Перистальтические, или шланговые, насосы — это специализированные устройства для перекачки жидкостей, где среда контактирует исключительно с внутренней поверхностью гибкого шланга. Это делает их идеальными для работы со стерильными, агрессивными или вязкими субстанциями, так как отсутствуют дополнительные уплотнения, которые могли бы загрязнять или повреждаться от перекачиваемой жидкости. Благодаря своей конструкции, такие насосы легко преодолевают противодавление и поддаются простой очистке или дезинфекции.
Основной принцип работы заключается в последовательном пережимании упругого шланга, уложенного по дуге внутри корпуса, вращающимися роликами, закрепленными на роторе. Ролики, перемещаясь, создают замкнутые участки с жидкостью и проталкивают их от всасывающего к нагнетающему патрубку. После прохождения ролика эластичный шланг восстанавливает первоначальную форму, готовясь принять новую порцию среды.
Области применения этих насосов чрезвычайно широки: от химической и пищевой промышленности до медицины и фармацевтики. В бытовых условиях самодельный перистальтический насос может стать незаменимым помощником для перекачки сусла в пивоварне, густых пищевых продуктов (например, томатной пасты), организации системы охлаждения или даже в качестве привода для инструмента.
Возникает закономерный вопрос: зачем изготавливать насос самостоятельно, если его можно купить? Дело в том, что рыночный ассортимент часто ограничен: представлены либо миниатюрные лабораторные модели с мизерной производительностью, либо крупные промышленные агрегаты. Найти устройство с подходящими для хобби или небольшой мастерской характеристиками бывает сложно. Однако хорошая новость в том, что собрать функциональный перистальтический насос своими руками вполне реально, и для этого не потребуется ни дорогостоящих материалов, ни профессионального оборудования.
Принцип работы и устройство: от биологии к технике
Интересно, что принцип действия насоса позаимствован у живой природы. Подобным образом, за счет волнообразных сокращений (перистальтики), работает наш желудочно-кишечный тракт, продвигая пищу. В техническом устройстве эту функцию выполняют ролики, сжимающие шланг.
Тест 1: Работа при положительной разнице уровней
В этом режиме насос работает в наиболее благоприятных условиях: уровень забора жидкости выше уровня сброса. Наличие подпора на входе облегчает всасывание. В ходе испытаний видно, что перекачка идет стабильно, хотя и с заметной пульсацией потока, что обусловлено малым количеством роликов (четыре) и невысокими оборотами привода (дрели).
Тест 2: Работа при отрицательной разнице уровней
Более сложный режим, когда уровень сброса находится выше уровня забора. Насосу необходимо не только перемещать жидкость, но и создавать разрежение во всасывающей магистрали, а также преодолевать давление столба воды на выходе. Несмотря на возросшую нагрузку, самодельный агрегат успешно справляется с задачей, и его производительность закономерно растет с увеличением оборотов привода.
Тест 3: Демонстрация устройства и взаимодействия деталей
В этом видео наглядно показана конструкция насоса: корпус, гибкий шланг и ротор с роликами. Детально продемонстрирован процесс захвата порции жидкости, ее перемещение по шлангу и выталкивание в напорную линию. Также уделено внимание креплению роликов к деревянному основанию и способу фиксации ротора на дне корпуса.
Пошаговая инструкция по сборке насоса
Для работы потребуются базовые навыки слесарного дела и столярные умения. Процесс творческий, поэтому приведенные списки материалов и инструментов можно адаптировать под доступные ресурсы.
Необходимые материалы и инструменты
Примерный список материалов:
- Металлическая форма для выпечки (глубина ~75 мм, диаметр ~240 мм) — будет служить корпусом.
- Полиуретановые ролики (4 шт., диаметр ~50 мм).
- Силиконовый шланг (длина ~1.5 м, внутренний диаметр ~13 мм, внешний ~20 мм).
- Деревянный брусок из твердой породы (примерно 100x100x40 мм) для основания ротора.
- Крепеж: болт М6х75 мм, Т-гайки М6 (2 шт., одна предпочтительно накидная), шайбы (Ø25 мм и Ø13 мм), шурупы по дереву 6x20 мм (8 шт.).
Инструменты:
- Дрель или сверлильный станок с набором сверл.
- Ручной инструмент: молоток, гаечные ключи, трещотка.
- Инструмент для резки и обработки: пила (дисковая или ручная), дремель с насадками (шлифовальная, режущий диск).
