Projekt zajął I miejsce w konkursie w dziale Druk 3D Pompa perystaltyczna DIY

Pompa perystaltyczna DIY

Opublikowano 29 kwietnia 2018 29 4 015

Skąd pomysł?

Pomysł zrodził się, gdy czytałem komentarze do projektu pt. “Robot polewający napoje wysokoprocentowe”, w których to autor pisał, iż nie chciał używać pompki, aby  uniknąć kontaktu alkoholu z jej elementami. W tym momencie zdałem sobie sprawę, że znam taki rodzaj pomp, w których tłoczone medium nie ma kontaktu z jej mechanizmem, jego ilość można łatwo kontrolować, a konstrukcja nie jest skomplikowana. Postanowiłem spróbować swoich sił w konstrukcji drukowanej pompki perystaltycznej.

Jak to działa?

W wielkim uproszczeniu zasadę działania takiej pompki można przyrównać do wyciskania pasty do zębów z tubki. Ściskamy kawałek tubki, (przewodu) w którym znajduje się płyn po czym przesuwamy (wytłaczamy) go w kierunku wylotu (króćca tłocznego) i gotowe. W pompce kawałek elastycznego przewodu działa jak tubka, zamiast w naszych palcach przewód ściskany jest między rolkami i  wnętrzem obudowy. Aby całość mogła zachodzić w sposób ciągły w powtarzających się cyklach, rolki poruszają się po okręgu. 

 

Potrzebne materiały

  • elementy drukowane z załącznika
  • silnik krokowy w standardzie nema 17 (taki jak w drukarkach)
  • 5 szt. śrub m5x20mm
  • 5 szt. łożysk 625 (5x16mm) (też można znaleźć w silnikach krokowych)
  • 4 szt. śrub m3x6mm
  • 4 szt. śrub m3x30
  • 1 szt.  śruba bez łba (robaczek) m3 o długości ok 6mm (dla wersji trójramiennej może być zwykła śruba m3 ok 8-12mm)
  • 5 szt. nakrętek kwadratowych m3 (choć sześciokątne też dadzą rady)
  • wężyk elastyczny o średnicy zew. 8mm (lub mniejszy przy zastosowaniu adaptera)
  • elektronika do wysterowania silnika

Opcjonalnie pomocne będą 

  • taśma izolacyjna
  • strzykawka “insulinówka” lub inna rurka o śr zew. ok 7-8mm (taka aby zmieściła się na wcisk do węża)
  • zaworek zwrotny “akwarystyczny”

Potrzebne będą nam:

  • wkrętarka
  • wiertło 5mm
  • wiertło 3,2mm
  • gwintownik 5mm (choć od biedy wystarczy na siłę wkręcić śrubę w otwór)
  • nóż / nożyczki

Składamy całość

Gdy mamy już zgromadzone wszystkie elementy sugeruję zacząć od skalibrowania otworów w elementach drukowanych.  Otwory pod śruby m3 zazwyczaj rozwiercam wiertłem 3,2mm. Otwór pod wał silnika w rotorze radzę rozwiercać ostrożnie i co jakiś czas sprawdzać czy pasuje. Część otworów w rotorze należy nagwintować pod śruby m5, poniżej zdjęcie poglądowe.

Gniazda od nakrętek w obudowie nie mają pełnego przelotu, nie jest to błąd. Bardzo cienka ścianka służy jako support do budowy dalszej części otworu, a jednocześnie jej usunięcie nie stanowi problemu.

Gdy mamy już przygotowane wszystkie otwory zaczynamy składanie.

Przykręcamy silnik do obudowy czterema śrubami m3x6, a następnie zabieramy się za rotor.

Przy składaniu rotora w pierwszej kolejności należy umieścić łożyska wewnątrz rolek. Otwory są na styk, dlatego warto nieco zmiękczyć (ogrzać) plastik przed ich montażem albo przeskalować model tak aby weszły na wcisk. Ja wciskałem je parami skręcając śrubą m5 jak na zdjęciu poniżej.

Do prostokątnego otworu w rotorze należy włożyć nakrętkę, w którą wkręcać będziemy śrubę ustalającą. Nakrętkę dopychałem drugą nakrętką.

Wszystkie elementy rotora prezentują się tak, nie należy go jeszcze skręcać.

Przed skręceniem całość osadzamy na wale zostawiając ok 1mm przestrzeni między obudową a dołem rotora. a następnie zabezpieczamy wkręcając śrubę poprzez  środkowy otwór w boku korpusu.

Teraz możemy zamontować rolki i przeciągnąć przewód elastyczny przez otwory w obudowie. Końce przewodu wychodzące z pompki dobrze jest zabezpieczyć przed przesuwaniem. Ja zrobiłem to przez zatknięcie w nich kawałka rurki o średnicy ok 8mm. Za dawcę rurki posłużyła mi strzykawka insulinówka:

  I jesteśmy gotowi do pierwszych testów.  Jeżeli pompka kręci się, ale nie pompuje, trzeba nieco skalibrować wnętrze obudowy. Do tego celu użyłem taśmy izolacyjnej, ok 6 pasków jeden na drugim wkleiłem do wnętrza obudowy na “bieżnie”. Gdy grubość była wystarczając dociąłem taśmę na równo z obudową. Wyglądało to tak:

Pozostaje nam tylko przykręcić pokrywę korpusu i możemy cieszyć się własnoręcznie skonstruowaną pompą. 

