau l'axe d'entraînement 1 dans les parties 14 qui n'ont pas reçu de traitement de grenaillage ou de billage.
L'axe est alors soumis à un traitement thermique accompagné d'un dépôt de nitrure de titane, par exemple d'une épaisseur égale à 2 micromètres. Ce traitement permet d'augmenter la dureté superficielle de l'axe sans changer son état de surface.
Lors de l'utilisation intensive de l'axe d'entraînement 1 selon la présente invention, ayant des parties sélectives traitées 7, 7' pour avoir une rugosité contrôlée lors du contact avec les parties supérieure 15 et inférieure 16 du galet rotatif 2, on a constaté que le traitement de grenaillage ou de billage, appliqué sur l'axe d'entraînement 1 de la présente invention, assure un bon entraînement du ou des galets 2, sans usure ou abrasion dudit ou desdits galets 2. Il n'y a pas non plus de transfert de particules plastiques sur l'axe, ce qui pourrait conduire à un bouchage des cratères créés par le grenaillage ou billage.
L'axe d'entraînement 1 en acier inoxydable avec les parties traitées 7, 7', comme indiqué ci-dessus, avait un diamètre d'environ 2,5 mm, tandis que le diamètre des galets rotatifs 2 était d'environ 12 mm.
La partie de l'axe d'entraînement est polie entièrement avant le billage et, après les opérations de billage, les dimensions de l'axe d'entraînement 1 ne sont pas modifiées, ce qui permet d'obtenir d'excellentes précisions dimensionnelles du diamètre de l'axe d'entraînement 1.
L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation représenté et décrit en détail, et diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre.
Les signes de référence, insérés après les caractéristiques techniques mentionnées dans les revendications, ont pour seul but de faciliter la compréhension de ces dernières, et n'en limitent aucunement la portée.

Claims

REVENDICATIONS
1. Axe d'entraînement (1) d'au moins un galet rotatif (2) , caractérisé en ce que la partie externe (6) dudit axe d'entraînement (1) présente des surfaces traitées (7, 7') par projection de particules pour lui donner une rugosité contrôlée apte à permettre un entraînement sans glissement du galet (2) par rapport à l'axe (1).
2. Axe d'entraînement selon la revendication 1, caractérisé en ce que les surfaces traitées (7, 7') sont prévues sur toute la partie externe (6) de 1'axe d'entraînement (1) .
3. Axe d'entraînement selon la revendication 1, caractérisé en ce que les surfaces traitées (7, 7') sont réalisées sélectivement sur une ou plusieurs zones de l'axe d'entraînement (1).
4. Axe d'entraînement selon l'une des revendications 1 ou 3, caractérisé en ce que seules les parties externes de l'axe d'entraînement (1) destinées à venir au contact avec au moins un galet (2) , sont traitées.
5. Axe d'entraînement selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le traitement de surface est réalisé par projection de particules solides.
6. Axe d'entraînement selon la revendication 5, caractérisé en ce que le traitement de surface est un grenaillage, selon lequel on projette des billes de verre, des particules de tungstène ou des particules de sable.
7. Axe d'entraînement selon l'une quelconque des revendications l à 6, caractérisé en ce que la partie supérieure
(8) de l'axe (1) a une forme conique arrondie.
5. Axe d'entraînement selon 1'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le rayon de courbure (9) du cône de l'axe (1) est approximativement égal à la moitié du diamètre (10) de l'axe (1) au niveau des galets (2) .
9. Axe d'entraînement selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les parties traitées (7, 7') destinées à venir au contact des galets (2) correspondent à la partie supérieure (15) et à la partie inférieure (16) d'un galet (2), qui produit l'écrasement du tube (3) par sa partie médiane (11).
10. Axe d'entraînement (1) d'au moins un galet rotatif (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il est appliqué à une pompe peristaltique (4) , dans laquelle au moins un galet (2) comprime un tube déformable (3) .
11. Procédé de fabrication d'un axe d'entraînement d'une pompe peristaltique à galets rotatifs à partir d'un axe métallique cylindrique, dans lequel la zone destinée à venir au contact d'un galet rotatif est décolletée, puis rectifiée, afin d'obtenir un état de surface uniforme contrôlé, caractérisé en ce qu'une partie au moins de ladite zone destinée à venir au contact d'un galet est traitée en surface par projection d'une matière pour lui donner une rugosité contrôlée.
12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que la partie traitée est polie subséquemment.
EP93911815A 1992-04-24 1993-04-22 Axe d'entrainement pour pompe peristaltique et son procede de fabrication Expired - Lifetime EP0604604B1 (fr)

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FR9205114 1992-04-24
PCT/FR1993/000396 WO1993022559A1 (fr) 1992-04-24 1993-04-22 Axe d'entrainement pour pompe peristaltique et son procede de fabrication

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CA (1) CA2110981A1 (fr)
DE (1) DE69304502T2 (fr)
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DE69304502T2 (de) 1997-04-03
JPH06508669A (ja) 1994-09-29
AU4263593A (en) 1993-11-29
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