Перистальтический насос DIY
Откуда взялась идея?
Идея родилась, когда я прочитал комментарии к проекту под названием «Робот разливает напитки», в котором автор писал, что он не хотел использовать насос, чтобы избежать контакта с алкоголем со своими элементами. В этот момент я понял, что знаю типы насосов, в которых перекачиваемая среда не имеет контакта с механизмом, ее количество можно легко контролировать, а конструкция не сложна. Я решил попробовать свои силы при разработке печатного перистальтического насоса.
Как это работает?
При большом упрощении принцип работы такого насоса можно сравнить с экструзией зубной пасты из трубки. Мы сжимаем кусок трубки, в котором находится жидкость, а затем перемещаем (выдавливаем) ее к выпускному отверстию, и готово. В насосе часть гибкого шланга действует как трубка, а шланг сжимается между роликами и внутренней частью корпуса. Для того, чтобы происходило непрерывно в повторяющихся циклах, ролики двигаются по кругу.
Необходимые материалы
- элементы, напечатанные из приложения;
- шаговой двигатель (как в принтерах);
- 5 шт. винтов 5x20mm;
- 5 шт. подшипников 625 (5×16 мм) (также в шаговых двигателях);
- 4 шт. винты m3x6mm;
- 4 шт. винтов m3x30;
- 1 шт. винт без головки м3 с длиной около 6 мм (для трехручной версии может быть стандартный винт около 8-12 мм в порядке);
- 5 штук квадратные колпачки м3;
- гибкий шланг с внешним диаметром 8 мм (или меньше с помощью адаптера);
- электроника для управления двигателем.
При желании они будут полезны.
- изоляционная лента
- шприц «инсулинувка» или другую трубку с внешним диаметром 7-8 мм (таким образом, чтобы она плотно входила в шланг)
- обратный клапан “аквариум”
Нам понадобятся:
- беспроводный
- 5 мм сверло
- 3,2 мм сверло
- 5 мм (хотя достаточно затянуть винт в отверстие)
- нож / ножницы
Мы собираем все детали перистальтического насоса
Как только мы собрали все элементы, я предлагаю начать с калибровки отверстий в печатных элементах. Фрезерные отверстия для винтов m3 обычно сверлятся с помощью сверла диаметром 3,2 мм. Я рекомендую тщательно сверлить отверстие для вала двигателя в роторе и проверить, подходит ли оно время от времени. Некоторые отверстия в роторе должны быть резьбовыми для винтов m5, ниже – графическое изображение.
Розетки от гаек в корпусе не имеют полного прохода, это не ошибка. Очень тонкая стенка служит опорой для строительства дополнительной части отверстия, в то время как ее удаление не является проблемой.
Когда у нас все готовые отверстия, мы начнем сборку.
Вверните двигатель на корпус с помощью четырех винтов m3x6, а затем возьмите ротор.
При сборке ротора сначала должны быть размещены подшипники внутри роликов. Отверстия находятся в контакте, поэтому стоит немного смягчить (нагревать) пластик перед сборкой или масштабировать модель, чтобы они вдавили. Я нажал их парами, повернув винт m5, как показано на рисунке ниже.
Вставьте гайку в прямоугольное отверстие в роторе, в которое навинчивается установочный винт.
Все элементы ротора выглядят так, но его пока не нужно поворачивать.
Перед поворотом все установлено на валу, оставляя около 1 мм пространства между корпусом и нижней частью ротора. а затем закрепите, завинтив болт через центральное отверстие в боковой части корпуса.
Теперь мы можем установить ролики и вытащить гибкий шланг через отверстия в корпусе. Концы шланга, выходящего из насоса, хорошо защищены от скольжения. Я сделал это, вставив в них кусок трубки диаметром около 8 мм. Я использовал шприц для инсулинового шприца для донора трубки:
И мы готовы к первым испытаниям. Если насос вращается, но не работает, вам необходимо немного калибровать внутреннюю часть корпуса. Для этой цели я использовал изоляционную ленту, около 6 полосок друг на друга, я приклеился к внутренней части корпуса на «беговых дорожках». Когда толщина была достаточной, я обрезал ленту поровну с корпусом. Это выглядело так:
Осталось только завинтить крышку корпуса и насладиться самонастраивающимся насосом. 
Работа насоса.
Насос был для меня проектом сам по себе, а не частью чего-то большего. Поэтому нет специализированной электроники. Для тестирования я подключил его к драйверу 3D-принтера, снабженному шайбой на чипе DRV8825. Я смог настроить программное обеспечение так, чтобы приблизительно 1 мм перемещения оси переводилось в 1 мл перекачиваемой жидкости. Крепление содержит два разных ротора. Рабочее колесо с тремя роликами более эффективно, оно может работать быстрее, но оно громче и вызывает больше вибраций, а поток жидкости не равномерен. Рабочее колесо с пятью роликами работает гораздо более равномерно, но требует большей мощности двигателя и менее эффективно.
