NO753938L

NO753938L -

Info

Publication number: NO753938L
Application number: NO753938A
Authority: NO
Inventors: C Laugery
Original assignee: Bioengineering Research
Priority date: 1974-11-27
Filing date: 1975-11-21
Publication date: 1976-05-31
Also published as: ES443017A1; FR2292880A1; SE7513283L; LU73864A1; BR7507861A; DK536875A; JPS5192406A; NL7513752A; DE2550757A1; BE835624A

Description

eristaltisk pumpe.eristaltic pump.

Denne oppfinnelse angår en peristaltisk pumpe.This invention relates to a peristaltic pump.

Som kjent kan driften av en peristaltisk pumpe baseres på at tetningspunkter i en fleksibel rørlengde beveges progressivt langs rørlengden, idet rørlengdens innløpsende, i forhold til be-vegelsesretningen til tetningspunktene, er koplet til et væskereservoar mens utløpsenden er koplet til en bruker. As is known, the operation of a peristaltic pump can be based on sealing points in a flexible pipe length being moved progressively along the pipe length, the inlet end of the pipe length, in relation to the direction of movement of the sealing points, being connected to a liquid reservoir while the outlet end is connected to a user.

Peristaltiske pumper har funnet stor anvendelse på forskjellige områder, særlig for nøyaktig utmåling av væskeformede stoffer. Spesielt benyttes hovedsakelig peristaltiske pumper i laboratorieinstrumenter og medisinsk apparatur. For slik bruk er det i alminnelighet nødvendig at trykkforskjellen mellom pumpens innløp og utløp ikke overskrider en forutbestemt terskelverdi. Peristaltic pumps have found wide application in various areas, particularly for accurate measurement of liquid substances. In particular, peristaltic pumps are mainly used in laboratory instruments and medical equipment. For such use, it is generally necessary that the pressure difference between the pump's inlet and outlet does not exceed a predetermined threshold value.

Oppfinnelsen tar sikte på å tilveiebringe en pumpe som reagerer på trykkforskjell mellom innløp og utløp slik at den kan benyttes for å avbryte driften når trykkforskjellen overskrider en forutbestemt terskelverdi. The invention aims to provide a pump which reacts to a pressure difference between inlet and outlet so that it can be used to interrupt operation when the pressure difference exceeds a predetermined threshold value.

Ifølge oppfinnelsen er der tilveiebragt en peristaltisk pumpe omfattende en fleksibel rørlengde gjennom hvilken, under pumpens drift, fluidum pumpes ved hjelp av en peristaltisk påvirkning på rørlengden, hvilken pumpe videre omfatter en stang som er opplagret dreibart om en akse og til hvilken innløps- og utløps-endepartier av rørlengden er forankret, idet anordningen er slik at stangens stilling på aksen er avhengig av trykket i innløps- og utløpspartiene til rørlengden. According to the invention, there is provided a peristaltic pump comprising a flexible length of pipe through which, during the pump's operation, fluid is pumped by means of a peristaltic effect on the length of pipe, which pump further comprises a rod which is supported rotatably about an axis and to which inlet and outlet - end parts of the pipe length are anchored, the device being such that the position of the rod on the axis is dependent on the pressure in the inlet and outlet parts of the pipe length.

For å gi en bedre forståelse av oppfinnelsen og for å vi^e hvorledes den kan utføres i praksis, skal den i det følgende eksempelvis forklares i forbindelse med tegningene, hvor: Figur 1 er et skjematisk sideriss av én utføringsform av en peristaltisk pumpe i henhold til oppfinnelsen, og Figur 2 og 3 viser avbrutte sideriss av «den peristaltiske pumpe i en praktisk utforming, idet disse figurer viser pumpen In order to provide a better understanding of the invention and to show how it can be carried out in practice, it shall be explained below, for example, in connection with the drawings, where: Figure 1 is a schematic side view of one embodiment of a peristaltic pump according to to the invention, and Figures 2 and 3 show interrupted side views of "the peristaltic pump in a practical design, as these figures show the pump

under forskjellige driftsbetingelser.under different operating conditions.

