Come costruire una pompa peristaltica migliore

Dafne Allen | 10 agosto 2023

Poiché le pompe peristaltiche possono erogare un'ampia gamma di fluidi, queste pompe possono essere utilizzate in diversi settori. Un esempio, secondo Dave Beckstoffer, responsabile dello sviluppo aziendale di Portescap, è la pompa per infusione medica, che può utilizzare azionamenti peristaltici lineari o rotanti per fornire farmaci o sostanze nutritive. "Il movimento peristaltico è azionato da un motore per azionare le dita della camma di un azionamento peristaltico lineare o ruotare i rulli per un azionamento peristaltico rotativo", ha dichiarato Beckstoffer a Design News, una pubblicazione sorella di MD+DI.

Tali pompe possono essere migliorate selezionando materiali che potrebbero aumentare l'efficienza o garantire una maggiore durata, riducendo così il consumo energetico della pompa e consentendole di funzionare per un tempo aggiuntivo prima della manutenzione o della sostituzione, spiega ulteriormente.

Abbiamo posto a Beckstoffer qualche altra domanda per aiutarti a costruire una pompa peristaltica migliore.

Beckstoffer: Le pompe peristaltiche presentano vantaggi e svantaggi rispetto ad altri tipi di pompe, il diaframma ne è un esempio. Le pompe peristaltiche possono gestire un'ampia gamma di fluidi e viscosità in base all'utilizzo dello spostamento positivo. Poiché il diametro del tubo può essere variato, offre opzioni di progettazione in base ai requisiti dell'applicazione. Uno svantaggio è l'usura del tubo nel tempo, che causa affaticamento che può influire sulla portata o richiedere la sostituzione.

Beckstoffer: Le pompe peristaltiche, sia lineari che rotanti, consentono all'ingegnere di ottimizzare il flusso per il dispositivo in fase di sviluppo. Il movimento di spostamento positivo è particolarmente adatto per la somministrazione di farmaci e sostanze nutritive, fornendo un'ampia gamma di portate per il dispositivo. La sfida principale è l’ottimizzazione delle dimensioni del sistema di azionamento della pompa rispetto alla dimensione complessiva del dispositivo. Ulteriori considerazioni sulla progettazione includono la scelta del diametro del tubo per erogare correttamente il farmaco o la sostanza nutritiva e la minimizzazione dell'usura nel tempo per garantire un'erogazione adeguata per tutta la vita del dispositivo.

Beckstoffer: La scelta del motore è un aspetto critico per il funzionamento di una pompa peristaltica. Poiché il motore aziona il movimento peristaltico lineare o rotatorio, la corretta selezione della tecnologia del motore e il dimensionamento delle prestazioni garantiranno un funzionamento ottimale della pompa. Il motore deve adattarsi al profilo di velocità e coppia della pompa peristaltica, gestendo le coppie di picco alle posizioni massime dei rulli e fornendo allo stesso tempo un funzionamento regolare tra le posizioni dei rulli. Se la pompa è azionata da una batteria, l'efficienza del motore è una considerazione primaria per garantire un funzionamento prolungato tra una ricarica o la sostituzione della batteria.

Beckstoffer: Il controllo della velocità e della coppia dipenderà dal tipo di tecnologia del motore selezionata: CC, CC senza spazzole (BLDC) o passo-passo. Per il controllo della velocità, la CC verrà controllata utilizzando la modulazione di larghezza di impulso (PWM) per variare la tensione per ottenere la velocità desiderata durante l'erogazione. Il controllo BLDC viene ottenuto tramite l'elettronica utilizzando sensori Hall per il controllo della velocità. Gli stepper raggiungono la loro velocità in base all'ingresso del treno di impulsi proveniente dal sistema di controllo. Tutte e tre le tecnologie dispongono di metodi di ottimizzazione che idealmente vengono realizzati tramite test sul sistema finale.

La coppia erogata dal motore si basa sulla selezione del diametro e della lunghezza, nonché sulla potenza assorbita per il funzionamento. La chiave è garantire che il motore sia dimensionato correttamente per raggiungere le coppie di picco ottimizzando al tempo stesso la potenza per i cicli operativi primari.

I motori DCT a coppia elevata offrono una migliore durata e affidabilità grazie al minor riscaldamento.

Beckstoffer: L'efficienza dipende da diversi fattori tra cui il motore stesso e i fattori della pompa (diametro del tubo, diametro del rullo, ecc.). Il coordinamento di questi fattori coinvolge gli ingegneri del progettista della pompa e del fornitore del motore che lavorano insieme per bilanciare questi fattori. Dal punto di vista del motore, le tecnologie DC e DC brushless offrono un'efficienza maggiore rispetto allo stepper. Le regolazioni dell'avvolgimento della bobina per adattarle agli ingressi dell'azionamento garantiscono la migliore efficienza durante il funzionamento.