ПРЕЦИЗИОННЫЕ ШПРИЦЕВЫЕ НАСОСЫ IMI NORGREN

IMI NORGREN много лет является мировым лидером в области управления потоками и перемещением. Помимо стандартных промышленных направлений, производятся компоненты и оборудование для медико-биологических приборов (сектор LS), где умение работать с жидкостями и гибкость опций имеют решающее значение для исключительной производительности и повышенной точности.  Уже на протяжении многих лет фирма Kloehn (США), входящая в группу IMI Norgren,  производит и поставляет прецизионные шприцы, а также шприцевые насосы для прецизионного дозирования жидкостей. В продуктовую линейку, помимо шприцев,  входят такие изделия, как шприцевые насосы (дозаторы) серий V3, V6, многоканальные и линейные шприцевые насосы, поворотные клапаны.

В эту линейку добавился шприцевой насос Cadent™3, который является модификацией насоса серии V3. Это программируемое, не требующее обслуживания, точное дозирующее устройство, которое работает с тем же набором шприцев с рабочей длиной 3 см и обладает превосходной стабильностью расхода, интеллектуальной диагностикой и адаптивностью, что необходимо для обеспечения уверенности в точной и достоверной дозировки жидкостей при проведении анализов, внесения проб, смешивании и перекачке.

В этом изделии для управления перемещением плунжира шприца применяется линейный привод на основе шагового электродвигателя и механической передачи винт-гайка. Шприцы имеют одинаковый рабочий ход плунжира 3 см, но выпускаются с разными внутренними объемами, что обуславливает различные параметры величин и скорости дозирования насоса. Шаговый привод с прямой передачей управляет поворотным клапаном, что обеспечивает подключение шприца к необходимым входам/выходам. Число портов поворотного клапана, его функция, число дискрет рабочего хода и величины объема шприцев – всё это позволяет получить  множество необходимых рабочих характеристик шприцевых дозирующих насосов IMI Norgren.

Прецизионный шприцевой насос Cadent™3 имеет весьма достойные эксплуатационные характеристики:

• ход 30 мм через шаговый двигатель и прецизионную механическую передачу винт-гайка и доступен в трех механических разрешениях 6К, 12K и 24K
• не имеющая аналогов стабильность малых значений расхода до 1 мкл/мин при объеме шприца 1 мл
• увеличенный диапазон скорости: 1/16 полушага/сек – 10’000 полушагов/сек
• отличная точность: 0,2% при полном рабочем ходе и 0,3% при 1/10-й длины рабочего хода
• прецизионность: 0,05% Cv при полном рабочем ходе и 0,5% Cv при 1/10-й длины рабочего хода
• устойчивость рабочих характеристик по точности и повторяемости в течение всего срока службы работы насоса
• точность поддержания расхода не более ±1% при работе на частоте дискретизации 650Hz с применением шприца 2,5 мл и дозировании 250 мкл/мин.
• регулируемый диапазон расхода: от 0,008 мкл/мин до 500 мл/мин (зависит из размера шприца, скорости и разрешения).

Благодаря улучшенному микрошаговому и механическому разрешению до 24 000 дискрет только шприцевой насос Cadent^TM3 может плавным образом фиксировать дозировку до 1 мкл/мин (при использовании шприца объемом 1 мл), чтобы обеспечить наилучшие характеристики для таких устройств и технологий, как:

• комплексные устройства отображения: анализ мочи и гематология
• лазерных приложений: проточная цитометрия и подсчет частиц
• дополнительная потребность в малых значениях потока в целях получения проб с повышенным значением отношения площади поверхности к объему: масс-спектрометрия и наножидкостная хроматография
• биотехнология.

Для иллюстрации точности работы шприцевого насоса Cadent^TM3, ниже показан экспериментально снятый график дисперсии потока во времени.

Измерения расхода фиксировались за 60-секундный период при частоте дискретизации 10 кГц. Они демонстрируют точность/стабильность значения потока в пределах ± 1%.