Pumpen vist på fig. 1 omfatter hovedsakelig en rotor 1, en fleksibel rørlengde 20 samt en stang 3 til hvilken innløps- The pump shown in fig. 1 mainly comprises a rotor 1, a flexible pipe length 20 and a rod 3 to which the inlet

og utløpsendepartiene 7, 8 til rørlengden 20 er forankret.and the outlet end portions 7, 8 of the pipe length 20 are anchored.

Rotoren 1 omfatter et par skiver 1' som er anordnet rett overfor hverandre på samme akse , idet bare én av skivene 1 er vist i siderisset på fig. 1. Skivene er anordnet i avstand fra hverandre ved hjelp av tre pinner eller tapper 2 som er anordnet nær skivenes omkrets og med 120° innbyrdes avstand som vist. Rørleng-den strekker seg rundt tappene som vist og tappenes 2 stilling i forhold til skivene er slik at rørlengdens 20 midtparti mellom endepartiene 7 og 8 delvis opptas mellom skivene. Endepartiene 7, 8 til rørlengden 20, henholdsvis oppstrøms og nedstrøms av rotoren 1 når denne roterer i retning med urviseren, er forankret til stangen 3 nær dens ender ved henholdsvis punktene 7' og 8', idet stangen er roterbart opplagret i planet til figur 1 om en horisontal akse 4 til hvilken stangen er kileforbundet. Aksen 4 har ulik avstand fra forankringspunktene 7', 8' til rørlengdens20 endepartier 7, 8. The rotor 1 comprises a pair of discs 1' which are arranged directly opposite each other on the same axis, only one of the discs 1 being shown in the side view in fig. 1. The discs are arranged at a distance from each other by means of three pins or pins 2 which are arranged close to the circumference of the discs and at a distance of 120° from each other as shown. The length of pipe extends around the tabs as shown and the position of the tabs 2 in relation to the washers is such that the middle portion of the length of pipe 20 between the end portions 7 and 8 is partially occupied between the washers. The end parts 7, 8 of the pipe length 20, respectively upstream and downstream of the rotor 1 when it rotates in a clockwise direction, are anchored to the rod 3 near its ends at points 7' and 8' respectively, the rod being rotatably supported in the plane of figure 1 about a horizontal axis 4 to which the bar is wedge-connected. The axis 4 has different distances from the anchoring points 7', 8' to the end parts 7, 8 of the pipe length 20.

Rotasjonsaksens 4 avstand fra punktene 7' og 8' er angitt som henholdsvis a og b, og det fremgår av det illustrerte.eksempel at a er mindre enn b. The distance of the rotation axis 4 from the points 7' and 8' is indicated as a and b respectively, and it appears from the illustrated example that a is smaller than b.

Ved bruk vil omdreining av motoren bevirke at væske pumpes gjennom rørlengden 20 som følge av den resulterende peristaltiske virkning på rørlengden. Drift av pumpen er avhengig av dreiemomentet som utøves på forankringsstangen 3 av rørlengdens 20 endepartier 7, 8. Det forutsettes i den følgende beskrivelse at bortsett fra virkningen av forskjellen i fluidumtrykk i rør-lengdens 20 endepartier er strekket Fo i rørlengden konstant over hele lengden, også når pumpen er i drift. In use, rotation of the motor will cause liquid to be pumped through the length of pipe 20 as a result of the resulting peristaltic effect on the length of pipe. Operation of the pump is dependent on the torque exerted on the anchor rod 3 by the end portions 7, 8 of the pipe length 20. It is assumed in the following description that apart from the effect of the difference in fluid pressure in the end portions of the pipe length 20, the stretch Fo in the pipe length is constant over the entire length, also when the pump is in operation.

Når rørpartiene 7, 8 kommuniserer med fri luft er trykkene Pl,P2 som virker på begge sider av det ved hjelp av den øver-ste tappen 2 i fig. 1 frembragte tetningspunkt like, og følgelig virker der på forankringspunktene 7', 8' på stangen 3 krefter som er lik strekket Fo i rørlengden 20. When the pipe sections 7, 8 communicate with free air, the pressures P1, P2 which act on both sides of it by means of the top pin 2 in fig. 1 produced the same sealing point, and consequently there act on the anchoring points 7', 8' on the rod 3 forces which are equal to the stretch Fo in the pipe length 20.