 

Działanie pompki.

Pompa była dla mnie projektem samym w sobie, a nie częścią czegoś większego. Dlatego też nie ma dedykowanej elektroniki. Do testów podpiąłem ją pod sterownik drukarki 3D wyposażony w stepstick na układzie DRV8825. Udało mi się skonfigurować oprogramowanie tak, aby w przybliżeniu 1mm ruchu osi przekładał się na 1ml pompowanego płynu.  W załączniku znajdują się dwa różne wirniki. Wirnik z trzema rolkami jest bardziej sprawny, może działać szybciej ale jest głośniejszy i powoduje większe wibracje a struga cieczy jest nierówna. Wirnik z pięcioma rolkami pracuje znacznie równiej ale potrzebuje większej mocy silnika i jest mniej sprawny. 

Poniżej krótka prezentacja działania.

 

 

Pliki załączone do artykułu:

Ocena: 5/5 (głosów: 17)

Podobne posty

29 komentarzy do “Pompa perystaltyczna DIY”

  • Odpowiedź jest prosta. Wysokość podnoszenia zależy od momentu obrotowego napędu i wytrzymałości mechanicznej elementów. Do wytwarzania wyższego ciśnienia na wylocie, na przykład do zastosowań w przemyśle konstruuje się pompy perystaltyczne z korpusem metalowym a wężyk ma zbrojenie zwiększające dopuszczalne ciśnienie pracy. Materiał wężyka to odrębne zagadnienie. Musi być sprężysty, odporny na zmęczzenie i zużycie a także dostosowany do tłoczonego medium (woda, kwasy, oleje i rozpuszczalniki, spożywcze, stosowane w medycynie itp)

    Odpowiedz
      • Autor

        Tak zgadza się z tym, że to ograniczenie tyczy się tylko części ssawnej. Wysokość podnoszenia pompy to różnica ciśnienia na rurociągu ssawnym i tłocznym. Po stronie tłocznej można osiągać znacznie większe wysokości. Dla porównania ciśnienie w sieciach wodociągowych sięga 60m słupa wody, w sieciach ciepłowniczych wysokoparametrowych do 160m sł wody (przy temperaturze do 130 st.C !), w myjkach ciśnieniowy 1’500m, a w waterjet’ach 60’000m. A co do samej pompki, szacunkowo maksymalnie powinna wyciągnąć 30m, realistycznie byłbym zadowolony gdyby uzyskała 25-30% tego wyniku. Jak znajdę chwilę to postaram się sprawdzić ile można z niej wycisnąć.

        Odpowiedz

        • Nie poruszam się swobodnie po użytej terminologii, ale rozumiem to tak:
          Jeśli pompka jest 10metrów nad źródłem, to cieczy (o gestości zbliżonej do wody) nie zassa (bo ujemne ciśnienia nie występują w przyrodzie).
          Ale jeśli jest na wysokości źródła cieczy, to oczywiście może ją wypchnąć na dowolną wysokość (tu ograniczeniem jest moc, sprawność urządzenia itp).

          … KamilK pytał o “wysokość podnoszenia”, więc pewnie chodzi raczej o drugi przypadek.

          Odpowiedz

  • Super projekt, pompy tego typu są szeroko stosowane w medycynie, właśnie dzięki temu że ciecz nie ma kontaktu z elementami mechanicznymi pompki i zamiast sterylizować całe urządzenie wystarczy wymienić rurkę.

    Odpowiedz

  • szkoda ze autor nie oferuje sprzedaży tych pompek właśnie wysłałem zapytanie do firmy za ile mi to wydrukują i czy da się przerobić pliki na inne mocowanie silnika

    Odpowiedz

      • Opowiem historie w skrócie. Zaplanowałem sobie zrobić wytrawiarke inna niz wszystkie które widziałem. Załorzenie było takie jak najmniej czynnika trawiacego i jak najwieksza powierzchnia do trawienie czyli wniosek jest taki ze akwarium musi być “cienkie” a grzałki musza być poza akwarium i wlasnie do tego potrzeba mi ta pompka żeby przepompowywać ciecz a dokładnie B 327. 3x 100W grzałka w rurze z plexi itp… zakupiłem pompke z chin, niestety pochodziła tylko 10 minut i do tego jest to pompa odśrodkowa wiec nie zasysa cieczy.
        Wiec na temat Bloni możesz sie zastanowić nad sprzedażna na Alle… brakuje tych pompek! A w niektórych zastosowaniach sa wręcz idealne (kwasy,wytrawiacze, inna chemia) Silnik 12 V modelarski oska fi 5 wężyk silikonowy fi 8 (zewnetrzna) , zamówiłem już silnik z BMW do spryskiwaczy zobaczę jak się sprawdzi ale pewnie będzie lipa … Bloni ile by u ciebie kosztowała taka usługa ?