- Измерительный инструмент: линейка, угольник, циркуль.
Изготовление квадратного основания (ротора)
Это ключевой этап, требующий аккуратности и точности разметки.
- Проведите примерку: поместите деревянный брусок и ролики в корпус (форму), чтобы оценить необходимые размеры.
- Рассчитайте и отметьте на заготовке квадрат со стороной примерно 94.5 мм. Точный размер зависит от диаметра ваших роликов и внутреннего размера корпуса.
- Выпилите квадратную заготовку с небольшим припуском, затем доведите ее до точных размеров.
- В центре заготовки просверлите сквозное отверстие под болт. С помощью дремеля или перового сверла расширьте его сверху и снизу для утопления Т-гаек.
- Установите Т-гайки заподлицо с поверхностью дерева. Для этого можно использовать обычные гайки, накручивая их сверху и затягивая, чтобы вдавить Т-образные.
Крепление роликов к основанию
Поскольку ролики (например, от тележек) могут иметь небольшие отклонения в размерах, рекомендуется их пронумеровать и закрепить в определенной ориентации для минимизации биения.
- Определите лицевую сторону деревянного блока.
- Разместите каждый ролик по центру своей грани блока согласно нумерации и отметьте места крепления кронштейнов.
- Просверлите направляющие отверстия под шурупы. Чтобы шурупы от соседних роликов не столкнулись внутри блока, сверлите отверстия под небольшим углом: для одного ролика — с наклоном вверх, для соседнего — вниз.
- Прикрутите кронштейны роликов шурупами, убедившись, что они плотно прилегают к плоскости блока.
Подготовка корпуса (дна)
- Извлеките дно из металлической формы.
- С помощью циркуля и линейки точно найдите и отметьте центр круга.
- Просверлите в центре отверстие, соответствующее диаметру болта ротора.
- Обработайте края отверстия, чтобы устранить заусенцы.
Сборка роторного узла
- Вставьте болт с внутренней Т-гайкой в отверстие деревянного ротора. Между ротором и дном корпуса установите одну-две широкие шайбы в качестве опорного подшипника.
- Пропустите конец болта через отверстие в дне корпуса.
- С внешней стороны наденьте на болт шайбы и закрутите первую гайку не до конца, оставив возможность свободного вращения болта.
- Поверх первой накрутите вторую гайку (желательно накидную) и затяните их друг относительно друга, создав стопорный узел. Это позволит болту вращаться, но предотвратит его осевое смещение.
Монтаж гибкого шланга
Шланг — главный рабочий орган насоса. Для его ввода и вывода в боковой стенке корпуса необходимо сделать два отверстия.
- Разметьте места для отверстий. Они должны находиться в нижней части корпуса, в плоскости укладки шланга. Удобно ориентироваться по циферблату: если замок формы — это "12 часов", то отверстия следует расположить примерно на "10" и "2 часа".
- Наметьте прямоугольные контуры отверстий и аккуратно вырежьте три их стороны с помощью дремеля, оставив одну короткую сторону не прорезанной — это будет фиксирующий "язычок".
- Отогните "язычки" наружу, обработайте края и зашлифуйте заусенцы.
- Проденьте концы шланга через отверстия и плотно зафиксируйте их на "язычках" с помощью пластиковых стяжек (хомутов).
Предварительная наладка и проверка
- Убедитесь, что шланг правильно уложен вдоль стенки корпуса и охватывает все ролики.
- Соедините корпус с дном, защелкнув замок формы.
- Вручную проверните ротор несколько раз. Ролики должны плавно обжимать шланг, не встречая препятствий. Все движущиеся части должны работать свободно.
Испытания собранного насоса
Для первого запуска опустите всасывающий конец предварительно заполненного водой шланга в емкость с жидкостью. На приводной болт (через Т-гайку) установите переходник для дрели. Начните вращение с малых оборотов, постепенно увеличивая скорость. Правильно собранный насос начнет уверенно перекачивать воду из одной емкости в другую.
Возможности для модернизации и экспериментов
Собранная конструкция — отличная база для творческих улучшений. Вместо дрели можно использовать низкооборотный мотор-редуктор для более стабильной работы. Можно испытать насос с различными средами (горячее сусло, масла) или поэкспериментировать с материалами деталей: например, изготовить ротор из пластика или алюминия. Перистальтический насос, сделанный своими руками, открывает широкий простор для инженерной мысли и оптимизации под конкретные задачи.