Under drift av pumpen modifiseres forskjellen mellom trykkene Pl ogP2 strekket i rørlengdepartiene beliggende oppstrøms og nedstrøms i forhold til pumpens tetningspunkt. Dersom S angir tverrsnittsarealet til rørlengden 20 øker strekket i rørlengdepar-tiet 7 oppstrøms av tetningspunktet med (P2 - Pl) S og blir: During operation of the pump, the difference between the pressures Pl and P2 is modified in the pipe lengths located upstream and downstream in relation to the pump's sealing point. If S denotes the cross-sectional area of the pipe length 20, the stretch in the pipe length part 7 upstream of the sealing point increases by (P2 - Pl) S and becomes:

F1= FO + (P2-1) S (1)F1= FO + (P2-1) S (1)

på den annen side vil strekket i rørlengdepartiet 8 beliggende nedstrøms av tetningspunktet avta og bli: on the other hand, the strain in the pipe length section 8 located downstream of the sealing point will decrease and become:

F2= Fo - (P2- P^ S (2)F2= Fo - (P2- P^ S (2)

Det resulterende dreiemoment som virker på forankringsstangen 3 i retning mot urviseren blir da: The resulting torque acting on the anchor rod 3 in a counter-clockwise direction then becomes:

T = bF2- aFx ............. (3)T = bF2- aFx ............. (3)

Ved å innsette verdiene for F^ og F2 beregnet fra (1) og (2) i ligning (3) kan det vises at: By inserting the values for F^ and F2 calculated from (1) and (2) into equation (3), it can be shown that:

T = Fo (b-a) - (a + b) (p - P ) S...(4)T = Fo (b-a) - (a + b) (p - P ) S...(4)

Forutsatt at T>0 holdes forankringsstangen i anlegg mot en stopper (ikke vist i fig. 1) som hindrer stangen fra å dreie i retning mot urviseren forbi dens horisontale stilling. Dersom imidlertid: Assuming that T>0, the anchor rod is held in abutment against a stop (not shown in Fig. 1) which prevents the rod from rotating in a clockwise direction past its horizontal position. If, however:

p _ p > b - a FO ( }p _ p > b - a FO ( }

så blir T^Co og det mot urviseren virkende dreiemoment som nå virker på stangen bringer den til å dreie i retning med urviseren og bort fra anlegg med stopperen. Det vil således forstås at under en terskelverdi på p_ - P, , lik ^ ~ a . ^ , hvilken terskelverdi ute-^2 1 b + a S lukkende er en funksjon av parametre ved pumpen, kan drift av pumpen betraktes som normal og forankringsstangen 3 forblir horisontal, mens dersom terskelverdien overskrides vil stangen dreie i retning med urviseren. then becomes T^Co and the counter-clockwise torque which now acts on the rod causes it to rotate in a clockwise direction and away from contact with the stopper. It will thus be understood that below a threshold value of p_ - P, , equal to ^ ~ a . ^ , which threshold value ute-^2 1 b + a S closing is a function of parameters at the pump, operation of the pump can be considered normal and the anchoring rod 3 remains horizontal, while if the threshold value is exceeded, the rod will rotate in a clockwise direction.

Av fig. 2 og 3 fremgår at forankringsstangen 3 ved sin venstre ende er forsynt med et anslag 6 for anlegg mot førnevnte stopper som har form av en fast sylinder 5 som er anordnet nær stangen og hvis akse løper vinkelrett på dreieaksen 4. Videre er stangen 3 på sin underside forsynt med en tann 15 som ligger lett an mot øvre kontakt på en mikrobryter 11 eller tilsvarende innretning . From fig. 2 and 3 it can be seen that the anchoring rod 3 at its left end is provided with a stop 6 for abutment against the aforementioned stop which is in the form of a fixed cylinder 5 which is arranged close to the rod and whose axis runs perpendicular to the axis of rotation 4. Furthermore, the rod 3 is on its underside provided with a tooth 15 which rests lightly against the upper contact of a microswitch 11 or similar device.

