Comment construire une meilleure pompe péristaltique

Daphné Allen | 10 août 2023

Les pompes péristaltiques pouvant délivrer une large gamme de fluides, elles peuvent être utilisées dans plusieurs industries. Un exemple, selon Dave Beckstoffer, responsable du développement commercial chez Portescap, est la pompe à perfusion médicale, qui peut utiliser des entraînements péristaltiques linéaires ou rotatifs pour administrer des médicaments ou de la nutrition. "Le mouvement péristaltique est entraîné par un moteur pour actionner les doigts de came d'un entraînement péristaltique linéaire ou faire tourner les rouleaux pour un entraînement péristaltique rotatif", a déclaré Beckstoffer à Design News, une publication sœur de MD+DI.

De telles pompes peuvent être améliorées en sélectionnant des matériaux susceptibles d'augmenter l'efficacité ou d'offrir une durée de vie plus longue, réduisant ainsi la consommation électrique de la pompe et lui permettant de fonctionner plus longtemps avant l'entretien ou le remplacement, explique-t-il en outre.

Nous avons posé quelques questions supplémentaires à Beckstoffer pour vous aider à construire une meilleure pompe péristaltique.

Beckstoffer : Les pompes péristaltiques présentent des avantages et des inconvénients par rapport aux autres types de pompes, le diaphragme en étant un exemple. Les pompes péristaltiques peuvent traiter une large gamme de fluides et de viscosités en fonction de l'utilisation du déplacement positif. Comme le diamètre du tube peut varier, il offre des options de conception basées sur les exigences de l'application. Un inconvénient est l’usure du tube au fil du temps, provoquant une fatigue pouvant avoir un impact sur le débit ou nécessiter un remplacement.

Beckstoffer : Les pompes péristaltiques, à la fois linéaires et rotatives, permettent à l'ingénieur d'optimiser le débit du dispositif en développement. Le mouvement de déplacement positif est bien adapté à l’administration de médicaments et de nutriments, offrant une large gamme de débits pour le dispositif. Le principal défi est l’optimisation de la taille du système d’entraînement de la pompe par rapport à la taille globale de l’appareil. Des considérations de conception supplémentaires incluent la sélection du diamètre du tube pour administrer correctement le médicament ou le nutriment et la minimisation de l'usure au fil du temps pour garantir une administration appropriée pendant toute la durée de vie du dispositif.

Beckstoffer : La sélection du moteur est un aspect critique pour le fonctionnement d'une pompe péristaltique. Comme le moteur entraîne le mouvement péristaltique linéaire ou rotatif, une sélection appropriée de la technologie du moteur et du dimensionnement des performances garantira un fonctionnement optimal de la pompe. Le moteur doit s'adapter au profil de vitesse et de couple de la pompe péristaltique, en gérant les couples maximaux aux positions maximales des rouleaux tout en assurant un fonctionnement fluide entre les positions des rouleaux. Si la pompe fonctionne sur batterie, l'efficacité du moteur est une considération primordiale pour garantir un fonctionnement prolongé entre les charges de la batterie ou son remplacement.

Beckstoffer : Le contrôle de la vitesse et du couple dépendra du type de technologie de moteur sélectionné : courant continu, courant continu sans balais (BLDC) ou moteur pas à pas. Pour le contrôle de la vitesse, le courant continu sera contrôlé à l'aide d'une modulation de largeur d'impulsion (PWM) pour faire varier la tension afin d'atteindre la vitesse souhaitée pendant la livraison. Le contrôle BLDC est réalisé via l'électronique utilisant des capteurs à effet Hall pour le contrôle de la vitesse. Les moteurs pas à pas atteignent leur vitesse en fonction de l'entrée du train d'impulsions du système de contrôle. Les trois technologies disposent de méthodes d'optimisation qui sont idéalement réalisées via des tests sur le système final.

Le couple de sortie du moteur est basé sur la sélection du diamètre et de la longueur ainsi que sur la puissance absorbée pour le fonctionnement. La clé est de s'assurer que le moteur est correctement dimensionné pour atteindre les couples maximaux tout en optimisant la puissance pour les cycles de fonctionnement principaux.

Les moteurs DCT à couple élevé offrent une meilleure durée de vie et une meilleure fiabilité grâce à moins de chauffage.

Beckstoffer : L'efficacité dépend de plusieurs facteurs, notamment du moteur lui-même ainsi que des facteurs de la pompe (diamètre du tube, diamètre du rouleau, etc.). La coordination de ces facteurs implique que les ingénieurs du concepteur de la pompe et du fournisseur du moteur travaillent ensemble pour équilibrer ces facteurs. Du point de vue du moteur, les technologies DC et DC sans balais offrent un rendement supérieur à celui du moteur pas à pas. Les ajustements de l'enroulement de la bobine pour correspondre aux entrées du variateur permettent d'obtenir la meilleure efficacité pendant le fonctionnement.