Ниже приводится краткая презентация этой деятельности.
Видео канала TheBloni
Источник: majsterkowo.pl
Перистальтический насос своими руками
Во многих инженерных задачах есть проблема перекачки и дозировки различных жидкостей, для ее решения используют различные насосы: импеллерные, пластинчатые, шестеренные, плунжерные, винтовые, центробежные, перистальтические. Последние получили широкое распространение благодаря следующим преимуществам:
– возможность достаточно точной дозировки;
– отсутствие негерметичных соединений в камере;
– возможность хорошей изоляции перекачиваемой жидкости от узлов насоса.
Периодически встречаются задачи в которых нужно небольшое дозирующее устройство, поэтому мы решили сделать себе его, использовав в основе перистальтический насос. Плюс этот тип насоса хорошо подходит для выполнения его на 3D принтере SkyOne, т.к. ответственные узлы являются стандартными инженерными единицами (валы, подшипники, двигатели, силиконовая трубка), а распечатать нужно только корпусные детали, с чем отлично справится 3D принтер SkyOne.
Итак, конструкция насоса предельно проста: ротор, трубчатая рабочая камера из упругого материала, статор. Создаем модель первого варианта корпуса, отправляем его на печать. Т.к. первый вариант почти всегда тестовый, то для его печати мы использовали пластик HTW PLA+, он дешевый и меньше вреда наносит окружающей среде. Для остальных узлов взяли калиброванный пруток из нержавейки (для валов и штуцеров), стандартные подшипники и вакуумный силиконовый шланг. В качестве привода поставили шаговый двигатель FL42STH47 от фирмы НПФ “Электропривод”.
Для тестов в качестве контроллера использовали SMSD 1.6, очень удобный контроллер, у него есть ручной режим управления (частотный генератор по сути) и можно быстро собрать стенд для тестирования и запустить.
Насос из PLA работает не на полную мощность и двигатель взяли мощнее (FL42STH60) чтобы снизить рабочую температуру, т.к. иначе PLA “потечет”.
Протестировав первую версию внесли изменения и напечатали уже итоговый насос из хорошо зарекомендовавшего себя пластика HTW P-Carbon.
Расход насоса на максимальной скорости получается 30 л/мин. Сейчас насос проверяем на износостойкость, на данный момент он прокачал через себя уже 203 л, и стали видны следы износа трубки (белый налет стертого силикона на стенках).
В итоге, после прохождения ресурсного теста мы получили следующие данные:
Тест проходил до момента разрыва трубки, после чего мы зафиксировали следующие данные:
– общее время работы насоса до разрыва трубки – 31.5 час;
– общий объем прокачанной жидкости – 610 литров.
В ходе теста было замечено значительное изменение расхода на 20-ом часу работы, т.е., взяв запас 25%, можно принять, что ресурс трубки 15 часов при расходе 25 литров.
Фотографии деталей насоса после теста:
На фотографиях видно, что трубка стирается о тело ротора, но разрыв происходит не из-за истирания, а в результате образования трещины. Скорее всего она образовалась на 20-ом часу работы, в результате чего часть жидкости стала перетирать обратно в полость всасывания и изменился ее расход. На всех остальных частях, в том числе деталях, напечатанных из пластика P-Carbon, никаких следов износа не замечено.
Для нашей задачи насос подходит, однако, в следующей версии стоит внести изменения:
– сделать регулируемый поджим трубки, чтобы без перепечатывания использовать различные диаметры трубок (хотя бы в небольшом диапазоне);
– облегчить замену трубки;
– максимально уменьшить тело ротора, чтобы оно не касалось трубки;
– расширить рабочие валики, т.к. их ширина сейчас впритык.
У насоса трубку заменили и он снова готов к работе. Для тех, кто хочет повторить проект – в качестве трубки использовали вакуумную силиконовую трубку от ВАЗ 2109.
pikabu.ru
Хорошо все расписали, только один вопрос, вы это все на принтере печатали? Замечательно!, принтер же стоит в каждом доме……а цена его равна стоимости нормально насоса, не этого пластмассового лилипута….
Даже если Вы не можете себе позволить 3Д принтер, не стоит вымещать свою несостоятельность на авторе. Услуги 3Д печати можно заказать за копейки через интернет с доставкой по почте.
Доброго времени суток. А можно исходники файла для печати на 3d принтере. Заранее спасибо. o.schpak@gmail.com