Sylinderen 5 hindrer stangen 3 fra å dreie i retning mot urviseren forbi dens horisontale stilling som vist. Når således verdien av dreiemomentet T i uttrykket (4) er positiv eller null, kan stangen 3 ikke dreie i retning med urviseren. Når derimot T skifter fortegn vil stangen 3 dreies i retning med urviseren, og således indikere tilstedeværelsen av en trykkforskjellP2- P^større enn terskelverdien. The cylinder 5 prevents the rod 3 from rotating in the anti-clockwise direction past its horizontal position as shown. Thus, when the value of the torque T in expression (4) is positive or zero, the rod 3 cannot turn in a clockwise direction. When, on the other hand, T changes sign, the rod 3 will turn in a clockwise direction, thus indicating the presence of a pressure difference P2-P^ greater than the threshold value.

Sylinderen 5 er hul for opptagelse av en fjær 12, hvis ende trykker en kule 13 mot én sideflate 3' på stangen 3, mens fjærens andre ende hviler mot enden av en butt reguleringsskrue 14 i sylinderen. The cylinder 5 is hollow for receiving a spring 12, the end of which presses a ball 13 against one side surface 3' of the rod 3, while the other end of the spring rests against the end of a blunt adjusting screw 14 in the cylinder.

Fjæren 12 og skruen 14 er koaksiale med sylinderen 5 og gjør det mulig å innstille terskelverdien ved å regulere skruen 14. Avhengig av innstillingen til skruen 14 i sylinderen 5 vil fjæren 12 være forholdsvis sterkt eller forholdsvis lett sammen-trykket, og ved hjelp av kulen 13 og virke på sideflaten 3' til stangen 3 med en forholdsvis sterk eller svak kraft. Når stangen 3 dreies i retning med urviseren vil denne kraft utøve et moment M på stangen i forhold til aksen 4 og følgelig modifisere terskelverdien. Mer bestemt kan terskelverdien økes ved å justere skruen 14 for øking av kraften som virker på kulen 13 på sideflaten 3' The spring 12 and the screw 14 are coaxial with the cylinder 5 and make it possible to set the threshold value by regulating the screw 14. Depending on the setting of the screw 14 in the cylinder 5, the spring 12 will be relatively strongly or relatively lightly compressed, and with the help of the ball 13 and act on the side surface 3' of the rod 3 with a relatively strong or weak force. When the rod 3 is turned in a clockwise direction, this force will exert a moment M on the rod in relation to the axis 4 and consequently modify the threshold value. More specifically, the threshold value can be increased by adjusting the screw 14 to increase the force acting on the ball 13 on the side surface 3'

til stangen 3.to bar 3.

I utføringsformen vist i fig. 2 og 3 er forankringen av-rørlengdens 20 endepartier 7, 8 til stangen 3 oppnådd ved å utfor-me et gjennomløpende hull 21, 22 i hver ende av stangen. In the embodiment shown in fig. 2 and 3, the anchoring of the end portions 7, 8 of the pipe length 20 to the rod 3 is achieved by forming a through hole 21, 22 at each end of the rod.

Hvert rørlengdeparti 7, 8 er ført gjennom sitt tilsvarende hull og der forankret ved at der i rørlengdepartienes ender er innpresset enden av en tynn rørledning som er tilkoplet henholdsvis et væskereservoar og en bruker. Som vist i figur 2 og 3 er der således i rørlengdepartiet 7 innført en tynn rørledning 9 som er tilkoplet væskereservoaret, mens der i partiet 8 er innført en tynn rørledning 10 som er tilkoplet brukeren. Each length of pipe 7, 8 is led through its corresponding hole and anchored there by pressing the end of a thin pipeline which is connected to a liquid reservoir and a user respectively into the ends of the length of pipe. As shown in Figures 2 and 3, a thin pipeline 9 is thus introduced in the pipe length section 7 which is connected to the liquid reservoir, while in the section 8 a thin pipeline 10 is introduced which is connected to the user.

