Благодаря особой конструкции с их помощью можно транспортировать и вязкие субстанции, поскольку они без труда преодолевают противодавление и легко очищаются (дезинфицируются).
Основными рабочими органами перистальтического насоса является упругий шланг, лежащий по периметру корпуса обычно по дуге, который периодически пережимается вращающимися роликами, закрепленными на специальном приводе.
Ротор, вращаясь, своими роликами образует участки с запертой жидкостью и постепенно перемещает их, вначале по всасывающему участку, а затем по его нагнетающей части, что обеспечивает перекачивание среды. Поскольку шланг изготавливается из упругого материала, он, после прохождения роликов, снова возвращается к своей первоначальной форме и вновь готов к приему нового объема воды.
Насосы этого типа находят применение в химической и пищевой промышленности, фармакологии, медицине и т. д. В быту они отлично подойдут для различных целей: перекачки сусла в домашней пивоварне, пищевых продуктов типа пасты, охлаждения какого-нибудь агрегата или организации привода инструмента, например, дрели.
Какова необходимость, возможность и целесообразность изготовления перистальтического насоса своими руками? В принципе его можно купить в магазине, но обычно это либо мини-агрегаты с малым расходом для лабораторных целей, либо, наоборот, очень большие для промышленного использования.
Производство таких агрегатов с промежуточными характеристиками довольно ограничено. Поэтому для реализации указанных выше бытовых задач шлангового насоса в магазине может просто не оказаться. Но его можно изготовить самостоятельно, тем более что для этого не потребуются специальные инструменты и дорогостоящие материалы.
Перистальтический насос: расширяем представление о нем
Принцип его работы позаимствован из биологических систем. Так, например, работает желудочно-кишечный тракт человека и животных. Посмотрим, как перистальтика реализована в технических системах с помощью следующих видео.
Тест 1: Работа насоса при заборе жидкости выше уровня сброса
Показано, как работает перистальтический насос в благоприятных условиях из-за наличия подпора на входе и разряжения на выходе. Видно, что процесс перекачки воды протекает без проблем, только заметна пульсация, обусловленная наличием всего 4-х роликов и небольшими оборотами привода – дрели.
Тест 2: Работа насоса при превышении уровня сброса над забором жидкости
Такие условия требуют, чтобы насос создавал больший напор, так как помимо обеспечения расхода воды, необходимо создавать разряжение во всасывающей трубе и преодолевать противодавление на выходе, которое вызывает столб воды от насоса до уровня сброса. Тем не менее, и в этом случает, агрегат работает и обеспечивает ощутимую подачу. Видно, что с увеличением оборотов привода (дрели) растет и расход.
Тест 3: Показ устройства шлангового насоса
Демонстрируется взаиморасположение основных узлов и деталей перистальтического насоса – корпуса, шланга и ротора с роликами. Показано их соотношение по размерам и взаимодействие роликов с упругим шлангом. Продемонстрирован момент захвата воды, ее проталкивание по шлангу и выталкивание в нагнетающую часть.
Уделено внимание установке и креплению роликов на роторе и ротора к днищу с внешней стороны с помощью системы шайб и гаек, а также шлангов к корпусу. Показано, как отсоединяется обечайка от дна.
Процесс изготовления перистальтического насоса своими руками
Работа потребует, кроме инструментов и материалов, некоторых навыков обращения и с теми и с другими.
Материально-техническое обеспечение
Приведенный ниже список материалов не носит обязательного характера: можно импровизировать и обойтись тем, что есть у вас. Привожу один из вариантов:
- металлическая форма для выпечки торта глубиной 75 мм и диаметром 240 мм;
- полиуретановые ролики диаметром 50 мм – 4 штуки;
- силиконовый шланг (диаметр: наружный – 20 мм, внутренний – 13 мм) длиной 1500 мм;
- срез из твердых пород дерева размером 100x100 мм и толщиной 40-50 мм;
- по 2 шайбы диаметром 25 мм и 13 мм;
- 2 Т-гайки М6 (лучше, если одна из них будет накидная);
- болт М6x75 мм;
- шурупы по дереву 6x20 мм – 8 штук.
Привожу полный список инструментов (вы можете обойтись меньшим количеством, некоторые позиции заменить другими с теми же функциями и т. д.):
- молоток слесарный;
- металлическая линейка комплексная;
- дрель;
- набор сверл;
- дремель (мини-дрель) со шлифовальным кругом и режущим диском;
- ключ-трещотка (гнездо) на 11 мм;
- гаечный ключ на 11 мм;
- сверлильный станок;
- квадрат и обрамляющий квадрат;
- пила дисковая или ручная.
Подготовка квадратного основания для крепления роликов
Это один из самых ответственных этапов, поэтому необходимо быть предельно точным и аккуратным.
Последовательность этапа следующая:
1. Укладываем квадратную заготовку из дерева в корпус будущего насоса – форму для выпечки, вместе с роликами (примерка).
2. Определяем размер деревянного блока для установки всех 4-х роликов. Половина стороны квадрата будет соответствовать 52,4 мм.
3. Откладываем на каждой стороне деревянной заготовки 2 раза по 52,4 мм и вырезаем с помощью пилы квадрат с припуском.
4. После тщательных измерений и примерок, определяем окончательную длину стороны нашего квадрата – 94,5 мм.
5. Сверлим на сверлильном станке в центре деревянного квадрата небольшое по диаметру отверстие.
