Сотрудничество
ИСКУССТВО
КРАСОТА И ЗДОРОВЬЕ
РЕМЕСЛО
КУЛЬТУРА И ИСТОРИЯ
РАЗВЛЕЧЕНИЯ
ЭКОЛОГИЯ
ЕДА И НАПИТКИ
ОБРАТНАЯ ИНЖЕНЕРИЯ
НАУКИ
СПОРТ
ТЕХНОЛОГИИ
НОСИМЫЕ УСТРОЙСТВА

Переведено
Перистальтический насос: две точки закрыты одновременно, и ни один клапан не касается жидкости
Сожмите шланг двумя пальцами и проведите ими вдоль него: жидкость впереди выталкивается вперёд, а шланг за пальцами пружинит и снова наполняется. Именно так работает весь перистальтический насос. Ротор несёт ролики по изогнутому пути, каждый из которых пережимает гибкую трубку и катится по ней.
Только внутренняя поверхность трубки соприкасается с жидкостью. Здесь нет клапанов, которые могут забиться, нет уплотнений, которые могут протечь, и нечего чистить, кроме трубки, которую можно выбросить. Поэтому этот насос используется для крови, клеточных культур, дозирования химикатов в водопровод, для бетона и для чернил принтеров.
Руфус Портер и Дж. Д. Брэдли запатентовали его в 1855 году как насос для колодцев и записали единственное правило, которому должен подчиняться каждый перистальтический насос: трубка должна быть закрыта в **двух местах в один и тот же момент**. В 1881 году Юджин Аллен использовал тот же принцип для перекачки крови, именно потому что в нём нет клапанов, на которых кровь могла бы свернуться. Этот урок строит такой насос на шаговом двигателе.
Средний
Примерно 6 часов
Инструкции
1
1
Сначала выберите трубку — от неё зависит всё остальное
Сначала выберите трубку — от неё зависит всё остальное
Трубка — это и есть насос. Её внутренний диаметр определяет расход за оборот, её стенка — насколько сильно ролики должны сжимать её, а материал — что она может перекачивать и как долго прослужит.
Для этой сборки используйте трубку из **силикона**: после каждого сжатия она быстро возвращает круглую форму, и именно это наполняет полость за роликом. Прозрачная PVC трубка дешевле и жёстче — она восстанавливается медленнее, раньше получает постоянную плоскую деформацию и подходит только для медленной и нечастой работы.
Измерьте внутренний диаметр и толщину стенки штангенциркулем на отрезанном конце, в нескольких точках по окружности. Трубка, сплющенная полностью, составляет ровно **две толщины стенки**; это начальный зазор между роликом и направляющей. Запишите оба значения — направляющая рассчитывается по ним на следующем шаге.
Материалы для этого шага:
Необходимые инструменты:
Цифровой штангенциркуль 6 дюймов2
2
Напечатайте дорожку, ротор и ролики
Напечатайте дорожку, ротор и ролики
Напечатайте корпус с изогнутой дорожкой радиусом 25 мм до осевой линии трубки, охватывающей **не менее 180 градусов** — U-образной формы, при этом трубка входит по одной стороне и выходит по другой. Напечатайте трёхлучевой ротор, который садится на 5-миллиметровый вал шагового двигателя и фиксируется установочным винтом, и установите подшипник от скейтборда на машинном винте на конце каждого луча в качестве ролика. Катящиеся подшипники вместо неподвижных штифтов — разница между насосом и труборезом: штифт тянется по трубке и протирает её насквозь.
Сделайте дорожку отдельной деталью, закреплённой двумя винтами в пазовых отверстиях, чтобы её можно было двигать к ротору. Эта регулировка и есть **окклюзия** — то, насколько сильно сжимается трубка, и это единственная настройка насоса.
Зажмите трубку с обоих концов дорожки напечатанными зажимами, иначе она будет проворачиваться вместе с роликами, пока не натянется и не перестанет перекачивать.
Материалы для этого шага:
Филамент PETG120 г
Шарикоподшипник3 штук
Машинные винты10 штук
Шаговый двигатель1 штукаНеобходимые инструменты:
3D-принтер FDM
Цифровой штангенциркуль 6 дюймов
Набор шестигранных ключей
Аккумуляторная дрель
Набор свёрл3
3
Расход за оборот и правило двух закрытых мест
Расход за оборот и правило двух закрытых мест
Загрузка блокнота Jupyter…
4
4
The drive: a stepper, a speed knob and a reverse button
The drive: a stepper, a speed knob and a reverse button
A stepper motor is the right drive for a dosing pump: it turns a known angle per step, so the volume pumped is simply steps counted. This sketch reads a potentiometer for speed and a button to reverse — reversing is how you clear an air lock or empty a line back into its bottle. Set the driver's current limit before connecting the motor; a stepper run at the wrong current either stalls under the tube's resistance or overheats.
peristaltic_drive.inoarduino
Материалы для этого шага:
Arduino Uno R31 штука
Драйвер шагового двигателя1 штука
Потенциометр1 штука
Соединительные провода1 наборНеобходимые инструменты:
Компьютер с Arduino IDE
Источник питания постоянного тока5
5
Установите окклюзию и откалибруйте по столбу воды
Установите окклюзию и откалибруйте по столбу воды
Начните с отведённой дорожки, чтобы ролики едва касались трубки. Поместите вход в стакан с водой и каплей красителя, выведите выход в градуированный цилиндр и медленно запустите насос.
Передвигайте дорожку понемногу. Сначала насос почти ничего не подаёт: ролики проталкивают жидкость вперёд, но она проскальзывает назад мимо них. Когда зазор достигает примерно двойной толщины стенки, поток резко возрастает. Теперь поднимите выход на метр над входом и наблюдайте за красителем: если он ползёт назад между проходами роликов, немного сильнее сведите дорожку. Остановитесь, как только он удерживается.
Не заходите дальше. Каждая лишняя доля миллиметра раздавливает трубку при каждом проходе, сокращает её срок службы и не даёт большего потока.
Теперь калибровка: отсчитайте 100 оборотов в цилиндр, разделите и сравните с цифрой из журнала. Реальный насос подаёт меньше, так как трубка не полностью восстанавливает круглую форму между роликами. Именно это измеренное значение, а не расчётное, является основой работы дозирующего насоса.
Материалы для этого шага:
Вода1 литр
Пищевой краситель (для визуализации течения)1 капляНеобходимые инструменты:
Мерный цилиндр
Секундомер
Набор шестигранных ключей
Рулетка6
6
Импульсы и износ трубки
Импульсы и износ трубки
Загрузка блокнота Jupyter…
7
7
Поток сместился: выясните причину
Поток сместился: выясните причину
Поток перистальтического насоса зависит только от качества трубки и её окклюзии. Ниже перечислены неисправности, которые изменяют калиброванный объём в миллилитрах за оборот, в порядке их проверки.
Flow
Loading...
8
8
История и контекст
История и контекст
**US 12,753, «Elastic-Tube Pump» (Насос с эластичной трубкой), Руфус Портер из Вашингтона, округ Колумбия, и Дж. Д. Брэдли из Брэттлборо, Вермонт, от 17 апреля 1855 года.** Портер был основателем Scientific American. В патенте описан вулканизированный каучуковый шланг — к тому моменту коммерчески доступный лишь около десяти лет — закреплённый вокруг цилиндрической поверхности и прокатываемый роликом. В нём также назван условный признак, благодаря которому насос работает: шланг должен быть *«закрыт в один и тот же момент»* в двух местах. Один из предложенных ими способов заключался в том, чтобы сделать в шланге полный виток.
**US 249,285, «Instrument for Transfusion of Blood» (Инструмент для переливания крови), Юджин Э. Аллен из Гранд-Рапидс, Мичиган, подан 23 июня 1881 года, выдан 8 ноября 1881 года.** Резиновый шланг внутренним диаметром около одной восьмой дюйма лежит на резиновой подушке в небольшой латунной коробке; три или более стеклянных роликов, установленных на бесконечной ленте, так что один из них всегда прижимает шланг к закрытому состоянию. Спецификация Аллена объясняет причину: движущееся давление *«исключает все всасывающие клапаны, которые из-за липкой и фибриновой природы крови неизбежно забивались бы и образовывали сгустки»*.
Роликовый насос впоследствии стал перекачивать кровь в аппаратах искусственного кровообращения и диализа по той же причине, что указал Аллен.
**Честные ограничения.** Он создаёт пульсирующий поток. Его производительность зависит от трубки, которая изнашивается, поэтому показатели дрейфуют и требуют повторной калибровки. Давление ограничено тем, что трубка способна выдерживать без утечки — несколько бар для обычной лабораторной трубки. А изношенная трубка выходит из строя не постепенно: она лопается, и то, что она перекачивала, оказывается в головке насоса.