        Odpowiedz
        • Autor

          Nieprzypadkowo użyłem silnika krokowego, pompka wymaga dużego momentu (0,5Nm+) i względnie niskich obrotów (100-200rpm). Ten silnik na zdjęciu pewnie ma 10x za mały moment i z 10x za duże obroty. Rozwiązaniem problemu może być zastosowanie przekładni, ale to z kolei rodzi koszty. Druga kwestia to wydajność pompki. Takie akwarium 2x25cm ma pole przekroju ok 0,5dm^2. Warto by zachować prędkość przepływu na poziomie 0,1-0,2m/s co daje przepływ ok 0,5-1l/s (dużo). Natomiast prezentowana tutaj pompka ma wydajność ~1l/min. Rozwiązaniem tego drugiego problemu mogło by być zastosowanie czegoś w rodzaju trawienia “natryskowego” gdzie płytka inie była by w całości zanurzona lecz “opryskiwana” wytrawiaczem. Myślę ze w takim scenariuszu, pompka tego typu sprawdziła by się znacznie lepiej.

          Odpowiedz

          • hmm dm^2 ? nie kumam . Planuje zrobić akwarium o polu roboczym 210x240x8 mm w sumie wyjdzie 400ml + 100ml do ze tak nazwę wymiennika ciepła (rura plexi i grzałki ) czyli tak jak planowałem 0,5l wytrawiacza. Jeśli chodzi o silnik masz totalna racje ! nie przewidziałem tego , czyli jednak korkowiec mi pozostał. Pompka od spryskiwacza nie będzie (nie zasysa cieczy) ale i tak 2x tańsza i 2x lepsza niż ta do arduino… jeśli chodzi o wydajność to 1L na minute jest wystarczająco bo po co więcej ? czyli 2 zbiorniki na minute . Jak byś mógł to sprawdź czy da rade wyciągnąć 1 l na minute . Wężyk użyłeś fi 8mm ? czyli w zasadzie nic nie trzeba przerabiać. Ile by kosztowała taka pompka u ciebie ? może przejdziemy na maile ?

            Odpowiedz
            • Autor

              Chodziło mi o prędkość przepływu wytrawiacza przez akwarium, która to zależna jest od wydajności pompy i pola powierzchni poprzecznego przekroju przepływu (prawo ciągłości strugi dla płynów nieściśliwych).
              Pompę wirową zawsze można umieścić poniżej zbiornika wtedy będzie miała napływ grawitacyjny i będzie działać. alternatywnie są też pompki zanurzeniowe stosowane w poidełkach dla zwierząt, poszukaj pod hasłem “Zastępcza pompa do DrinkWell Platinum”. Sam mam takie poidełko i muszę powiedzieć, że pompka od ponad pół roku chodzi bezawaryjnie 24h/dobę jest cicha i bardziej wydajna. A w kwestii mojej pompki to nie jestem z niej w 100% zadowolony. W przyszłym tygodniu postaram się ulepszyć projekt (zmniejszyć średnice rotora, pozbyć się rolek, i jak się uda dorobić przekładnie aby można było stosować inne silniki) także w tej kwestii proszę o trochę cierpliwości.

              Odpowiedz

              • Narazie robie testy nad pompka spryskiwacza jesli go nie rozpuści to najwyżej będzie otworek w akwarium i grawitacyjnie bedzie ciecz spływałą do pompki . Chromo-niklu chyba b327 nie rusza ? Jesli chodzi o pompke to pomyśl o niwelowaniu luzu miedzy rotorem a wężykiem żeby nie trzeba było kleić taśmy . Albo sprężynki na rotorze co więcej kombinacji albo docisk jak na obrazku

                Odpowiedz
    • Autor

      Tak jak wyżej napisałem, do obrócenia pompki potrzebny jest spory moment obrotowy. Z tego powodu trzeba by zastosować przekładnie. Wymagany moment można zmniejszyć zmniejszając średnice rotora, ale (chyba ) i tak bezpośrednio nie da się podłączyć.

      Odpowiedz

        • Można zastosować silnik DC miałem taki kupiłem swego czasu na alle… jako wrzeciono do CNC zasilanie 24V ok 100W jakiś japoński wymiary około fi 65x 85 os 6 lub 8 nie pamiętam już. Dosyć mocny na pewno mocniejszy niż krokowy

          Odpowiedz

  • Witam, mam pytanie. Czy taka pompka można pompować farbę akrylową? Jest gęściejsza niż woda.
    Chcę dozować farbę aby mieszać kolory.
    Będę wdzięczny za odpowiedź oraz za ewentualne podpowiedzi.
    Pozdrawiam

    Odpowiedz
    • Autor

      Teoretycznie tak, ale… Przy tym rozmiarze rotora i wężyka jaki użyłem, musiałem użyć największego silnika jaki miałem i rozkręcić sterownik do granic jego możliwości ( brakowało momentu). Gdybym robił jeszcze raz albo dałbym większy silnik albo zmniejszył cały korpus.

      Odpowiedz

Odpowiedz

anuluj

Masz uwagi?