В конструкции и в программном обеспечении Cadent^TM3 наши разработчики достигли нового уровня благодаря превосходной технологии, обеспечивающей более быстрое стендовое тестирование, разумное удобство эксплуатации и облегчение интеграции в разнообразные медико-биологические системы и технологии.

Перечислим основные достоинства:

• возможность программирования устранения неполадок благодаря интеллектуальной диагностике, а именно:

        > встроенная регистрация событий и сбоев

        > запрос информации и состоянии насоса и обратная связь по отказам

        > моментальные оповещения о состоянии с помощью светодиодных индикаторов

        > скрытая кнопка сброса/возврата

• интерактивный графический пользовательский интерфейс для удобства наладки и отработки технологического процесса при работе одновременно с комплектом до 15 насосов
• консолидированные соединения для гибкости использования различных интерфейсов приборов
• более чувствительный кодовый датчик положения, оптимизирующий центровку клапана, сводящий к минимуму забивание технологических отверстий и обеспечивающий

        > минимальная турбулентность потока

        > гарантированный объем раздачи

• малошумная работа (<55 децибел).

Фирма Kloehn IMI NORGREN обладает большим инженерным опытом в разработке и производстве шприцевых насосов и компонентов к ним.

Наши специалисты могут помочь вам разработать лучший в своем классе инструмент или прибор для работы с жидкостями с учетом ваших потребностей.

На данный момент Cadent^TM3  предлагается в виде трех уровней конфигураций насоса, причем каждый уровень с вариантами разрешения линейного перемещения 6К, 12К и 24К:

• уровень 1: линейный привод шприца
• уровень 2: линейный привод шприца, опционально поворотный клапан
• уровень 3: линейный привод шприца, дополнительно поворотный клапан и контроллер управления приводами.  

Первые два уровня предназначены для заказчиков, которым нужен только готовый привод, а систему управления шаговыми электродвигателями они делают самостоятельно под специфику своих задач. Третий уровень предлагает полностью законченное решение.  В зависимости от задачи, у заказчика имеется выбор исполнения насоса - Cadent^TM3  с типовом сроком службы (> 2 млн циклов) или Cadent^TM3E  с увеличенным сроком службы (> 5 млн циклов).

Как и все шприцевые насосы IMI Norgren, насос Cadent^TM3 под требования заказчика  конфигурируется на основе широкого диапазона доступных и совместимых для него вариантов клапанов и шприцев. Шприцы IMI Norgren можно заказать с наконечником плунжера, обеспечивающим улучшенный нулевой мертвый объем (zero dead volume – ZDV).

Эти наконечники имеют заостренный конец и входят в торцевую крышку, обеспечивая полное освобождение от жидкости смачиваемый канал и сводя к минимуму присутствие остаточных жидкостей, а также предотвращая перекрестное загрязнение или перенос жидкости в последующие операции.
   

Варианты емкости шприцев:

• от 50 мкл до 5 мл
• стандартные плоские наконечники или ZDV
• конструкции наконечников из PTFE или UHMW.

Варианты поворотных клапанов:

• от 1 до 12 портов (также доступна опция электромагнитного клапана 3/2)
• конфигурации потока – распределительный, не распределительный и петлевой
• конструкции из PTFE, Kel-F, керамика или PEEK
• доступна опция с установкой вместо поворотного электромагнитного клапана 3/2 (на фото коричневого цвета).

Cadent^TM3 для связи может подключаться по интерфейсам RS-232, RS-485, CANbus. Причем для связи с управляющим компьютером применяется интерфейс RS-232, а интерфейс  RS-485 применяется для коммуникации модулей насосов между собой. При этом допускается объединять в одну систему до 15 насосов, передавая команды управления от компьютера или PLC на другие насосу через первый. Коммуникационные кабели поставляются как отдельно, так и составе набора. Номер насоса (станции) устанавливается поворотным переключателем на 15 позиций на тыльной стороне насоса.