Figur 2 viser den peristalt iske pumpe under normale driftsbetingelser. sålenge forskjellen mellom trykkene som virker i rør-lengdens 20 partier 7, 8 er mindre enn terskelverdien som bestemt ved regulering av skruen 14, forblir stangen 3 i sin horisontale stilling som vist, slik at kontaktene til mikrobryteren 11 eller tilsvarende innretning beliggende under stangen ikke sammensluttes. Figure 2 shows the peristaltic pump under normal operating conditions. as long as the difference between the pressures acting in the sections 7, 8 of the pipe length 20 is less than the threshold value determined by adjusting the screw 14, the rod 3 remains in its horizontal position as shown, so that the contacts of the microswitch 11 or similar device located under the rod do not merge together.

Som vist i figur 3 er rørledningen 10 blokkert slik at trykket«er høyere ennP^. I dette tilfelle overskrider trykkforskjellen P2- P-^pumpens ovennevnte terskelverdi. I slikt tilfelle inntar stangen 3 en skrå stilling som vist under påvirkning av det i retning med urviseren virkende dreiemoment slik at kontaktene til mikrobryteren 11 sluttes.Mikrobryteren 11 er tilkoplet hvilken som helst egnet elektronisk krets (ikke vist) for å angi at pumpens forutsatte terskelverdi er overskredet og/eller stoppe pumpens drift. As shown in Figure 3, the pipeline 10 is blocked so that the pressure « is higher than P^. In this case, the pressure difference P2-P-^exceeds the above-mentioned threshold value of the pump. In such a case, the rod 3 assumes an inclined position as shown under the influence of the clockwise torque so that the contacts of the microswitch 11 are closed. The microswitch 11 is connected to any suitable electronic circuit (not shown) to indicate that the pump's assumed threshold value is exceeded and/or stop the pump's operation.

Selvom en har antatt strekket Fo i rørlengden er konstant over hele lengden, vil i virkeligheten, på grunn av friksjon mellom rørlengden og tappene 2 under rotorens omdreining, strekket i partiet 7 være større enn strekket i partiet 8, slik at dreiemomentet på stangen vil virke i retning med urviseren for en lavere verdi avP^- enn den som angis ved ulikheten (5) ovenfor. Although it has been assumed that the stretch Fo in the pipe length is constant over the entire length, in reality, due to friction between the pipe length and the pins 2 during the rotation of the rotor, the stretch in section 7 will be greater than the section in section 8, so that the torque on the rod will act clockwise for a lower value of P^- than that indicated by inequality (5) above.

Claims

1. Peristaltic pump with a rotor comprising two discs arranged directly opposite each other and at a distance from each other by means of a number of studs, as well as a flexible length of pipe which is stretched around at least some of the studs so that the studs produce a peristaltic effect on the length of pipe, characterized in that the pump comprises a rod (3) which is mounted rotatably about an axis (4) and to which the inlet and outlet end parts (7, 8) of the length of pipe (20) are anchored.

2. Pump as specified in claim 1, characterized in that the distance (a) of the axis (4) from the anchoring point (7') to the inlet part (7) of the pipe length (20) is less than the distance (b) from the anchoring point (8') to the outlet part (8).

3. Pump as stated in claim 1 or 2, characterized in that the rod (3) is provided with a stop (6) for contact against a stopper arranged near the rod so that when the pressure in one particular of the inlet and outlet parts exceeds the pressure in the other of these parts with a value that is less than a predetermined threshold value, the abutment will be kept in contact with the stop, but when the threshold value is exceeded, the rod will be turned out of contact.

4. Pump as specified in claim 3, characterized in that it includes organs for regulating the threshold value.

5. Pump as stated in claim 4, characterized in that the stopper comprises a cylinder (5) which is hollow for receiving a spring (12), one end of which presses a ball (13) against a side surface of the rod and the other end of which rests against the end of a regulation screw (14) which is engaged in the cylinder so that the threshold value can be regulated by regulating the screw.

6. Pump as specified in one of the preceding claims, characterized in that it comprises organs which react to the position of the rod about its axis.

7. Pump as stated in claim 6, characterized in that the position-sensitive organs are a microswitch (11).