6. Рассверливаем полученное отверстие до необходимого размера.
7. Оформляем отверстие сверху и снизу под Т-образные гайки.
8. Вставляем Т-гайки плотно по месту. Это можно сделать, наворачивая и затягивая поверх Т-гаек обычные.
9. Временно выкручиваем болт, чтобы облегчить выполнение следующего этапа.
Подготовка и монтаж роликов к квадратному блоку
Следует учитывать то, что выбранные нами ролики предназначались для грузовых тележек, поэтому они не слишком точны для выполнения предназначенной им новой функции. Чтобы свести к минимуму погрешности их изготовления, нумеруем стороны квадрата и ролики, а также закрепляем их к деревянному основанию так, чтобы оси заклепок всех роликов были снаружи.
1. Для определенности намечаем на деревянном блоке лицевую сторону.
2. Укладываем блок лицевой стороной вверх на горизонтальную поверхность. Если он неустойчив из-за T-гайки, подкладываем под нее одну из больших шайб.
3. Размещаем каждый ролик по сторонам квадратного блока, соблюдая нумерацию.
4. Отмечаем карандашом или маркером на боковых сторонах блока центры отверстий в кронштейнах роликов, предназначенных для крепления шурупами к деревянному основанию.
5. По меткам выполняем отверстия под небольшим углом, чтобы смежные шурупы не соприкасались. Для этого достаточно каждое отверстие под четный шуруп сверлить вверх, а нечетный – вниз. Диаметр сверла должен быть явно меньше диаметра крепежных элементов.
6. Закрепляем шурупами каждый кронштейн ролика к своей стороне, еще раз проверив точность совпадения отверстий на кронштейне и в деревянном блоке.
7. После закрепления всех кронштейнов, необходимо убедиться в том, что нижняя боковая поверхность кронштейна совпадает с плоскостью деревянного блока.
Поиск центра дна корпуса и сверление отверстия
1. Извлекаем дно формы для выпечки тортов. Естественно, оно должно быть круглым и плоским.
2. С помощью циркуля по металлу и других измерительных приспособлений находим геометрический центр круглого дна и отмечаем его маркером или керном.
3. В отмеченном месте сверлим отверстие с помощью дрели или на сверлильном станке, учитывая, что материал дна довольно тонкий.
4. Сглаживаем полученное отверстие с помощью дремеля и подходящих насадок.
Установка ротора с роликами на корпус
1. Болт с Т-образной гайкой вставляем сверху в центральное отверстие деревянного блока. Между блоком и дном корпуса устанавливаем одну или две широкие и малые шайбы.
2. Пропускаем болт через металлическое дно корпуса.
3. Устанавливаем на конец болта большую и маленькую шайбы.
4. Закручиваем первую гайку так, чтобы она только поджимала большую шайбу. Это позволит свободно вращаться болту. Поверх первой накручиваем вторую до их соприкосновения. Затем откручиваем верхнюю гайку, придерживая нижнюю. В результате получается своеобразный замок, который не мешает вращаться болту, но в то же время не дает ему перемещаться в продольном направлении. Лучше, если вторая гайка будет накидной.
5. Теперь ротор с четырьмя роликами установлен на положенное ему место.
Подготовка отверстий в корпусе под гибкий шланг
Один из главных элементов перистальтического насоса – гибкий шланг, должен иметь вход в корпус и выход из него.
1. Выбираем место для отверстий на боковой части корпуса. Они должны располагаться внизу в плоскости, в которой лежит шланг в корпусе, а в радиальном направлении – в положении 10 и 2 (как на циферблате часов) по отношению к замку (12 на циферблате часов).
2. В намеченных местах маркером или чертилкой наносим прямоугольный контур отверстий.
3. Вырезаем с помощью дремеля и подходящего диска отверстия по разметке, оставляя не разрезанной только дальнюю от замка вертикаль.
4. Слегка отгибаем «язычки» наружу.
5. Шлифуем контур отверстий и «язычки».
6. Пропускаем концы шланга через выполненные отверстия.
7. Прикрепляем шланг к «язычкам» с помощью пластиковых хомутов.
Наладка и испытание насоса
В принципе наш перистальтический самодельный насос готов к работе.
1. Убеждаемся в том, что шланг лежит вдоль боковой стенки корпуса и обхватывает ролики.
2. Защелкиваем замок, предварительно убедившись в том, что дно попало в канавку на боковой стенке.
3. Проворачиваем несколько раз ротор вручную и выясняем, что все взаимодействующие части насоса работают, как положено.
Проверка насоса в деле
Для этого, предварительно заполненный водой всасывающий конец гибкого шланга, опускаем в емкость с водой. С помощью соответствующего переходника воздействуем на ротор через Т-гайку, предварительно установив необходимое направление вращения, вначале медленно, затем, постепенно, увеличивая обороты.
Правильно и качественно собранный насос начнет засасывать воду из одной емкости и нагнетать ее в другую.
Усовершенствование насоса
С первым вариантом перистальтического насоса можно поэкспериментировать. Например, использовать вместо дрели в качестве привода электрический мотор-редуктор.
Проверить, как скажется на производительности и надежности насоса перекачка горячего сусла. Неплохо также попробовать изготавливать отдельные детали из различных материалов.
Одним словом, перистальтический насос дает вам возможность проявить творческий подход и открывает все новые пути по его улучшению.
Original article in English