Для лучшей интеграции в систему заказчика Cadent^TM3 имеет дополнительные возможности подключение к электрическим сигналам через 6  входов (2 аналоговых/4 дискретных) и  выдавать дискретные сигналы через 4 выхода. Это расширяет возможности по управлению системой заказчика, так как можно дополнительно контролировать ее параметры через аналоговые и дискретные датчики и управлять 4 устройствами.
Cadent^TM3 питается от внешнего источника 24 В пост. тока с допуском ± 5% и с максимальной пульсацией мощности 720 мВ от пика до пика. При этом его потребляемая мощность составляет не более 32 Вт при работе и 3 Вт в режиме холостого хода.

Более подробно о режимах работы, особенностях наладки и программирования, можно узнать в офисе IMI Norgren или сайте:

https://lifesciences.imi-precision.com/en/list/pump-technology/cadent-3-syringe-pump

Для заказчиков, которым нужны функционально простые насосы, которые бы имели меньшие габариты, большую величину дозирования и легко встраивались в конструкцию прибора, IMI Norgren предлагает линейные насосы производства фирмы Kloehn. Кратко рассмотрим, что из себя представляет наше новое изделие – насос серии IP 4000, который стал последующим развитием линейки встраиваемых насосов серий IP 1000 и IP 2000.

Насос с линейным приводом и прозрачным корпусом коллектора предназначен для микродозирования жидкости. Конструкция обеспечивает высокую точность и прецизионность, обладает высокой химической совместимостью компонентов насоса, имеющих контакт с жидкостями, а также имеет опцию промывки уплотнений. Он может работать в любом положении, но предпочтительно в вертикальном. Плунжир насоса приводится в движение  шаговым электродвигателем через высокоточную механическую винтовую передачу, которая преобразует вращательное движение в поступательное. IP 4000 хорошо подходит для точного дозирования в аналитической химии и диагностике. Основная функция изделия - аспирация и дозирование биологических жидкостей и химикатов.

Встраиваемый насос IP 4000 серии имеет входной и выходной порты для жидкости. Он доступен с двумя разрешениями 2000 и 4000 полных шагов на полное перемещение плунжира. При дозировании в насосе создается давление порядка 100 psi (6,7 бар). Полный объем дозирования составляет 100 мкл, 500 мкл и 1 мл. Линейное дозирование обеспечивается с точностью ± 0,5% CV (при полной выдаче) и с точность: 1% CV при дозировке в пределах 2%. Рабочая температура от 0°C до 45°C, относительная влажность от 5 до 95%, без конденсации при 55°C. Смачиваемые материалы, которые контактируют с рабочей жидкостью, это акрил, нержавеющая сталь 316, Z80 (полиэтилен), EPDM. Высокая надежность в пределах рабочего ресурса -  более 2-х миллионов циклов.

В качестве электропривода в насосе IP 4000 установлен широко известный двухфазный шаговый электродвигатель NEMA 17. Для определения начальной (реперной) точки положения плунжира, когда полость пуста, в насос установлен оптический датчик. По специальному запросу возможна поставка шагового электродвигателя с датчиком положения. Ниже приводится схема подключения шагового двигателя NEMA 17 и цветовая маркировка проводов.

 

Шаговый электродвигатель может управляться от типовых контроллеров управления, если заказчику достаточно для достижения необходимой точности дозирования работы в целых шагах. Но если нужно увеличить дискретность поворота ротора и сделать его более плавным, заказчик может применить управление с перемещением вектора поля ротора с меньшей, чем 90 градусов углом за счет питания фаз в форме синус-косинус, тем самым сделать электрическое дробление шага или превратить шаговый двигатель в синхронный. Для типовых применений, когда вполне достаточно работы шагового электродвигателя в целых шагах, контроллер управления должен осуществлять последовательность подачи питания на обмотки электродвигателя, как показано в таблице.