Материалы
11- 1 метрЗаполнитель
- 120 гЗаполнитель
- Заполнитель
- 10 штукЗаполнитель
- Заполнитель
- Заполнитель
- Заполнитель
- Заполнитель
- Заполнитель
- 1 литрЗаполнитель
- Заполнитель
Требуемые инструменты
10- Заполнитель
- Заполнитель
- Заполнитель
- 1 vendor sell this, none ship to you yetЗаполнитель
- Заполнитель
- Заполнитель
- Заполнитель
- Заполнитель
- Заполнитель
- 1 vendor sell this, none ship to you yetЗаполнитель
Связанные чертежи
Эти чертежи делятся знаниями — техники, материалы или принципы

Building Ctesibius' Force Pump — The First Double-Acting Piston Pump
от Emma
Механика
178
0
0
0
3
0

One Way Only: The Check Valve and the Bang It Makes
от Martin
Инструменты
47
0
0
0
0
0

Vulcanizing Rubber with Sulfur — The Accidental Discovery That Put Tyres on the Road
от Charlie
Промышленный
153
0
0
0
4
0

The Hose and Its Clip: Why It Was Tight When You Fitted It
от Martin
Инструменты
41
0
0
0
0
0

The Plastic Blood Bag
от Mary
Медицина
47
0
0
0
0
0

The Centrifugal Pump: Speed Squared, and Why It Cannot Lift Air
от Emma
Механика
40
0
0
0
0
0
CC0 Общественное достояние
Этот чертёж выпущен под лицензией CC0. Вы можете свободно копировать, изменять, распространять и использовать эту работу в любых целях без запроса разрешения.
Поддержите мейкера, покупая товары через его чертёж, где он получает Комиссию мейкера установленную продавцами, или создайте новую итерацию этого чертежа и включите его как связь в свой чертёж для распределения дохода.